Centrale telefonice electronice 5.1. INTRODUCERE 5.1.1. Prezentarea generală a centralelor telefonice electronice digitale Centralele telefonice au rolul de a asigura conexiuni între terminalele mediului telefonic, care pot fi linii de abonaţi (analogice sau digitale), sau joncţiuni (analogice sau digitale) între centrale telefonice. Din punct de vedere al conexiunilor realizate, apelurile pot fi apeluri locale (conexiuni între linii telefonice locale), apeluri de ieşire (conectarea unei linii locale la o alta centrală), apeluri de intrare (conectarea unei joncţiuni de la altă centrală la o linie locală) sau apeluri de tranzit (conectarea între două centrale prin intermediul circuitelor de joncţiune asociate). O centrală telefonică conţine următoarele unităţi: • Unitate de acces pentru conectarea la linii de abonat sau joncţiuni; ele asigură deci interfaţa cu mediul telefonic pentru transmiterea vocii şi a semnalizărilor între terminal şi centrala telefonică. Unitatea de acces la liniile de abonaţi conţine interfeţe de linii de abonat (IL), grupate în module, asociate unui etaj de comutaţie pentru concentrarea traficului spre circuitele de comunicaţie. Unităţile de acces la liniile de abonat pot fi instalate local (în centrală) sau distant, în vecinătatea unei grupe de abonaţi. Se asigură în acest fel reducerea lungimii medii a liniilor de abonat, ceea ce conduce la reducerea investiţiilor cu reţeaua de abonat, partea cea mai scumpă şi cea mai puţin utilizată din reţeaua de telecomunicaţii.
Linii de abonaţi
IL
IJ
IL
IJ RC
Joncţiuni spre alte sisteme de comutaţie
Unitatea de semnalizare
IL IL
Unitatea de comandă şi control Exploatare şi întreţinere IL = interfaţa de linie IO = interfaţa de joncţiune RC = reţea de comutaţie
Fig.5.1.1. Schema bloc a unei centrale telefonice • • •
RC = reţeaua de conexiune reprezintă unitatea care realizează conectarea între oricare dintre canalele de comunicaţie folosite pentru interconectarea şi comunicarea între utilizatori sau pentru semnalizări interne sau externe sistemului de comutaţie; US = unitatea de semnalizare controlează schimbul de informaţii de semnalizare cu posturile terminale de abonaţi sau între centralele telefonice; UCC = unitatea de comandă şi control permite realizarea superviziunii şi comenzii pentru toate unităţile centralei, şi de asemenea asigură facilităţi de exploatare şi întreţinere a sistemului. -1-
Unitatea de comandă este descentralizată, ceea ce înseamnă că are unităţi de comandă dispuse în toate unităţile centralei; acestea comunică cu unitatea centrală de comandă şi superviziune. Modulele de linii, de joncţiuni, de semnalizare şi reţeaua de comutaţie au asociate câte o unitate de comandă proprie, care coordonează funcţiile specifice fiecărui modul. Centralele digitale sunt prevăzute cu unităţi de comandă asociate unui grup de linii şi trunchiuri, care controlează, pentru grupul respectiv, tratarea apelurilor, a semnalizărilor şi interfaţa cu reţeaua de comutaţie. Există însă şi o unitate de comandă centrală, care execută funcţii de coordonare şi superviziune generală a sistemului. Aceasta poate de asemenea comanda conexiunile în reţeaua de comutaţie (comandă centralizată a reţelei de comutaţie de grup). Centralele telefonice electronice utilizate în prezent sunt în cea mai mare parte centrale digitale. Ele permit evoluţia spre reţeaua numerică (digitală) cu integrarea serviciilor (ISDN), permiţând abonatului acces direct la canale digitale de 64 Kbit/s. 5.1.1.2. Funcţiile centralelor telefonice 1. Centralele telefonice - noduri în reţeaua de telecomunicaţii. Centralele telefonice constituie nodurile reţelei de telecomunicaţii, care asigură conexiuni pentru următoarele tipuri de comunicaţii: a - apeluri locale, prin asigurarea interconectării liniilor de abonaţi