Тема 12– «Многоканальные телекоммуникационные системы»
Содержание:
1. Принципы построения и структурные схемы многоканальных систем.
2. Методы мультиплексирования и демультиплексирования сигналов,
основанные на частотном, временном и кодовом разделении.
3. Каналообразующие системы; организация регенерационных и приемопередающих устройств на магистральных трассах; построение трактов
передачи сигналов; основы оптических систем передачи.
Принципы построения и структурные схемы многоканальных систем.
Практика построения современных систем передачи информации показывает, что
наиболее дорогостоящими звеньями каналов связи являются линии связи: кабельные,
волноводные и световодные, радиорелейные и спутниковые и др.
Поскольку экономически нецелесообразно использовать дорогостоящую линию
связи для передачи информации между единственной парой абонентов, то возникает
проблема построения многоканальных систем передачи, в которых одна общая линия
связи уплотнятся большим числом индивидуальных каналов.
Этим обеспечивается повышение эффективности использования пропускной
способности линии связи.
Структура линейной многоканальной системы связи показана на рисунке 1.
Рис. 1.
Сообщения A1(t),…,AN(t) от N источников ИС1 ,…, ИС N с помощью
индивидуальных модуляторов M1, …, MN преобразуются в канальные сигналы
U1(t),…,UN(t). Сумма этих сигналов образует групповой канальный сигнал
,
который передается по линии связи (ЛС).
Групповой приемник П преобразует полученный сигнал
в исходный
групповой сигнал
.
Индивидуальные приемники П1 ..... П N выделяют из группового сигнала
соответствующие канальные сигналыи преобразуют их в сообщения
.
Блоки
и сумматор образуют аппаратуру уплотнения,
блоки М, ЛС и П — групповой канал.
1
Аппаратура уплотнения, групповой канал и индивидуальные приемники образуют
систему многоканальной связи.
Чтобы разделяющие устройства могли различать сигналы отдельных каналов,
должны быть определены соответствующие признаки, присущие только данному
сигналу.
Такими признаками
в случае непрерывной модуляции могут быть:
частота,
амплитуда,
фаза,
в случае дискретной модуляции:
частота,
амплитуда,
фаза,
форма сигнала.
В соответствии с используемыми для разделения признаками различаются и
способы разделения: частотные, временные, фазовые и др.
Методы мультиплексирования и демультиплексирования
основанные на частотном, временном и кодовом разделении.
сигналов,
Мультиплекси́рование (англ. multiplexing, muxing) — уплотнение канала, т.е.
передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной
способностью) по одному каналу, при помощи устройства под названием мультиплексор.
Mультиплексор (коммутатор, селектор, переключатель) — устройство, имеющее
несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход.
Мультиплексор позволяет передать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор
желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих
сигналов.
Аналоговые и цифровые мультиплексоры значительно различаются по
принципу работы.
Аналоговые электрически соединяют выбранный вход с выходом (при этом
сопротивление между ними невелико — порядка единиц/десятков Ом).
Цифровые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным
входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень ('0' или '1') с
выбранного входа.
Аналоговые мультиплексоры иногда называют ключами.
В связи мультиплексирование - передача данных по нескольким логическим
каналам данных, используя один физический канал.
(Под физическим каналом передачи данных подразумевается реальный канал со
своей пропускной способностью — медный или оптический кабель, радиоканал).
В информационных технологиях мультиплексирование - объединение
нескольких виртуальных каналов (потоков) данных в один. Примером может послужить
видеофайл, в котором поток (канал) видео объединяется с одним или несколькими
каналами аудио.
Разделение (уплотнение) каналов
Создание нескольких каналов на одной линии связи обеспечивается с помощью
разнесения их по частоте, времени, кодам, адресу, длине волны.
2
Частотное разделение каналов (ЧРК, FDM)— разделение каналов по частоте,
каждому каналу выделяется определённый диапазон частот
2. Временное разделение каналов (ВРК, TDM)— разделение каналов во времени,
каждому каналу выделяется квант времени (таймслот)
3. Кодовое разделение каналов (КРК, CDMA)— разделение каналов по кодам,
каждый канал имеет свой код наложение которого на групповой сигнал позволяет
выделить информацию конкретного канала.
