Классификация систем передачи и методов коммутации

До недавнего времени в телекоммуникациях существовало четкое разделение на системы коммутации и системы передачи. Однако сейчас, с развитием и повсеместным внедрением цифровой техники, наблюдается взаимопроникновение этих областей телекоммуникаций, что приводит к необходимости рассматривать передачу и коммутацию сигналов в системах электросвязи совместно. Для системного изложения последующего материала, введем неко­торые определения.

Системой электросвязи будем называть совокупность технических средств, обеспе­чивающую образование линейного тракта и каналов передачи. В состав любой системы электросвязи входит передатчик, канал передачи и приемник. Системы электросвязи делят­ся на две группы: односторонние (передача информации осуществляется только от источ­ника информации к абоненту, примером может служить радиовещание) и двухсторонние (примером может служить телефония).

Линейный тракт системы передачи включает совокупность технических средств, обес­печивающих передачу сигналов: 1) в пределах системы передачи; 2) в полосе частот; 3) со скоростью, определяемой номинальным числом каналов данной системы передачи.

Каналом передачи будем называть средство односторонней передачи сигналов. Не­сколько однонаправленных каналов могут использовать общий путь передачи, как в систе­мах с объединением разделенных по частоте или по времени каналов, где каждому каналу выделяется отдельная полоса частот или отдельный временной интервал.

Часто каналы объединяются в пучки каналов — совокупность каналов, технически вы­полненные как единица направления обмена между частями системы электросвязи. В свою очередь, пучки каналов могут подразделяться на подпучки - определенное количество каналов с близкими характеристиками (например, типом сигнализации, типом пути и др.).

Линией передачи телефонной сети называется совокупность цепей, линейных трактов однотипных или разнотипных систем передачи, имеющих общую среду распространения, а также линейных сооружений и устройств их обслуживания. Линия передачи может содер­жать один или несколько каналов.

В настоящее время в связи используются типовые каналы передачи, параметры кото­рых нормализованы. Например, в телефонии: канал тональной частоты с эффективно пере­даваемой полосой частот 300...3400 Гц и цифровой канал со скоростью передачи 64 Кбит/с.

Задачей системы коммутации является создание требуемого пути (в телекоммуникаци­ях - информационного тракта) между двумя любыми оконечными устройствами. Коммутацией называется установление по заявке индивидуального соединения заданного входа систе­мы с заданным ее выходом на время, необходимое для передачи информации между ними.

В зависимости от формы представления передаваемой через систему информации раз­личают коммутацию цифровую и аналоговую. Цифровой коммутацией называется процесс, при котором соединения между вводом и выводом системы устанавливаются с помощью операций над цифровым сигналом без преобразования его в аналоговый сигнал.

ГОСТ 22670-77 вводит понятия однокоординатной и многокоординатной коммутации цифрового сигнала. Однокоординатной называется коммутация, при которой соединительные пути в системе отделены друг от друга по одному разделительному признаку (под раздели­тельным признаком понимается параметр, по которому в системе происходит разделение со­единительных путей между вводом и выводом системы). Если для осуществления коммута­ции используется две и более координаты, то говорят о многокоординатной коммутации.

Существует два принципа коммутации - с переключением трактов (коммутация каналов) и с запоминанием информации (коммутация с запоминанием). Коммутация каналов применя­ется в основном на сетях, к которым предъявляются два основных требования: время на уста­новление соединения должно быть значительно меньше времени сеанса связи, и, кроме того, задержки информации при передаче должны быть минимальны. Обычно это сети, где необхо­димо обеспечить диалоговую работу. При этом способе соединительный путь между вводом и выводом системы предоставляется на время, необходимое для передачи всей информации. Коммутация каналов может быть реализована в системах с объединением частотно-разделенных каналов (ЧРК), системах с объединением время - разделенных каналов (ВРК) и др. (рис. 1.1). В системах передачи с объединением ЧРК для передачи сигналов по каждому кана­лу в диапазоне частот линейного тракта отводится определенная полоса частот.

Рис. 1.1. Виды коммутации

Чаще всего системы с объединением ЧРК передают аналоговые сигналы, поэтому ино­гда их называют аналоговыми системами передачи. В системе передачи с объединением ВРК для передачи сигнала по каждому каналу в линейном тракте отводится определенный интервал времени. Если в эти интервалы времени по каждому каналу передаются цифровые сигналы, то такие системы передачи с ВРК называются цифровыми системами передачи. Как правило, в таких системах применяется синхронное мультиплексирование.

Коммутация с запоминанием основана на передаче информации, заранее записанной в память узла коммутации. При этом данные могут быть преобразованы (изменена скорость передачи, изменен код, добавлена или удалена служебная информация). Коммутация с за­поминанием применяется, как правило, на цифровых сетях и подразделяется на коммута­цию сообщений и коммутацию пакетов. В первом случае сообщение передается целиком, согласно адресной части, помещаемой в заголовке сообщения. При коммутации пакетов со­общение разбивают на части определенной длины - пакеты, с целью минимизировать оче­реди в узлах коммутации и время обработки информации. Каждый пакет при этом получает свой заголовок. Сети с коммутацией пакетов (сети Х.25, Frame Relay, ATM) значительно превосходят сети с коммутацией сообщений в скорости, что позволяет использовать их в настоящее время не только для служб передачи данных, но и служб, работающих в инте­рактивном режиме. В системах коммутации с запоминанием применяется, как правило, асинхронное (статистическое) мультиплексирование, позволяющее в любой момент време­ни предоставить абоненту требуемую полосу пропускания цифрового тракта (при условии ее наличия).

Весь последующий материал (кроме особо оговоренных случаев) излагается для систем коммутации каналов.