conectate la aceiaşi centrală telefonică; b - apeluri de ieşire, prin realizarea conexiunii între o linie locale şi o joncţiune către o altă centrală telefonică, care poate fi cu autonomie în dirijare, dacă selecţia ieşirii se face în funcţie de numărul chemat, sau fără autonomie în dirijare, dacă există un singur fascicul de ieşiri către o centrală telefonică cu autonomie în dirijare; c - apeluri de intrare, prin asigurarea conexiunii de la o joncţiune de intrare la o linie locală; d - apeluri de tranzit, prin interconectare unei joncţiuni de intrare la o joncţiune de ieşire (conexiune între două centrale telefonice). O centrală telefonică poate fi: • locală = realizează conexiuni locale, de ieşire şi de intrare, • de tranzit = realizează numai conexiuni de tranzit, • universală sau combinată = realizează toate tipurile de conexiuni. Ansamblul de joncţiuni care asigură interconectarea a două centrale telefonice poartă numele de fascicul. Distincţia care se face între linia de abonat şi joncţiunea spre/de la altă centrală telefonică se justifică din următoarele considerente: - traficul (E erlang = timpul de ocupare în cadrul unei ore de observare a încărcării cu trafic) pe linia de abonat (0,05 - 0,25 E) este mult mai mic în comparaţie cu traficul unei joncţiuni (0,7 - 0,8 E). Un sistem de comutaţie local deserveşte un număr mult mai mare de linii în raport cu numărul de joncţiuni De asemenea modulul de linii de abonaţi din sistemul de comutaţie va dispune de un etaj de concentrare a traficului liniilor de abonat, pentru a asigura o utilizare eficientă a resurselor sistemului, - o linie de abonat diferă de o joncţiune prin semnalizările utilizate: semnalizările între centralele telefonice sunt semnalizări electrice, interpretate de sistem, în timp ce semnalizările între centrala telefonică şi terminalul abonatului se realizează prin semnale electrice care pot fi interpretate de abonat (tonalităţi) sau pot fi interpretate de sistem (număr chemat, starea terminalului). Semnalizările spre terminal permit diversificarea serviciilor prin utilizarea mesajelor înregistrate. 2. Tratarea apelurilor. Pentru tratarea unui apel, centrala telefonică controlează următoarele faze: preselecţie, recepţie număr chemat, selecţia traseului de conexiune şi comanda conexiunii, semnalizarea cu centrala distantă pentru apelul de ieşire sau de tranzit, apelul spre chemat, superviziunea -2-
comunicaţiei şi taxarea comunicaţiei, eliberarea conexiunii la terminarea comunicaţiei. a. Preselecţia reprezintă ansamblul de operaţii necesare stabilirii conexiunii apelantului (linie chemătoare sau joncţiune de intrare) la un receptor al numărului chemat. Preselecţia pentru apelul provenit de la un abonat local reprezintă operaţiile efectuate de centrală până în momentul transmiterii tonului de disc (TD). În această fază, circuitul liniei de abonat, care alimentează linia abonatului, realizează detecţia apelului (la aparatele telefonice clasice se detectează închiderea buclei de c.c. la ridicarea microreceptorului). Centrala telefonică identifică categoria liniei abonatului, care indică dacă numerotarea (transmiterea numărului chemat) se face prin impulsuri de c.c. (DP = Dial Pulse) sau DTMF (Dual Tone MultiFrequency). Pentru aparate telefonice cu numerotarea DTMF, este necesară conectarea circuitului de linie la un receptor specializat de tip DTMF. Când centrala telefonică este pregătită să recepţioneze numărul chemat, aceasta conectează tonul de disc spre terminalul abonatului. Linie abonat
Receptor de numerotare DTMF
Interfaţa de linie de abonat
Generator de ton de disc