4. Спектральное разделение каналов (СРК, WDM)— разделение каналов по длине
волны
Возможно комбинировать методы, например ЧРК+ВРК и т.п
1.
Методы мультиплексирования.
Мультиплексирование с разделением по частоте (FDM)
Мультиплексирование 3 каналов с разделением по частоте
Технология
Мультиплексирование с разделением по частоте (англ. FDM, Frequency Division
Multiplexing) предполагает размещение в пределах полосы пропускания канала
нескольких каналов с меньшей шириной.
Наглядным примером может послужить радиовещание, где в пределах одного
канала (радиоэфира) размещено множество радиоканалов на разных частотах (в разных
частотных полосах).
Основные применения
Используется в сетях мобильной связи для разделения доступа, в волоконнооптической связи аналогом является мультиплексирование с разделением по длине
волны (WDM, Wavelength Division Multiplexing) (где частота — это цвет излучения
излучателя), в природе — все виды разделений по цвету (частота электромагнитных
колебаний) и тону (частота звуковых колебаний).
Мультиплексирование с разделением по времени (TDM)
Технология
Мультиплексирование с разделением по времени (англ. TDM, Time Division
Multiplexing) предполагает кадровую передачу данных.
При этом переход с каналов меньшей ширины (пропускной способности) на
каналы с большей освобождает резерв для передачи в пределах одного кадра большего
объёма нескольких кадров меньшего.
3
На рисунке: А, В и С — мультиплексируемые каналы с пропускной
способностью (шириной) N и длительностью кадра Δt;
E — мультиплексированный канал с той же длительносью Δt но с шириной
M*N, один кадр которого (суперкадр) несёт в себе все 3 кадра входных
мультиплексируемых сигналов последовательно, каждому каналу отводится часть
времени суперкадра — таймслот, длиной ΔtM=Δt/M
Таким образом, канал с пропускной способностью M*N может пропускать M
каналов с пропускной способностью N.
Причём при соблюдении канальной скорости (кадров в секунду) результат
демультиплексирования совпадает с исходным потоком канала (А, В или С на рисунке) и
по фазе, и по скорости, т.е. протекает незаметно для конечного получателя.
Основные применения
Сети связи:
мобильной радиосвязи (TDMA)
сети с коммутацией пакетов
внутренняя коммутация телефонных сетей
Компьютерные шины последовательной передачи:
PCI
USB
SCSI
Выводы.
Системы связи, базирующиеся на кодовом разделении каналов в сравнении с другими
системами цифровой связи:
1. обладают исключительной сложностью результирующих сигналов, тем самым
повышая конфиденциальность передачи;
2. имеют малую спектральную плотность результирующего сигнала, что повышает
скрытность системы;
3. эффективно передают информацию при многолучевом распространении радиоволн;
4. устойчивы к воздействию как импульсных, так и сосредоточенных по частоте
помех;
5. осуществляют близкую к когерентной обработку сигналов, тем самым доводя
помехоустойчивость до предельных значений;
4
6. имеют низкий уровень потребляемой мощности абонентской станции, что обеспечивает ее длительную работу без подзарядки;
7. облегчают либо полностью исключают необходимость частотного планирования;
8. гибки в развертывании, легко адаптируются к требованиям по предоставляемым
услугам в конкретной сети пользования.
Уплотнение с частотным разделением сигналов.
Структура системы с частотным разделением сигналов показана на рисунке 2.
Рис. 2
Первичные индивидуальные сообщения
модулируют поднесущие
частоты
в модуляторах.
.
Эти модулированные сигналы поступают на входы частотных фильтров
.
На выходах ,
формируются спектры канальных сигналов, которые занимают
соответствующие полосы частот
.
Эти спектры суммируются и поступают в групповой модулятор М, который
переносит суммарный спектр группового канального сигнала в область частот,
отведенных для передачи данной группы каналов.
На приемном конце в демодуляторе П спектр полученного сигнала преобразуется
в спектр переданного сигнала, который затем в фильтрах
делится на полосы
соответствующие отдельным каналам.
Демодуляторы
преобразуют выделенные сигналы в исходные сообщения
.
Для приемлемой работы такой схемы необходимо иметь частотные фильтры,
каждый из которых должен пропускать без ослабления только соответствующие им
полосы частот
, в которых сосредоточена основная часть энергии
передаваемых сигналов. Так как спектры реальных сигналов содержат 80-90% энергии, то
происходит взаимное наложение энергетических спектров, приводящее к переходным
помехам.
