|
| |
|
Слаботочка Книги ГЛАВА 5 ЦИФРОВАЯ КОММУТАЦИЯ Из трех основных элементов сети связи (оконечных устройств, средств передачи и систем коммутации) именно системы коммутации являются для пользователя хотя и невидимыми, но вместе с тем и самыми важными с точки зрения предоставления услуг связи. Как уже упоминалось в гл. I, основной вехой в развитии различных видов обслуживания можно считать 1965 г., когда система коммутации с управлением по записанной программе впервые была введена в эксплуатацию на телефонной сети общего пользования США [1]. Управление по записанной программе предоставляет средства для осуществления многих ранее не известных пользователю услуг связи, а также средства, позволяющие значительно упростить организацию эксплуатации систем коммутации и административные функции. В настоящее время значительная часть территории США обслуживается системами коммутации с управлением по записанной программе. Использование ЭВМ для управления процессами коммутации на центральных станциях привело к появлению термина электронная коммутация [например, электронная система коммутации (electronic switching system - ESS) или электронная автоматическая телефонная станция (electronic automatic exchange - ЕАХ)]. Однако коммутационные схемы, используемые в этих электронных системах коммутации первого поколения, реализованы на электромеханических коммутационных приборах. Впервые электронные коммутационные схемы были использованы в 1971 г. во Франции, когда была введена в эксплуатацию цифровая система коммутации, которая оказалась в окружении аналоговых оконечных станций. Удивительно то, что для управления этими первыми цифровыми системами коммутации не были использованы устройства управления по записанной программе. В США электронные коммутационные схемы были использованы в 1976 г. при введении в телефонную сеть общего пользования системы коммутации № 4 ESS фирмы Bell System. С 1978 г. многочисленные телефонные компании США начали внедрение цифровых систем коммутации на уровне оконечных станций, главным образом путем замены более старого декадно-шагового оборудования. Фактически в настоящее время все изготовители коммутационного оборудования в США и в других странах мира либо уже начали, либо объявили о производстве цифровых систем коммутации для последую1цего их внедрения в качестве оконечных станций. Это новое поколение коммутационного обрудования первоначально будет обеспечивать предоставление только тех видов услуг связи, которые были предусмотрены в более ранних системах с управлением по записанной программе. Поскольку цифровое оборудование обязательно вводится в аналоговом окружении, его введение, следовательно, неощутимо для средств распределения на местной сети. Однако с течением времени рост потребностей в специальных видах обслуживания приведет к тому, что абоненту будет предоставлена возможность осуществлять связь по коммутируемому цифровому соединительному тракту для обеспечения высокоскоростной и высококачественной передачи данных. К огорчению абонентов, заинтересованных в передаче данных, оборудование сравнительно недавно установленных систем коммутации с управлением по записанной программе, аналогичных системе № IESS, не будет заменено оборудованием цифровых систем коммутации. Поэтому еще во многих районах США переход к цифровой коммутации будет отложен до тех пор, пока не истечет срок амортизации существующего оборудования. В качестве альтернативы инженеры фирмы Bell System разрабатывают устройства, позволяющие устанавливать коммутируемые цифровые соединения через систему коммутации № 1ESS[2]. Представленные в цифровой форме сигналы речи или данных будут проходить через аналоговую коммутационную систему к каналам цифровых трактов и далее на цифровые системы коммутации типа № 4ESS. Таким образом, новые цифровые услуги могут предоставляться и при отсутствии цифровых систем коммутации на местных сетях. Поскольку применение цифровых систем коммутации ни на оконечных, ни на междугородных станциях не дает абонентам сети прямой выгоды, то стимулом для разработки цифрового оборудования может служить снижение затрат компаний, занимающихся вопросами эксплуатации и обслуживания коммутационного оборудования. Это снижение обусловлено уменьшением эксплуатационных затрат, сокращением требуемых для размещения оборудования площадей, простотой наращивания емкости станции, уменьшением затрат на оборудование сопряжения систем коммутации с системами передачи с ВРК и, наконец, постоянно снижающимися затратами на производство [3]. В противовес сети общего пользования на сетях частного пользования, предназначенных для передачи речевой информации, начали внедрение исключительно цифрового оборудования как систем передачи, так и систем коммутации. В некоторых УТС преобразование в цифровую форму осуществляется в самом телефонном аппарате. Таким образом, эти системы могут быть использованы для эффективной передачи данных, а также для передачи речи. Побудительным мотивом для преобразования речи в цифровую форму в телефонном аппарате не обязательно служит только желание обеспечить цифровую линию связи для передачи данных. Для многих устройств УТС на один телефонный аппарат допускается лишь несколько телефонных проводов. Это серьезно ограничивает установку устройств с многопроводными механическими ключами. В то же время устройства с аналоговыми или электронными ключами значительно снизили требования к монтажу и поэтому могут устанавливаться без слишком больших затрат на перемонтаж. В этой главе описывается принцип работы и способы построения цифровых систем коммутации с ВРК применительно к различным коммутационным станциям: учрежденческим, городским и междугородным. Предваряя обсуждение процесса цифровой коммутации, введем некоторые основные понятия и термины из области коммутации. 