Слаботочка Книги

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

Рис. 5.23. Вероятностный граф коммутационной схемы ВПВ при условии, что каждое звено коммутации реализуется на схемах без блокировок

ственной коммутации. В этот момент информация будет передана через звено пространственной коммутации на соответствующее выходное звено временной коммутации, где она будет храниты;я до тех пор, пока не наступит временной интервал, в котором требуется осуществить передачу данной информации. Предполагая, что на звеньях временной коммутации обеспечивается полнодоступ-ность (т. е. все входящие каналы могут быть соединены со всеми исходящими), при установлении соединения на звене пространственной коммутации можно использовать любой временной интервал. В функциональном смысле звено пространственной коммутации как бы повторяется (копируется) по одному разу для каждого внутреннего временного интервала. Это иллюстрирует вероятностный граф схемы ВПВ, приведенный на рис. 5. 23.

Важной особенностью коммутационной схемы ВПВ, на которую следует обратить внимание, является то, что звено пространственной коммутации работает с разделением времени независимо от внешних трактов с ВРК. По существу, число временных интервалов работы звена хфостранственной коммутации I не должно совпадать с числом временных интервалов с внешних трактов с ВРК.

Если звено пространственной коммутации является неблокирующейся коммутационной схемой, то блокировка в схеме ПВП может возникать в тех случаях, когда нет свободных внутренних временных интервалов звена пространственной коммутации, в течение которых промежуточная соединительная линия, ведущая от входящего звена временной коммутации, и промежуточная соединительная линия, ведущая к исходящему звену временной коммутации, одновременно свободны. Очевидно, что вероятность блокировки будет минимальной, если число временных интервалов звена пространственной коммутации / будет выбрано достаточно большим. Действительно, проводя прямую аналогию с трехзвенными пространственными коммутационными схемами, схему ПВП можно считать неблокирующейся, если 1=2с-1. Общее выражение для вероятности блокировки для коммутационной схемы ВПВ, отдельные звенья которой (В, П, В) являются неблокирующимися, имеет вид

(5.16)

где q , = 1-р 1 = \-р/а, а - коэффициент временного расширения (1/с), I - число временных интервалов работы звена пространственной коммутации.

Сложность реализации ВПВ-коммутации можно рассчитать по следующей формуле :

Сложность=ЛГ 2+ (Mlog2Ar--2JVc8-f 2Mlog gc)/100. (5.17)

Пример 5.4. Определим сложность реализации коммутационной схемы ВПВ на 2048 каналов, организованных на базе 16 трактов с ВРК по 128 каналов каждый. Предположим, что максимальное значение вероятности блокировки, которую требуется обеспечить, если вероятность занятия входящего канала равна 0,1, составляет 0,002.

Решение. Используя уравнение (5. 16), можно определить число внутренних временных интервалов, которые требуется организовать, чтобы обеспечить необходимое качество обслуживания; оно равно 25. Таким образом, временная концентрация 1/а = 5,12, и это возможно вследствие небольшой нагрузки входных каналов. Сложность реализации теперь можно рассчитать, воспользовавшись уравнением (5. 17); она равна 656.

Результаты, полученные в примерах 5.3 и 5.4, показывают, что структура ВПВ более сложная, чем структура ПВП. Заметим, однако, что в коммутационной схеме ВПВ используется временная концентрация, а в схеме ПВП - пространственная. По мере того, как будет расти использование входящих соединительных линий, будет уменьшаться степень возможной концентрации. Если окажется, что нагрузка входящих каналов достаточно высока, то для поддержания заданного значения вероятности блокировки в коммутационных схемах ВПВ и ПВП необходимо вводить расширение: соответственно в первой - временное, во второй - пространственное. Поскольку реализация временного расширения значительно дешевле, чем пространственного, то при высоком использовании каналов коммутационная схема ВПВ окажется более экономичной, чем схема ПВП. На рис. 5.24 приведены зависимости сложности реализации схем ПВП и ВПВ от использования входящих каналов.

Как видно из рис. 5.24, коммутационные схемы ВПВ имеют четко выраженное преимущество перед схемами ПВП в области больших значений использования каналов. Для коммутационных схем малой емкости более предпочтительной оказывается структура ПВП. Возможно, что выбор конкретной архитектуры в значительно большей степени будет зависеть от других факторов, таких как модульность, простота организации тестирования, легкость наращивания емкости. Одним из моментов, который обычно выделяют, отдавая предпочтение структуре ПВП, является относительно бблее простые требования к организации управления схемами ПВП, чем схемами ВПВ [10]. Для станций большой емкости с большой нагрузкой необходимость преимущественного использования струк-

В= [l-f],

При выводе этого выражения предполагалось, что на входном звене временной коммутации используется управление по выходу (произвольная выборка при считывании), а на выходном звене - управление по входу (произвольная выборка при записи). Несколько иные результаты получаются в тех случаях, когда звенья временной коммутации работают иначе.

