Лекция. Принципы цифровой коммутации

 

Цель лекции: изучение студентами основных понятий и определений коммутации и принципов преобразования координат цифрового сигнала.

 

Содержание:

- основные определения и понятия коммутации;

- принцип преобразования временной координаты цифрового сигнала;

- принцип преобразования пространственной координаты цифрового сигнала;

- принцип пространственно-временной коммутации.

Определения и понятия коммутации.

Коммутация – это процессустановления соединения между определенными входом и выходом системы и поддержания его на время передачи информации пользователя, и последующего разъединения.

Существует следующие методы коммутации [1, 2, 4]:

- коммутация каналов (Circuit Switching дословном переводе коммутация цепей);

-коммутация сообщений (Message Switching);

- коммутация пакетов (Packet Switching).

При коммутации каналов сначала создается сквозной канал связи, затем по этому каналу связи в реальном масштабе времени осуществляется обмен информацией и после завершения обмена канал связи разрушается.

При коммутации сообщений обмен данными производится не в масштабе реального времени, сквозное соединение между входом и выходом системы не требуется и избыточные сообщения не теряются, а запоминаются и передаются с задержкой.

При коммутации пакетов сообщение разбивается на блоки определенного размера – пакеты. Каждый пакет передается независимо, как только освобождается доступный канал связи. На приемной стороне производится восстановление сообщения из пакетов, принятых в разное время и может быть по разным путям.

Однокоординатной называется коммутация, при которой соединительные пути в системе отделены друг от друга по одному разделительному признаку, где под разделительным признаком понимается параметр, по которому в системе происходит разделение соединительных путей между вводом и выводом.

Цифровой коммутацией называется процесс, при котором соединения между вводом и выводом системы устанавливается с помощью операции над цифровым сигналом без преобразования его в аналоговый.

Принцип преобразования временной координаты цифрового сигнала (принцип временной коммутации).

Блок или модуль, осуществляющий функцию временной коммутации цифрового сигнала называется временной ступенью коммутации или Т-ступенью (от time- время) [1, 2, 4].

Изменение порядка следования одного канального интервала исходящей ИКМ линии по сравнению с входящей означает передачу речевой информации от одного абонента к другому, рисунок 4.1. В этом заключается принцип временной коммутации (иногда говорят о перестановке канальных интервалов или перемещении информации из канала в канал).

 

Рисунок 4.1- Иллюстрация принципа временной коммутации

Рисунок 4.2- Векторное представление временной коммутации

Использование векторного представления цифровой коммутации, рисунок 4.2, в координатах пространство-время позволяет несколько по-иному описать принцип временной коммутации. Если предположить ортогональность преобразований временной и пространственной координат цифрового сигнала, то получим выражение:

 

.

 

Для временной коммутации ψ(s)=0. Операция ψ(т) является просто операцией задержки определенного кодового слова на заданное время.

Недостатком модуля временной коммутации является то, что он способен коммутировать каналы только одной цифровой линии. Поэтому для коммутации N ИКМ линий необходимо N модулей. А для организации соединения между собой разных ИКМ линий последовательно с ним необходимо включение дополнительного оборудования – блоков пространственной или пространственно-временной коммутации.

Принцип преобразования пространственной координаты цифрового сигнала (принцип пространственной коммутации).

Блок или модуль цифрового коммутационного поля, осуществляющий пространственную коммутацию цифрового сигнала, называется пространственной ступенью коммутации или S–ступенью (от space- пространство) [1, 2, 4].

Суть преобразования пространственной координаты цифровых сигналов состоит в том, чтобы переместить данный канальный интервал из одной ИКМ линию в другую с сохранением порядка следования канального интервала в структурах цикла обеих линий, рисунок 4.3.

Векторное представление такого преобразования показано на рисунке 4.4. В этом случае вновь предполагается ортогональность преобразований временной и пространственной координат цифрового сигнала:

 

 

Цифровые КП, построенные на модулях пространственной коммутации, очень широко использовались на первых этапах создания цифровых АТС, ввиду простоты исполнения и недорогой реализации. Однако недостаток пространственного коммутатора, в котором коммутируется только один одноименный канал всех входящих и исходящих ИКМ линий (что означает блокировки при соединении разноименных каналов), привел к тому, что в настоящее время эти модули используются только в сочетании с коммутационными модулями других типов.

 

Рисунок 4.3- Иллюстрация принципа пространственной коммутации	Рисунок 4.4- Векторное представление пространственной коммутации

Принцип пространственно-временной коммутации.

Блок или модуль реализующий пространственно-временное преобразование координат цифрового сигнала, называется S/T– ступенью.

Суть преобразования пространственно-временной координаты цифровых сигналов состоит в том, чтобы переместить заданный канальный интервал из одной ИКМ линию в другую с изменением порядка следования канального интервала в структурах цикла обеих линий, рисунок 4.5 [1, 2, 4].

 

Рисунок 4.5- Иллюстрация принципа пространственно-временной коммутации

Векторное представление пространственно-временной коммутации показано на рисунке 4.6. Блок, реализующий этот принцип, является единым конструктивным блоком. Поэтому ψ(s,т) нельзя представить суммой ортогональных преобразований ψ(т) и ψ(s).

 

Рисунок 4.6- Векторное представление пространственно-временной коммутации