Fig.5.1.2. Conexiuni realizate în faza de preselecţie Preselecţia pentru apelul provenit de la o joncţiune de intrare reprezintă ansamblul operaţiilor efectuate din momentul recepţiei apelului în joncţiunea de intrare pînă în momentul în care centrala telefonică este pregătită să recepţioneze numărul chemat. Dacă semnalizarea se face prin canal semafor această fază nu există, deoarece canalul comun este în permanenţă pregătit să recepţioneze semnale de apel sau numerotare. Pentru sistemele cu semnalizare pe cale individuală, fiecare joncţiune are asociat un circuit de joncţiune de intrare, care detectează cererea de angajare. Timpul de ocupare a unei joncţiuni de intrare este mult mai mare în comparaţie cu timpul de ocupare a unui receptor de numerotare. Nu este deci economic să asociem câte un receptor de numerotare la fiecare joncţiune de intrare. Din acest motiv este necesară conexiunea unei joncţiuni de intrare la un receptor de numerotare adecvat, conexiune realizată prin intermediul unei reţele de comutaţie. O centrală telefonică trebuie să poată conlucra cu toate celelalte centrale telefonice la care este conectată. Centralele telefonice din diverse generaţii utilizează diverse sisteme de semnalizare. În consecinţă o centrală telefonică trebuie să dispună de echipamente de semnalizare diferite. Alegerea tipului adecvat de receptor de semnalizare se realizează în urma analizei categoriei joncţiunii solicitatoare de apel. Faza de preselecţie cuprinde în consecinţă: detecţia apelului în joncţiunea de intrare, conexiunea la un receptor de numerotare adecvat şi se încheie cu transmiterea invitaţiei de transmitere a numărului chemat. b. Faza de recepţie a numărului chemat şi selecţia. Centrala telefonică recepţionează şi înregistrează numărul chemat. Acesta va fi utilizat pentru selecţia traseului de conexiune spre chemat. Această ultimă operaţie este numită selecţie. Recepţia numărului este controlată de un sistem de temporizare. Dacă chemătorul este un abonat care întârzie foarte mult transmiterea cifrelor sau nu transmite numărul, atunci, la expirarea temporizării asociate, centrala telefonică abandonează apelul, eliberează receptorul de numerotare şi conexiunea către acesta, şi transmite către chemător un ton de ocupat. Se evită în acest fel ocuparea inutilă a circuitelor comune mai multor linii de abonat. Dacă numărul este recepţionat complet, această temporizare este resetată. Primele cifre din numărul chemat permit determinarea tipului de apel. Dacă apelul este un apel de ieşire, prin analiza primelor cifre se defineşte direcţia (fasciculul spre care trebuie dirijată conexiune, în cadrul căruia trebuie selectată o joncţiune de ieşire liberă) şi tipul semnalizării utilizate în vederea angajării unui transmiţător de semnalizare adecvat. Dacă sistemul impune transmiterea numărului în bloc, atunci se aşteaptă recepţia tuturor cifrelor pentru demararea căutării unei joncţiuni libere. Dacă apelul este destinat unui abonat local, în general în centralele telefonice electronice -3-
se aşteaptă recepţia tuturor cifrelor pentru selecţia traseului către linia chemată. Este necesar deci ca centrala telefonică să cunoască numărul de cifre din numărul chemat, număr care este determinat prin analiza primelor cifre din numărul chemat. Selecţia traseului de conexiune prin reţeaua de comutaţie depinde, în general, de tipul apelului. Conexiunea spre liniile de abonaţi se realizează prin unitatea de acces spre abonaţi, care dispune de o unitate de comutaţie pentru realizarea: - concentrării de trafic pentru apelurile de la abonaţii chemători şi - expansiune pentru acces la liniile chemate. Pentru interfeţele de joncţiuni de ieşire (JO) şi de joncţiuni de intrare (JI) nu este necesară unitate de racordare, deoarece traficul pe joncţiuni este mare şi deci nu este cazul să se realizeze concentrare şi respectiv expansiune de trafic. Unitate de racordare abonaţi 1
a1 a2
JO
Joncţiune de ieşire X
JO
Joncţiune de ieşire Y