5. I. ФУНКЦИИ КОММУТАЦИИ Очевидно, основной функцией любой коммутационной системы является установление и разъединение соединений между каналами передачи в соответствии с поступающими требованиями. Структура и функционирование коммутационной системы могут изменяться в широких пределах, однако существенно зависят от конкретного применения. Можно выделить три основные категории соединений, устанавливаемых при коммутации речевых каналов: местные соединения линий с линией, транзитные (сквозные) соединения и распределение вызовов. Наиболее общая функция коммутации сводится к установлению прямых соединений между абонентскими шлейфами на оконечной станции, или между станционными шлейфами на УТС. Для осуществления этих соединений в первую очередь требуется установить соединительный путь через коммутационную систему от линии вызывающего абонента к определенной линии вызываемого абонента. Каждая линия должна быть доступна любой другой. Этот уровень коммутации иногда называют коммутацией линий. Транзитные соединения требуют установления соединительного пути от определенной входящей (вызывающей) линии к исходящей линии или группе исходящих (соединительных) линий. Обычно бывают доступны более одной исходящих линий. Например, при установлении соединения с группой межстанционных соединительных линий может использоваться любая в этой группе. Следовательно, структура системы при транзитной коммутации может быть упрощена, поскольку существуют альтернативы при выборе исходящей линии. Кроме того, даже нет необходимости в том, чтобы любая исходящая линия была доступна любой входящей. Функции транзитной коммутации должны быть реализованы на всех коммутационных системах телефонной Местное соединение Транзитное соединение Транзитное соединение  Транзитная (междугородная) АТС Рис. 5.1. Примеры коммутации для случаев местной и транзитной нагрузок сети. Некоторые системы, такие, как удаленные концентраторы и междугородные или транзитные коммутационные станции, обслуживают только транзитную нагрузку (в частности, не устанавливают местных соединений). Введенные выше понятия поясняет рис. 5. 1. Распределители вызовов часто реализуются на том же самом базовом оборудовании, что и УТС. Однако способ функционирования (программное обеспечение) существенно отличается тем, что при отсутствии прямых путей входящие вызовы могут направляться по обходному пути к любому свободному оператору. Обычно программное обеспечение автоматического распределителя вызовов (АРВ) строится так, чтобы некоторым случайным образом распределять поступающие вызовы среди операторов. Хотя это и не является обязательным требованием того, чтобы каждая входящая линия (или тракт) могла быть соединена с любым оператором, тем не менее распределители вызовов обычно проектируются таким образом, чтобы обеспечить полный доступ к любому оператору. Кроме того, часто желательно, чтобы распределитель вообще работал без блокировок. (Это означает, что независимо от того, какие соединительные пути заняты, новое требование будет обслужено, если только имеется свободный оператор.) 5. 2. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КОММУТАЦИЯ Схематически простейшую коммутационную структуру можно представить в виде прямоугольной решетки, составленной из точек коммутации так, как показано на рис. 5. 2. Эта коммутационная схема может быть использована для соединения любого из N входов с любым из М выходов. Если ко входам и выходам подсоединены двухпроводные цепи, то на каждое соединение требуется только одна точка коммутации Прямоугольные решетчатые структуры, составленные из точек коммутации, проектируются таким образом, чтобы обеспечивать только межгрупповые (транзитные) соединения, т. е. соединения одного вида: от группы входов к группе выходов. Такой способ работы может найти применение в ряде случаев, в частности: 1) на удаленных концентраторах; 2) на распределителях вызовов; 3) на оконечных станциях или УТС при установлении транзитных соединений; 4) на отдельных звеньях многозвенных коммутационных схем. В большинстве перечисленных случаев требование обеспечения возможности установления соединения любого входа с любым выходом не является обязательным. Так, в случае, когда число выходов в группе достаточно велико, можно обеспечить каждому входу доступ не ко всем, а лишь к ограниченному числу выходоа В таких случаях говорят На самом деле каждой точке коммутации двухпроводной коммутационной схемы соответствуют два (а иногда и три) коммутирующих контакта. Поскольку обычно эти контакты являются частью некоторого единого устройства и действуют согласованно, то их обычно рассматривают как одну точку коммутации. 
