книги из ГПНТБ / Щербина, Л. П. Коммутируемые сети связи [учебное пособие]

соединению. Среднее время занятия элементов сети в этом случаеможет быть определено как

2. Установление соединения к отсутствующему потребител информации. Среднее время занятия элементов сети на пути уста­ новления соединения — U:

^2 — + ^oi

где t0— среднее время ожидания ответа вызываемого потребителя информации.

3. Установление соединения к занятому потребителю информ ции. Среднее время занятия элементов сети на пути установления

соединения в этом случае — 13:

4. Неполное установление соединения по вине источника информации, аннулирующего требование до окончания установле­ ния соединения. Среднее время занятия элементов сети на участке

установленного соединения —

U = к-

5. Неполное установление соединения по техническим причинам. Среднее время_занятия элементов сети на участке установленного-

соединения — /5:

к = к.

Тогда среднее время занятия элементов сети в направлении ij

где щ — весовая доля вида соединения:

5

ai = !•

\

Числовые значения а, и ti получают при обработке статистиче­ ских данных.

' Различают номинальную и функционирующую в сети связи на­ грузки.

Номинальной нагрузкой Z,j называется величина, численно рав­ ная суммарному времени, необходимому для прохождения требо­

40

ваний и передачи за определенный период всех сообщений, посту­ пающих в направлении ij от источников информации. За период времени, для которого определяется величина нагрузки, могут быть приняты час, сутки, месяц, год. Практические расчеты чаще всего ведутся для периода времени, равного одному часу наибольшей нагрузки

Максимальное число направлений связи в сети, состоящей из N КЦ, равно

I = N { N - l ) K

а номинальная нагрузка для такой сети может быть представлена матрицей \\Z\\ степени N

(3.16)

Отсюда номинальная нагрузка, исходящая от КЦц может быть

определена как

N - 1

— 2 гч-

j- 1

а' номинальная нагрузка, направленная к КЦд

N-1

•Суммарная номинальная нагрузка для рассматриваемой сети

равна

N—1 Л г— 1

Z = у

i- 1

Иначе, при известном параметре Спость потока требований, по­ ступающих от источников, включенных в &-й КЦ,. номинальная на­ грузка сети связи может быть определена из выражения

k-1

Функционирующей в сети связи нагрузкой У называется сум­ марное время занятия за определенный период времени каналов и

>) В Последующем изложении индекс ЧНН будет опускаться.

41

линий связи при прохождении по ней требований и передаче сооб­ щений. Величина К зависит от ряда факторов, в том числе: вели­ чины номинальной нагрузки, структуры сети, алгоритмов распреде­ ления потоков требований по сети.

Пусть задана сеть, структура которой описывается матрицей связности (2.1). Если каждая ветвь пропускает нагрузку г/ij, то при каком-то реализуемом на КЦ алгоритме установления соединений распределение нагрузки по элементам сети определяется матри­ цей || У||:

Уш У12) • • • >У \ ) у • • • у У\ы

При этом алгоритм распределения потоков по элементам сети при

этому нагрузка на каждой ветви определится суммарным, проходящим по ней потоком сооб­ щений нескольких направлений связи.1)

Очевидно, что величины номинальной и функционирующей в.се­ ти нагрузок связаны между собой соотношением

Z < K ,

причем равенство возможно лишь в полносвязной некоммутируе­ мой, а также в неполносвязной некоммутируемой сети связи, где потоки требований соответствуют имеющимся между КЦ ветвям.

>) Обратные потоки, как видно на рис. ,3.6, создают аналогичную картину.

Г л а в а 4

КОММУТАЦИЯ НА СЕТЯХ СВЯЗИ

§ 4.1. Основы построения коммутационных центров

Основной задачей коммутационного центра является распреде­ ление потоков сообщений по направлениям связи. Такое распреде­ ление осуществляется в соответствии с адресами потребителей информации, заложенными в требованиях на передачу сообщений.

Независимо от типа оборудования, назначения и режимов рабо­ ты КЦ его обобщенная структурная схема имеет вид рис. 4.1.

Основными элементами КЦ являются:

—линейные комплекты;

—приборы управления; :— коммутационное поле;

—обслуживающие приборы;

—аппаратура контроля, диагностики и сигнализации;

—сигнально-вызывные устройства;

—устройства электропитания.

1 . Линейные комплекты (ЛК) предназначены для включения различного типа линий и каналов связи, а также обеспечения их взаимодействия с коммутационным и управляющим оборудованием КЦ. В зависимости от типа линий и каналов связи ЛК подразде­ ляются на:

—абонентские комплекты (АК); .

