11.4. Принципи цифрової комутації
Відповідно до рекомендацій МККТТ комутаційне поле сучасних ЕАТС будується на основі застосування принципів часового розподілу каналів і використання імпульсно-кодової модуляції - ІКМ. КП ЕАТС забезпечує взаємну комутацію часових каналів ІКМ по командах керуючого пристрою. Основним конструктивним елементом, що використовується для побудови КП є оперативне інформаційне ЗУ (ІЗУ). Для забезпечення комутації 32 вхідних і 32 вихідних трактів ІКМ, по 32 каналу кожен ІЗП містить 1024 комірки пам'яті для запису, збереження і зчитування інформації і виконує функції просторово-часового комутатора 1024x1024. Комутація 1024 часових каналів забезпечується в кожному циклі зчитування і запису.
Для розуміння процесу цифрової комутації розглянемо часовий комутатор (ЧК), тільки на чотири часових канали. Процес комутації полягає в наступному. Інформація, що міститься в часових каналах, записується в комірки інформаційної пам'яті в тій же послідовності, в якій вона надходить на вхід ЧК. Тобто інформація з першого часового каналу записується в першу комірку ІЗП, із другого - у другу і так далі. Кількість комірок ІЗП така ж як і кількість часових каналів,що надходять на вхід ЧК. Кількість комірок керуючої пам'яті Адресно запам’ятовуючої памяті(АЗП) збігається з кількістю часових каналів на виході ЧК. Якщо ЧК має однакову кількість входів і виходів число комірок ІЗП і АЗП збігається. Процес запису інформації з часових каналів на вході ВК в комірки ІЗП називається циклом запису. Тривалість цього циклу дорівнює тривалості одного каналу помноженої на кількість каналів па вході ЧК.
Зчитування інформації виробляється в порядку номерів каналів записаних в комірках керуючої пам'яті (АЗП). Наприклад, у першій комірці записаний номер 3. Отже в перший часовий інтервал зчитування виводиться інформація записана в третій комірці ІЗП. Це значить, що виконано комутацію перших вихідних і третього вхідних каналів. Тобто інформація з третього каналу перенесена в перший.
На рис. 11.3 показано, що перший канал скомутований із третім, другий з четвертим, третій з першим і четвертий із другим. У процесі часової комутації змінюється номер часових каналів, але всі вони залишаються в тому ж груповому тракті. Тобто, при такій комутації можна здійснити з'єднання двох абонентів, підключених до того самого ЧК. Для комутації часових каналів від одного ЧК до іншого використовується блок просторової комутації (БПК). Цифрова система комутації МТ-20/25
Система МТ-20/25 є цифровою системою комутації з ємністю від 768 до 64000 номерів. В обладнання станцій системи МТ-20/25 можуть включатися від 32 до 2048 трактів ІКМ. Обладнання управління системи МТ-20/25 складається із двох електронних управляючих машин. Продуктивність управляючого комплексу складає 140000 викликів в ГНН. Комутаційне поле в системі МТ-20/25 в залежності від загальної ємності станції має структуру «Ч-Ч» або «Ч-П-Ч».
До складу обладнання МТ-20/25 входить (рис.6.1):
1) Обладнання підключення абонентських і з’єднувальних ліній (URA, URJ);
2) Обладнання сигналізації (USI);
3) Обладнання комутації (UCX);
4) Обладнання управління (UCD);
5) Допоміжне обладнання: генератор тактових імпульсів, обладнання контролю за встановленням з’єднання, джерело тональних сигналів, джерело викличного струму, пристрій конференц-зв’язку, телетайпи операторів, вводні пристрої.
Блок підключення абонентських ліній (URA) забезпечує вхідним і вихідним місцевим та міжміським зв’язком максимально 768 АЛ різних типів і складається із 12 концентраторів по 64 АЛ в кожному. Обмін інформацією між URA і UCX здійснюється, в залежності від навантаження, по двом-шести трактам ІКМ зі швидкістю 2048 кбіт/с.
UAD
Рис.6.1 – Структура обладнання МТ-20/25
Блок URJ представляє собою сукупність пристроїв спряження, кожний з яких обслуговує групу із 30 ЗЛ, яким з боку UCX відповідають 32 канали тракту ІКМ.
Обладнання сигналізації (USI) (рис.6.2) складається із сукупності пристроїв, які приймають і передають сигнали різних систем сигналізації в процесі встановлення потрібних з’єднань. Кожний пристрій сигналізації (сигналер) функціонує за принципом двостороннього обміну сигналами. Сигналери підключаються до трактів ІКМ міжстанційних ЗЛ та ЗЛ до URA через UCX.
Рис.6.2 – Обладнання сигналізації
Сигналери з виділеним сигнальним каналом (SVV) обробляють сигнали управління і взаємодії з URA, сигнали взаємодії по ЗЛ із всіма типами АТС, незалежно від способу організації передачі, сигнали управління, які передаються декадним кодом на будь-якому етапі встановлення з’єднання.
Сигналери багаточастотні (SMF1, SMF2, SMF3) обробляють сигнали управління, які передаються по ЗЛ у розмовному спектрі багаточастотним кодом, і від абонентів з тастатурними апаратами та частотним способом передавання сигналів набору номера.
Сигналери (SME) обробляють контрольні сигнали з технічного обслуговування трактів ІКМ та передають інформацію з обслуговування в UCD.
Пристрій сигналізації операторів (СО) здійснює обмін сигналами з UCX при встановленні з’єднань та спостереженні за ними з робочого місця оператора.
Пристрій загальноканальної сигналізації (СИ6) обробляє сигнали загальноканальної сигналізації, які відповідають міжнародному сигнальному коду МККТТ№6.
Пристрій спряження з телефонною периферією (СТП) здійснює зв’язок USI з UCD.
На рис.6.3 та рис.6.4 приведені функціональні схеми ЦКП АТСЕ типу МТ-20/25 із структурами «Ч-Ч» та «Ч-П-Ч».
TRC – інтерфейс прийому і передачі. Забезпечує узгодження ПАД з КП.
SB – пристрій перемикання гілок.
GT – блок часової комутації.
SG – блок просторової комутації.
Анал.
ЗЛ
КРОС
Рис.6.3 – Функціональна схема ЦКП «Ч-Ч»
Рис.6.4 – Функціональна схема ЦКП «Ч-П-Ч»
ICR – інтерфейс комутації по прийому. Забезпечує синхронізацію трактів ІКМ, мультиплексування 32 АЛ, перетворення послідовного коду в паралельний.
ICЕ – інтерфейс комутації по передачі. Забезпечує синхронізацію трактів ІКМ, демультиплексування 32 АЛ, перетворення паралельного коду в послідовний.
GTR – часовий комутатор прийому.
GTЕ – часовий комутатор передачі.
РРС – пристрій контролю організованого з’єднувального тракту. Призначений для перевірки з’єднувальних шляхів в комутаційному полі.
РРМ – пристрій маркування комутаційного поля. Виконує функції безпосереднього встановлення з’єднувального тракту для обміну інформацією між комутаційним полем і UCD.
РРА – пристрій аварійної сигналізації. Призначений для контролю внутрішніх і зовнішніх аварійних сигналів.
VS – джерело тональних сигналів.
Блок URA складається з абонентських комплектів (АК); концентраторів амплітудно-імпульсної модуляції (КАІМ); кодера-декодера (КОДЕК); цифрового концентратору (КЦ); інтерфейсу з комутаційним полем (ІКП).
КАІМ забезпечує перетворення аналогових сигналів від 64 АЛ в сигнали АІМ, а також здійснює концентрацію навантаження від 64 АЛ на один 30-канальний тракт з АІМ. У напрямку прийому КАІМ здійснює зворотне перетворення.
КОДЕК забезпечує кодування (декодування) сигналу АІМ (ІКМ) в сигнал ІКМ (АІМ).
КЦ представляє собою комутаційне поле, яке забезпечує часову комутацію 12 абонентських груп по 64 АЛ з трактами ІКМ, які зв’язують URA з UCX.
ІКП здійснює передавання та приймання коду, який використовується в тракті ІКМ, внутрішньостанційну синхронізацію. Функціональна схема абонентського концентратору URA АТСЕ МТ-20/25 приведена на рис. 6.5.
Рис.6.5 – Функціональна схема URA АТСЕ МТ-20/25
Обладнання комутації UCX забезпечує встановлення міського і міжміського зв’язку між каналами трактів ІКМ, підключення каналів до сигналерів і підключення джерел тональних (зумерних) сигналів.
Схема обладнання комутації зображена на рис.6.3 та рис.6.4 (у складі функціональної схеми АТСЕ МТ-20/25).
ЧК переносить інформацію між часовими каналами одного і того ж цифрового потоку, а ПК переносить часові канали з однаковим номером з одного цифрового потоку в інший. Трьохланкова система, що містить часові комутатори на першій і останній ланках і просторові комутатори на проміжній ланці називається "час - простір - час" (Ч - П - Ч).
У такий спосіб;
Часовою комутацією називається перенесення інформації з одного часового каналу в інший в межах того самого групового тракту.
Рис. 11.4
Слід зазначити, що цей шлях забезпечує тільки однобічний розмовний тракт таким чином, що викликаємий абонент може чути те, що говорить викликаючий абонент. У протилежному напрямку встановлюється інший шлях. ЧК4 комутує вхідний канал 57 з вихідним каналом 3, ПК комутує третій канал ЧК4 з третім каналом ЧК1, ЧК1 комутує вхідний канал 3 з вихідним каналом 12. При цифровій комутації ми маємо незалежні один від одного "прямий" та "зворотний" напрямки. Часовий канал 3 може бути використаний в обох напрямках, або в прямому і зворотному напрямках можна використовувати різні проміжні канали (тобто часові канали з різними номерами).