2000 1800 1600 1400 1200 1000

Коэффициент пространственного. .. расширения (3 для схемы ПВП.. ../

Сложность схемы ВПВ -

Коэффициент временного расшир.ения О: для схемы ВПВ

1,6 1 с

1.4 1

1,2 S

1,0 .В

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0.6 0,7 Использование входящего канала р

Рис. 5.24. Сравнение сложности реализа! коммутационных схем ПВП и ВПВ для случая, когда вероятность блокировки равна 0,002

туры ВПВ становится совершенно очевидной. В подтверждение справедливости этого утверждения можно привести систему № 4ESS со структурой ВПВ, которая является самой большой по емкости коммутационной схемой, построенной до настоящего времени.

Коммутационные схемы типа ВПППВ. Если звено пространственной коммутации схемы ВПВ оказывается достаточно большим по емкости, что приводит и к дополнительному увеличению сложности управляющего устройства, то для уменьшения общего числа точек коммутации звено простра11ственной коммутации заменяется многозвенной схемой. На рис. 5.25 приведена структура типа ВПВ, когда звено пространственной коммутации заменено трехзвенной схемой. Поскольку три соседних звена являются звеньями пространственной коммутации, то эту структуру иногда называют коммутационной схемой ВПППВ. Сложность реализации схемы ВПППВ можно определить следующим образом :

Сложность = Л? Швх + 1 втс/ОО) , (5. 18)

где Nx-число точек коммутации =27VA:-t-А: (7V j) ; N дх - число битов управляющей памяти звена пространственной коммутации =

При выводе формулы предполагается, что распределение управления по звеньям следующее: выход, выход, выход, вход, вход.

Входное звено Звено временнбй пространственной коммутации коммутации

Звено пространственной коммутации

Звено Выходное звено пространственной временной коммутации коммутации

	ЗУ ВКК				п п				ЗУ ВКК
	ЗУ ВКК								ЗУ вкк

	ЗУ вкк								ЗУ вкк
	ЗУ вкк
									ЗУ вкк

Рис. 5.25. Структура коммутационной схемы ВПППВ

= 2к iN/n) г X log 2И + Ш/п) г X log 2 iN/n) { N - число битов информационной памяти звена временнбй коммутации = 2ЛГс8; N вгс - число битовуправляющей памяти звена временнбй коммутации = 2М X log 2С.

Вероятностный граф коммутационной схемы ВПППВ представлен на рис. 5. 26. Заметим, что этот граф идентичен вероятностному графу пятизвенной схемы пространственной коммутации, показанному на рис. 5.10. Используя вероятностный граф на рис. 5.26, можно определить вероятность блокировки коммутационной схемы ВПППВ:

где Q 1 = 1

В = [1- (qi) [1- (1 -pi = l-p/a;.Q2=l-Р2=1-р/а р.

(5.19)

Рис. 5.26. Вероятностный граф коммутационной схемы ВПППВ: р, = Р/а; Р2 = р/Г<хРЛ- а = 1/с; (5 = к/п

Пример 5. 5. Определить сложность реализации коммутационной схемы ВПППВ емкостью 131 072 каналов, которая должна обеспечить вероятность блокировки, не превышающую 0,002, при вероятности занятия канала 0,7. Примем, что коммутационная схема обслуживает 1024 входящих тракта ВРК по 128 каналов в каждом. Кроме того, будем считать, что на звеньях пространственной коммутации применяется временное расширение.

Решение. Схему пространственной коммутации можно построить по-разному в зависимости от того, сколько линий подключается к каждому коммутатору первого (трехзвенного) звена. В нашем случае выбрано число 32 как удобное для расчетов двоичное число, близкое к теоретическому оптимуму, о котором уже говорилось ранее, (N12) Если известно п, то в уравнении (5. 19) остается лишь одно неизвестное - это число коммутаторов центрального звена к. Таким образом, определяем, что к равно 24, если вероятность блокировки равна 0,0015. Сложность реализации определяем по уравнению (5. 18) следующим образом:

N х= 2 X 1024 X 24-1-24 X 32 = 73 728;

iVвх= 2 X 24 X 32 X 128 X 54-24 X 32 X 128 X 5= 1 474 560; Лвг=2 X 1024 X 128 X 8 = 2 097 152; W вгс= 2 X 1024 X 128 X 7= 1 835 008.