На практике это обстоятельство учитывается за счет введения защитных частотных
интервалов между полосами частот соседних каналов. Это приводит к тому, что лишь
около 80% полосы пропускания линии связи используется для передачи информации.
Например, телефонный канал связи или канал тональной частоты (ТЧ) занимает
диапазон 300-3400 Гц. С учетом защитных частотных интервалов для канала ТЧ
выбирается полоса частот 4 кГц. Исторически первой была реализована 12 канальная
система в полосе частот от 60 до 108 Кгц (108-60=48/4=12). Если необходимо
организовать систему с большим числом каналов, то в основу берется эта 12 канальная
5
система и с ней обращаются как с одним телефонным каналом.
Так, если надо организовать систему с 60 каналами методом частотного
разделения, то укладывают 5 двенадцатиканальных систем в полосе частот от 312 до 552
Кгц (552 - 312 = 240 Кгц, 240 / 4 = 60). Если теперь взять 5 частотных диапазонов по 240
Кгц и уложить их рядом, получим систему на 300 каналов с частотным разделением. При
этом каждый блок каналов можно для разных служб использовать либо целиком как один
канал, либо как множество каналов. Так, блок 240 Кгц (60 телефонных каналов) можно
целиком использовать для факсимильной передачи газетных сообщений, для которой
требуется полоса 170 Кгц . Если взять 5 блоков по 1200 Кгц и два по 240 Кгц и уложить их
рядом, то получим полосу частот около 6,5 МГц, пригодную для передачи телевизионных
сигналов. Правда, при этом мы должны будем исключить 5•300+2•60 =1620 телефонных
каналов.
Временное разделение каналов
Временное разделение каналов используется для передачи аналоговых и
дискретных сообщений, однако при этом требуется использовать методы импульсной
модуляции.
Схема системы передачи сообщений с временным разделением сигналов
показана на рисунке 3.
Рис. 3.
Коммутатор К 1 передатчика поочередно в каждом такте времени подключает
сигналы ИС1 ,…, ИС N к линии связи. На приемном конце коммутатор приемника К 2
синхронно с К 1 подключает соответствующие импульсные детекторы ИD1 ,…, ИD N .
Пример временного разделения двух сигналов показан на рисунке 4.
Рис. 4.
Системы с временным разделением просты, надежны, имеют малые габариты и
массу, позволяют использовать стандартную элементную базу (БИС) для реализации.
Недостаток - требуется синхронная работа К 1 и К 2 , и если они разнесены на большое
расстояние, то это трудно обеспечить.
В этих системах из-за не идеальности характеристик аппаратуры также могут
возникать взаимные помехи (наложения импульсов). Для их устранения вводят
6
защитные временные интервалы между импульсами.
Поясним смысл принципа временного разделения каналов на примере
телефонного канала. Этот канал занимает полосу частот 4000 Гц.
Если преобразовать непрерывный речевой сигнал в
дискретный методом импульсно-кодовой модуляции с учетом
теоремы Котельникова, получим что такой речевой сигнал можно
представитьпоследовательностью импульсов с периодом
Тогда количество вырезанных из аналогового сигнала импульсов в секунду равно
.
Для передачи речи амплитуда одного импульса может быть представлена 1 байтом,
т.е. 8-разрядным кодом. То есть каждые 125 мкс в линию связи поступает 8 бит
информации, характеризующие амплитуду импульсов, вырезанных из исходного
непрерывного речевого сигнала.
Иными словами общая скорость передачи речи в виде двоичных сигналов "0" и "1"
будет равна 8•8•103=64 килобита. Таким образом, человеческая речь может быть передана
по каналу связи в виде последовательности байтов, поступающих 8000 раз в секунду, т.е.
через 125 мкс. Если теперь уменьшить интервал передачи одного байта до 5 мкс, то за
время 125 мкс можно передать еще 24 других байта, соответствующих разговорам других
абонентов. Таким образом, по одному каналу связи, не нарушая условий теоремы
Котельникова, можно передать 25 разговоров разных абонентов.