2 a3 a4 Joncţiune de intrare U Joncţiune de intrare V
JI JI
3
4 Reţea de distribuţie
Apel de ieşire de la abonat a1spre joncţiunea X Apel local de la abonat a2 la abonat a3 Apel de intrare de la joncţiunea U la abonatul a4 Apel de tranzit de la joncţiunea V la joncţiunea Y
JO-joncţiune de ieşire JI- joncţiune de intrare
Fig.5.1.3. Conexiuni realizate prin centrala telefonică electronică Presupunem că abonatul este chemător şi că a fost recepţionat şi memorat numărul chemat în receptorul de numerotare DTMF. Dacă joncţiunea de ieşire utilizează un sistem de semnalizare prin cale individuală, atunci, după selecţia unei JO, este necesară conectarea unităţii de semnalizare la JO (prin reţeaua de comutaţie) în vederea realizării semnalizării între centrale (în principal transmiterea numărului chemat spre centrala distantă). JO transmite o cerere de angajare către joncţiunea de intrare JI dintr-o altă centrala (de sosire) prin care se va face conexiunea la chemat. În centrala de sosire, se va realiza angajarea joncţiunii de intrare JI si conectarea acesteia prin reţeaua de comutaţie de grup la unitatea de semnalizare. c. Faza de semnalizare. Această fază este necesară numai pentru apelurile de ieşire sau pentru apelurile de tranzit. Pentru apelurile de intrare, faza de semnalizare se suprapune cu faza de recepţie a numărului chemat. Faza de semnalizare asigură schimbul necesar de informaţii între centralele telefonice care sunt interconectate, informaţii care sunt necesare finalizării conexiunii spre chemat. Centrala telefonică de plecare transmite o cerere de apel către centrala telefonică apelată (de sosire), pentru realizarea unei conexiuni între circuitul joncţiunii de intrare (JI) şi unitatea de semnalizare. Centrala telefonică solicitată răspunde cu o invitaţie de transmitere a numărului chemat, atunci când receptorul este pregătit să recepţioneze acest număr. -4-
Semnalizările transmise între centralele telefonice pot avea următoarele semnificaţii: a) de la centrala telefonică de plecare către centrala de sosire (semnale înainte): • cifrele numărului chemat, • categoria chemătorului; b) de la centrala telefonică de sosire către centrala telefonică de plecare (semnale înapoi): • cereri de cifre/categorie, • condiţia liniei chemate (liberă, ocupată, inexistentă, congestie). Centrala de sosire
Centrala de plecare UA
UCC
JO
JI
UA
US
US
UCC
UA= Unitate de Acces RC= Reţea de Comutaţie JO= Joncţiune de ieşire JI= Joncţiune de Intrare US= Unitate de Semnalizare UCC= Unitate de Comandă şi Control Fig.5.1.4. Apel de ieşire cu semnalizare prin cale individuală În centralele telefonice cu semnalizare prin căi individuale, faza de semnalizare este singura în care se pot realiza semnalizări între aceste sisteme, deoarece numai în această fază sunt angajate şi pot comunica între ele transmiţătorul şi receptorul de semnalizare din unităţile de semnalizare. La sistemele cu semnalizare pe canal comun (semafor), semnalizările între sistemele de comutaţie pot avea loc în orice moment, inclusiv pe durata comunicaţiei, ceea ce permite introducerea cu uşurinţă de servicii noi. d. Faza de apel. După recepţia numărului chemat, în centrala la care este conectat chematul, se verifică starea liniei chemate. Dacă chematul este într-o centrală diferită de a chemătorului, atunci la sfârşitul fazei de semnalizare se comunică centralei de plecare starea liniei chemate, după care se realizează eliberarea unităţii de semnalizare. Dacă chematul este liber se trece în faza de apel. Dacă abonatul chemat este ocupat, linia chemătoare va fi conectată la un generator de ton de ocupat, iar conexiunile realizate anterior se eliberează. Apelul şi revers apelul se transmit din centrala la care este conectat chematul. Centrala de sosire
Centrala de plecare UA
JO
JI
UA
