Билайн

Модель коммутационного узла цифровой системы коммутации. Способы коммутации

Принципы построения систем коммутации

Основные понятия и определения

Под коммутацией понимается замыкание, размыкание и переключение электрических цепей. Коммутация осуществляется на коммутационных узлах. На сетях электросвязи посредством коммутации абонентские устройства соединяются между собой для передачи (приема) информации. Абонентские устройства в некоторых случаях называют оконечными устройствами сети. Коммутация осуществляется на коммутационных узлах (КУ), являющихся составными частями сети электросвязи.

Абонентские устройства сети соединяются с КУ абонентскими линиями (АЛ). КУ, находящиеся на территории одного города (населенного пункта), соединяются соединительными линиями (СЛ). Если коммутационные узлы находятся в разных городах, то линии связи, соединяющие их, называются междугородными или внутризоновыми.

Коммутационный узел, в который включаются абонентские линии, называется коммутационной станцией или просто станцией. В некоторых случаях абонентские линии включаются в подстанции (ПС). Лицо, пользующееся абонентским устройством для передачи и приема информации, называется абонентом . Для передачи информации от одного абонентского устройства сети к другому требуется установить соединение между этими устройствами через соответствующие узлы и линии связи. Для осуществления соединения на коммутационных узлах устанавливается коммутационная аппаратура.

Совокупность линейных и станционных средств, предназначенных для соединения оконечных абонентских устройств, называется соединительным трактом . Число коммутационных узлов между соединяемыми абонентскими устройствами зависит от структуры сети и направления соединения.

Для осуществления требуемого соединения коммутационный узел и абонентское устройство обмениваются управляющими сигналами.

На КУ соединение может устанавливаться на время, необходимое для передачи одного сообщения (например, одного телефонного разговора), или на длительное время, превышающее время передачи одного сообщения. Коммутация первого вида называется оперативной , а второго - кроссовой (долговременной).

Коммутационные узлы сетей связи классифицируются по ряду признаков:

- по виду передаваемой информации (телефонные, телеграфные, вещания, телеуправления, передачи данных и др.);

- по способу обслуживания соединений (ручные, полуавтоматические, автоматические);

- по месту, занимаемому в сети электросвязи (районные, центральные, узловые, оконечные, транзитные станции, узлы входящего и исходящего сообщения);

- по типу сети связи (городские, сельские, учрежденческие, междугородные);

- по типу коммутационного и управляющего оборудования (электромеханические, механоэлектронные, квазиэлектронные, электронные);

- по системам применяемого коммутационного оборудования (декадно-шаговые, координатные, машинные, квазиэлектронные, электронные);

- по емкости , т.е. по числу входящих и исходящих линий или каналов (малой, средней, большой емкости);

- по типу коммутации (оперативная, кроссовая, смешанная);

- по способу разделения каналов (пространственный, пространственно-временной, пространственно-частотный);

- по способу передачи информации от передатчика к приемнику (узлы коммутации каналов , обеспечивающие коммутацию каналов для непосредственной передачи информации в реальном масштабе времени от передатчика к приемнику после установления соединительного тракта; узлы коммутации сообщений и узлы коммутации пакетов , обеспечивающие прием и накопление информации на узлах с последующей ее передачей в следующий узел или в приемник).

Структура коммутационного узла

Коммутационный узел представляет собой устройство, предназначенное для приема, обработки и распределения поступающей информации.

Для выполнения своих функций коммутационный узел должен иметь (Рис. 4.):

устройства ввода и вывода линий - вводнокоммутационные устройства (кросс).

линейные комплекты (ЛК) входящих и исходящих линий (каналов), предназначенные для приема и передачи линейных сигналов (сигналов взаимодействия) по входящим и исходящим линиям или каналам для выделения каналов в системах передачи, а также для приема и передачи сигналов взаимодействия с управляющими устройствами узла;

коммутационное поле (КП), предназначенное для соединения входящих и исходящих линий (каналов) на время передачи информации;

управляющее устройство (УУ), обеспечивающее установление соединения между входящими и исходящими линиями через коммутационное поле, а также прием и передачу управляющей информации.

