Коммутатор. Цифровые коммутаторы. Координаты коммутации. Принципы построения цифровых коммутационных полей (одно- и многокаскадные, Клоза, итерационный принцип).

Коммутационная система отражает принципы внутреннего по­строения коммутационной станции и представляет собой совокупность технических средств, предназначенных для осуществления оперативной коммутации. В зависимости от типа коммутационных приборов и управляющих устройств различают системы: декадно-шаговые, координатные, квазиэлектронные, электронные и др. Коммутационная система, реализующая функцию цифровой коммутации, получила название цифровой системы ком­мутации (ЦСК).

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

Цифровое КП (ЦКП) 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.

Отметим основные особенности построения многозвенных цифровых КП.

1. Цифровые КП строятся с использованием определенного числа модулей. Модуль­ность позволяет обеспечить легкую приспосабливаемость системы к изменению емкости, удобство и простоту эксплуатации, технологичность производства за счет сокращения раз­нотипных блоков.

2. Цифровые КП обладают симметричной структурой. Такое КП оказывается симметричным относительно средней ли­нии, разделяющей его на две части.

3. Цифровые КП почти всегда являются дублированными, что связано с критичностью неполадок в коммутационном поле к функционированию всей системы в целом. При этом обе части КП (часто их называют плоскостями) работают синхронно и выполняют одни и те же действия. Но для реальной передачи информации используется только одна из них, которая считается активной. Вторая часть находится в «горячем резерве»,

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

Условие Клоза, отсутствие блокировок:

Цифровые пространственные коммутаторы. Варианты реализации. Временные диаграммы работы.

Коммутацию содержимого одноименных канальных интервалов входящих и исходящих цифровых трактов реализует пространственный цифровой коммутатор, отличие которого от обычного коммутатора заключается в том, что он, соединяя цифровые синхронные входящий и исходящий тракты, делает это лишь на время длительности определенного канального интервала, передавая тем самым цикл за циклом его содержимое из входящего тракта в исходящий.

Содержимое канальных интервалов n входящих синхронных (поступающих одновременно в один тактовый и цикловый интервал) цифровых трактов под управлением адресной информации, поступающей с выходов адресного запоминающего устройства (АЗУ) на адресные входы информационного мультиплексора MX1 может быть считано в позициях одноименных канальных интервалов исходящего цифрового тракта. Очевидно, для этого АЗУ должно иметь информационную емкость К двоичных слов по log₂n каждое, где К – количество канальных интервалов исходящего цифрового тракта. Запись данных (номеров, подлежащих коммутации входящих трактов-Nвх.) в АЗУ осуществляется по приходящим через мультиплексор (MX2) адресам (номерам требуемых канальных интервалов исходящего тракта – N исх.) при подаче сигнала “Запись” (логическая единица) с управляющего устройства (маркера). При логическом нуле на данном входе двоичный счетчик, работающий под управлением тактовой и цикловой частот синхронных входящих цифровых трактов, считывает из АЗУ записанные ранее туда маркером номера входящих трактов, которые, поступая на адресный вход информационного мультиплексора МХ1, коммутируют на его выход содержимое этих трактов в требуемые моменты времени, осуществляя, тем самым, циклическую пространственную цифровую коммутацию.

Цифровые временные коммутаторы. Пример реализации на микросхемах ОЗУ. Временные диаграммы работы.

Циклическую коммутацию содержимого разноимённых каналов входящего и исходящего цифровых уплотнённых трактов осуществляют посредством временного цифрового коммутатора. Т. к. параметром коммутации в данном случае является время, отсюда вытекает, что временной цифровой коммутатор должен обеспечивать задержку или запоминание информационного содержимого канала входящего тракта на время до подхода требуемого канального интервала исходящего тракта, что предполагает наличие в составе данного устройства регулируемой линии задержки или оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) определённой ёмкости и быстродействия.

Для записи информации канальных интервалов в РЗУ, формат входящего цифрового тракта должен быть преобразован из последовательной формы в параллельную. Содержимое канальных интервалов под управлением сигналов со счетчика, поступающих через мультиплексор MX1 регулярно, цикл за циклом, записывается в речевое запоминающее устройство (РЗУ). Считывание этой информации производится по адресам, хранящимся в виде данных в АЗУ, ранее записанным туда по команде маркера. Запись осуществляется при подаче сигнала логической единицы на вывод “Запись-считывание” АЗУ и адресный вход МХ2, при этом на информационный и адресный входы АЗУ в двоичном коде подаются, соответственно, номера входящих и исходящих каналов, подлежащих соединению. При подаче сигнала логического нуля от маркера данная информация будет регулярно считываться из АЗУ по приходящим со счетчика адресам. Например, ранее записанное маркером двоичное число 5 (номер канала входящего тракта) по адресу 10 (номер канала исходящего тракта) будет считано счетчиком во время подачи десятого адреса, т.е. в десятый временной интервал. Очевидно, что поступив с АЗУ через МХ1 на адресный вход РЗУ это двоичное число 5 считает из речевой памяти содержимое ранее записанного туда пятого канального интервала в десятый, считая по счетчику, момент времени, т.е. в десятый канальный интервал исходящего тракта.