Число эквивалентных точек коммутации равно

73 7284-3 571 712/100 = 127 795.

Результаты, полученные в примере 5. 5, показывают, что коммутационные схемы сверхбольшой емкости мотут быть, реализованы с использованием методов цифрового временного разделения на вполне приемлемом для практики уровне сложности. В середине 60-х годов стало очевидно, что на телефонной сети США необходимо использовать коммутационные схемы именно такой емкости. Поскольку для реализации сопоставимой с ними по емкости восьми-звенной схемы пространственной коммутации потребовалось бы порядка 10 млн. точек коммутации, то традиционная технология, используемая при построении систем с пространственным разделением, была срезу же отвергнута, и фирма Bell System приступила к разработке системы № 4ESS. Это была первая цифровая коммутационная система телефонной сети США, введенная в эксплуатацию в 1976 г. Система № 4ESS (коммутационная схема типа ВПППВ) имеет емкость 107 520 соединительных линий, обеспечивает вероятность блокировки менее 0,005 при вероятности занятия канала 0,7 (11).

Конечно, можно указать немного районов США, где требуются коммутационные системы такой емкости. Тем не менее примерно в двухстах районах страны применение коммутационной системы № 4ESS может привести к суидественной экономии затрат, поскольку одна такая система может обслужить всю междугородную нагрузку зоны, которая в противном случае обслуживалась бы несколькими системами пространственной коммутации самой большой емкости, имевшимися ранее (системами № 4А координатного типа).

Согласно (5. 18) при оценке сложности в эквивалентных точках коммутации сле-IK} вт + Nbj-c)/100, что соответствует в данном случае (1 474 560 --+ 2 097 152 -Ы 835 008)/100 = 5 406 720/100.-Яр ж иерее.

5.4.3. Модульные структуры коммутационных схем

В предыдущем разделе были описаны две базовые структуры цифровых коммутационных схем с временным разделением каналов: ПВП и ВПВ. Одна из них, а именно ВПВ, стала наиболее широко применяемой. Однако некоторые разработчики отказываются от этих структур, предпочитая использовать один тип модулей для всех звеньев коммутации. В каждом таком модуле реализуется и пространственная и временная коммутация. Для более подробного ознакомления с проектированием модулей следует обратиться к литературе (12).

Очевидно, наиболее привлекательным моментом модульного подхода к построению коммутационных схем является возможность реализации широкого диапазона емкостей. Другими преимуществами модульного построения являются упрощение процесса производства, эксплуатации и тестирования, сокращение затрат на избыточное оборудование и запчасти, обычно более широкие возможности по наращиванию емкости. Существенным недостатком модульного подхода является введение потенциально больших задержек при прохождении сигнала через коммутационную схему. В среднем каждое звено временной коммутации вносит для каждого канала задержку, равную половине времени цикла. Увеличение числа звеньев, временной коммутации приводит соответственно к увеличению средней задержки прохождения сигнала через коммутационную схему. Задержки до одной миллисекунды (восемь циклов) не оказывают непосредственного влияния на обмен речевой информацией. Однако, как будет показано более подробно в дальнейшем, задержки распространения сигнала, соответстующие нескольким циклам, могут привести к возникновению условий возбуждения при установлении местных соединений, что первоначально было возможно только на длинных линиях.

Задержка распространения сигнала в коммутационной схеме с несколькими звеньями временной коммутации может быть минимизирована либо выбором соединительного пути и временного интервала, либо путем реализации звеньев временной коммутации на ЗУ, объем памяти которого меньше, чем это необходимо для хранения информации в течение целого цикла (13). В последнем случае входящие временные каналы тракта с ВРК не получают полного доступа ко всем исходящим временным каналам. Следовательно, ограничение задержки прохождения сигнала в схеме будет оказывать влияние на вероятность блокировки.

5.4.4. Разработка заказных коммутационных схем

Примеры цифровых коммутационных схем с временным разделением каналов, описанные в предыдущем разделе, показывают, что весьма экономичные коммутационные системы могут быть реализованы на стандартных элементах памяти и логических элементах. В этом разделе рассматривается следующий этап проектирования,

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