Кроме того, на узле имеются источники электропитания, устройства сигнализации и учета параметров нагрузки (количество сообщений, потерь, длительности занятия и др.).

В некоторых случаях коммутационный узел может иметь устройства приема и хранения информации, если таковая передается не непосредственно потребителю информации, а предварительно накапливается на узле. Такие узлы применяются в системах коммутации сообщений .

Классификация. Узлы коммутации в зависимости от их положения в сети передачи данных могут выполнять довольно различные функции. В первую очередь следует отличать узлы коммутации, к которым подключены только соединительные линии, ведущие к другим узлам (т. е. транзитные узлы), от узлов, к которым, кроме того, подведены абонентские линии от оконечных установок. В последнем случае функции управления могут быть более многообразными, так как способы сигнализации, применяемые в абонентских и соединительных линиях, вообще говоря, не совпадают. Различие в функциях управления связано также с особыми услугами, предоставляемыми абонентам (см. разд. 3.2). Наконец, не следует забывать и о различных характеристиках нагрузки. Функции управления особенно обширны в таких транзитных узлах коммутации, к которым подключены соединительные линии от разных сетей передачи данных.

Однако практически более важную роль играет другое различие - различие между концентраторами и прочими коммутационными устройствами. Концентраторы предназначены для объединения нагрузки от нескольких периферийных оконечных установок таким образом, чтобы она передавалась в вышестоящий узел коммутации или (в частных сетях передачи данных) на центральную оконечную установку, например оборудование обработки данных (т. е. центральную ЭВМ), по меньшему числу соединительных линий (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Оборудование коммутации данных, установленное в коммутируемых узлах сети: а) концентратор и коммутационный узел; б) концентратор: ОУПД -- оконечная установка передачи данных; АЛ - абонентская линия; К - концентратор; СЛ - соединительная линия; КУ - коммутационный узел; ЦУ - центральная установка, например ЭВМ

Концентраторы позволяют также передавать нагрузку в обратном направлении оконечным установкам. Соединительные тракты между оконечными установками, подключенными к одному концентратору, в общем случае проходят через вышестоящий узел коммутации. (Такие концентраторы называют линейными, в отличие от аналогичных устройств, которые служат для соединения большого числа линий с небольшим числом управляющих устройств, например регистров для приема знаков набора

номера, и известны под названием регистровых концентраторов.)

В первую очередь принцип построения коммутационного оборудования определяется используемым методом коммутации (см. том 1, разд. 6.1.2), который зависит от того, должно ли быть установлено или нет сквозное (прямое) соединение между оконечными установками. В первом случае нет необходимости в промежуточном запоминании данных в узлах коммутации (коммутация каналов). Если, однако, по мере возможности занимается только один тот или иной участок соединительного тракта, то требуется промежуточное хранение данных в памяти (коммутация сообщений). При этом в память могут заноситься целые сообщения (коммутация с запоминанием сообщений) или только их части (пакетная коммутация).

Для осуществления как коммутации каналов, так и коммутации сообщений при передаче данных разработано большое число разнообразных устройств. Тот или иной метод коммутации может быть реализован различными способами: возможна, например, коммутация каналов с пространственным и временным их разделением, а также временная коммутация значащих моментов или групп битов (байтов). Для промежуточного хранения данных можно использовать перфоленту или магнитный носитель. Большое значение имеет также вид управления: децентрализованное или централизованное, жесткое (с постоянными функциональными связями) или программное.

Структура и методы обслуживания. Многообразие возможностей реализации коммутационных функций приводит к тому, что не существует общей, пригодной во всех случаях структуры коммутационного оборудования, иначе говоря, единой обобщенной схемы из некоторых основных элементов, которые независимо от их конкретной реализации можно было бы выделить в любом коммутационном оборудовании. По-видимому, при одинаковых методах коммутации и местоположении узла в сети должны осуществляться одинаковые функции, однако указать однозначное и всегда справедливое правило, по которому им ставились бы в соответствие определенные элементы, едва ли возможно. Поэтому последующее изложение в значительной степени основано на примерах конкретных технически реализованных устройств.

Как уже отмечалось, устройства одинакового или сходного назначения могут называться по-разному. В дальнейшем употребляются главным образом такие названия, которые использованы в соответствующей литературе по описываемым коммутационным системам, насколько это допустимо при естественном стремлении к единству изложения.

Способами обслуживания называют способы, в соответствии с которыми обрабатываются требования, касающиеся занятия определенных устройств. При этом управляющие устройства следует

отличать от устройств, предназначенных непосредственно для коммутации или промежуточного запоминания данных. Система об» служивания с ожиданием характерна для централизованных управляющих устройств: занятие этих устройств связано с необходимостью ожидания их освобождения в порядке некоторой очереди - вообще говоря, с ограниченным числом мест ожидания и с упорядочением по приоритетам. Примером могут служить очереди, которые обрабатываются в узле коммутации вычислительным устройством по заданной программе, хранящейся в памяти. В противоположность этому возможность ожидания освобождения децентрализованных управляющих устройств, например зон памяти для промежуточного хранения данных, необходимых в процессе установления соединения, нередко не предусматривается; в таком случае говорят о системе с потерями. Часто нет возможности ожидания и при занятии устройств, непосредственно используемых для коммутации данных и запятых в течение всего времени, на которое установлено соединение. Таковы, например, промежуточные линии системы пространственной коммутации каналов. Иначе обстоит дело в случае процессов, происходящих при коммутации с временным разделением каналов: здесь уже можно говорить о системе с ожиданием.

Критерии оценки. Прежде чем рассматривать конкретные виды коммутационных систем, назовем некоторые критерии их оценки. В первую очередь должна быть охарактеризована область применения, т. е. указаны ее признаки в различных функциональных аспектах (например, первый аспект может касаться скорости передачи, второй - процедуры передачи данных). Важным показателем является также гибкость системы. Тенденции развития сетей передачи данных на ближайшие годы таковы, что для коммутационного оборудования все большее значение приобретает не только увеличение числа подключаемых линий и объема обслуживаемой им нагрузки, но и возможности перехода к сетям с другими признаками или к введению новых видов услуг для абонентов.

Производительность коммутационного оборудования грубо можно охарактеризовать допустимым числом подключаемых линий, максимально возможной нагрузкой, а также показателями, касающимися передаваемых данных - прежде всего скоростью передачи. Оборудование, предназначенное для коммутации каналов, характеризуется производительностью коммутаторов, а оборудование для коммутации сообщений возможной производительностью при приеме и передаче сообщений и, если известна длина сообщений, - емкостью запоминающего устройства. Наряду с этим необходимо иметь сведения о производительности управляющих устройств, т. е. о количестве соединений, которые могут быть установлены и разъединены за определенное время, или о количестве сообщений или пакетов, которые могут быть обработаны в

единицу времени. Однако сравнивать эти показатели можно лишь в том случае, если дополнительно принимаются во внимание вид устанавливаемого соединения или передаваемого сообщения, распределение интервалов между вызовами, длительности соединений и другие подобные параметры.

Наконец, большое значение, в особенности при централизованном управлении, имеет надежность коммутационной системы как единого целого. Надежность характеризуется средним временем между двумя полными отказами системы или другими аналогичными показателями . Чтобы обеспечить высокую надежность, прибегают к дублированию или даже многократному резервированию коммутационного оборудования (обычно его центральных частей). В связи с этим представляет интерес, на какое число подключенных линий влияет отказ одной сдублированной части коммутационного оборудования; это число называют объемом отказа. В больших коммутационных системах нередко считается допустимым отказ в объеме до десяти линий.

