Главная > Разное > Передача данных, Т.2
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

2.1.1.1. ОБОРУДОВАНИЕ КОММУТАЦИИ КАНАЛОВ

Метод коммутации каналов применяют в тех случаях, когда нет необходимости в промежуточном хранении данных и когда данные должны быть переданы на приемную оконечную установку по возможности без задержки. Кроме того, по сравнению с коммутацией сообщений, реализация коммутации каналов связана с меньшими затратами.

Оборудование коммутации каналов в сетях общего пользования. Оборудование с децентрализованным управлением (например, такое, в котором коммутационное поле построено из искателей, как в системе [2.2]), если не ставятся особые требования в отношении его функций при установлении и разъединении соединений, особенно с учетом различных методов сигнализации или в отношении особых услуг, может применяться в низкоскоростных сетях передачи данных. В целом, однако, коммутационное оборудование с чисто децентрализованным управлением для сетей передачи данных не представляет интереса. Поэтому в последующих примерах рассматривается только оборудование с централизованным управлением.

Среди различных видов коммутационного оборудования с пространственным разделением каналов (см. том 1, разд. 6.1.3.1; при этом наиболее типичным является коммутационное поле из реле) встречаются устройства как с жестким управлением, так и с управлением по записанной программе. Коммутационное оборудование с временным разделением каналов (см. том 1, разд. 6.1.3.2), напротив, всегда имеет управление с записанной программой, которое по сравнению с жестким управлением позволяет легче

приспосабливаться к изменяющимся или расширяющимся задачам. При коммутации с временным разделением каналов к указанному обстоятельству добавляется еще и то, что необходимый в этом случае регистр соединений может быть реализован как часть рабочего регистра памяти, который входит в состав устройства с записанной программой управления. (Регистр соединений содержит информацию о связанных друг с другом линиях; в регистре переключений кратковременно хранятся коммутируемые данные; см. том 1, разд. 6.1.3.3.)

Вместо устройств с записанной программой управления часто используются устройства с управлением от ЭВМ. При этом наряду с ЭВМ универсального назначения применяются, особенно в больших коммутационных системах, вычислительные устройства и блоки программного управления, разработанные специально для задач коммутации. Они позволяют достигнуть значительного повышения производительности оборудования при установлении и разъединении соединений.

Область применения рассматриваемого ниже оборудования охватывает скорости передачи по отдельным линиям до 48 000 бит/с. Количество подключаемых линий находится в пределах от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч, а максимальное число соединений, которые в среднем могут быть установлены и разъединены в одну секунду, достигает примерно 100. Оборудование с записанной программой управления имеет расчетное среднее время работы между двумя полными отказами порядка десяти лет.

Пример 1. Рассмотрим вначале один из типов коммутационного оборудования с пространственным разделением каналов и централизованным, но не программным управлением. В данном случае в качестве примера выбрано оборудование, применяемое в транзитных узлах коммутации и пригодное (при использовании указанных ниже элементов) для скоростей передачи до 2400 бит/с [2.3].

Рис. 2.2. Пример схемы транзитного коммутационного узла с централизованным управлением и пространственным разделением каналов: ЛКв - линейный комплект, занимаемый при входящем соединении; КС - коммутационная схема; ЛКи - линейный комплект, занимаемый при исходящем соединении; PC - регистровая схема; Р - регистр; ЦУУ - централизованное управляющее устройство; СЛ - соединительные линии; направление установления соединения: многократное включение

Коммутационная схема, показанная на схеме рассматриваемого узла (рис. 2.2), выполнена не однозвенной, а многозвенной и на холостом ходу, т. е. если нет соединений, имеет полную доступность (см. том 1, разд. 6.2.1.1). Коммутатор на 60 или 120 точек коммутации (их число обусловлено конструктивными соображениями) построен на реле. Рассматриваемая схема дает возможность подключить максимум 792 соединительные линии, которые могут заниматься как со стороны других узлов коммутации (т. е. быть

входящими), так и со стороны данного узла по направлению к другим (т. е. быть исходящими).

Устройства, установленные по одному на каждую из подключенных линий, называют линейными комплектами-, их коммутационные задачи в первую очередь заключаются в приеме и подтверждении сигнала вызова и контроле соединения. Для приема, промежуточного хранения и передачи цифр набора номера и знаков класса обмена применяются регистры, максимальное используемое число которых может достигать 75. Они связаны с линейными комплектами через трехзвенную коммутационную схему — регистровую схему. Раздельно показанные на рис. 2.2 линейные комплекты, занимаемые при входящем и исходящем соединениях, обычно объединены в одном устройстве.

