Двухзвенные и многозвенные схемы коммутации

Лекция №4

Тема: Построение коммутационных полей

Однозвенное коммутационное поле

Для наиболее простого типа коммутационного поля — полнодоступного коммутационного поля — характерно, что каждый источник, подключенный к его входу, может быть соеди­нен с источником, подключенным к выходу. Такой тип коммутационного поля применялся в станциях очень малой емкости (до 50 номеров и меньше).

Рис. 1 Общий вид матрицы полнодоступного коммутационного поля

- точка коммутации

На рис. 1 показано построение условной схемы коммутатора. На каждом пересечении горизонтали и вертикали коммутатоpa показан контакт. Физический принцип реализации та­кого коммутатора может быть любым, но здесь рассмот­рение касается поля с электромеханической коммута­цией.

В последнее время в связи с уменьшением габари­тов и удешевлением микросхем, реализующих коммута­торы, стало возможным применять этот принцип для по­строения станций достаточно большой емкости (свыше 2000 входов-выходов). Однако для современных стан­ций емкостью десятки и сотни тысяч номеров такая мат­рица просто не может быть выполнена.

В последнее время во многих важных приложениях для коммутации применяются программные методы, ко­торые реализуются на компьютерах. Они эквивалентны способу с применением полнодоступной схемы. Но при больших емкостях компьютер не может обеспечить об­служивание поступающих потоков вызовов. Поэтому на программном уровне требуется по­иск решений, эквивалентных многозвенной коммутации.

Двухзвенные и многозвенные схемы коммутации

При большом числе пользователей более эффективны схемы коммутации, содержащие много звеньев. На рис. 2.3. приведена двухзвенная схема коммутации. Для определения

областей применения сравним эту и предыдущую схемы по числу тре­буемых точек коммутации.

Рис. 2 Двухзвенная коммутационная схема

На рис. 2 приняты следующие
обозначения: -

я — число входов в матрицу

звена А; г — число матриц звена А; т — число промежуточных ли­ний между звеньями А и В; s — количество входов в матри­цу звена В; к— число выходов из матрицы

звена В; /— связность.

Связность — это число проме­жуточных линий, которые соединя­ют одну определенную матрицу зве­на А с одной определенной матри­цей звена В. Пусть необходимо коммутировать N входов с М выходами. Тогда будут соблю­даться следующие условия:

для полнодоступной коммутационной схемы число точек коммутации равно NM;

для неполнодоступной схемы коммутации число точек коммутации равно r{nm) + (m/f) (fa);

число коммутаторов звена А (г) зависит от требуемого общего числа входов N и составляет г = N/n;

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

Тогда число точек коммутации неполнодоступной коммутационной схемы будет равно Nm + Ms. Тем самым определяется условие того, что многозвенная коммутационная схема более эффективна, чем однозвенная: число коммутационных точек в ней должно быть мень­ше, чем в полнодоступной

NM> Nm + Ms;

1 >mlM+slN.

Последнему условию может соответствовать множество сочетаний параметров комму­тационных схем, но для всех из них справедливы соотношения

т/М< 1 и s/N< 1 (гдеN, M, m, s 0).

Эти требования означают, что число выходов матрицы звена А не должно быть больше общего числа выходов всей коммутационной схемы М, а число входов звена В не должно быть больше общего числа входов в коммутационную схему N.

Такое условие выполняется для всех реальных задач. Число выходов матриц, которые используются для малых станций (100...500 входов и тот же диапазон числа выходов) варьи­руется от 4 до 8, а для больших емкостей (4000...300 000 входов и выходов) используются матрицы, имеющие 512 выходов. Из приведенных данных следует, что в современных теле­фонных станциях однозвенные коммутационные схемы во много раз менее экономичны, чем многозвенные. Однако небольшое число входов в коммутационную матрицу не позво­ляет построить коммутационную двухзвенную схему с достаточно большим числом выхо­дов. Для этих случаев применяются многозвенные схемы (рис. 3).

Рис. 3 Пример построения 4-звенной коммутационной схемы 512x512

На рис. 3 показан блок, содержащий 8 коммутационных матриц 8x8. Он имеет общее число входов N = 64 и выходов М = 64. Для увеличения числа входов и выходов строится схема из 8 блоков, которая позволяет увеличить число входов и выходов до N = М = 512.

Показанная на рис. 3 схема коммутации имеет равное количество входов и выходов, однако, для построения телефонных систем применяются различные типы блоков. Они различаются не только параметрами коммутаторов и числом каскадов, но и назначением. Например, известно, что уровень загрузки абонентских линий довольно низок (за исключе­нием таксофонов, линий с терминалами сети Интернет). В среднем они используются на 10-15%. Для межстанционных линий, стоимость которых очень высока, необходимо увели­чить интенсивность использования и тем самым снизить требования по числу линий, выде­ляемых для заданной группы абонентов. Поэтому для включения абонентских линий при­меняются специальные схемы с концентрацией (рис. 2.5).

Рис.4 Концентрация нагрузки на звене А: а) 2-звенная схема с концентрацией; б)пример создания матрицы с концентрацией

Для этого применяются матрицы, которые имеют число входов большее, чем число выхо­дов. Это может достигаться конструктивно или путем запараллеливания выходов (рис. 4). В цифровых системах коммутации широко применяются варианты, когда концентрация пу­тем запараллеливания делается на абонентских (терминальных) комплектах, что вносит до­полнительные удобства. При рассмотрении вопросов построения терминальных комплектов будут рассмотрены и такие варианты.