Пространственная коммутация.

Раздел I

ВВЕДЕНИЕ

Первые СКПУ (Системы Коммутации с Программным Управлением) были запатентованы в 1955г. За весь период развития СКПУ прошли 3 этапа:

1. 1960 – 1972г. – пространственная коммутация аналогового сигнала с управлением по записанной программе.

2. 1972 – 1982г. – временная коммутация цифрового сигнала с централизированным или децентрализированным управлением.

3. с 1982г. – распределенное управление с распределенной коммутацией.

Планируется, что подобные системы будут устанавливаться на сетях в первую декаду 21-го века с последующим переводом с широкополосной коммутации и обязательной поддержкой сигнализации ОКС№7, как условие внедренья в глобальную телекоммуникационную сеть.

Обобщенная структура ЦСК (Цифровая Система Коммутации)

МСЭ (Международный Союз Электросвязи) в соответствии с эталонной моделью ВОС (Взаимодействие Открытых Систем) вырабатывает общие рекомендации для стыков ЦСК. При этом сама ЦСК (ее внутренняя структура) оставляется на усмотрение разработчиков.

В соответствии с рекомендацией МСЭ АК (Абонентский Комплект) ЦСК реализует функции описанные аббревиатурой BORSСHT:

B – питание микрофона 20 мА; 60, 48 В.

О – защита от опасных напряжений (гроза 1000 В) от сети 220, 380 В. Первичная защита осуществляется в кроссе, а вторичная – в АК.

R – подача вызывного сигнала синусоидальной формы, частотой 25 Гц, 95 ± 5 В.

С – функция кодирования, т.е. АК выполняет функции АЦП и ЦАП (аналого-цифровое и цифроаналоговое преобразование).

S – функция сканирования, т.е. ввод информации в СКПУ осуществляется путем опроса состояния контрольных точек.

Н – наличие дифференциальной системы, т.е. разделение трактов приема и передачи путем перехода от 2-х проводной системы к 4-х проводной и обратно.

Т – функция тестирования; измерение параметров и контроль состояния абонентской линии.

В АК ЦСК могут быть включены как аналоговые, так и цифровые абоненты. В этом случае АЦП и ЦАП будут выполняться в самом ТА (телефонном аппарате), при этом обеспечивается базовый доступ 2В + D = 144 кБит/с, где В – информационный канал со скоростью 64 кБит/с; D – информационный канал со скоростью 16 кБит/с.

САК – спаренный абонентский комплект. Позволяет подключить к одной спаренной АЛ 2-х абонентов через диодно – разделительную приставку. Для выбора на обслуживание одного из этих абонентов используется переполюсовщик.

САК выполняет те же функции, что и АК.

АИ – ступень абонентского искания. Обеспечивает концентрацию абонентской нагрузки (12:4, 14:2, 7:1, 6:2), коммутацию, сбор и анализ служебной информации.

Число модулей АИ зависит от абонентской емкости станции.

ГИ – ступень группового искания. Обеспечивает исходящую, входящую, транзитную связь с поддержкой всех требуемых видов сигнализации, а также внутристанционную связь между абонентами различных модулей. Обеспечивает сбор служебной, статической и аварийной информации.

БФСЛ – блок физических СЛ (соединительных линий). Основная функция АЦП и ЦАП.

БСЛ – блок соединительных линий. Обеспечивает сопряжение станционного и каналообразующего оборудования, т.е. обеспечивает переход от станционного двоичного кода в линейный код HDB – 3.

ОКС№7 – комплект поддержания общеканальной системы сигнализации №7, который является обязательным элементом 4-х сетей:

1. Интеллектуальная сеть ПК + Телефон

2. ISDN.

3. Телефонная сеть общего пользования.

4. СПС (сеть подвижной связи).