—комплекты каналов дальней связи (КК), или трансляторы;'

—комплекты соединительных линий (КСЛ).

2.Приборы управления (ПУ) служат для приема от источников нагрузки адресной части сообщений и обеспечения по данной инфор­ мации выбора требуемого направления связи, а также формирова­ ния команд на элементы коммутационного поля для установления внутристанционного соединения от определенного (вызывающего) входа к выбранному выхоДу. Обработка адресной’части сообщений

иоперации выбора требуемого направления связи .осуществляются

ПУ в соответствии с заложенной в них программой работы. .

Взависимости от типа оборудования КЦ, ПУ делятся на при­ боры прямого управления и приборы косвенного управления.

Впервом случае ПУ представляют собой релейную схему, обес­ печивающую трансляцию сигналов набора номера на элементы коммутационного поля без преобразования этих сигналов (йбгут изменяться лишь полярность и величина тока импульсов сцгналк;

43

проходящих в линейной и местных цепях КЦ). Процессы приема сигналов с линии и воздействия на элементы коммутационного поля в этом случае совпадают по времени.

Рис. 4.1.

Во втором случае ПУ принимают адресную часть сообщений, обрабатывают ее и формируют команды для проключения комму-

44

тациоиного поля. При обработке адресной информации в ПУ ре­ шаются логические задачи отыскания наиболее целесообразного пути установления внутристанционного соединения. В ряде случаев результаты формирования команд определяются, наряду с внутристанциоиными возможностями, ситуацией, складывающейся к дан­ ному моменту на сети. Процессы приема адреса и установления внутристанционного соединения в рассматриваемом случае не со­ впадают по времени, а протекают последовательно: второй процесс через определенное время (необходимое для решения указанных логических задач) следует за первым.

При косвенном управлении ПУ в силу специфики их работы, как правило, разделяются на два типа: регистры и маркеры (процес­

соры).

В регистрах объединяются все узлы и блоки ПУ, время занятия которых зависит от быстродействия .(или инерционности) источни­ ков нагрузки, передающих адресную информацию. При получении, например, такой информации непосредственно с абонентского око­ нечного устройства большая часть времени занятия регистра опре­ деляется временем набора номера абонентом.

Маркеры (процессоры) объединяют функциональные узлы и блоки, время занятия которых не зависит от источников нагрузки и определяется лишь быстродействием составляющих их элемен­ тов, сложностью функциональных связей и алгоритмами заложен­ ной в них программы.

3. Коммутационное поле (КП) предназначено для проключени соединения по командам, полученным им из ПУ (маркера или про­ цессора). Построение КП определяется требованиями, предъявляе­ мыми к тракту передачи сообщений, возможностями включения обслуживающих приборов и специальной аппаратуры, способами подключения ЛК и ПУ. В соответствии с предъявляемыми требова­ ниями, емкостью КЦ, требуемым качеством обслуживания соеди­ нений и результатами расчета, КП может быть симметричным или несимметричным, единым или разъединенным, однозвенным или многозвенным [4]. Способы построения КП оказывают влияние на сложность других элементов КЦ и в первую очередь на слож­ ность ПУ.

. 4. Обслуживающие приборы (ОП) применяются для обеспече­ ния заданного режима работы каждого из осуществляемых на дан­ ном КЦ вида соединений, для передачи сигналов источникам информации об основных этапах прохождения соединений, а также

вряде случаев для приема от источников информации сообщений

сцелью хранения и последующей передачи в требуемом направле­ нии. В связи с тем, что в настоящее время абонентам предостав­ ляется более тысячи различных видов обслуживания, эти приборы наиболее разнотипны как по схемному, так и по конструктивному исполнению. Наиболее часто встречающимися ОП в КЦ различ­ ного назначения являются:

—шнуровые комплекты;

45

—блоки памяти сообщений;

—блоки дополнительных видов обслуживания.

Шнуровые комплекты используются на КЦ, как правило обеспе­ чивающих распределение аналоговых сообщений. Они осуществ­ ляют питание микрофонов абонентских переговорных устройств и принимают сигналы отбоя от них, обеспечивают посылку вызывных, контрольных, а в ряде случаев и станционных сигналов абонентам.

