2 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 преобразование временной координаты цифрового сигнала;

• принцип преобразования пространственной координаты цифрового сигнала;

• принцип пространственно-временной коммутации.

Определения и понятия коммутации

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

Существует следующие методы коммутации [1, 2, 3, 4]:

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

-коммутация сообщений (Message Switching);

- коммутацию 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 преобразование 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, 3].

И зменение порядка следования одного канального интервала исходящей ИКМ линии по сравнению с входящей означает передачу речевой информации от одного абонента к другому (см. рисунок 2.1). В этом заключается принцип временной коммутации (иногда говорят о перестановке канальных интервалов или перемещении информации из канала в канал).

Рисунок 2.1- Иллюстрация принципа временной коммутации

Рисунок 2.2- Векторное представление временной коммутации

Использование векторного представления цифровой коммутации (см. рисунок 2.2), 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, 3].

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 (см. рисунок 2.3).

Векторное представление такого преобразования показано на рисунке 2.4. В этом случае вновь предполагается ортогональность преобразований

Рисунок 2.3- Иллюстрация принципа пространственной коммутации	Рисунок 2.4- Векторное представление пространственной коммутации

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.

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 (см. рисунок 2.5) [1, 2, 3].

Рисунок 2.5- Иллюстрация принципа пространственно-временной коммутации

Векторное представление пространственно-временной коммутации показано на рисунке 2.6. Блок, реализующий этот принцип, является единым конструктивным блоком. Поэтому ψ(s,т) нельзя представить суммой ортогональных преобразований ψ(т) и ψ(s).

Рисунок 2.6- Векторное представление пространственно-временной коммутации