2 Принципы цифровой коммутации

2.1 Виды цифровой коммутации

Различают следующие виды коммутации:

• коммутация каналов;

• коммутация сообщений;

• коммутация пакетов.

При цифровой коммутации каналов вначале создается сквозное соединение между входом и выходом системы, а потом по этому соединению в реальном масштабе времени производится обмен информацией между пользователями. При этом цифровые сигналы, переносящие информацию, записываются и считываются с использованием оперативной памяти. Физическое соединение в этом случае практически отсутствует.

Коммутация каналов в основном используется для передачи речи. При отсутствии каналов есть потери сообщений.

Недостаток такой коммутации есть низкое использование каналов. Во время передачи речи существуют паузы, в течение которых канал простаивает.

Коммутация сообщений не требует работы в реальном масштабе времени и не требует сквозного соединения. Отказы в передаче сообщений отсутствуют, а при большом их количестве, получается задержка в передаче. Например, передача телеграмм или данных между компьютерами. Каналы имеют большее использование.

Коммутация пакетов в отличие от сообщений в том, что сообщения делятся на пакеты (части) одинаковой длины. Пакеты передаются независимо друг от друга и разными путями по освобождающимся каналам. На приеме пакеты собираются и комплектуются в сообщение. Каждый пакет снабжается адресом, который на приеме отбрасывается.

В пакетной коммутации используются четыре режима: датаграммный, виртуального вызова, виртуального канала, виртуального режима.

В датаграммном – пакеты движутся по сети самостоятельно и независимо от соседних.

Виртуальный вызов – подается вначале передачи сообщения, а на приеме подготавливается буфер памяти для размещения сообщения и посылается в обратном направлении сигнал готовности приема. Передача идет аналогично датагрммному режиму. Благодаря такому «ответу» уменьшается вероятность возникновения ситуаций тормозящих прохождение пакетов. Но дополнительная нагрузка на вызов.

Виртуальный канал, как и виртуальный вызов, но путь выбирается один и каждый пункт коммутации не принимает решение, куда послать пакет так как этот путь заранее определен. Здесь возможно переполнение буферов в пунктах коммутации и недопустимые задержки. Для устранения резервируются ресурсы памяти во всех промежуточных пунктах коммутации.

Виртуальное соединение подобно коммутации каналов.

Во всех запоминающих устройствах пунктов резервируются память для беспрепятственного прохождения пакетов. Разница от коммутации каналов в размере пакетов.

2.2 Понятие цифровой системы коммутации

Под цифровой системой коммутации (ЦСК) понимают единый территориально-распределенный комплекс аппаратно-программных средств, который состоит из опорного оборудования (Опо), выполняющего функции коммутации и управления, а также централизует функции эксплуатации и централизованного обслуживания системы выносных подстанций (ПС), соединенных с ОПС внутрисистемными соединительными линиями. Есть ПС автономные, когда управление независимо от ОПС, а есть полностью управляемые от Опо. Такие ПС обычно небольших емкостей.

В зависимости от вида коммутации по-разному используются ресурсы системы. В коммутации каналов основной ресурс тратится на процесс установления соединений, а на поддержание незначительный. В коммутации сообщений и пакетов наоборот.

Современные ЦСК представляют пользователям большой набор услуг, в том числе и доступ до цифровых сетей с интеграцией обслуживания (ЦСИО), Integrated Service Digital Network (ISDN) в котором используются в основном пакетная коммутация

В ЦСК для коммутации в основном используются цифровые потоки групповых трактов на скорости 2048 кбит/с. с 8 разрядными кодовыми словами.

В Европе принята следующая иерархия потоков:

Е1 = 64х32 = 2048 кбит/с (2 Мбит/с).

Е2 = Е1х4 = 192 Кбит/с (8 Мбит/с).

Е3 = Е2х4 = 32168 -– (34 Мбит/с)

Е4 = Е4х4 = 140 Мбит/с.

Поскольку строго синхронизировать разные сети трудно, то принята так называемая плезиохронная технология передачи, в которой к основной информации додаются дополнительные биты для выравнивания не синхронизируемых потоков. Информация об этих битах передается дополнительными каналами управления и на приемном конце изымаются. Поэтому Е3 не соответствует строго Е2х4, то же и Е4. В тракте Е1 используются 30 информационных каналов, В тракте Е2 – 120 каналов, в такте Е3 – 480 каналов и Е4 – 1920 каналов.

В настоящее время осуществляется переход к полноn синхронным сетям и в Европе принята синхронная цифровая иерархия SDH (Synchronous Digital Hirarchy). В ней используются пакеты (фреймы) фиксированной длины и с учетом дополнительной информации для 1920 каналов используются так называемый синхронный транспортный модуль STM-1 (СТМ-1) на скорости 155,52 Мбит/с. СТМ-4 на скорости 622 Мбит/с и СТМ-16 – 2,5 Гбит/с.

Синхронные ЦКП всегда имеют модульное построение. В пределах одной минимальной конструктивной единицы наращивания емкости ЦКП коммутация может осуществляться одним из следующих способов:

1. если кодовое слово одного канального интервала (КИ) определенной цифровой линии всегда переносится в другой КИ этой же линии, то коммутация называется временной;

2. если кодовое слово одного канального интервала определенной цифровой линии (ЦЛ) всегда переносится в одноименный КИ другой ЦЛ, то коммутация называется пространственной.

3. если кодовое слово одного канального интервала определенной ЦЛ может переноситься в разные КИ разных ЦЛ, то коммутация называется пространственно-временной.

Коммутационные блоки одного типа объединяются в каскады искания. Поэтому есть каскады :

В – временной;

П – пространственной;

Вп – пространственно-временной.

Совокупность каскадов составляют цифровое коммутационное поле (ЦКП).

Поля для повышения надежности дублируются и состоят из двух одинаковых плоскостей. Обе плоскости работают параллельно. Но перенос информации осуществляется одной (активной). В случае выхода из строя одной плоскости вторая работает самостоятельно.