Централизованное управляющее устройство состоит из трех блоков. Блок установки регистра служит для подключения регистра. Блок обработки набора решает, достаточно ли информации, поступившей при наборе номера, для последующего установления соединения, недостаточно или она вообще непригодна для этого. Третий блок управления служит для проведения всех остальных операций по установлению соединения — от выбора направления, определения подлежащей занятию исходящей линии в процессе искания пути в коммутационной схеме и установки в «надлежащее положение коммутационных элементов до занятия исходящем линии. Состав и структура направлений и пучков линий, а также режимы работы и классы обслуживаемых сетей не являются постоянными, жестко заданными, а могут изменяться в зависимости от тех или иных условий функционирования, например при расширении коммутационного узла. Наконец, помимо перечисленных, имеется еще и ряд других схем, с помощью которых блоки управления получают информацию от линейных комплектов, регистров и коммутационных схем и передают ее на эти элементы.

Надежность коммутационного оборудования может быть повышена за счет дублирования централизованного управляющего устройства, а производительность — путем совместного включения до трех описанных выше комплектов оборудования через дополнительную коммутационную схему. Такое координированное включение обеспечивает тесное взаимодействие централизованных управляющих устройств, которое приводит к лучшему использованию линий и более высокой производительности коммутационного оборудования по сравнению с раздельной работой трех упомянутых его комплектов. В случае отказа одного из блоков управления его функции берут на себя соответствующие блоки двух других комплектов; таким образом, при совместном включении надежность также выше, чем при раздельной работе оборудования без дублирования централизованных управляющих устройств [2.4].

Пример 2. Вторым примером является коммутационное оборудование с пространственным разделением каналов и управлением по записанной программе. Это оборудование также пригодно для скоростей передачи до 2400 бит/с. Из различных вариантов его исполнения рассмотрим тот, который обеспечивает подключение в числе прочих также линий, ведущих к оконечным установкам передачи данных, и поэтому имеет несколько более сложную структуру но сравнению с вариантами, предназначенными для транзитных узлов коммутации.

Ядро коммутационной системы, коммутаторы которой выполнены на реле, образуют функциональные ступени, названные на рис. 2.3 соединительной и смешивающей ступенями. Между ними и соединительными линиями или абонентскими линиями, ведущими к оконечным установкам, располагаются концентраторные ступени, которые объединяют нагрузку, поступающую от оконечных установок по абонентским линиям (см. том 1, разд. 6.1.6). И наоборот, с помощью этих ступеней нагрузка, поступающая по соединительным линиям (в общем случае они имеют высокую интенсивность нагрузки), разделяется по источникам, для которых в обратном направлении осуществляется концентрация нагрузки. Коммутационная система в целом имеет полную доступность на холостом ходу (см. том 1, разд. 6.2.1.1).

Комплекты соединительных линий выполняют прежде всего функции распознавания и подтверждения вызова, а также контроля соединения и позволяют

вести опрос состояний линий. Абонентские комплекты, напротив, выполняют только функции, безусловно необходимые в месте их установки, в первую очередь распознавание вызова. Остальные функции реализуются соединительным комплектом, т. е. в таком месте, в котором нагрузка, поступающая от оконечных устройств или к ним, уже сконцентрирована.

Рис. 2.3. Пример схемы коммутационного узла с управлением по записанной программе и пространственным разделением каналов (резервные блоки не показаны)

— абонентская линия; абонентский комплект; соединительная линия; комплект входящей соединительной линии; комплект исходящей соединительной линин; К — концентраторная или расширительная ступень; соединительный комплект, занимаемый при входящем соединении; соединительный комплект, занимаемый при исходящем соединении; соединительная ступень; смешивающая ступень; Сигн — сигнальная схема; передатчик и приемник кодовых знаков; схемы для приема и выдачи управляющей информации; регистр; ЦЭУМ - центральная электронная управляющая машина; — направление установления соединения; многократное включение; заштрихованные прямоугольники — коммутационная система

Линейные и соединительные комплекты принимают или передают сигналы вызова и его подтверждения, отбоя и подтверждения отбоя; эти комплекты через сигнальную схему могут быть связаны с передатчиками и приемниками сигналов управления, которые в закодированной форме содержат информацию, необходимую для установления и разъединения соединений.

