|
| |
|
Слаботочка Книги
Рис. 5.5. Четырехпроводная коммутационная схема 3 / Выходы выход соединяется с парой проводов, образующих исходящее направление передачи. При установлении соединения между четырехпроводными цепями i и 7 в коммутационной схеме на рис. 5. 5 должны включаться обе точки коммутации: и (i,;), и (j, i). При реальной работе системы эти две точки коммутации могут включаться согласованно, поэтому их можно выполнить в виде некоторого единого модуля. 5.2.1. Многозвенные коммутационные схемы В структурах коммутационных схем, описанных выше, соединение входа с выходом происходило непосредственно через одну точку коммутации. (В коммутационных схемах с четырехпроводной коммутацией при каждом четырехпроводном соединении занимаются две точки коммутации, однако фактически для каждого соединения входа с выходом занимается только одна точка.) По этой причине такие коммутационные структуры получили название однозвенных. Однозвенные коммутационные схемы характеризуются тем, что каждая отдельная точка коммутации может быть использована для соединения определенной пары вход - выход. Так как число пар вход-выход равно N(N-1)/2 для треугольной коммутационной схемы или N(N-1) -для прямоугольной, то число точек коммутации для коммутационных схем большой емкости становится недопустимо большим. Кроме того, большое число точек коммутации, приходящееся на каждую линию, подключенную ко входу или выходу схемы, создает дополнительно большую емкостную нагрузку на тракты передачи информации. Другой серьезный недостаток однозвенных коммутационных схем состоит в том, что для каждого опреде1енного соединения требуется включение вполне определенной точки коммутации. Если такая точка коммутации выходит из строя, то оказывается, что соответствующее соединение установить нельзя. (Исключение составляет квадратная двухпроводная коммутационная схема, которая обладает избыточностью и имеет лишние точки коммутации для каждого потенциального соединения. Однако, прежде, чем лишние точки коммутации можно будет использовать в отечественной литературе согласно ГОСТ 19692-81 совокупность коммутационных элементов, объединенных конструктивно или схемно и осуществляющих одновременную коммутацию в коммутационной системе при внешнем воздействии на элементы называют коммутационной группой коммутационного прибора связи, что и является эквивалентом описываемого автором коммутационного модуля.- Прим. перев. в качестве обходных путей, необходимо будет модифицировать алгоритм выбора точки коммутации, ориентированного на вход, с тем чтобы обеспечить возможность осуществления выбора точки коммутации, ориентированного на выход.) Анализ однозвенных коммутационных схем большой емкости показывает, что точки коммутации в таких схемах используются весьма неэффективно. В каждом ряду и в каждом столбце квадратной коммутационной схемы может работать одновременно только одна точка коммутации даже при условии, что по всем линиям поступили требования на установление соединения. Чтобы повысить эффективность использования точек коммутации и тем самым уменьшить их число, необходимо сделать так, чтобы любую точку коммутации можно было использовать при установлении нескольких потенциальных соединений. Однако при этом для исключения возможности возникновения блокировок необходимо обеспечить для любого потенциального соединения несколько соединительных путей. Обходные соединительные пути служат для исключения или уменьшения блокировки, а также для защиты от возможных повреждений. Многозвенные коммутационные схемы позволяют использовать совокупность точек коммутации для образования нескольких соединительных путей через коммутационную схему. Структурная схема одного частного вида многозвенной коммутационной схемы показана на рис. 5.6. Коммутационная схема на рис. 5.6 является трехзвенной; входы и выходы в ней разделены на подгруппы из п входов и п выходов каждая. Входы каждой подгруппы обслуживаются отдельной прямо- - коммутаторов k коммутаторов  Рис. 5.6. Трехзвенная коммутационная схема угольной коммутационной схемой - коммутатором. Входные коммутаторы (первое звено) - это коммутаторы пХк, где каждый из к выходов соединяется со входом одного из к коммутаторов второго (центрального) звена. Межзвеньевые соединительные линии часто называют промежуточными (связующими) соединительными линиями. Третье звено состоит из коммутаторов кХп, которые обеспечивают соединение каждого коммутатора центрального звена с группой п выходов. Все коммутаторы центрального звена