Блоки памяти сообщений (БПС) применяются на КЦ, осуществ­ ляющих коммутацию сообщений. Они обеспечивают прием инфор­ мации, поступающей на данный КЦ, хранение и передачу ее в тре­ буемом направлении. БПС могут размещаться как совместно с ком­ мутационным оборудованием 1<Ц, так и вне его.

Блоки дополнительных видов обслуживания (БДВО) обеспечи­ вают предоставление абонентам таких видов обслуживания, кото­ рые хотя и не входят непосредственно в процесс распределения информации, но создают дополнительное удобство в пользовании средствами связи, повышают оперативность в работе абонентов, обеспечивают получение абонентом различного рода информации.

Все из перечисленных типов ОП могут выполняться либо в виде единых схемных и конструктивных блоков, либо в виде отдельных узлов других приборов КЦ.

5. Аппаратура контроля, диагностики и сигнализации (АКДС) служит для поддержания высокой надежности как отдельных при­ боров и блоков, так и всего КЦ в целом. Для контроля состояния элементов КЦ н диагностики их поведения в процессе эксплуатации создается комплекс контрольно-проверочных устройств различной степени автоматизации и функциональной полноты. Результаты контроля и диагностики выдаются на исполнительные и контроль­ ные устройства, обеспечивающие переключение неисправных прибо­ ров, ' а также визуальную и звуковую сигнализацию обслуживаю­

щему персоналу. .

6 . Сигнально-вызывные устройства (СВУ) являются общестан­ ционными приборами и содержа? генераторное оборудование для выработки и формирования информационных сигналов.

7. Устройства электропитания (УЭП) предназначены для пре­ образования и формирования напряжения внешних источников электропитания, обеспечения требуемых номиналов с отклонениями не. более допустимых для приборов и блоков КЦ. УЭП обеспечи­ вают также бесперебойность подачи питания на элементы КЦ пу­ тем аварийных переключений выходов внешних источников, изме­ нения режима их работы и т. п.

В настоящее время в эксплуатации находятся четыре поколения

КЦ [6 ]. -

Первые два поколения КЦ построены на электромеханических искателях (машинных, моторных, шаговых) с прямым (первое по­ коление) или с косвенным (второе поколение) управлением комму­ тационными приборами и прямым способом установления соеди­ нений.

46

К первому и второму поколениям КЦ относятся машинные АТС «Красная заря», АТС-47, АТС-54, АТС-49 (телефонные), АТА-57, АПС-Ш (телеграфные).

Основными достоинствами первых двух поколений КЦ являются:

—простота устройств управления и всей коммутационной си­

стемы;

—высокая структурная надежность благодаря децентрализа­

ции ПУ.

Недостатки первых двух поколений следующие:

—низкое использование ПУ (3—-7% от общего времени их за­ нятия);

—зависимость времени занятия приборов тракта соединения от

абонента;

—ограничения в построении структуры сети;

—трудности в создании единой системы адресования сооб­

щений;

— ограничения (в ряде случаев невозможность) установления автоматических соединений по обходным путям.

Третье поколение КЦ построено на основе координатных, релей­ ных или кодовых соединителей с использованием косвенного управ­ ления и обходного способа установления соединений. Работа ПУ (маркеров) этих КЦ осуществляется по жесткой (замонтированной) программе.

К КЦ рассматриваемого поколения относятся АТС-К, АТСК-100/2000 (телефонные), АПС-К, АТ-ПС-ПД (телеграфные).

КЦ третьего поколения имеют следующие достоинства:

—относительно высокое использование ОП, каналов связи и соединительных линий, получаемое за счет применения обусловлен­ ного искания путей установления соединений и повышенного быст­ родействия при обмене информацией ПУ взаимодействующих КЦ;

—относительная гибкость в построении структуры сети связи;

—возможность использованияавтоматического поиска обход­ ных,путей установления соединений;

—расширение перечня видов обслуживания, представленных абонентам;

—уменьшение эксплуатационных затрат.

Недостатками КЦ третьего поколения являются следующие:

— повышенная (по сравнению с КЦ первого и второго поколе­ ний) сложность ПУ и КП;

—увеличение первоначальных затрат на проектирование, про­ изводство и ввод в эксплуатацию;

—трудности в изменении программы ПУ действующих КЦ.

Четвертое поколение КЦ построено на основе квазиэлектронного и электронного КП и ПУ с перестраиваемой в процессе экс­ плуатации программой; Эти КЦ с так называемым программным управлением характеризуются:

47

—■легкой приспособляемостью к любой структуре сети;

— значительным расширением видов обслуживания, представ­ ляемых абонентам;

— легкому изменению (часто — самонзмеиению) алгоритмов работы ПУ;

—наличием широкого самоконтроля системы;

—высоким использованием коммутационного и канального оборудования;

—возможностью обеспечения динамического управления пото­ ками на сети.