Информация, содержащаяся в сигналах управления, заносится в регистры, которые служат звеньями связи с центральной электронной управляющей машиной Регистры принимают также информацию о состояниях линий, соединительных комплектов и других схем, а также управляющую информацию для соединительных комплектов и коммутационных схем; между этими устройствами

и регистрами имеются некоторые другие детально не называемые здесь элементы.

Электронная управляющая машина представляет собой ЭВМ, разработанную специально для применения в коммутационном оборудовании. В одну секунду может устанавливаться и разъединяться около 20 соединений [2.5]; за счет применения более производительной ЭУМ число соединений можно увеличить [2.6].

Пример 3. Рассмотрим, наконец, один из типов коммутационного оборудования с временным разделением каналов и управлением по записанной программе [2.7, 2.8]. Оно предназначено для применения в асинхронных сетях передачи данных (см. разд. 3.3.1) при скоростях до 9600 бит/с и в синхронных сетях (см. разд. 3.3.2) при скоростях передачи до Ниже описывается схема, которая работает по принципу коммутации значащих моментов сигналов данных и нашла применение в первую очередь в асинхронных сетях передачи данных. При такой коммутации не имеет значения, идет ли речь об изохронных или синхронных сигналах и какие знаковые циклы и скорости передачи используются. Наряду с этим возможна групповая коммутация битов; эта форма предусмотрена главным образом для синхронных сетей передачи данных.

При временной» коммутации значащих моментов, т. е. изменений значащих позиций, вместо коммутационной схемы используется регистр соединений, который содержит информацию о связанных друг с другом линиях. Он входит в состав оперативного запоминающего устройства являющегося, как показано на рис. 2.4, частью блока памяти.

Рис. 2.4. Пример схемы коммутационного оборудования с управлением по записанной программе и временным разделением каналов (резервные блоки не показаны): БПЛ — блок подключения линий; соединительная группа системы (линейные комплекты); КПВВ - кодовый преобразователь ввода — вывода; БУП - блок управления процессом передачи; БПУ - блок программного управления; БПП - блок подключения приборов; блок управления памятью большой емкости на дисках); БПС - блок сопряжения со стыками приборов; БУКП - блок управления каналами приборов; ЗУ - запоминающее устройство (оперативное); PC - регистр (ЗУ) соединений

Изменение значащей позиции («полярности»), появляющееся на одной из линий и обнаруживаемое линейным комплектом, приводит к тому, что в регистре соединений выявляется адрес той линии, которая связана с первой и на которую это изменение передается затем далее. Так как для каждой линии допускается возможность быть непосредственно

связанной с любой другой линией, то имеет место однозвенная коммутация с полкой доступностью, не зависящей от нагрузки.

Линейные комплекты служат при этом исключительно для приема и передачи значащих моментов. Если уже имеется соединение, то значащие моменты коммутируются вышеописанным способом; в противном случае они обрабатываются блоком программного управления, который осуществляет и все остальные коммутационные функции. Благодаря этому децентрализованные устройства оказываются предельно простыми и требуют минимальных затрат. Такое частично централизованное оборудование, как соединительные комплекты или регистры, отсутствует. Поскольку оно должно было бы быть согласовано с определенными методом и скоростью передачи, а также с системой кодирования знаков управления, то отказ от этого оборудования одновременно позволяет приспособлять коммутационную систему к изменяющимся условиям функционирования без ее перестройки.

Однако при таком распределении функций блок программного управления оказывается сильно загруженным. Если в коммутационном узле с большой нагрузкой этот блок необходимо разгрузить, то можно либо установить второй такой же блок (см. рис. 2.4), либо ввести в систему дополнительные элементы для приема и передачи упомянутых знаков или специальный функциональный блок для выполнения указанных задач.

Для обеспечения высокой надежности все централизованные блоки коммутационного оборудования дублируются, причем так, что дублирующие друг друга блоки работают параллельно и синхронно и их сигналы постоянно сравниваются (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Пример схемы коммутационного оборудования с модульным резервированием блоков: СГС - соединительная группа системы (линейные комплекты); КПВВ - кодовый преобразователь ввода — вывода; БУП - блок управления процессом передачи; БПУ - блок программного управления; БПС - блок сопряжения со стыками приборов; БУКП - блок управления каналами приборов; ЗУ - запоминающее устройство

Благодаря соединению этих блоков между собой (модульное, т. е. поэлементное резервирование) вероятность полного отказа по сравнению с системой, которая дублируется как единое целое, существенно уменьшается Блок подключения линий может быть довольно крупным, обеспечивая подключение около 24500 линий сети передачи данных (до шести кодовых преобразователей ввода—вывода на 4096 входов каждый; еще один кодовый преобразователь ввода—вывода может применяться для специальных целей, например

для подключения устройств обслуживания). Если для определенного коммутационного узла необходимо установить, сколько линий может быть подключено к нему в действительности, то следует учесть его производительность при установлении и разъединении соединений (в зависимости от применяемых методов сигнализации может устанавливаться и разъединяться примерно от 40 до 100 соединений в секунду) и непосредственно при коммутации (табл. 2.1).