имеют параметры (N/n)X(N/n), что позволяет обеспечить соединение любого коммутатора первого звена с любым коммутатором третьего звена. Заметим, что если все коммутаторы являются полнодоступными коммутационными схемами, то любое конкретное соединение входа с выходом схемы может быть установлено к различными путями. Каждый из к путей проходит через отдельный коммутатор центрального звена. Именно благодаря этому многозвенная структура позволяет обеспечить обходные пути через коммутационную схему в тех случаях, когда надо обойти возникающие повреждения. Кроме того, поскольку теперь каждая входящая и исходящая линия связи подключается к ограниченному числу точек коммутации, то минимизируется и емкостная нагрузка. Общее число точек коммутации N, требуемое для построения трехзвенной коммутационной схемы, показанной на рис. 5.6, составляет N=2Nk+k(N/n)2, (5.1) где - число входов (выходов); п - размер каждой группы входов (выходов); к - число коммутаторов центрального звена. Как уже было кратко отмечено, число точек коммутации, определенное в уравнении (5.1), может быть значительно меньше числа точек коммутации, требуемого для построения однозвенных коммутационных схем. Однако вначале следует определить, сколько коммутаторов центрального звена должна содержать схема, чтобы обеспечить приемлемое качество обслуживания. Неблокирующиеся коммутационные схемы. Одно из привлекательных свойств однозвенной коммутационной схемы заключается в том, что она является строго неблокирующейся. Если вызываемый абонент свободен, то соединение с ним всегда может быть установлено путем выбора определенных точек коммутации, предназначенных для соединения определенной пары вход - выход. Однако, если допускается совместное использование точек коммутации, то возникает возможность блокировки. В 1953 г. Ч. Клоз [4], работающий в фирме Bell Laboratories, опубликовал результаты анализа трехзвенных коммутационных схем, в которых он показал, сколько коммутаторов центрального звена должна содержать схема, чтобы она была строго неблокирующейся. Его результаты показали, что если каждый отдельный коммутатор является неблокирующейся схемой, и при этом число коммутаторов центрального звена к равно 2/г-1, то коммутационная схема будет строго неблокирующейся. Условие работы схемы без блокировок можно получить, исходя прежде всего из того, что соединение через трехзвенную коммутационную схему требует наличия коммутатора центрального звена который имел бы свободную линию, связывающую его с соответствующим коммутатором первого звена, и свободную линию, связывающую его с соответствующим коммутатором третьего звена. Поскольку отдельные коммутаторы сами по себе являются неблоки-рующимися, то требуемый соединительный путь может быть установлен во всех случаях, когда будет найден коммутатор центрального звена с соответствующими свободными линиями. Отправным моментом при доказательстве этого положения является следующее обстоятельство: так как каждый коммутатор первого звена имеет п входов, то лишь (п-1) из них могут быть заняты, если свободен вход, по которому поступает требование на установление соединения. Если к больше, чем п-1, то самое большее {п-1) линия из линий, ведущих к коммутаторам центрального звена, может быть занята. Аналогично самое большее (п-1) линия из линий, ведущих к коммутатору третьего звена, может быть занята, если свободен выход, с которым требуется установить соединение. Самый тяжелый случай с точки зрения возникновения блокировки (как показано на рис. 5.7) соответствует ситуации, при которой заняты все (п - 1) линии, ведущие от коммутатора первого звена к некоторому множеству коммутаторов центрального звена, а также все ( -1) линии, ведущие от некоторого другого множества коммутаторов центрального звена к требуемому коммутатору третьего звена. Таким образом, оба указанных множества коммутаторов центрального звена оказываются недоступными для установления требуемого соединения. Однако, если имеется еще хотя бы один коммутатор центрального звена, то соответствующие входная и  