В настоящее время большое распространение получили КЦ третьего поколения. Затраты на их коммутационное оборудование составляют примерно 25—30% от затрат на все оборудование сети связи. Однако благодаря дальнейшему внедрению многоканальных систем уплотнения, механизации трудоемких процессов при строи­ тельстве линейно-кабельных и других видов сооружений наблю­ дается тенденция к перераспределению стоимости коммутационных и линейных сооружений. Происходит также перераспределение стоимости элементов КЦ различных поколений. Так, например, за­ траты на оборудование ПУ КЦ координатных систем составляют 18—25% от общих затрат па их оборудование, а для КЦ квазиэлектрониых систем — 35—50%.

§ 4.2. Особенности построения центров коммутации каналов и центров коммутации сообщений

В предыдущем параграфе были рассмотрены общие вопросы по­ строения КЦ, обеспечивающих различные виды коммутации. Спе­ циализация сетей связи по характеру передаваемых сообщений и видам коммутации ведет к специализации КЦ. Такими специализи­ рованными КЦ являются центры коммутации каналов (ЦКК) и центры коммутации сообщений (ЦКС).

Основными отличительными признаками ЦКК являются:

— совмещение операций ввода и вывода информации в единый коммутационный процесс;

—. создание сквозного тракта для передачи сообщений через КЦ в требуемом направлении связи.

Обслуживание поступающих на ЦКК требований может осу­ ществляться или с явными потерями, или с ожиданием (условными потерями).

В первом случае любому требованию, поступившему на ЦКК, или немедленно предоставляется соединение для передачи сообще­ ния в требуемом направлении (при наличии в данном направлении свободных ОП и путей для установления такого соединения), или дается отказ (при занятости требуемых ОП или путей).

Во втором случае требование, поступившее на ЦКК, не теряется в случае занятости ОП или путей установления соединения в тре-

48

буемом направлении, а становится па ожидание. При появлении возможности (освобождение ОП или требуемых путей) ожидаю­ щему требованию в порядке очереди в соответствии с его катего­ рией предоставляется соединение для передачи сообщения.

В настоящее время па ЦКК широко используются оба указан­ ных способа обслуживания.

ЦКК являются базой для построения телефонных станций (ТС) всех типов. ТС внутренней (местной) связи осуществляют коммута­ цию абонентских и соединительных линий. ТС дальней связи (МТС) осуществляют коммутацию всех типов абонентских и соеди­ нительных линий с каналами дальней связи, а также взаимную ком­ мутацию каналов дальней связи.

Эти же принципы использованы при построении станций або­ нентского телеграфа и телеграфных станций прямых соединений.

Основными отличительными признаками ЦКС являются:

—разделение операций ввода и вывода сообщений;

—раздельное во времени установление соединений по участкам вызывающий канал (линия)—БПС и БПС—вызываемый канал (линия).

Необходимым прибором ЦКС (из группы ОП) является блок памяти сообщений, которые в ЦКК, как правило, отсутствуют. БПС может находиться как непосредственно на ЦКС, так и вне их. Хотя второй случай имеет все отличительные признаки коммутации сообщений, тем не менее коммутационное оборудование и система управления таких КЦ аналогичны системе коммутации и управле­ ния на ЦКК и характерны для КЦ первого и второго поколений.

Различие между ЦКК и ЦКС по системе оборудования ограни­ чивается именно наличием или отсутствием БПС. Несмотря на то, что иногда на ЦКК возникает необходимость в БПС, ЦКС строятся без них.

Принципиальным различием между ЦКК и ЦКС является раз­ ница в алгоритмах процесса коммутации, определяемых програм­ мами ПУ КЦ-

Рассмотрим прохождение этого процесса в ЦКК и ЦКС на обобщенных схемах алгоритмов.

Для составления логических схем алгоритмов (ЛСА) введем следующий перечень операторов:

А± — прием требования, поступившего от источника нагрузки на КЦ;

А2 — подключение регистра ПУ;

Аз— прием и фиксация адресной информации;

/Ц — передача адресной информации из регистра в маркер и ее обработка;

Ръ — проба внутристанционных путей установления соединения

иканалов в требуемом направлении;

А6— занятие свободного (освободившегося) канала;