Коммутационные узлы сетей связи классифицируются по ряду признаков:

по виду передаваемой информации (телефонные, телеграфные, вещания, передачи данных и др.);

по способу обслуживания соединений (ручные, автоматические);

по месту, занимаемому в сети электросвязи (районные, центральные, узловые, оконечные, транзитные

станции, узлы входящего и исходящего сообщения);

по типу сети связи (городские, сельские, учрежденческие, междугородные);

по типу коммутационного и управляющего оборудования (декадно-шаговые, координатные,

квазиэлектронные, электронные);

по емкости, т.е. по числу входящих и исходящих линий или каналов (малой, средней, большой емкости);

по типу коммутации (оперативная, кроссовая);

по способу разделения каналов (пространственный, пространственно-временной);

по способу коммутации (коммутация каналов, коммутация сообщений, коммутация пакетов).

3. Принципы пространственного и временного разделения каналов.

Пространственное разделение каналов характеризуется тем, что элементы коммутационной системы,

образующие соединительный тракт между абонентами, отделены в пространстве, не имеют общих точек и

в каждый момент времени могут быть использованы для установления лишь одного данного соединения. В

АТС с пространственным разделением каналов в качестве приборов коммутационной системы

применяются электромеханические искатели, а также электронные и электромеханические соединители.

информация передается в форме непрерывных сигналов.

При временном разделении каналов сигнал разговорного спектра передается его дискретными значениями,

по которым на приемном конце восстанавливается первоначальная форма сигнала. Чтобы обеспечить

передачу непрерывного разговорного (аналогового) сигнала в виде дискретных импульсов и при этом не

допустить значительных искажений, необходимо обеспечить определенную частоту следования этих

импульсов. Согласно теореме Котельннкова для удовлетворительного качества передачи частота

следования импульсов должна не менее чем в 2 раза превышать максимальную частоту передаваемого

сигнала. Для передачи сигналов разговорного спектра, если считать наивысшей разговорной частотой f =

3400 Гц, то частота следования импульсов должна быть не менее f =6800 Гц. Обычно используют частоту

следования импульсов 8 кГц. Период следования импульсов при этом составит

T =1/ f =106/8.103=125 мкс.

4. Принципы построения коммутационной системы и системы управления.

5. Понятие о телефонной нагрузке. Особенности и единицы измерение.

Интенсивность телефонной нагрузки измеряется в эрлангах (Эрл). Один Эрл соответствует 60 минутам

занятия в час. То есть, когда говорится, что нагрузка составляет 2 Эрл, это означает, что суммарное время

занятия некоторого устройства (или группы устройств) в час составляет 120 минут. Конечно, одна линия не

может быть занята более 60 минут в час. Поэтому для обслуживания нагрузки величиной более 1 Эрл

требуется группа из 2-х и более линий связи.

Поток телефонных вызовов является случайным процессом со случайным характером появления вызовов и

длительности соединения. Для одной абонентской линии (АЛ) УПАТС (учрежденческо-производственных

АТС) нормальной считается нагрузка 0.2 Эрл. То есть, в течение часа наибольшей нагрузки (ЧНН) в

среднем одна АЛ занята 12 минут. Для местной связи в условиях Санкт-Петербурга считается, что имеют

место 4 трехминутных разговора (два входящих и два исходящих).

Коммутация – процесс замыкания, размыкания и переключения электрических цепей.

Коммутационный узел (КУ) - составная часть сети электросвязи, на которой осуществляется коммутация. КУ между собой соединяется соединительными линиями СЛ (местными или междугородными).

Коммутационная станция (станция) - КУ, в который включаются абонентские линии. Абонент – лицо, пользующееся абонентским устройством для передачи и приема информации.

Канал (линия) – совокупность технических средств (линейных и станционных, обеспечивающих соединение и передачу информации между двумя смежными КУ, а также между абонентским устройством (ТА, телетайп, компьютер и т.д.) и станцией.

КУ – устройство, предназначенное для приема, обработки и распределения поступающей информации.