M выходов Рис. 5.2. Прямоугольная полнодоступная коммутационная схема Вь1ХОДЫ Рис. 5.3. Прямоугольная неполно-доступная коммутационная схема об ограниченной доступности . Переход к схемам с ограниченной доступностью позволяет получить значительную экономию точек коммутации. Для построения схем подключения групп выходов, доступных различным группам входов, разработан метод, который получил название неполнодоступного включения. Пример схемы неполно-доступного включения приведен на рис. 5. 3. Заметим, что, если соединение входов с выходами осуществляется продуманно, то отрицательный эффект ограниченной доступности минимизируется. Например, если требуется соединить входы 1 и 8 на схеме рис. 5. 3 с группой выходов, то следует выбрать выходы 1 и 3, а не 1 и 4 с тем, чтобы 41збежать блокировки входа 2. Коммутационные схемы с неполнодоступным включением выходов часто используются для организации доступа к большим пучкам соединительных линий на электромеханических станциях, где стоимость точки коммутации достаточно высока и размеры отдельных коммутационных модулей ограничены. Неполнодоступное включение используется также на отдельных звеньях коммутации многозвенных коммутационных схем большой емкости, где существует более одного пути к любому заданному выходу. Для установления внутригрупповых соединений, т. е. для коммутации шлейф-шлейф, необходимо, чтобы каждая линия из группы могла быть соединена с любой другой из этой группы. Таким образом, для реализации таких соединений необходимо обеспечить выполнение условия полнодоступности любого выхода коммутационной схемы любому-еехвдзг:Т1а рис. 5. 4 приведены две коммутационные структуры, которые можно использовать для установления всех возможных взаимных соединений двухпроводных линий. Пунктирные линии указывают на то, что соответствующие входы и выходы коммутационной схемы, предназначенной для коммутации двухпроводных линий, действительно соединены друг с другом так, что обеспечивается двухсторонняя связь по двухпроводным цепям. Однако при описании работы коммутационных схем удобно рассматривать входы и выходы двухпроводных коммутационных схем, как отдельные полюса. Обе структуры на рис. 5. 4 позволяют установить любое соединение   Рис. 5.4. Двухпроводные коммутационные схемы: а - квадратная; б - трехугольная (петлевая) путем выбора одной точки коммутации. Однако квадратная коммутационная схема, которая называется также двусторонней, позволяет любое соединение устанавливать двумя путями. Например, если требуется соединить входящую линию / с входящей линией то соответству-Ю1цая точка коммутации может быть выбрана либо на пересечении входа i с выходом у, либо на пересечении входа ; с выходом i. Ради простоты точки коммутации будем обозначать соответственно как (i, j) и а, i). Обычно включается точка коммутации {i, j), если требует обслуживания вход i, и точка (;, i), если требует обслуживания вход В треугольной коммутационной схеме на рис. 5. 4 исключены все избыточные точки коммутации. Однако уменьшение числа точек коммутации не обходится без усложнений. До того, как установить соединение между входом i коммутационного устройства и входом /, элемент управления коммутационного устройства должен определить, что больше по величине - i или у. Если окажется, что больше i, то выбирается точка коммутации (i,/). Если же окажется, что i меньше, то должна быть выбрана точка коммутации (j, i). При использовании ЭВМ для управления процессом коммутации сравнение номеров линий не представляет существенной добавки к общей загрузке машины. Однако в более старых системах с электромеханически управляемыми коммутационными устройствами дополнительно вносимое усложнение управляющего устройства оказывается весьма существенным. Коммутационные системы для четырехпроводных цепей требуют установления раздельных соединений - для прямой и обратной ветви цепи передачи. Таким образом, при обслуживании каждого требования необходимо устанавливать два различных соединения. На рис. 5. 5 приведена структура квадратной коммутационной схемы, используемой для установления обоих соединений. Эта структура идентична структуре квадратной матрицы, показанной на рис. 5. 4 для случая коммутации двухпроводных цепей. Различие, однако, состоит в том, что соответствующие входы и выходы не соединены с обхцим двухпроводным входом. Любой вход четырехпроводной коммутационной схемы соединяется с парой проводов, образующих входящее направление передачи, а любой 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [40] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||