RA
RA= generator de Revers Apel
GA
GA= Generator de Apel
Fig.5.1.5. Transmiterea apelului si revers apelului e. Superviziunea şi taxarea comunicaţiei Pe durata transmiterii apelului şi revers apelului, centrala telefonică supervizează starea liniei deservite (chemătoare şi/sau chemate). -5-
Centrala de sosire
Centrala de plecare Unitate de acces spre abonat
JO
JI
Unitate de acces spre abonat
Fig.5.1.6. Conexiunea între abonaţi pe durata comunicaţiei Dacă abonatul chemat răspunde, centrala telefonică de sosire comandă întreruperea apelului către chemat şi a revers apelului către chemător şi comandă prelungirea conexiunii între cei doi abonaţi în vederea realizării comunicaţiei. Centrala telefonică de plecare este informată că abonatul chemat a răspuns, pentru a putea începe controlul taxării pentru chemător. f. Eliberarea conexiunii la terminarea comunicaţiei. O centrală telefonică poate sesiza sfârşitul comunicaţiei. Ea informează centrala telefonică corespondentă că trebuie să elibereze conexiunea. Centrala care a sesizat sfârşitul comunicaţiei eliberează conexiunea şi circuitul de linie asociat. În centrala telefonică corespondentă se realizează eliberarea conexiunii. Dacă linia asociată abonatului corespondent celui care a închis aparatul terminal, indică faptul că abonatul nu a închis în intervalul de timp definit de o temporizare predefinită, atunci acesta va primi ton de ocupat până când va închide aparatul său. 3. Funcţii de exploatare. O centrală telefonică trebuie să asigure următoarele funcţii de exploatare: - configurarea sistemului, - adaptarea sistemului la modificările mediului telefonic, - controlul calităţii funcţionării sistemului, - controlul calităţii serviciilor asigurate, controlul stării şi performanţelor sistemului, managementul taxării, - managementul deranjamentelor, - managementul securităţii funcţionării sistemului şi a serviciilor solicitate de abonaţi. Ca exemple de operare realizate de personalul de exploatare sunt următoarele: a. operaţii referitoare la liniile de abonat: conectare sau deconectarea postului terminal, modificarea caracteristicilor liniei de abonat, citirea informaţiilor de taxare sau a caracteristicilor liniei, localizarea apelurilor injurioase; b. operaţii referitoare la joncţiuni: introducerea sau deconectarea de joncţiuni, schimbarea parametrilor joncţiunilor, modificarea structurii grupelor de joncţiuni şi a ordinii de căutare a unei joncţiuni libere; c. operaţii referitoare la dirijarea traficului: modificarea parametrilor de dirijare, modificarea dirijării traficului. d. operaţii referitoare la taxare: modificarea zonelor de taxare, modificarea intervalelor de timp cu reducere de taxare, modificarea tarifului, înregistrarea datelor de taxare, analiza lor şi editarea notelor de plată; e. operaţii referitoare la performanţele sistemelor de telecomunicaţii: măsurarea (creare, suprimare, activare, dezactivare, interogare măsurătorilor de trafic), înregistrarea şi analiza datelor de trafic; supravegherea depăşirii pragurilor de supraîncărcare, determinarea calităţii serviciilor; f. operaţii privind comanda sistemului: configurare sistem, acces la fişiere, gestiune memorie, asignare terminale de operator, autorizarea accesului la comenzile de sistem.
-6-