Для выполнения своих функций КУ должно иметь:

Коммутационное поле (КП), которое предназначено для коммутации входящих и исходящий линий (каналов) на t передачи информации.
Управляющее устройство (УУ), которое обеспечивает установление соединения между входящей и исходящей линией в КП, а также прием и передачу управляющей информации аппаратуре приема и передачи управляющей информации относят: регистры (комплекты ПН), КПП, пересчетчики.
Линейные комплекты ЛК (это АК и КСЛ), которые принимают и передают линейные сигналы (сигналы взаимодействия)
Шнуровые комплекты (ШК) предназначены для питания микрофонов ТА и выдачи служебных сигналов
Кросс – устройство ввода и вывода линий.
Источники электропитания.
Устройства сигнализации УС
Устройства учета параметров нагрузки (количество сообщений, потерь, длительность занятия и т. д.)

КУ сетей связи классифицируется по ряду признаков:

По виду передаваемой информации: телефонные, телеграфные, вещания, телеуправления, передача данных и т д.
По способу обслуживания соединений: ручные, п/автомат, автоматические.
По месту, занимаемому в сети электросвязи: районные, центральные, узловые, оконечные, транзитные станции, УВС, УИС.
По типу сети связи: междугородные, городские, сельские, учережденческие.
По типу коммутационного и управляющего оборудования: электромеханические, механоэлектронные, квазиэлектронные, электронные.
По системам применяемого коммутационного оборудования: ДШ, координатные, машинные, квазиэлектронные, электронные.
По емкости, т. е. по числу входящих и исходящих линий, включаемых абонентов: малой, средней, большой емкости.
По типу коммутации: оперативная, кроссовая, смешанная.
По способу разделения каналов: пространственный, пространственно-временной, проственно-частотный.
По способу передачи информации от передатчика к приемнику: узлы коммутации каналов, узлы коммутации сообщений, узлы коммутации пакетов.

Расшифровки полученных сведений не будет, т. к. именно это является задачей и объектом нашего изучения в дальнейшем.

4.2. Построение однозвенных коммутационных блоков

Однозвенным включением называется такое, при котором вход и выход КС (коммутационной системы) соединяется через одну точку коммутации.

КБ – совокупность коммутационных приборов, имеющих все или часть общих выходов и объединенных общими параметрами (это понятие практически не используется в ДШ АТС)

Источники нагрузки – линии, по которым на вход коммутационной системы поступает тф нагрузка.

Пучок линий – совокупность линий, подключенных к выходу КС и доступных определенной группе источников нагрузки.

Нагрузочная группа – совокупность источников нагрузки, имеющих доступ к определенному пучку линий, например, включенных в заданном направлении ступени искания (на все входы данного КБ).

Ступень искания – часть КП данного КУ, состоящая из соединенных между собой однотипных КБ. КБ обладает теми или иными структурными параметрами. Их можно получить, объединив определенным образом входы и выходы коммутационных приборов.

КБ характеризуется следующими структурными параметрами: числом входов и выходов, числом ПЛ, Д-доступносью входов по отношению к выходам, числом звеньев (точек коммутации), общим числом точек коммутации для построения блока, проводностью линий, коммутируемых в блоке, числом одновременных соединений в блоке.

При построении КБ можно выполнять следующие операции: объединение входов, объединение выходов, последовательное соединение коммутационных приборов (организация многозвенных схем). Операции можно объединять.

В КС включение выходов по отношению ко входам может быть полнодоступно или НПД.

ПД включение - это когда любой вход КС может быть соединен с любым свободным выходом

НПД включение – это когда вход можно соединить только с частью определенных выходов блока.

Д доступность – число выходов КС, с которыми вход КС может получить соединение (число выходов КС в данном направлении – для ступени ГИ)

Направление – это пучок линий, по любой из которой можно придти в требуемую точку коммутации.

Объединение входов :

Коммутационные параметры n x m
n - вход
m – выход

КБ могут быть построены на основе любых коммутационных приборов ШИ, ДШИ, МКС, МСФ и др.

Получился КБ с параметрами 1х2m, каждый вход имеет доступ к 2m выходам, следовательно Д=2m

Условные обозначения МКС на схеме:

Параметры n х 2m

Увеличение числа выходов и Д путем объединения входов требует увеличения объема оборудования, т.е. увеличения числа коммутационных приборов.