При использовании ОКС вся служебная информация для пучка разговорных трактов емкостью до 1,5 тысяч передается по одному сигнальному каналу. На приемной стороне информация ОКС заносится в буферную память, откуда используется каждым разговорным каналом когда и как это потребуется, т.е. осуществляется адресно-групповое искание.

ЦСК в настоящее время применяются только распределенные системы управления. Под распределенным управлением понимают очень глубокую децентрализацию функций и очень глубокую деконцентрацию нагрузки.

Станция с распределенным управлением строится по модульному принципу. Под модулем понимают самостоятельную, логически завершенную программно-физическую конструкцию, в которую входит УУ(устройство управления), КП (коммутационное поле) и придается абонентская емкость, т.о.всю ЦСК можно рассматривать, как участок внутризоновой сети, где модуль приравнивается к оконечной станции, а ГИ к узловой станции.

ИКМ

Под ИКМ понимают преобразование аналогового непрерывного сигнала в цифровую форму. ИКМ сводится к трем стандартным процедурам:

1. Дискретизация по времени.

2. Квантование по уровню.

3. Кодирование.

1. Дискретизация обеспечивает замену непрерывного аналогового сигнала выборочными значениями, называющимися отсчетами. Т.к. дискретизация является равномерной, то для ее характеристики вводят следующие параметры:

1) Интервал дискретизации Тg.

2) Частота дискретизации fg=1/ Тg.

Технически дискретизация реализуется использованием ключевого элемента, который замыкается через равные промежутки времени.

2. Квантование подразумевает округление отсчетов до ближайшего уровня квантования. Разность между реальным отсчетом и приведенным к уровню квантования называют шумом квантования.

Шумы квантования тем сильнее, чем слабее сигнал. Для снижения шумов квантования применяют следующие способы:

1) Неравномерное квантование. Технически сложно реализуется, поэтому не распространено.

2) Сигнал подвергается компандированию, т.е. на передающей стороне выполняется компрессия, т.е. слабый сигнал усиливается, а сильный ослабевает. На приемной стороне выполняется обратная процедура – экспандирование. Вместе компрессия и экспандирование называются компандированием. Существуют 2 закона компандирования:

а) А87,6/13 - Европа

б) μ = 255 – США и Канада

3) Цифровое квантование. При данном способе сигнал квантуется значительно большим числом уровней, например 4096. Из них выбираются необходимые 256.

3. Кодирование – представление уровней в виде кодов.

Принципы коммутации

Коммутация – соединение между входом и выходом на время, необходимое для передачи сообщений. Она бывает аналоговая и цифровая. Если в пределах коммутационной системы сигнал передается и коммутируется в цифровом виде – цифровая коммутация. В ее рамках различают временную и пространственную коммутацию. Временная коммутация – перемещение кодовых комбинаций входящих КИ (канальные интервалы) по сравнению с исходящими КИ.

На основе временной коммутации строятся Т-ступени. Т-ступени могут строиться на основе переменных управляемых линий задержки либо цифрового ЗУ. Сегодня Т-ступени строятся на цифровых ЗУ. Линии задержки, при всей простоте их организации, широкого распространения не нашли, т.к. обеспечивают коммутацию в последовательном коде. Для осуществления коммутации в параллельном коде требуется значительное увеличение числа линий задержки.

В самом общем случае Т-ступени состоят из двух видов ЗУ: речевого (РЗУ) и управляющего (УЗУ).

В РЗУ осуществляется запись/считывание кодовых слов по адресам, хранящимся в УЗУ или УУ системы. В УЗУ обеспечивается запись/чтение адресов для РЗУ. Т-ступень может работать в двух режимах:

1. Последовательная запись, произвольное считывание.

2. Произвольная запись, последовательное считывание.

Первый режим предполагает последовательную запись кодовых комбинаций (КК) в РЗУ по адресам, сформированным счетчиком, путем наращивания его содержимого на единицу, и произвольного считывания из РЗУ по адресам, сформированным УЗУ, – управление по выходу.