 Доступный соединительный путь Рис. 5.7. Трсхзвениая коммутационная схема без блокировок выходная линии будут обязательно свободны и, следовательно, этот коммутатор центрального звена может быть использован для установления данного соединения. Таким образом, если к = (п-1)- -(п - 1)--1 = 2/г-1, то коммутационная схема является строго неблокируюхцейся. Подставляя это значение к в уравнение (5.1), получаем, что общее число точек коммутации в строго неблокирую-щейся трехзвенной коммутационной схеме N=2N(nl)+(2n-l)iN/n)2. (5.2) Как показывает уравнение (5.2), число точек коммутации в неблокирующейся трехзвенной коммутационной схеме зависит от того, как входы и выходы разбиваются на подгруппы, причем число элементов каждой подгруппы равно п. Дифференцируя уравнение (5.2) по и и для определения минимума полагая полученное выражение равным нулю, устанавливаем, что при больших значениях Л оптимальное значение п должно быть равно (N/2) Подставляя это значение п в уравнение (5.2), получаем выражение для минимального числа точек коммутации трехзвенной неблокирующейся схемы: (5.3) NJmm) = 4Nij2N-l), где N - общее число входов (выходов). В табл. 5.1 приведены результаты расчетов общего числа точек коммутации для трехзвенных неблокирующихся схем различной емкости и для сравнения -данные о числе точек коммутации в однозвенной квадратной коммутационной схеме. Обе структуры коммутационных схем обладают возможностями реализации четырехпроводной коммутации, что представляет для нас наибольший интерес, поскольку цифровая передача речи влечет за собой необходимость использования четырехпроводных цепей. Как показывает табл. 5.1, трехзвенная коммутационная схема обеспечивает значительное уменьшение числа точек коммутации, особенно при большой емкости коммутационной схемы. Однако даже для трехзвенных коммутационных схем большой емкости число точек коммутации недопустимо велико. Чтобы получить еще большее уменьшение числа точек коммутации, коммутационные схемы большой емкости обычно строят с большим числом звеньев. Напри- Таблица 5.1. Число точек коммутации коммутационных схем без блокировок
мер, в системе № 1ESS используется восьмизвенная коммутационная схема, которая позволяет обслужить до 65 ООО линий. Но наиболее существенное уменьшение числа точек коммутации может быть достигнуто не столько за счет введения дополнительных звеньев в коммутационную схему, сколько за счет работы коммутационной схемы с приемлемо малым значением вероятности блокировки. 5.2.2. Вероятность блокировки. Графы Ли Строго неблокирующиеся коммутационные схемы обычно крайне редко используются в телефонных системах. И структура коммутационной схемы, и число линий в пучках межстанционных соединительных линий выбираются обычно таким образом, чтобы можно было обслужить большую часть поступающих вызовов, но при этом экономические факторы диктуют такой выбор емкости системы, при которой некоторые вызовы, поступающие в период пиковой нагрузки, окажутся необслуженными, поскольку превысят допустимый предел. Объем оборудования на телефонных сетях общего пользования выбирается обычно так, чтобы обеспечить некоторую предельную вероятность блокировки в час наибольшей нагрузки (ЧНН). Значение вероятности блокировки является лишь одним аспектом оценки качества обслуживания, обеспечиваемого телефонными компаниями (другими аспектами оценки качества обслуживания являются надежность, качество передачи, задержка при установлении соединения). Время занятия обычного квартирного телефонного аппарата в течение ЧНН составляет лишь 5... 10% этого времени. Время занятия деловых телефонных аппаратов часто составляет больший процент времени ЧНН (который может не совпадать с ЧНН квартирных абонентов). Во всяком случае возникновение на сети в период ЧНН блокировок порядка 1% не сказывается существенным образом на уменьшении возможностей установления соединений, поскольку значительно более вероятно, что вызываемый абонент будет занят. Учитывая эти обстоятельства, коммутационные схемы оконечных станций и в меньшей степени УТС можно выбирать с существенно меньшим, чем в неблокирующихся схемах, числом точек коммутации, допуская при этом вполне приемлемое значение вероятности блокировки. Существует множество методов, которые позволяют оценить вероятность блокировки в коммутационной схеме. Эти методы отличаются сложностью, точностью и возможностью применения для оценки различных структур коммутационных схем. Одним из наиболее гибких и логически простых методов вычисления вероятности блокировок является метод, основанный на использовании вероятностных графов. Этот метод был предложен Ли [5J. обычно объем оборудования систем коммутации и передачи, используемого на сетях общего пользования, выбирают исходя из меньшей вероятности блокировки. Это делается для того, чтобы обеспечить возможность роста объема поступающей нагрузки. 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 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||