1.5.1.7Коммутаторы каскадные

Теперь, познакомившись с иерархией телефонных станций (узлов коммутации), давайте рассмотрим, как устроен сам коммутатор. Самый простой вид коммутаторов - это прямой коммутатор n x n у которого есть n входных и n выходных линий. Он показан на рис.2-45. В каждой точке пересечения стоит полупроводниковый переключатель, который замыкает соответствующие линии.

Основной недостаток этого типа коммутаторов - квадратичный рост сложности при увеличении n. Сложность коммутатора измеряется в количестве точек пересечения. Даже если учесть, что в случае дуплексных линий и отсутствии самосоединений нам требуется только половина пересечений (выше или ниже диагонали), то все равно нам надо порядка переключателей. При n=1000 на кристалле можно поместить такое количество переключателей, но приделать к нему 2000 ножек невозможно. Поэтому такие прямолинейные решения возможны лишь для небольших организаций.

На рис.2-46 показан каскадный коммутатор. Идея построения этого типа коммутаторов такова: разделить простой коммутатор на части, соединить эти части между собой промежуточными дополнительными коммутаторами. Рассмотрим пример трехслойного каскадного коммутатора. В первом слое N входных линий разбиваются на группы по n линий в каждой. На втором слое N/n прямых коммутаторов n  k каждый соединяются с k коммутаторами каждый. Третий каскад повторяет первый в обратном порядке: не n  k, а k  n.

Подсчитаем сложность такого каскадного коммутатора. Первый каскад содержит

точек пересечения.

Второй каскад имеет точек пересечения. Третий каскад по сложности такой же как и первый. Таким образом получаем:

точек пересечения.

При N=1000, n=50 и k= 10 нам потребуется всего 24000 точек пересечения, вместо 499500, как было бы при прямом коммутаторе.

Однако, каскадные коммутаторы имеют недостаток - блокировка коммутаторов второго слоя. На рис.2-46 а) второй слой может коммутировать одновременно только 8 звонков. Девятый звонок буден заблокирован. Коммутатор на 2-46 b) лучше. Там 12 входов на втором каскаде, но он и дороже. Клос (Clos) в 1953 году показал, что при блокировок в каскадных коммутаторах не будет.

1.5.1.8Коммутаторы с разделением времени

На рис.2-47 показан совершенно другой способ коммутации – коммутация с разделением времени. Пусть у нас есть n линий, которые нам надо коммутировать. Эти линии сканируются последовательно одна за другой в течении определенного временного слота. Образуется кадр из n ячеек по k битов в каждой. Например в стандарте Е1 каждая ячейка содержит по 8 бит, кадр – 32 ячейки, а всего 8000 кадров секунду.

Затем кадр попадает в коммутатор ячеек. Коммутатор ячеек переставляет ячейки в соответствии с таблицей коммутации. Обработка кадра происходит следующим образом. Входной кадр записывается в память в том порядка, как ячейки считывались с линий. Затем ячейка считываются из памяти в порядке, задаваемом таблицей коммутации.

Ясно, что таблица коммутации - это вектор перестановок, а скорость коммутации ограничена скоростью считывания из памяти. Например, если временной слот 125сек и нам надо обработать кадр из n ячеек, а время считывания из памяти Т, то 2nT = 125 или n= 125/2T. Если скорость памяти 100nсек, то мы сможем обработать не более 625 линий.