Лекция. Цифровые коммутационные поля 1, 2, 3, 4, 5-го класса

Цель лекции: изучение студентами классов ЦКП.

Содержание:

- принципы построения ЦКП;

- классификация ЦКП;

- особенности функционирования цифровых КП.

Принципы построения ЦКП.

Коммутационная система отражает принципы внутреннего построения коммутационной станции и представляет собой совокупность технических средств, предназначенных для осуществления оперативной коммутации [1, 2].

Коммутационная система, реализующая функцию цифровой коммутации, получила название цифровой системы коммутации (ЦСК).

В цифровой коммутационной системе функцию коммутации осуществляет цифровое коммутационное поле (ЦКП). Управление всеми процессами в системе коммутации осуществляет управляющий комплекс.

Цифровое КП строится обычно по звеньевому принципу. Звеном цифрового КП называют группу ступеней (S-, Т- или S/T-), реализующих одну и ту же функцию преобразования координат цифрового сигнала. В зависимости от числа звеньев различают двух-, трех- и многозвенные КП.

Цифровое КП называются однородным, если любое соединение в нем устанавливается через одинаковое количество звеньев. Большинство современных ЦСК имеют однородные цифровые КП.

Особенности построения многозвенных цифровых КП:

1) Цифровые КП строятся с использованием определенного числа модулей.

2) Цифровые КП обладают симметричной структурой. Под симметричной понимают структуру, в которой звенья 1 и N, 2 и N-1, 3 и N-2 … являются идентичными по типу и числу блоков коммутации.

3) Цифровые КП почти всегда являются дублированными, что связано с критичностью неполадок в коммутационном поле к функционированию всей системы в целом.

4) Цифровые КП являются четырехпроводными, поскольку цифровые линии, по которым передаются уплотненные ИКМ сигналы, также четырехпроводные.

С учетом симметричности и модульности построения все множество синхронных цифровых КП с функциональной полнотой коммутации можно разделить на пять классов [1, 2]. В каждом классе можно выделить базовую структуру и подструктуры, образованные добавлением дополнительных коммутационных элементов с предварительным мультиплексированием (MUX) и последующим демультиплексированием (DMUX) цифровых групповых трактов.

1. Базовая структура: S ´ k - T ´ r - S ´ k.

Подструктура: MUX - S ´ k - T ´ r-S ´ k - DMUX.

Особенностью поля является наличие S-ступени в первом и последнем звене, порядок следования Т- и S-ступеней внутри поля - произвольный с соблюдением правил симметрии.

2. Базовая структура: T ´ k - S ´ r - T ´ k.

Подструктура: MUX - T ´ k - S ´ r - T ´ k - DMUX.

Особенностью поля является наличие Т-ступени в первом и последнем звене, порядок следования Т- и S- ступеней внутри поля - произвольный с соблюдением правил симметрии.

3. Базовая структура: S/T ´ k - S ´ r - S/T ´ k.

Подструктура: MUX - S/T ´ k - S ´ r - S/T ´ k - DMUX.

4. Базовая структура: S/T ´ k.

Подструктура: MUX - S/T ´ k - DMUX.

5. Кольцевые цифровые коммутационные поля.

Хотя кольцевые КП строятся на S/T-ступенях (кольцевых соединителях), и по сути являются разновидностью полей 4 класса, но ввиду их важности и особенностей построения принято выделять их в отдельный класс.

ЦКП первого класса.

Первоначально за основу таких типов ЦКП были взяты звенья пространственной ступени коммутации, например: АТС Sintel, DEX-T имели структуру поля типа S-S при параллельном способе коммутации. Но пространственные коммутаторы имеют большую вероятность внутренних блокировок, поэтому на практике получили распространения структуры, где пространственные S-ступени коммутации разделены временными Т-ступенями, т.е. такие ЦКП объединяют симметричные поля, рисунок 5.1.

Рисунок 5.1 – Базовая структура ЦКП первого класса

ЦКП второго класса.

К таким типам ЦКП относятся системы: NEAX 61 (Япония), №4 ESS (США), АХЕ 10, D70, FETEX150.

Особенности ЦКП второго класса:

Рисунок 5.2 – Базовая структура ЦКП второго класса

- применение дополнительных S-ступеней увеличивает емкость и пропускную способность поля, но не влияют на принципы его функционирования;

- предварительное мультиплексирование на входах фактически обеспечивает вторичное уплотнение входящих цифровых трактов, а последующее демультиплексирование на выходах восстанавливает их, что приводит к увеличению пропускной способности ЦКП без применения дополнительных S-ступеней;

- для увеличения скорости обработки данных в КП на входе, как правило, производят преобразование последовательно кода в параллельный. Для этого на каждой входящей линии устанавливается преобразователь последовательно-параллельного типа, а на выходящей - параллельно-последовательного.

ЦКП третьего класса.

К таким типам ЦКП относятся системы: МТ 20/25 (Франция), System X (DSS) (Великобритания), EWSD (Германия), GDTS (США), DTS-11 (Япония) и ряд других, на основе которых можно строить местные, междугородные и транзитные станции.

ЦКП этого класса являются универсальными, поскольку позволяют однотипно строить системы коммутации практически для всего диапазона емкостей: малой, средней и большой. При этом наращивание емкости происходит за счет увеличения количества звеньев пространственной коммутации, переходя от более простых структур S/T-S-S/T к более сложным S/T-S-S-S/T. Часто при проектировании коммутационного поля ступени временной и пространственной коммутации объединяются в соответствующие блоки: блок временной коммутации и блок пространственной коммутации. Тогда наращивание емкости КП происходит путем простого добавления определенного количества БВК и БПК.

Рисунок 5.3 – Базовая структура ЦКП третьего класса

ЦКП четвертого класса.

К таким типам ЦКП относятся системы: PROTEL UT и другие. ЦКП четвертого класса находят широкое применение благодаря удобствам увеличения емкости поля путем простого добавления S/T-ступеней, выполненных в виде универсальных интегральных микросхем (ИМС).

Основу S/T-ступени составляют коммутационные элементы или модули. При проектировании ЦАТС небольшой емкости их КП может быть построено с использованием одного звена S/T-ступени, содержащей всего один модуль (емкостью обычно от 8/8 до 32/32 входящих/исходящих ИКМ линий), рисунок 5.4.

Рисунок 5.4 – Базовая структура ЦКП четвертого класса

ЦКП пятого класса.

К таким типам ЦКП относятся системы: ITT1240 (США), S12 Alcatel, но кольцевые ЦКП не получили широкого распространения. Звенья кольцевого поля чаще всего строятся на кольцевых цифровых коммутационных элементах (ЦКЭ). Структура ЦКП системы ITT1240 представлена на рисунке 5.5. Такое ЦКП состоит из блоков подключения (БП) и блока групповой коммутации (БГК). Один БП состоит из двух ЦКЭ. Количество БП и ступеней в БГК зависит от числа подключенных оконечных модулей (ОМ). Количество плоскостей зависит от средней нагрузки, создаваемой ОМ, и от заданного качества обслуживания.

Рисунок 5.5 – Базовая структура ЦКП пятого класса