Принципы построения коммутационных полей

Лекция 3. Построение коммутационных полей

1. Принципы построения коммутационных полей
2. Типы электронной коммутации в цифровых станциях.

Структура коммутационных полей подразделяется на:

1. Полнодоступные;
2. Неполнодоступные;
3. Ступенчатые.

Полнодоступные коммутационные поля классифицируются как:

• Однозвенные;

• Двухзвенные;

• Многозвенные.

1. Полнодоступное однозвенное коммутационное поле характеризуется тем, что каждый источник подключенный ко входу, может быть соединён с источником, подключённым к выходу. Условная схема данного коммутационного поля представляется в виде матрицы размерностью N x M и может быть изображена в виде представленной на рис. 3.1.

Рисунок. 3.1 Условная схема полнодоступной схемы.

Пересечение шин k_i и k_j матрицы NxM определяется как точка коммутации. Точкой коммутации (ТК) называется коммутационный элемент обеспечивающий подключение одного входа на один выход. Физический принцип реализации точки коммутации может быть любым:

• электрическим;

• индуктивным;

• оптическим и др.

Достоинством полнодоступного коммутационного поля (КП), является простота реализации.

Недостатком – малая ёмкость.

Практическая реализация характеризуется ёмкостью 50 номеров. В современных СК, в ряде важных приложений при использовании программных методов коммутации, ёмкость матрицы достигает свыше 2000 входов и выходов эквивалентных полнодоступной схеме. Однако ёмкости свыше 10000 … 100000 номеров даже компьютеры не способны обеспечить весь поток обслуживания вызовов. Поэтому на программном уровне требуется поиск решений на основе многозвенной коммутации.

Двухзвенная схема коммутационного поля (КП).

Двухзвенная схема характеризуется тем, что включает в себя два звена А и В.

Рис. 3.2 Двухзвенная схема

где:

n – число входов матрицы звена А; r – число матриц звена А; m – число промежуточных линий между звеньями Аи В; s – количество входов в матрицу звена В; k – число выходов из матрицы звена В; f – связанность.

Под связанностью понимают число промежуточных линий, которые соединяют одну определённую матрицу звена А с одной определённой матрицей звена В. Принцип коммутации следующий:

Пусть необходимо коммутировать N входов с М выходами. При этом необходимо выполнить следующие условия:

• для полнодоступной схемы число точек коммутации равно N x M:

• для неполнодоступной схемы число ТК должно составлять ;

• число коммутаторов звена А(r) зависит от требуемого общего числа входов N и составляет ;

• число коммутаторов звена В (m/f) зависит от требуемого общего числа выходов М, т.е. .

Тогда число ТК неполнодоступной коммутационной схемы будет составлять . Т.о. количество ТК в многозвеньевой схеме будет больше, чем в однозвенной и следовательно она является более эффективной.

При решении реальных задач должно выполняться следующее соотношение и . Т.е. число выходов матрицы А не должно превышать М, а число входов звена В не должно превышать N.

Реально данные схемы используются в станциях малой ёмкости, где число входов и выходов составляет 100 … 500 и варьируется от 4 до 8 в каждой матрице.

Для больших ёмкостей (4000 … 300000 входов и выходов) используются матрицы на 512 входов, что снижает экономичность однозвенных схем по отношению к многозвеньевой, т.к. небольшое число входов в коммутационной двухзвеньевой схеме не позволяет организовать большое количество выходов.

Монгозвеньевая схема.

Монгозвеньевая схема представляет собой совокупность взаимосвязанных коммутационных блоков, где каждый блок представляет собой двухзвеньевую схему.

Примером многозвеньевой схемы может служить четырёхзвенная коммутационная схема 512х512. Она представляет собой 8 коммутационных матриц, где N=64 и М=64.

Рис. 3.2

С целью повышения эффективности данных многозвенных схем вводится концентрация. Суть концентрации в многозвенных схемах заключается в том, что число входов относительно выходов выполняется в соотношении 2:1. Концентрация выполняется конструктивно путём параллельного подключения матриц.

Рис.3.4

Недостатком многозвенных схем является проявление явления, называемое блокировкой. Под блокировкой понимается невозможность установления соединения от заданного входа к свободному выходу из-за отсутствия свободных промежуточных линий.

Для примера рассмотрим принцип блокировки свободного выхода можно продемонстрировать на следующей схеме (рис. 3.).

Рис. 3.4

В виду занятия 2-м и 3-м входом промежуточной линии попытка установить соединение между 1 и 4 получает отказ. Тем самым параметры двухзвенных схем рассчитываются при заданных потерях. Количество данных потерь может быть уменьшено за счёт увеличения связанности. Для этого количество промежуточных линий увеличивают.

В цифровых станциях промежуточные линии представляют собой ИКМ-тракты содержащие 30 каналов, т.е. связанность равна 30, что значительно уменьшает вероятность блокировки. В многозвенных схемах применяется обусловленный способ искания, что подразумевает поиск свободного пути в целом.

Процесс такого искания следующий:

• между двумя точками определяются доступные и свободные пути;

• выбирается единственный путь;

• определяются номера свободных линий на каждом звене;

• формируется результат искания.

Сам процесс искания свободной линии называют пробой. Устройство, осуществляющее данный процесс, называется пробным устройством. Однако в связи с блокировкой возникают проблемы связанные с доступностью и смешиванием нагрузки.

Под доступностью понимается число путей, каждый из которых может состоять из нескольких линий, ведущих от одного входа к искомым входам.

Существуют следующие варианты поиска:

1. Свободное искание, когда имеется любой выход КП с которым необходимо произвести коммутацию.
2. Групповое искание, когда ведётся поиск любого выхода но в определённой группе (после набора номера определяется вызываемая станция и направление к ней через соответствующие выходы).
3. Вынужденным исканием, когда производится поиск промежуточной линии к одному из выходов.
4. Смешивание, обеспечивающее большую доступность от внутренних линий к межстанционным направлениям.

2. Неполнодоступное включение.

Неполнодоступной схемой называется такая схема, в которой различным подгруппам источников вызовов доступны различные группы обслуживающих приборов, т.е. не каждый выход доступен каждому входу.

Рис. 3.5

Цель неполнодоступного включения – обеспечение неравномерного использования станционных линий, исходя из их неравномерного проключения.

Например:

Если управляющее устройство выбирает матрицы начиная с наименьшего номера, то последнее выхода будут заниматься в последнюю очередь, следовательно вероятность их занятия будет меньше чем к других выходов, поэтому они могут быть отданы в распоряжение других групп абонентских линий.

3. Ступенчатая схема.

Коммутационная схема, у которой наряду с выходами, доступные только определённым группам входов, имеются выходы доступные всем выходам называется ступенчатой схемой.

Рис.3.5

В данной схеме каждой подгруппе входов доступно D выходов из общего числа М и имеются выходы доступные одновременно обеим подгруппам входов.

Указанные типы схем включения обслуживающих приборов отличаются не только структурой, но и пропускной способностью.

Рис.3.5

Т.е. Полнодоступные схемы наиболее полно используют обслуживающие приборы.

Неполнодоступные – наименее.

Ступенчатые занимают промежуточное положение.

В соответствии с этим находится пропускная способность групп обслуживающих приборов.