Объединение выходов

к m
Д = m

Входы всех коммутационных приборов имеют доступ к одной и той же группе выходов. Максимальное число одновременных соединений в таком КБ определяется числом m, если к > m , или числом входов к, если к < m .

КБ кроме функции коммутации линий могут осуществлять другие функции, например:

То, что было рассмотрено выше – практически это коммутаторы.

Коммутатор - это простейший однозвенный полнодоступный КБ, в который любой вход имеет доступ к любому выходу.

Недостаток однозвенных КБ заключается в том, что для создания КС с параметрами n х m потребуется n × m коммутационных приборов – очень много: например 100х100, МКС типа 10х10 – нужно 100 таких МКС (немыслимо)

4.3. Однозвенные ступени искания

Ступень искания – часть КП для всей совокупности входов которой имеется доступ к одним и тем же направлениям, объединяющим выходы.

КП строится из отдельных КБ, которые затем объединяются в ступени искания.

Различают несколько разновидностей ступени искания: ступени предварительного, группового, линейного и регистрового искания. В соответствии с этим СИ могут работать в режиме свободного, группового и линейного (вынужденного) искания.

4.3.1. Режимы искания

Режим свободного искания – когда нет приема адресной информации (информация набора номера) и входящей линии предоставляется любой свободный канал (выход) из числа доступных.
При этом число направлений Н = 1, а Д = М

В таком режиме работают ступени ПИ и РИ.
Режим вынужденного искания (линейное искание)- когда искание совершается под воздействием принимаемой адресной информации и входящему каналу представляется определенный исходящий канал, следовательно Н = М, а Д = 1
В таком режиме работает ступень ЛИ.
Режим группового искания – когда поиск определенного направления совершается под воздействием адресной информации, т. е. в режиме вынужденного искания, а выход в заданном направлении – в режиме свободного искания. Т. о. входящему каналу предоставляется любой свободный исходящий канал в определенном направлении, следовательно
1 < Н < М, а Д > 1

В таком режиме работает ступень ГИ.
В некоторых системах существуют комбинированные ступени искания. Например, в АТСК ступень АИ объединяет ступени ПИ и ЛИ, но одновременно может устанавливаться только одно соединение, поэтому для данного соединения выполняется режим либо свободного, либо линейного искания.

4.3.2. Ступень ЛИ

Однозвенную ступень ЛИ можно построить с помощью ДШИ-100, Максимальная емкость станции, построенной таким образом может быть равна 100 (не более)

В этом случае каждая АЛ имеет свой индивидуальный ДШИ. АЛ подключается к щеткам своего искателя и еще заводится на соответствующие контакты всех 100 искателей данной АТС. Одноименные памели в одноименных декадах. запараллеливаются и подключается к соответствующим АЛ. АК служит для приема сигнала вызова от абонента и согласуют 2-х проводные абонентские линии с многопроводными линиями станционных приборов. Для установления соединения абонент должен набрать 2-значный номер. По первой цифре щетки поднимаются на требуемую декаду (выбор десятка), а по второй в данной декаде выберут нужную памель (выбор единицы). Следовательно, и подъем, и вращение щеток будут вынужденными, а режим искания на ступени ЛИ называется линейным. Такой способ построения неэкономичный, т. к. требуется большое число дорогих искателей (для каждого абонента).

4.3.3. Ступень ПИ

В процессе эксплуатации установлено, что одновременно может потребоваться 10-15% соединений от общего числа абонентов на АТС (на АТС на 100 абонентов максимальное число одновременных соединений – 50, но реально еще меньше – 10-15). Поэтому достаточно иметь 10 - 15 ДШИ на ступени ЛИ, но пользоваться ими должны иметь возможность все 100 абонентов.

Тогда за каждым абонентом можно закрепить индивидуальный ШИ, который называется предискателем, а в контактное поле его включить выходы к ЛИ.