Разделение сигналов по форме
Для разделения сигналов могут использоваться не только такие признаки как
частота или время, но также и форма сигнала. Различающиеся по форме сигналы могут
передаваться одновременно и иметь перекрывающиеся частотные спектры. Такие сигналы
можно одновременно передавать в одной и той же полосе частот и в одни и те же
интервалы времени, но при этом должно выполняться условие линейной независимости
или условие ортогональности сигналов. При этом естественно существенно возрастает
эффективность использования линии связи.
Для построения систем многоканальной связи с разделением сигналов по их форме
применяется операция ортогонализации, т.е. преобразование линейно-зависимых сигналов
в ортогональные. Для этого могут быть использованы известные методы представления
функций в виде полиномов Чебышева, Эрмита, Легера и др. Однако реализация такого
преобразования может стать весьма сложной. Поэтому этот метод разделения каналов не
получил широкого распространения на практике.
Комбинационное разделение сигналов
Комбинационный способ разделения используется при групповой передаче
дискретных сообщений. Суть этого способа состоит в следующем.
Пусть необходимо организовать передачу N независимых дискретных сообщений
по одному групповому каналу связи.
Если каждый элемент сообщения может принимать m состояний (например, m=2, а
число каналов N=2), то оказываются возможными 4 разных комбинации элементарных
сигналов 0 и 1 в обоих каналах.
Задача теперь сводится к передаче некоторых чисел, определяющих номер
комбинации. Эти числа могут передаваться посредством любого кода. При такой передаче
групповой сигнал является отображением определенной комбинации сигналов различных
каналов. Поэтому разделение сигналов, основанное на различии в комбинациях сигналов
7
разных каналов, называется комбинационным разделением.
Типичным примером комбинационного разделения каналов является система
двукратной частотной модуляции (ДЧМ). Для передачи четырех комбинаций сигналов
двух каналов используются четыре разные частоты f1, f2, f3, f4.
Канал 10 10 1
Канал 2 0 0 11
ДЧМf1f2f3f4
Сравнение ДЧМ с обычной двухканальной ЧМ системой с частотным разделением
показывает, что обе системы занимают одинаковую полосу частот, однако мощность
сигнала, обеспечивающая заданную верность передачи при ДЧМ почти вдвое меньше, чем
при частотном разделении. Поэтому комбинационное разделение широко применяется в
системах с ограниченной энергетикой.
Цифровые системы многоканальной передачи информации
Цифровые системы многоканальной передачи сообщений основаны на широко
развитых методах импульсно-кодовой модуляции и используют временной принцип
разделения каналов. В многоканальной цифровой системе передачи сообщений с
временным разделением каналов общий поток битов, передаваемый последовательно по
линии связи, периодически ставится в соответствие отдельным каналам. Период этого
процесса, т.е. цикл, показан на рисунке 5.
Рис. 5.
Информационные биты поступают в блоки системы от передатчика (Пер) и
приемника (Пр) в противоположных направлениях (как показано на рисунке 1.30). В ряде
случаев делается так, чтобы синхросигналы всегда совпадали с направлением передач
группового сигнала. Для этого на передающей стороне тактовый сигнал, как и данные с
выхода ТЦС, поступает на передатчик.
Важнейшими характеристиками цифровых систем многоканальной передачи
(ЦСМП) с временным разделением каналов (ВРК) являются:
1. Способ объединения цифровых потоков.
2. Цикловая синхронизация.
3. Согласование скоростей передачи (стаффинг).
Выше мы уже говорили о двух способах объединения цифровых потоков:
посимвольный и групповой. Первый из указанных способов позволяет особенно просто
организовать ВРК. При этом (посимвольном) способе сигналы данных, передаваемых по
отдельным каналам объединяются мультиплексором в групповой поток по отдельным
битам (символам). Поэтому во входных блоках Вх1 , …, ВхN только один бит подлежит
промежуточному запоминанию на то время, пока он не будет помещен на
соответствующее место (позицию) в цикле. Передаваемый сигнал данных таким образом
может быть сдвинут относительно тактов запоминающего устройства максимум на один
бит, поэтому наибольшее время задержки при переводе одного бита в групповой поток
равно двум единичным тактам времени.
Посимвольный метод объединения является весьма гибким и допускает
объединение каналов с различными скоростями в одной системе.