Таблица 2.1 (см. скан) Показатели производительности одного из типов коммутационного оборудования с временным разделением каналов и управлением по записанной программе

Допустимая средняя нагрузка регистра соединений зависит прежде всего от того, как распределены интервалы между коммутируемыми значащими моментами и какие задержки допустимы при коммутации, т. е. на какие предельные значения задержек, коэффициента ошибок или потерь битов следует рассчитывать (см. разд. 3.3.1.1). Если, как и в рассмотренной выше схеме, регистр соединений является частью ОЗУ (см. табл. 2.1, левая колонка), то, кроме того, необходимо.

учитывать, что у ОЗУ имеются и другие задачи, например обслуживание блока, программного управления.

Производительность при коммутации можно повысить, осуществляя ее по группам битов (табл. 1 в [2.8]), а также за счет применения быстродействующего регистра соединений, который имеется в составе оборудования только при. временной коммутации каналов [2.9].

В целом по мере дальнейшего развития коммутационных систем задачи предварительной обработки во все большей степени возлагаются на периферийное оборудование, оснащенное микропроцессорами [2.8], и для всей аппаратуры, от малых устройств до весьма крупных установок, возрастающее значение приобретает модульный принцип построения.

Оборудование коммутации каналов в частных сетях передачи данных. В частных сетях передачи данных некоторые функции, например начисление абонентской платы, могут оказаться ненужными, а многообразие различных классов (по причинам, связанным с полномочиями абонентов или такими техническими признаками, как скорость передачи или метод синхронизации), даже если оно и существует, значительно меньше, чем в сетях общего пользования. Не последнюю роль играет и то, что при этом меньше и число линий, подключаемых к коммутационному узлу. Поэтому удельный вес затрат на централизованное оборудование получается более высоким и всякий раз необходимо тщательно анализировать, не окажется ли организация частной сети передачи данных менее выгодной, чем выделение закрытых категорий абонентов в сети общего пользования (см. разд. 3.2.3).

В частных сетях передачи данных коммутационное оборудование часто бывает связано посредством нескольких соединительных линий с сетью передачи данных общего пользования; такого рода оборудование называют вспомогательным (добавочным). Приведем здесь только один пример подобного оборудования (рис.

Рис. 2.6. Пример схемы вспомогательного коммутационного оборудования с: централизованным управлением и пространственным разделением каналов:

АЛ - абонентская линия; АК - абонентский комплект; КС - коммутационная схема; МК - местный комплект (соединительный комплект); СР - схема соединения регистров; РИ - регистр (ЗУ) искания; СК - станционный комплект; соединительная линия, ведущая. к коммутационному узлу («станции») сети передачи данных общего пользования; центральное управляющее устройство; многократное включение

Речь идет об оборудовании, которое весьма сходно с показанным на рис. 2.2. Оно имеет централизованное управление, работает по принципу пространственной коммутации каналов и также рассчитано на скорости передачи до 2400 бит/с [2.11].

Коммутационная схема является трехзвенной, коммутаторы построены на реле. Допускается подключение максимум 400 абонентских и 66 соединительных линий, ведущих к одному или нескольким вышестоящим узлам коммутации.

Абонентские комплекты обеспечивают распознавание вызовов и опрос состояний линий. Соединения в пределах вспомогательной сети устанавливаются с помощью местных комплектов, входящие и исходящие соединения с вышестоящими узлами коммутации — с помощью станционных комплектов. Местные комплекты соответствуют показанным на рис. 2.3 соединительным комплектам, станционные комплекты — комплектам соединительных линий. Регистры искания, связанные с комплектами через однозвенную коммутационную схему, служат для приема адресной информации и ее передачи на централизованное управляющее устройство. Управление осуществляется По принципу постоянных функциональных связей, но с некоторыми возможностями изменения структуры, аналогичными описанным в примере 1.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление