4 Лекция. Синтез цифрового модуля пространственно-временной коммутации каналов

Содержание лекции:

- Структурирование процесса цифровой коммутации каналов;

- коммутационный модуль системы ЭАТС-200.

Цели лекции:

- изучить структурирование процесса цифровой коммутации каналов:

- изучить метод структурного синтеза МПВК;

- изучить метод двой­ной памяти.

Структурирование процесса цифровой коммутации каналов.

Рассмотренные ранее процессы коммутации предполагали для сво­ей реализации разделение блока пространственной и временной коммута­ции цифровых каналов. Однако теоретически была доказана эффектив­ность комбинированной коммутации и создания универсальных модулей пространственно-временной коммутации МПВК, Реализация этого стала возможной лишь с созданием более современной технологии, которая позволяет строить не только универсальные, но и специализированные БИС, в том числе и с настраиваемой структурой. В настоящее время существуют различные способы структурирования процесса пространственно-временной коммутации, каждый из которых определяет метод синтеза модуля МПКВ.

Рассмотрим процесс коммутации на примере. Пусть требуется скоммутировать два канала k_i и k_j

k_i (S₁^вх,t_i)  k_j (S_м^исх,t_j)

где i=1,C₁ ; j=1,C₂ , S₁,S_м  S,t_i , t_j  T.

Распишем процесс коммутации для каждого варианта структуры

1. Ф=_s_,

k_i(S₁^вх,t_i)  k_j(S_м^пл,t_j).

k_i(S₁^пл,t_i)  k_j(S_м^исх,t_j).

2. Ф=__S,

k_i(S₁^вх,t_i)  k_j(S₁^пл,t_j).

k_j(S₁^пл,t_j)  k_j(S_м^исх,t_j).

3. Комбинированная коммутация осуществляется путем двойного эквивалентного преобразования (фиксированного); пространственной координаты S_iS в дополнительную временную t_giT_g -преобразование _s⁰_ и обратное преобразование _⁰_s . При этом выполняется однозначное соответствие

S_i  t_gi , S  T_g.

Тогда процесс коммутации протекает так

Ф=0s_ _ ⁰_s,

k_i(S_i^их,t_i)  k_n(t_gl^вх,t_i),

k_n(t_gl^вх,t_i)  k_m(t_gм^исх,t_j),

k_i(t_gм^исх,t_i)  k_j(S_м^исх,t_i)  k_j(S_м^исх,t_j).

Легко видеть, что фиксированное преобразование ⁰_s описывает процесс мультиплексирования (каналообразования в соединительном сверхтракте), а преобразование ⁰_s - процесс демультиплексирования .

Методы структурного синтеза МПВК

Методы структурного синтеза модуля пространственно-временной коммутации цифровых каналов определяются во многом возможностями технологии. При построении МПВК на базе универсальных ИС средней и большой степени интеграции все преобразования (во времени, в про­странстве, параллельно-последовательное и обратное, мультиплексирование и демультиплексирование) выполняются в отдельных функциональных узлах, объединяемых в схему в соответствии с реализуемым процессом.

На рисунке 4.1 приведены три базовые структуры МПВК, которые положены в основу коммутационных модулей цифровых систем коммутации. Первая структура реализует последовательность (S-Т), вторая (Т- S), третья {(Т/S) Т(Т/S)}. Каждая из них с той или иной модификацией нашла применение в конкретных системах. Рассмотрим некоторые из них.

Рисунок 4.1- Коммутационный модуль системы ЭАТС-200

Модуль реализует процесс Ф=__S на множестве цифровых кана­лов N = 1024, образованных в n= 32 цифровых трактов ИКМ по 32 ка­нала в каждом. Учитывая уровень технологии на этапе разработки системы ЭАТС-200, был принят параллельный способ ввода информации в ОЗУ, поэтому на входе и выходе модуля устанавливаются устройства последовательно-параллельного и параллельно-последовательного преобразования соответственно. Их введение, как мы уже отмечали при синтезе МВК, позволяет, с одной стороны, снизить требования к быстродействию элементной базы, а с другой стороны, обеспечить приемле­мую скорость коммутационных процессов при временном преобразовании.

Рассмотрим реализацию коммутационных процессов в модуле: вре­менное преобразование _ осуществляется в памяти - ОЗУ, простран­ственное _S- физическим разделением выходов в пространстве. Рисунок 4.2 иллюстрирует принцип построения компоненты модуля для одного входящего тракта. Как видим, каждый исходящий тракт связан с одним ОЗУ, поэтому для 32 трактов введено 32 ОЗУ. В модуле выб­ран режим работы ОЗУ- (;).Поэтому технологический процесс строится так. В течение каждого цикла передачи Т_ц информация всех каналов тракта передачи записывается последовательно в од­ноименные ячейки всех 32 ОЗУ. Таким образом, частота обновления или подтверждения информации в памяти определяется циклом передачи и составляет для данного случая 8 кГц. Поэтому иногда информационный блок цикла называют 8-килогерцевым блоком. Управление коммутацией сводится к выбору соответствующего требования ОЗУ - пространственная коммутация входящего тракта с исходящим, и выбору ячейки выбранного ОЗУ для считывания информации - временная коммутация цифровых каналов в скоммутированных трактах.

Рисунок 4.2 -Принцип построения компоненты модуля для одного входящего тракта

При построении МПВК в системе АТСЭ-200 используется метод двой­ной памяти, т. е. ОЗУ выполняется на двух идентичных параллельных схемах. Это позволяет использовать элементы памяти, в которых тактовая частота лежит в пределах 6 МГц. Если учесть период разработки системы и имеющиеся пределы допустимого быстродействия элементной базы того времени - тактовая частота до 10 МГц, то такое реше­ние в построении МПВК становится вполне понятным. Модуль набирается из 32 компонент 1х32, как показано на рисунке 13, 6, путем объединения одноименных выходов. Для того, чтобы скоммутировать канал k_iЦТ₁ с каналом k_jЦТ₃₂ , необходимо установить полное дуплексное соединение, т. е.

k_iЦТ₁k_jЦТ₃₂

k_jЦТ₃₂k_iЦТ₁

Следовательно, пропускная способность коммутационного модуля составляет максимум 16 соединений.

Модуль МПВК 32х32 является базовым модулем системы АТСЭ-200. На его основе строятся ступени искания системы емкостью 96х96; 128х128; 256х256 цифровых трактов. Построение осуществляется стандартным запараллеливанием входов и выходов МПВК, число которых выбирается в зависимости от требуемой емкости. Структуры получаются неэкономичными в силу квадратичной зависимости объёма оборудования от емкости системы. Например, если требуется построить коммутационный блок 64х64, т. е. увеличить емкость модуля вдвое, то для этого потребуется четыре модуля 32х32, т. е. четырехкратное увеличение обо­рудования (рисунке 4.3).

Рисунок 4.3 - Коммутационный блок 64х64