Групповой метод объединения предполагает разделение потока битов в каждом
канале по группам битов определенной длины. При этом, входные блоки должны выявить
8
начало этих групп и запомнить их. Затем мультиплексор вставляет эту группу битов в
нужное место в цикле. Поэтому время задержки в ЦСМП с ВРК при таком способе
объединения может достигать удвоенной длительности группы битов.
Для цикловой синхронизации выделяется небольшая часть битов из общего их
числа в цикле. Они размещаются внутри цикла строго определенным образом (например,
в начале цикла) и должны гарантировать на приемной стороне соответствие передаваемых
информационных битов своим индивидуальным каналам. Для этого требуется полная
синхронизация всех блоков ЦСМП с ВРК. Это достигается с помощью специальных
методов согласования скоростей (стаффинга).
Суть этих методов в следующем: образуется цикл согласования, который часто
соответствует основному циклу или сверхциклу, охватывающему несколько основных
циклов системы с ВРК. Общее число битов в цикле согласования выбирается большим,
чем число информационных битов, для того чтобы выполнить следующие условия:
Вводится один или несколько битов заполнения, которые могут содержать или не
содержать данные (т.е. используется постоянный цикл согласования).
Вводится один или более битов пробела, которые для выравнивания скоростей
могут при необходимости удаляться (т.е. используется переменный цикл согласования).
Для обеспечения согласования на приемную сторону ЦСМП с ВРК направляется
информация (закодированная несколькими битами) о том, содержит ли бит заполнения
данные, либо о том, сохранен или нет бит пробела.
За определенное число шагов процесса согласования на приемной стороне системы
с ВРК можно таким образом восстановить тактовые интервалы первоначального сигнала
данных.
Построение цифровых коммутационных полей
В коммутационной технике принято разделять понятия коммутационной станции и
коммутационной системы. Под коммутационной станцией подразумевают
совокупность технических средств связи, обеспечивающих коммутацию абонентских и
соединительных линий при осуществлении оконечных и транзитных соединений в сети
связи.
В зависимости от назначения станции бывают местными (сельскими), опорными,
транзитными, междугородными, международными. 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 дальнейшем будем разграничивать понятия цифровой коммутационной системы
(при изложении принципов ее работы) и цифровой станции (при описании различных
АТС, которые могут быть реализованы на основе данной коммутационной системы). 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.
9
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. Кроме этого, благодаря модульному построению КП
упрощаются управление системой и ее программное обеспечение, что очень важно при
разработке и при наладке и эксплуатации системы.
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. Такое КП оказывается симметричным относительно
средней линии, разделяющей его на две части. Именно симметричные цифровые КП
удобнее всего строить на однотипных модулях, поэтому свойства симметричности и
модульности являются взаимодополняющими.
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", и в случае неполадок или сбоев в активной части происходит автоматическое
переключение. При территориально разнесенных цифровых КП осуществляют
дублирование каждой территориально разнесенной группы, а между плоскостями обоих
групп организуется прямое и перекрестное соединение, что позволяет сохранить
работоспособность системы в целом при выходе из строя разноименных плоскостей в
разных группах (рисунок 5.1.1).
Рисунок 5.1.1 Дублирование цифрового КП
4. Цифровые КП являются четырехпроводными, поскольку цифровые линии, по
которым передаются время уплотненные ИКМ сигналы, также четырехпроводные.
В целом работа ЦСК может быть описана системной функцией F, которая состоит
из последовательности операций fi, и определяется выражением F = {f1, f2, ..., fn}.
Реализация системной функции F в полном объеме означает выполнение АТС всех
операций по установлению соединений, контролю, диагностике, оплате разговоров и т.д.
На практике системная функция реализуется по частям благодаря выполнению
подмножества операций {f1} (например, вследствие реализации операций по
установлению соединения). В процессе создания система коммутации делится на
отдельные функциональные блоки (модули), при этом системная функция F может быть
распределена по этим блокам несколькими способами.
1. Концентрация системной функции F в одном функциональном блоке
представляет собой многократную реализацию (m раз) функции F в этом блоке.
10
2. Если АТС составлена из n одинаковых функциональных блоков, при этом
каждый блок многократно реализует системную функцию F, то этим осуществляется
декониентрация системной функции F по n одинаковым блокам. При этом возможны два
варианта дисциплины обслуживания поступающих на АТС заявок:
а) источники нагрузки случайно распределяются между функциональными
блоками –така
б) источники нагрузки разбиты на группы, и каждая группа обслуживается своим
блоком (возможен вариант обслуживания любым свободным функциональным блоком) такая дисциплина называется разделением источников нагрузки.