Это режим прямого предыскания (бывает еще обратное предыскание) и линейные искатели становятся групповыми приборами. Их число зависит от нагрузки.

а) Процесс установления соединения при прямом предыскании проходит так: при снятии абонентом трубки ТА (вызов станции) приходят в движение щетки ПИ, отыскивающие в своем поле выход к свободному в данный момент ЛИ (режим свободного искания). После занятия ЛИ из станции абонент получает “ответ станции” и начинает набирать 2-значный номер. По первой цифре вынужденный подъем щеток, по второй – вынужденное вращение и затем выход на ТА вызываемого абонента.

Упрощенная схема

Т. о. ступень ПИ позволяет создать более экономичную схему АТС, т.к. по стоимости 100 ШИ + 10-15 ДШИ дешевле, чем 100 ДШИ.

Через ступень ПИ происходит подключение АЛ к станционным приборам (ЛИ).

б) При обратном предыскании образуется шнуровая пара – ИВ – ИЛ, число которых = 10-15 на сотенную группу.

ИВ – искатель вызова

АЛ многократно включается в поле всех ИВ и ЛИ. При снятии абонентом трубки сигнал “занятия” поступает на АК и отмечается соответствующим потенциалом в поле ИВ. Пусковое устройство ПУ приводит в действие свободный ИВ, который отыскивает в своем поле линию вызывающего абонента, а из “жестко” связанного с ним ЛИ абонент получает “ответ станции” и начинает набирать 2-значный номер. В режиме вынужденного искания щетки ЛИ находят выход к ТА вызываемого абонента.

ИВ работает в режиме свободного искания, который называется предысканием (предварительное искание)

Максимальная емкость АТС со ступенями ПИ и ЛИ может быть =100 номеров, что обусловлено емкостью поля ЛИ.

4.3.4. Ступень ГИ

Поскольку увеличение емкости АТС за счет увеличения контактного поля искателя невозможно, вводится принцип группового искания, который реализуется с введением ступени ГИ.

Одна ступень ГИ увеличивает емкость АТС в 10 раз (на порядок), т. к. на ступени имеем 10 направлений (10 декад), в каждую из которой подключается 10 линий к 100-ой по емкости группе ЛИ, отсюда 100х10=1000 номеров.

Если 2 ступени ГИ, то емкость = 100х10х10=10000номеров

Режим искания на ступени ГИ – групповой, т.е. подъем щеток – вынужденный, вращение – свободное.

Для реализации ГИ используется 1 цифра абонентского номера.

Пример: Какова емкость АТС с 2 ступенями ГИ?
100х10х10=10000номеров

Какова значность набираемого абонентом номера?
2(ЛИ) + 1(IГИ) + 1(IIГИ) = 4

В качестве коммутационных приборов на ступени ГИ ДШ АТС применяется ДШИ.

Итак, однозвенные ступени искания используются на АТС типа ДШ (в основном), т.к. РИ на АТСК тоже.

Рассмотрим в данной статье основные методы коммутации в сетях.

В традиционных телефонных сетях, связь абонентов между собой выполняется с помощью коммутации каналов связи. В начале коммутация телефонных каналов связи выполнялась вручную, далее коммутацию выполняли автоматические телефонные станции (АТС).

Аналогичный принцип используется и в вычислительных сетях. В качестве абонентов выступают территориально удаленные вычислительные машины в компьютерной сети. Физически не представляется возможным предоставить каждому компьютеру свою собственную некоммутируемую линию связи, которой они пользовались бы в течении всего времени. Поэтому практически во всех компьютерных сетях всегда используется какой-либо способ коммутации абонентов (рабочих станций), выполняющий возможность доступа к существующим каналам связи для нескольких абонентов, для обеспечения одновременно нескольких сеансов связи.

Коммутация - это процесс соединения различных абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы. Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей, факс-аппараты или телефонные собеседники.

Рабочие станции подключаются к коммутаторам с помощью индивидуальных линий связи, каждая из которых используется в любой момент времени только одним, закрепленным за этой линией, абонентом. Коммутаторы соединяются между собой с использованием разделяемых линии связи (используются совместно несколькими абонентами).

Рассмотрим три основные наиболее распространенные способы коммутации абонентов в сетях:

коммутация каналов (circuit switching);
коммутация пакетов (packet switching);
коммутация сообщений (message switching).

Коммутация каналов

Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединяются между собой специальной аппаратурой - коммутаторами, которые могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети. В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал.

Время передачи сообщения при этом определяется пропускной способностью канала, длинной связи и размером сообщения.

Коммутаторы, а также соединяющие их каналы должны обеспечивать одновременную передачу данных нескольких абонентских каналов. Для этого они должны быть высокоскоростными и поддерживать какую-либо технику мультиплексирования абонентских каналов.

Достоинства коммутации каналов:

постоянная и известная скорость передачи данных;
правильная последовательность прихода данных;
низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть.

Недостатки коммутации каналов:

возможен отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения;
нерациональное использование пропускной способности физических каналов, в частности невозможность применения пользовательской аппаратуры, работающей с разной скоростью. Отдельные части составного канала работают с одинаковой скоростью, так как сети с коммутацией каналов не буферизуют данные пользователей;
обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.

Коммутация сообщений – разбиение информации на сообщения, каждый из которых состоит из заголовка и информации.

Это способ взаимодействия, при котором создается логический канал, путем последовательной передачи сообщений через узлы связи по адресу указанному в заголовке сообщения.

При этом каждый узел принимает сообщение, записывает в память, обрабатывает заголовок, выбирает маршрут и выдает сообщение из памяти в следующий узел.

Время доставки сообщения определяется временем обработки в каждом узле, числом узлов и пропускной способности сети. Когда заканчивается передача информации из узла А в узел связи В, то узел А становится свободным и может участвовать в организации другой связи между абонентами, поэтому канал связи используется более эффективно, но система управления маршрутизации будет сложной.
Сегодня коммутация сообщений в чистом виде практически не существует.

Коммутация пакетов - это особый способ коммутации узлов сети, который специально создавался для наилучшей передачи компьютерного трафика (пульсирующего трафика). Опыты по разработке самых первых компьютерных сетей, в основе которых лежала техника коммутации каналов, показали, что этот вид коммутации не предоставляет возможности получить высокую пропускную способность вычислительной сети. Причина крылась в пульсирующем характере трафика, который генерируют типичные сетевые приложения.

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Необходимо уточнить, что сообщением называется логически завершенная порция данных - запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл, и т. п. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт. Напротив, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт (EtherNet). Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения.

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета.

Достоинства коммутации пакетов:

более устойчива к сбоям;
высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика;
возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи.

Недостатки коммутации пакетов:

неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети;
переменная величина задержки пакетов данных;
возможны потери данных из-за переполнения буферов;
возможны нарушения последовательности прихода пакетов.

В компьютерных сетях применяется коммутация пакетов.

Cпособы передачи пакетов в сетях:

Дейтаграммный способ – передача осуществляется как совокупность независимых пакетов. Каждый пакет двигается по сети по своему маршруту и пользователю пакеты поступают в произвольном порядке.

Достоинства: простота процесса передачи.
Недостатки: низкая надежность засчет возможности потери пакетов и необходимость программного обеспечения для сборки пакетов и восстановления сообщений.

Логический канал - это передача последовательности связанных в цепочки пакетов, сопровождающихся установкой предварительного соединения и подтверждением приема каждого пакета. Если i-ый пакет не принят, то все последующие пакеты не будут приняты.
Виртуальный канал – это логический канал с передачей по фиксированному маршруту последовательности связанных в цепочки пакетов.

Достоинства: сохраняется естественная последовательность данных; устойчивые пути следования трафика; возможно резервирование ресурсов.
Недостатки: сложность аппаратной части.

В данной статье мы рассмотрели основные методы коммутации в вычислительных сетях, с описание каждого метода коммутации с указанием достоинст и недостатков.