3. Основы коммутации
3.1. Способы коммутации
На сети связи возникает необходимость распределять сообщения между разными абонентскими пунктами, что достигается применением коммутации. На сетях телефонной связи находят применение коммутация каналов и пакетов.
Под коммутацией каналов понимается процесс образования электрических трактов на время передачи сообщений между абонентскими пунктами. На сети связи коммутация осуществляется на коммутационных станциях, в которые включаются абонентские устройства и соединительные линии между станциями, или только соединительные линии. Коммутация обычно производится автоматически, однако в некоторых случаях - вручную (например, на ручных междугородных коммутаторах). В дальнейшем в данном разделе рассматривается автоматическая коммутация.
При коммутации каналов передача сообщений может происходить с пространственным или с временным разделением каналов. Пространственное разделение предполагает образование непрерывного во времени тракта, а временное - тракта, существующего только в отдельные интервалы времени (например, используется процесс мультиплексирования в системах передачи с импульсно-кодовой модуляцией). При пространственной коммутации время доставки сообщения определяется длительностью распространения электрического сигнала между абонентскими пунктами. В случае временной коммутации появляются дополнительные задержки, и время доставки может составлять от долей миллисекунд до десятков миллисекунд. При передаче речевой информации абоненты не замечают задержек, достигающих 150 - 200 мс.
Коммутация пакетов предполагает разделение одного сообщения на множество частей (пакетов) и их передачу по сети связи. Пакеты одного сообщения могут передаваться по одному и тому же соединительному пути (способ передачи пакетов с установлением соединения) или по разным путям (способ передачи пакетов без установления соединения/дейтаграммный способ). В таком способе коммутации обязательно используется временное разделение каналов и двоичное кодирование. Каждый пакет имеет адресную часть, содержащую данные либо о соединительном пути, либо о пункте доставки сообщения. Время доставки сообщения может изменяться в широких пределах. Коммутация пакетов нашла широкое применение в системах передачи данных из-за не критичности к времени задержки сообщений. Наиболее ярким примером передачи телефонных сообщений с помощью коммутации пакетов является технология IP-телефонии.
Коммутация каналов или пакетов обычно производится на сети связи при передаче каждого сообщения. В этом случае зачастую используют термин "оперативная коммутация".
Коммутация может быть произведена однократно для передачи множества сообщений в течение длительного времени, достигающего многие годы. Такая коммутация получила название кроссовой. Примерами кроссовой коммутации могут служить: соединения, сделанные проводами между выводами кросса (главного щита переключений) или промежуточного щита АТС; соединения, образованные внутри кросс-коннекта на цифровой транспортной сети; образование постоянного виртуального канала (PSV) на сети с коммутацией пакетов Frame Relay или ATM.
Процессы коммутации на сети связи осуществляются коммутационными станциями, например, АТС или узлами коммутации. Нередко, сетевое оборудование, выполняющее функции коммутации называют коммутатором.
3.2. Коммутация каналов
В узлах с коммутацией каналов находится коммутационное поле, построение которого зависит от способа разделения каналов.
3.2.1. Пространственное разделение каналов
При пространственном разделении каналов коммутационное поле состоит из коммутационных приборов.
Коммутационные приборы - это устройства обеспечивающие образование электрических цепей на узле коммутации. Каждый коммутационный прибор имеет коммутационные элементы, физически образующие электрические тракты, и элементы управления, обеспечивающие воздействие на коммутационные элементы.
К коммутационным приборам относятся: электромагнитные реле, электронные контакты, искатели и соединители.
У электромагнитных реле коммутационными элементами являются контакты, а элементами управления - обмотки, магнитный сердечник и якорь. В узлах коммутации электромагнитные реле обычно используются в составе искателей и соединителей.
Под искателем понимается устройство, имеющее один вход и множество выходов. В искателе на время передачи одного сообщения вход соединяется с любым из выходов.
Для коммутационных приборов используются координатный и символический способы изображения. На рис.3.1 показаны координатный (а) и символический (б) способы изображения искателя. Искатель имеет m выходов. В координатном изображении в каждой точке пересечения вертикальной и горизонтальной линий (точка коммутации) находится один коммутационный элемент, через который вход искателя соединяется с соответствующим выходом. На рис.3.1,а показан пример, когда в точке коммутации, соответствующей 3-му выходу, находится однообмоточное реле Р3 с двумя контактами на замыкание. Для соединения входа с выходом на обмотку реле по цепи управления подается напряжение питания. При символическом изображении каждый вход имеет короткую черту, указывающую на выходы, относящиеся к этому входу.
Рис.3.1 Способы обозначения искателя
Под соединителем понимается устройство, имеющее множество входов и выходов. Соединитель имеет n входов и m выходов для каждого входа. Один вход вместе со своими выходами аналогичен искателю. Общее количество выходов у соединителя равно nxm.
Рис.3.2 Способы изображения соединителя
На рис.3.2 показаны координатное (а) и символическое (б) изображения соединителя. В зависимости от способа использования соединителя в узле коммутации в нем может происходить запараллеливание выходов и/или входов. При запараллеливании всех одноименных выходов образуется матричный соединитель, имеющий n входов и m выходов (рис.3.3). В таком приборе для соединения входа с выходом управляющий сигнал подается по вертикальной (Ув,i) и по горизонтальной (Уг,j) шинам, что обеспечивает включение или выключение коммутационного элемента в соответствующей точке (на рис.3.3,а срабатывает или отпускает реле Р2). На рисунках.3.3,б,в показано символическое изображение матричного соединителя, причем практическое использование получил способ, приведенный на рис.3.3,в. На структурных и функциональных схемах для матричного соединителя может быть использовано общее изображение (рис.3.3,г).
Рис.3.3 Схема матричного соединителя
С целью уменьшения потребляемой энергии в матричных соединителях применяют реле с двумя обмотками, одна из которых служит для срабатывания, а другая - для удержания реле во включенном состоянии. На рис.3.4 показана схема матричного соединителя 8х8, в котором используются 64 двухобмоточных реле. Левая обмотка каждого реле служит для срабатывания, правая - для удержания реле. При включении реле из управляющего устройства (УУ) на горизонтальную и вертикальную шины включения (вкл.) кратковременно подается управляющий сигнал.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