4. Funcţii de întreţinere. Întreţinerea în centralele telefonice poate fi preventivă sau corectivă. Sistemul dispune de posibilitatea de realizarea de teste şi control on-line şi off-line pentru sesizarea situaţiilor anormale de funcţionare. In acest fel sistemul permite detecţia rapidă a deranjamentelor, localizarea şi izolarea circuitului defect. Remedierea se realizează prin înlocuirea circuitului defect urmat de acţiuni de introducere în serviciu a circuitului (testare, activare). Sistemul de management al centralei asigură supravegherea alarmelor, realizează localizarea defecţiunilor, înregistrează date statistice privind erorile detectate. 5.2. REŢELE DE COMUTAŢIE ELECTRONICE DIGITALE 5.2.1. Tehnici de comutaţie Sistemele clasice utilizează tehnica de comutaţie spaţială, care alocă pentru fiecare comunicaţie un traseu de conexiune pe toată durata comunicaţiei, astfel că se realizează o comutaţie de circuite. Tehnica de comutaţie digitală se caracterizează prin aceea că utilizează comutatoare cu linii digitale de intrare şi de ieşire, care stabilesc trasee de conexiune care se modifică în timp în funcţie de conexiunea solicitată pentru fiecare cale de comunicaţie; astfel, în fig.5.2.1., conexiunea (1) comută un canal temporal al liniei de intrare A la un canal temopral al liniei de ieşire B, iar conexiunea (2) comută un canai temporal al liniei de intrare A la un canal temporal al liniei de ieşire C . (1)
(2) (1) A
B
multiplex temporal de intrare
(2)
multiplex temporal de ieşire
C
Fig. 5.2.1. Principiul comutaţiei digitale Comutaţia digitală poate fi realizată în mod circuit sau în mod pachet. Pentru comutaţia digitală în mod circuit, numită şi comutaţie sincronă, se asigură pentru fiecare comunicaţie un debit de transmisie constant, prin asocierea de canale temporale prin care informaţia de comunicaţie este transmisă periodic. Traseul de conexiune este fix pe durata comunicaţiei şi este alocat exclusiv pentru o comunicaţie. S
C
S 125
C
S
125
C 125
S t
S = interval de timp destinat sincronizării cadrelor de 125 C = interval de timp alocat unei căi de comunicaţie
Fig.5.2.2. Multiplexarea temporală a cadrelor ciclice Informaţia digitală de comunicaţie este transmisă periodic cu debit binar de 64 kbit/s (8 biţi la fiecare 125 µs [8 kHz ] ). Deoarece nu există permanent informaţie utilă de transmis, canalele temporale associate comunicaţiei nu sunt folosite efficient. Comutaţia asincronă, numită şi comutaţia de pachete, se caracterizează prin transmiterea de informaţii sub formă de pachete de date, care sunt transmise asincron.pachetele de date pot fi de lungimi diferite. Pentru a aigura transmisia sincronă pe suportul de transmisie, este necesară sincronizarea de bit. Din acest motiv, în absenţa unor pachete de date de transmis, în linie se transmit cuvinte de sincronizare. Delimitarea pachetelor de date se realizează cu ajutorul delimitatorilor (D), care încadrează pachetul de date (Flag/delimitator de început de cadru şi de sfărşit de cadru). Acest delimitator poate constitui cuvânt de sincronizare. In absenţa informaţiilor de comutat în linie se transmit falg-uri. -7-
Pentru dirijarea corectă a pachetelor de date prin reţeaua de teleomunicaţii, fiecare pachet are asociată o etichetă, care permite identificarea căii de dirijare a pachetului respectiv. Informaţii de comunicaţie transmise aciclic
t D
pachet
D
Cuvinte de sincronizare (delimitatori) transmise în absenţa informaţiei utile D = 0111110 – delimitator de pachet de date
Fig.5.2.3. Multiplexarea temporală aciclică a cadrelor şi delimitarea acestora În funcţie de tehnica de dirijare a pachetelor în reţea, se disting trei tipuri de comutaţii: circuit virtual, autodirijare şi datagramă. În cazul utilizării comutaţiei pe circuit virtual, pachetul de date are asociată o etichetă de identificare a canalului temporal alocat în cadrul multiplexului temporal . Autodirijarea presupune utilizarea de etichete care descriu explicit direcţiile succesive de îndrumare prin comutatoarele traversate; eticheta trebuie deci să conţină un pointer care să indice zona următoare utilă a etichetei de îndrumare. Datagrama utilizează pachetele de date, care conţin o etichetă de identificare a destinatarului. i
Cale virtuală i
Circuit virtual
Pointer
Adresa destinaţie adr.
j j
Etichetă consumabilă Datagramă
adr.