Второй режим предполагает произвольную запись кодовых слов в КИ по адресам, сформированным УЗУ, и последовательного считывания КК из РЗУ по адресам, сформированным счетчиком, – управление по входу.

В настоящее время чаще используется первый режим.

Т-ступень характеризуется следующими параметрами

Т: N × N; K

, где N – количество входов (вх. КИ);

М – количество выходов;

К – разрядность кодового слова.

Т.к. коммутационные поля на основе Т-ступени строятся по полнодоступной схеме, где число входов равно числу выходов, то получаем:

Т: N × N, 8.

Емкость Т-ступени определяется по следующей формуле:

, гдеТ_ц– время цикла ИКМ (125млс);

8 – разрядность кодового слова;

t_ц – время цикла ЗУ;

р – число одновременно записываемых /считываемых разрядов в ЗУ;

А - параметр, характеризующий способ доступа к ЗУ.

Теоретически, емкость Т- ступени может достигать десятков тысяч точек коммутации, но это сложно и дорого реализовать, поэтому современные КП (коммутационные поля) с использованием Т-ступени имеют следующие параметры:

1024 × 1024 - 32 ИКМ

512х512 – 16 ИКМ

256х256 – 8 ИКМ (старые разработки)

Следовательно, необходимо повышать емкость Т-ступени. Это возможно следующими способами:

1. Одновременно параллельно записывать (считывать) все разряды кодового слова. Вся информация между конструктивными элементами ЦСК передаётся только в последовательном коде. Коммутация осуществляется только в параллельном. Поэтому необходимо осуществлять преобразование из последовательного кода в параллельный перед коммутацией и обратно после коммутации.

2. Уменьшение t_ц. Это возможно при дальнейшем развитии элементной базы. Этот параметр зависит от степени интеграции микросхем.

3. Уменьшение параметра А. Для этого в общую схему Т-ступени дополнительно вводится второе РЗУ и контроллер, вырабатывающий сигнал разрешения записи в РЗУ.

При А = 2 получаем следующую схему:

Для общего случая Т-ступени параметр А = 4. Чтобы А = 2 в схему вводиться РЗУ2 и контроллер. Пока в РЗУ1 производиться запись кодовых слов входящих КИ по адресам из счетчика, из РЗУ2 производиться считывание ранее записанных кодовых комбинаций по адресам, хранящимся в УЗУ. В следующий момент РЗУ1 и РЗУ2 меняются режимами. Это так называемый режим раздельная запись, раздельное считывание.

Пространственная коммутация.

Под пространственной коммутацией понимают перемещение кодовых слов одноименных КИ исходящих и входящих ИКМ линий.

На основании пространственной коммутации строятся S-ступени. Они представляют собой условную коммутационную матрицу, число столбцов в которой определено числом исходящих ИКМ-линий, а число строк – входящих ИКМ-линий, в местах пересечения которых, устанавливаются логические элементы или ключи.

Для осуществления пространственной коммутации УУ системы подаёт сигнал на соответствующие ключи, причем ключ открывается на время одного КИ.

S-ступень характеризуется параметрами:

S: N × M, k, где

N - число входящих ИКМ-линий,

М - число исходящих ИКМ- линий,

k - количество КИ.

Если матрица строится для параллельной передачи всех разрядов кодового слова, то необходимо столько матриц, какова разрядность слова. S-ступень может строиться с использованием логической схемы различных поколений (MX, DMX, программно-логические матрицы). Это характерно для комбинационной части блока S-ступени.

Управляющая часть строится с использованием цифровых блоков, на их основе строится адресное ЗУ, в котором записываются адреса для выполнения коммутации. Эти адреса формируются в УУ системы. УУ работает в двух режимах:

1. Управление по выходу. Если в адресное ЗУ записываются адреса исходящих ИКМ линий.

2. Управление по входу. Если в адресное ЗУ записываются адреса входящих ИКМ линий.