Для комутації часових каналів у межах одного первинного тракту ІКМ використовується часовий комутатор на 32 вхідних та 32 вихідних каналів. У цьому комутаторі ІЗП складається з 32-х чарунок по кількості вхідних каналів. За час одного канального інтервалу, рівного 3,9 мкс, в ІЗП виробляється і запис і зчитування інформації часових каналів тракту ІКМ. Для того, щоб встигнути виконати і запис і зчитування - інформація попередньо перетвориться з послідовного виду в паралельний на вході ІЗП, і назад, з паралельного виду в послідовний на виході ІЗП.
Якщо комутується 6-ий вхідний канал з 3-ім вихідним, у момент шостого канального інтервалу - інформація із шостого вхідного каналу послідовно біт за бітом заноситься в регістр запису, звідки потім паралельно по восьми проводах записується в шосту чарунку ІЗП. Все це відбувається за період часу запису tвк. Під час наступного канального інтервалу інформація в регістрі запису змінюється на інформацію сьомого часового каналу і т.д.
За кожною вихідною лінією закріплюється регістр зчитування (PЗ), що є перетворювачем з паралельного коду в послідовний. Кодове слово з чарунки ІЗП записується в PЗ паралельно по 8-ми проводах одночасно, а у вихідну лінію видається послідовно розряд за розрядом.
Під час третього канального інтервалу інформація із шостої чарунки ІЗП записується в PЗ, а потім у третій канал вихідної лінії. Отже, затримка в цьому випадку складає із сьомого по 31-ий і з нульового по третій - всього 28 канальних інтервалів, тобто дорівнює 109,2 мкс.
Можливе сполучення часової і просторової комутації в одному просторово-часовому комутаторі (ПЧК). Як приклад розглянемо побудову ПЧК 32x32 трактів ІКМ. 32 тракти ІКМ містять 1024 каналів, отже ІЗП, яке використовується для побудови ПЧК, містить 1024 чарунки для запису, зберігання і зчитування інформації. Чарунки пам'яті ІЗП розбиті на 32 секції по 32 чарунки в кожній. При цьому номер чарунки ІЗП відповідає номеру вхідного часового каналу, починаючи з 0-го каналу нульового тракту ІКМ і закінчуючи 31-м каналом 31-го тракту ІКМ. Комутація 1024 часових каналів відбувається в кожному циклі тривалістю Т=125 мкс.
Зчитування інформації з ІЗП здійснюється в заданому часовому інтервалі (часова комутація) у заданий тракт ІКМ (просторова комутація). Адреси чарунок, з яких здійснюється зчитування інформації знаходяться в керуючому ЗП, що містить теж 1024 чарунки. Кожна чарунка має 16 розрядів - 2 байти, тому що для запису 1024-х адрес необхідно 10 розрядів, п'ять розрядів складають номер секції і п'ять розрядів - номер каналу в секції, а шість розрядів, що залишилися використовуються для нумерації окремих ПЧК. Номер чарунки відповідає номеру вихідного каналу (куди необхідно записати інформацію), а її вміст - номеру вхідного каналу, тобто номеру чарунки, з якої необхідно зчитати інформацію.
За час одного канального інтервалу, рівного 3,9 мкс, в ІЗП необхідно зробити запис і зчитування інформації одноіменних часових каналів 32-х трактів ІКМ. За кожним вхідним трактом ІКМ закріплюється свій регістр запису (РЗ), а за кожним вихідним - регістр зчитування (PЗ). Всі 32 регістри зчитування необхідно послідовно один за одним завантажити новою інформацією за час канального інтервалу 3,9 мкс, тому на передачу кодового слова з чарунки ІЗП у визначений PЗ виділяється всього 3,95:31=0,122 мкс. Датчик тактових імпульсів повинний саме з такою періодичністю забезпечити роботу перемикача регістрів і підключення необхідних чарунок ІЗП.
47 *
Процес зчитування керується двома п’ятирозрядними лічильниками. У першому лічильнику за 3,9 мкс формується 32 адреси вихідних трактів ІКМ. Другий лічильник за цикл 125 мкс формує 32 адреси вихідних каналів. У такий спосіб спочатку зчитується інформація з нульових чарунок всіх 32-х секцій, потім з перших чарунок всіх секцій і т. д. За цикл передачі 125 мкс опитуються всі 1024 чарунки. Адреси чарунок ІЗП керують роботою перемикача, що підключає до виходу визначеної чарунки ІЗП регістр зчитування необхідного вихідного тракту ІКМ на час заданого канального інтервалу.
Кодове слово з обраної чарунки ІЗП по 8-мипроводній надущільненій лінії передається в підготований регістр зчитування. За інтервал 0,122 мкс по кожному з 8-ми проводів передається один біт інформації, за час циклу (125 мкс) - 1024 біти, тобто по одному біті з кожного каналу кожного тракту 32x32=1024. Отже швидкість передачі по кожному проводі складає 8192 Кбіт/с, а загальна швидкість передачі по всім восьми проводам - 65,569 Мбіт/с.