Слаботочка Книги разделением. Например, в течение каждого исходящего временнбго интервала 3 считывается управляющая информащ1я, которая определяет, что промежуточная соединительная линия 1 должна быть соединена с исходящей соединительной линией N. В течение других временных интервалов звено пространственной коммутации полностью изменяет свою конфигурацию, приспосабливаясь к обслуживанию других соединений. Как уже отмечалось, удобно представить управляющую память в виде параллельного кольцевого сдвигающего регистра. Ширина сдвигающего регистра равна числу битов, необходимых для определения всей конфигурации схемы пространственной коммутации в течение одного временнбго интервала. Длина сдвигающего регистра определяется числом временных интервалов в цикле. Естественно, необходимо иметь определенные средства для изменения информации в управляющей памяти, чтобы можно было устанавливать новые соединения. На практике управляющая память может быть построена на ЗУ с произвольной выборкой с управлением от счетчиков, которые циклически генерируют адрес обращения. Сложность реализации коммутационных схем с временнь1м разделением. В предьщущих разделах альтернативные структуры коммутационных схем с пространственным разделением сравнивались между собой по общему числу точек коммутации, требуемому для обеспечения заданного качества обслуживания. Можно указать и другие факторы, которые следует учитывать при проведении более полного анализа, а именно: модульность, требования, связанные с поиском путей, влияние повреждений, условия обслуживания, требования к монтажу или соединениям, электрическая нагрузка и другие. Несмотря на необходимость учета всех этих соображений, оценка по числу точек коммутации полезна и является единственной мерой стоимости коммутационной схемы с пространственным разделением, особенно при использовании в качестве точек коммутации электромеханических приборов. В случае использования полупроводниковых электронных коммутационных приборов вообще и коммутационных приборов с временным резделением в частности число точек коммутации само по себе является менее значащей величиной при оценке стоимости реализации. Коммутационные структуры, в которых используются интегральные микро<?хемы с относительно большим числом внутренних точек коммутации, обычно более экономичны по стоимости, чем другие структуры, которые могут иметь меньшее число точек коммутации, но большее число корпусов. Следовательно, более приемлемым параметром при оценке варианта коммутационной схемы должно быть общее число корпусов ИС. Если различные варианты реализуются на основе одинакового набора ИС, то число корпусов может достаточно точно отражать число точек коммутации. Другим полезным параметром при оценке стоимости реализации является общее число выводов ИС, требуемое при определенном варианте построения схемы. Хотя этот параметр, очевидно, тесно связан с общим числом корпусов, все же он более полезен, поскольку более точно характеризует стоимость корпуса и требования к размещению. Оценка по числу выводов может также непосредственно служить показателем надежности реализации, поскольку взаимные соединения выводов за пределами ИС всегда менее надежны, чем внутренние. Эквивалент одной точки коммутации (элемент И) при реализации коммутационной схемы на ИС средней степени интеграции (СИС) обычно составляет 1,5 внешнего вывода для доступа к точке коммутации. Таким образом, если применяются СИС, то общее число точек коммутации может служить полезным показателем общего числа выводов. Поэтому будем продолжать использовать число точек коммутации как меру стоимости реализации, принимая при этом, что элементы средней степени интеграции будут использованы во всех сопоставляемых вариантах, этом случае необходимо иметь уверенность в том, что все сравниваемые системы работают примерно с одной и той же скоростью, поскольку более высокие скорости требуют более низкого уровня интеграции. Кроме числа точек коммутации на звеньях пространственной коммутации при оценке общей стоимости необходимо учитывать значительный объем ЗУ, которые используются на звеньях временной коммутации. При оценке объема памяти необходимо учитывать как память схемы временнбй коммутации, так и управляющую память звеньев временнбй и пространственной коммутации. При проведении последующего анализа будем предполагать, что 100 битов памяти соответствуют 1,5 межсоединений ИС (ЗУ со случайной выборкой на 1024 бита обычно требует 14 выводов). При этом предположении можно связать стоимость ЗУ со стоимостью точки коммутации соотношением из расчета 100 битов памяти на 1 точку коммутации. Таким образом, последующий анализ сложности реализации цифровых коммутационных схем с временным разделением будет включать оценку общего числа точек коммутации и общего числа битов памяти, поделенного на 100. Сложность реализации определяется следующим образом: Сложность =7V + 7Vb/100, (5.13) где - число точек коммутации на звене пространственной коммутации, Ng - число битов памяти. Пример 5.2. Определим сложность реализации схемы звена временнбй коммутации, показаннбй на рис. 5.19, где число входящих трактов с ВРК N=80. Предположим, что каждый входящий тракт образован системой передачи DS-1 (24 канала). Кроме того, предположим, что на звене пространственной коммутации используется однозвенная схема. Решение. Число точек коммутации на звене пространственной коммутации iVj. = 80 - = 6400. (Точки коммутации, размещенные на главной диагонали схемы также берутся в расчет, поскольку возможны соединения двух каналов одного входя- Следует отметить, что цифровые ЗУ, по существу, требуют, по крайней мере, двух точек коммутации на один бит. В этом случае точками коммутации являются логические элементы, используемые для доступа к ЗУ при записи и считывании информации. Однако эти точки коммутации оказываются не столь дорогостоящими, как точки коммутации, через которые идет передача сообщений и к которым обеспечивается доступ со стороны внешних цепей. щего тракта с ВРК.) Общий объем управляющей памяти в битах для звена пространственной коммутации определяется как Ngx = (число промежуточных линий) (число управляющих слов) (число битов на одно управляющее слово) = 80 24 7= 13 440. Объем памяти в битах на звене временной коммутации определяется как сумма числа битов требуемых для реализации ЗУ коммутации временных каналов и числа битов для реализации управляющей памяти: Ngx= (число промежуточных линий) (число каналов) (число битов на один канал) + (число промежуточных линий) (число управляющих слов) (число битов на одно управляющее слово) = 80 24 8 Ч- 80 24 5 = 24 960. Таким образом, сложность реализации определяется как Сложность = Nj. Ч- (Nbx + Nbt) /100= 6784 эквивалентных точек. В оценке сложности, полученной в примере 5.2, совершенно явно преобладает число точек коммутации на звене пространственной коммутации. Значительно меньшая сложность (и вообще более низкая стоимость) может быть достигнута, если до этапа коммутации производится предварительное объединиение групп входящих линий и формирование сигналов для образования трактов передачи более высокого уровня иерархии. Стоимость входного мультиплексора сравнительно мала, если индивидуальные сигналы типа DS-1 уже были синхронизированы для выполнения коммутации. Таким способом может быть заметно уменьшена сложность звена пространственной коммутации, в то время как общая сложность звена временной коммутации увеличивается лишь незначительно (см. задачу в конце этой главы). Стоимость реализации снижается пропорционально сложности, но лишь до того момента, пока требования более высокой скорости работы системы коммутации не приведут к необходимости использования более совершенной технологии. Многозвенные схемы временной и пространственной коммутации. Как отмечалось в предыдущем разделе, эффективным средством уменьшения стоимости коммутационной схемы с временным разделением является мультиплексирование возможно большего числа каналов и выполнение по возможности большего объема операций коммутации на звеньях временной коммутации. Стоимость операций коммутации на звеньях временной коммутации значительно меньше их стоимости на звеньях пространственной коммутации, главным образом потому, что цифровая память много дешевле, чем цифровые точки коммутации (логические схемы И). Еще раз отметим, что сами по себе точки коммутации не столь дороги; основные затраты приходятся на реализацию схем Доступа и выбора точки коммутации со стороны внешних выводов, что и делает использование точек коммутации сравнительно дорогостоящим. Конечно, существуют практические ограничения в отношении того, сколько каналов может быть объединено в общий тракт с ВРК для коммутации на звене временной коммутации. Если существующий в настоящее время предел мультиплексирования достигнут, то дальнейшее уменьшение сложности реализации можно получить путем увеличения числа звеньев коммутации. Очевидно, что некоторая экономия расходов достигается, если одни шено пространственной коммутации схемы типа ВП или ПВ может быть заменено несколькими звеньями. Обычно наиболее эффективный подход состоит в разделении звеньев пространственной коммутации звеном временной коммутации или в разделении двух звеньев временной коммутации звеном пространственной коммутации. В следующих двух разделах будут описаны две базовью структуры. Первая структура, содержащая звено временной коммутации между двумя звеньями пространственной коммутации, носит название коммутационной схемы пространство-время-пространство (ПВП). . Вторая структура обычно называется коммутационной схемой время - пространство - время (ВПВ). 