3. Если АТС состоит из нескольких функциональных блоков и при этом каждый
блок реализует лишь часть операций, входящих в системную функцию F, то для полной
реализации всей системной функции необходима совместная работа всех блоков. Такое
распределение системной функции носит название децентрализации. Дисциплина
обслуживания заявок на АТС при децентрализации называется распределением
функций.
Система коммутации каналов в целом характеризуется степенью выполнения в ней
четырех принципов: концентрации - деконцентрации и централизации - децентрализации
(рисунок 5.1.2)
Рисунок 5.1.2 Принцип распределённости системы
Общие соотношения, показанные на рисунке 5.1.2, позволяют ввести еще одно
важное понятие. Будем называть систему коммутации каналов распределенной, если при
ее построении использовались глубокая децентрализация (распределение функций) и
деконцентрация (распределение нагрузки).
Традиционно в цифровых коммутационных системах говорят о распределенности
управления и распределенности коммутации, при этом нет точных границ степени
распределенности (распределенные системы коммутации могут быть построены разными
способами в зависимости от принятых проектных решений).
При рассмотрении децентрализации системной функции и введении понятия
"распределение функций" не оговаривалась возможность подчинения одних операций
системной функции другим. Если при децентрализации системной функции такая
подчиненность существует, то вводится понятие иерархии. При этом обычно выделяют
11
два уровня иерархии: иерархию операций и иерархию функциональных блоков, по
которым распределены операции.
5.2 Классификация цифровых коммуникационных полей
Модульное построение современных цифровых коммутационных систем позволяет
использовать их в качестве любой станции или узла связи. В ЦСК выделяют основную,
неизменную часть оборудования, добавление к которой дополнительного оборудования
позволяет получить любую станцию сети связи. Аналогично систему коммутации ЦСК
можно разделить на основное цифровое КП и дополнительные коммутационные
элементы, которые обеспечивают концетрацию абонентской нагрузки, создание
групповых трактов или преобразование цифровых потоков. В данной главе будут
рассматриваться структуры основных цифровых КП.
С учетом симметричности и модульности построения все множество синхронных
цифровых КП с функциональной полнотой коммутации можно разделить на пять классов.
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.
Базовая структура: S x k - T x r-S x k.
Подструктура: MUX-S x k-Tx r-S x 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: Txk-Sxr-Txk.
Подструктура: MUX -Тх k-S x r-Tx 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 x k - S x r - S/T x k.
Подструктура: MUX - S/T xk-Sxr- S/T xk- DMUX.
Базовая структура: S/Tx k.
Подструктура: MUX-S/Txk-DMUX.
5. Кольцевые цифровые коммутационные поля. Хотя кольцевые КП строятся на
S/Т-ступенях (кольцевых соединителях), и по сути являются разновидностью полей 4
класса, но ввиду их важности и особенностей построения принято выделять их в
отдельный класс.
Определение оптимальных форм сочетания временных и пространственных
ступеней коммутации - сложная проблема, которая не может быть решена отдельно от
других задач, возникающих при построении цифровых КП: построение систем управления
и
группообра-зования,
выбор
способов
коммутации
(параллельный
или
последовательный), оптимизация соотношения между временной и пространственной
ступенями коммутации и др. При построении ЦСК большой емкости необходимо
принимать во внимание, что при уменьшении временной ступени коммутации могут
возникнуть следующие проблемы: - сложность обеспечения заданного качества
обслуживания абонентов при превышении нормативной нагрузки из-за отсутствия
свободных временных каналов исходящих линий, согласованных во времени с
соответствующими свободными каналами входящих линий; - трудность обеспечения
поступления ИКМ сигналов на элементы коммутации S-ступени в строго определенные
моменты времени, кратные циклу 125 мкс. Исходя из этого, а также с учетом
стремительного развития полупроводниковых БИС, становится выгодным строить ЦКП с
полной временной и уменьшенной пространственной ступенями коммутации. При этом на
временную ступень возлагаются задачи не только по временному сдвигу коммутируемых
12
сигналов, но и по синхронизации, выравниванию времени распространения сигналов по
линии связи, а также уменьшению внутренних блокировок.
13
