1.2.7 Классификация 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.
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. 1.2.5). В системах передачи с объединением ЧРК для передачи сигналов по каждому каналу в диапазоне частот линейного тракта отводится определенная полоса частот.
Рис. 1.2.5 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).