5.4.1. Коммутационная схема типа ПВП Структура коммутационной схемы ПВП приведена на рис. 5.20. Предполагается, что каждая схема пространственной коммутации является однозвенной и не блокирующейся. Для схем большой емкости желательна реализация пространственной коммутации в виде многозвенных схем. Установление соединительного пути через коммутационную схему ПВП требует нахождения блока пространственной коммутации, в котором имеется доступ к каналу записи в период временного интервала (входящего), когда может поступать информация, а также доступ к каналу считывания в период требуемого временного интервала (исходящего), когда будет считываться информация из памяти. Если каждое отдельное звено схемы (П, В, П) будет неблокирующимся, то она будет функцио- NX к ЗУ ВКК ЗУ ВКК ЗУ ВКК Звено пространственной коммутации Звено Звено временной пространственной коммутации коммутации Рис 5.20. Структура коммутационной схемы ПВП р, =p(n/k) Рис. 5.21. Вероятностный граф коммутационной схемы ПВП при условии, что каждое звено коммутации реализуется на схемах без блокировок нально эквивалентна трехзвенной пространственной схеме. Следовательно, вероятностный граф на рис. 5.21, описывающий коммутационную схему ПВП, идентичен вероятностному графу на рис. 5.8 для трехзвенной пространственной коммутационной схемы. Соответственно вероятность блокировки схемы ПВП (5.14) где q=l-p=l - р/р, (р== к/Ю, к - число блоков временнбй коммутации центрального звена схемы. Предполагая, что схема пространственная коммутации реализуется в виде однозвенных коммутационных блоков и что каждый тракт ВРК содержит с информационных каналов, можем определить сложность реализации коммутационной схемы ПВП следующим образом . Сложность = (число точек коммутации на звеие пространственной коммутации) + + (число битов управления на звене пространственной коммутации)+ <число битов памяти на звене временнбй коммутации) + (число битов управления на звене временнбй коммутации)] /100= 2+(2А:с log2N + kc8 + kc log jc)/100. (5.15) Пример 5.3. Определим сложность реализации коммутационной схемы ПВП емкостью 2048 каналов, которая построена для 16 трактов с ВРК, содержащих каждый 128 каналов. Максимальное значение допустимой вероятности блокировки равно 0,002 при вероятности занятия канала, равной 0,1. Решение. Минимальное число блоков временнбй коммутации центрального звена коммутационной схемы, необходимых для обеспечения заданного качества обслуживания, может быть определено из уравнения (5. 14): к = 1. Используя найденное значение к, можно определить число точек коммутации следующим образом: 2 7 16 = 224. Требуемое число битов ЗУ можно определить, как 2 - 7 12 X X 4 + 7 128 8 -- 7 128 7 = 20 608. Таким образом, суммарная сложность реализации равна 430 эквивалентным точкам коммутации. Этот вьшод справедлив при условии, что на первом звене используется управление по выходу, а на третьем звене - управление по входу. Несколько иные результаты получаются в том случае, когда управление на звеньях пространственной коммутации организуется иначе. Сложность реализации, полученную в примере 5. 3, нужно сравнить с числом точек коммутации, полученным для эквивалентной трехзвенной коммутационной схемы, параметры которой приведены в табл. 5. 2. Пространственная коммутационная схема требует 41 ООО точек коммутации, в то время как схема ПВП лишь 430 эквивалентных точек коммутации. Такой значительный эффект получается как результат того, что речевые сигналы были уже преобразованы в цифровую форму и мультиплексированы (предположительно для целей передачи). Если коммутационная схема ПВП используется в аналоговом окружении, то преобладающая часть затрат будет падать на оборудование линейного сопряжения. Современные цифровые коммутационные схемы уже мало отличаются от современных цифровых ЭВМ. Стоимость центральных устройств обработки информации становится относительно небольшой по сравнению со стоимостью периферийных устройств. 5.4.2. Коммутационная схема типа ВПВ Второй формой реализации многозвенной коммутационной схемы со звеньями пространственной и временнбй коммутации является структура, приведенная на рис. 5.22. Эту коммутационную схему обычно называют схемой время - пространство - время. Информация, поступающая по каналу входящего тракта с ВРК, задерживается на входящем звене временнбй коммутации до тех пор, пока не будет найден соответствующий свободный путь через звено простран- (J2l-f2lj) ]) (2l-r 2lj) (2ll -1211 (j2l -ft7/ 2lj) (2l Ba- l2llj) (шЬ-Ш (72\1\ -Ш--тл\) Рис. 5.22. Структура коммутационной схемы (ВПВ): ЗПК - звено пространственной коммутации 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 |
|