Цифровые пространственно-временные коммутаторы. Пример реализации коммутатора емкостью 8х8 потоков Е1. Временные диаграммы работы.

Коммутацию содержимого разноимённых каналов нескольких входящих и исходящих цифровых трактов реализуют посредством пространственно-временных цифровых коммутаторов. В этом смысле пространственно-временная коммутация является симбиозом двух ранее рассмотренных методов: временной и цифровой пространственной коммутации.

Очевидно, что пространственно-временной коммутатор обладает наилучшими функциональными возможностями (свойство полнодоступности).

Сигналы входящих цифровых трактов пространственно-временного коммутатора поступают на последовательно-параллельный преобразователь (S/P) и затем под управлением адресной информации, приходящей со счетчика (СЧ) через мультиплексор 1 (MX1) регулярно, начиная с нулевого адреса, записываются в ячейки речевого ОЗУ (РЗУ). От внешнего управляющего устройства по шинам n_вх и m_исх поступает информация о том, какие каналы входящих и исходящих цифровых трактов должны быть соединены между собой. Информация о номере входящего канала и тракта записывается в адресное ОЗУ (АЗУ) по адресу, равному номеру исходящего канала и тракта, приходящему через мультиплексор (MX2).

Считанная под управлением адресов, приходящих со счетчика (СЧ) через (MX2) с выходов адресного ОЗУ, информация через MX1 поступает на адресные входы РЗУ. По этим адресам канальная информация входящих трактов, ранее записанных в РЗУ, считывается оттуда и после параллельно–последовательного преобразователя (P/S) поступает в требуемые канальные интервалы исходящих цифровых трактов.

История сетей связи

1876 Изобретение телефона (А.Г. Белл, США)

1878 Создание угольного микрофона (Д. Юз, США)

1879 Усовершенствование микрофона и телефонного аппарата (К. М. Махальский и П. М. Голубицкий, Россия)

1880-1890-е годы: создание ручных и декдано-шаговых АТС

1878 Создание первой ручной телефонной станции (г. Нью - Хевен, США)

1889 Создание шагового искателя (А. Б. Строуджер, США)

1892 Пуск первой декадно - шаговой АТС (г. Ла - Порт, США)

1896 Создание первой релейной АТС (г. Огаста, США)

1906 Разработка АТС с регистрами (регистровое управление Молина)

1906 Разработка обходного принципа установления соединений

1914 Создание многократного координатного соединителя (Бетуландер, Швеция)

1924 Изготовление АТС координатного типа

1940-е Широкое внедрение координатных АТС (США, Швеция)

1946 Создание ЭВМ типа ЭНИАК (США)

1948 Изобретение транзистора (У. Шокли, V. Браттейн, Дж. Бардин, США)

1950-е годы: начало разработок квазиэлектронных и электронных АТС

1959-1961 Создание первых полупроводниковых интегральных схем

1959 Разработка цифровой коммутации (Э. Воган)

1962 Цифровая система передачи Т1 (США)

1964 Введение в эксплуатацию первой квазиэлектронной АТС с программным управлением ЕSS № 1 (г. Сакасанна, США)

1970 Первая электронная АТС с цифровой коммутацией

1986 Принятие стандарта ММТ аналоговой системы сотовой подвижной телефонной связи

1990 Принятие стандарта GSМ цифровой системы сотовой подвижной телефонной связи

1993-1995 Начало внедрения IР-телефонии

В 60-х годах в лабораториях нескольких стран были построены и испытаны прототипы современных цифровых АТС. Начало 80-х годов можно также назвать началом современной революции в связи — на базе цифровых систем передачи и цифровых АТС во многих странах началось создание цифровых интегральных сетей связи. Благодаря широкому внедрению цифровых АТС заметно снизились трудовые затраты на изготовление электронного коммутационного оборудования за счет автоматизации про­цесса их изготовления и настройки, уменьшились габаритные размеры и повысилась на­дежность оборудования за счет использования элементной базы высокого уровня интегра­ции. С внедрением цифровых АТС стало возмож­ным создание на их базе интегрированных сетей связи, которые могли бы позволить обес­печить внедрение различных видов и служб электросвязи на единой методологической и технической основе.Использование мощных микропроцессоров широкого применения позволяет применять последние достижения микропроцессорной технологии. Одни и те же функциональные блоки применяются для построения станций различного размера и назначения, что приво­дит к малому количеству типов печатных плат. Это в свою очередь упрощает обслуживание оборудования и сокращает объемы запасных частей. Благодаря этому, достигается высокая экономическая эффективность в диапазоне от очень малых до очень больших станций.

В течение определенного времени цифровые коммутационные сис­темы еще будут работать в телефонных сетях совместно с аналоговыми станциями, анало­говыми системами передачи и другим аналоговым оборудованием.