Fig.5.2.4. Modificarea etichetei în comutaţia temporală asincronă Mecanismul de bază în comutaţia temporală asincronă este prezentat în fig.5.2.5. Pachet intrări multiplexate Analiza etichetei Determinarea direcţiei (modificarea etichetei) Comutaţia spaţială a multiplexorului Multiplexare temporală Ieşiri multiplexate
Fig.5.2.5. Funcţiile comutatorului temporal asincron Un comutator temporal asincron realizează următoarele funcţii: - analizează eticheta pachetului de date recepţionat pentru a determina dirijarea pachetului; în funcţie de modul de dirijare se poate realiza modificarea acestei etichete; - dirijează pachetul de date spre multiplexul de ieşire adecvat (comutaţie spaţială); -8-
- multiplexarea în timp a pachetelor destinate unui multiplex de ieşire. 5.2.2. Reţeaua de comutaţie digitală sincronă 5.2.2.1. Funcţiile reţelei de comutaţie digitală Reţeaua de conexiune digitală cu comutaţie de circuite, este un echipament care recepţionează informaţiile prin liniile de intrare şi transmite aceste informaţii la liniile de ieşire. Semnalele din liniile de intrare şi de ieşire sunt multiplexate în timp. Un comutator digital controlează stabilirea, menţinerea şi eliberarea căile de conexiune între intrări şi ieşiri. A
1
2
5
1 2
9
B C
Fig. 5.2.6. Funcţia de comutare temporală În fig.5.2.6. se presupun două canale temporale asociate căilor de intrare A(1) şi respectiv A(2), fiecare cale având asociat un canal temporal (CT) prin care se asigură recepţia ciclică a informaţiei. Comutatorul digital din fig.5.2.6.realizează conectarea: - intrării A(CT 1) la ieşirea B(CT 5); - intrării A(CT 2) la ieşirea C(CT 9). Conexiunea între un canal de intrare şi un canal de ieşire nu este ca la reţeaua de comutaţie spaţială, ci ea se realizează ciclic pe durata unui canal temporal. Elementele de comutaţie utilizate în RC digitală suni de 3 tipuri: -comutatoare temporale T; -comutatoare spaţiale S; -comutatoare digitale spaţio-temporale D. 5.2.2.2. Comutator temporal ciclic / T / Comutatorul temporal T din fig.5.2.7 realizează conectarea unui canal temporal al intrării la orice canal temporal al ieşirii ( ex. conexiune între In CT i şi Out CT j /CT = Canal temporal/). Informaţia căii de comunicaţie care are asociat CT i este recepţionată ciclic cu frecvenţa cadrului mutiplexorului (8 kHz). Această informaţie recepţionată în CT i trebuie retransmisă la ieşire în CT j. Conexiunea între In i şi Out j necesită două acţiuni: a) stabilirea conexiunii prin realizarea corespondenţei ( i → j ) între canalele temporale de intrare (i) şi de ieşire (j), care trebuie conectate pe toată durata conexiunii (a transferului de informaţie). Această corespondenţă este asigurată printr-o memorie de comanda (MC) în două variante : a1) MC[i] ← j a2) MC[j] → i b) absorbţia decalajului în timp între momentul recepţiei informaţiei (CT i) la intrare şi momentui retransmisiei informaţiei la ieşire (CT j). În acest scop este neccesară o memorie temporală (MT), care memorează informaţia recepţionată în canalele temporale ale intrării. Informaţiile sunt citite din memorie ciclic şi transmise la ieşiri în intervalele de timp asociate ieşirilor.
-9-
cadru i
Comutator temporal
cadru j
Multiplex de intrare
Multiplex de ieşire i
i
Intrare Memorie
j Intrare Memorie Ieşire
cadru
j
Ieşire
i
i
j
j
Fig.5.2.7. Comutator temporal ciclic Comutatoarele temporale (T) pot fi realizate în două variante: a) comutator T cu comandă la ieşire; b) comutator T cu comandă la intrare. a) Comutatorul T cu comandă la ieşire. Comutatorul T cu comanda la ieşire (fig.5.2.8) dispune de 2 memorii: a) MT (memoria temporală) realizează memorarea informaţiei recepţionate la intrare în CT asociat din cadrul multiplexului de intrare. Memorarea este făcută la adrese succesive (0..31 pentru cele 32 CT asociate unui cadru multiplex primar de 2 Mbit/s). Octetul recepţionat în intervalul de timp i va fi înregistrat în MT la adresa i. b) MC (memoria de comanda) înregistrează corespondenţa între CT de intrare şi CT de ieşire, care trebuie conectate (de ex. IN - CT i se conectează la OUT-CT j). Comanda de conexiune se concretizează prin înregistrarea în MC a informaţiei: MC[j] ← i După înregistrarea comenzii de conexiune, comutatorul T asigură conexiunea i → j astfel: • În CT i se recepţionează informaţia serială de la intrare în convertorul serie/paralel (S/P). S/P ← biţii octetului recepţionat în CT i • La tranziţia de la CT i la CT i+1 informaţia din S/P este transferată în RI (registru de intrare). ← RI (S/P) • În CT i+1, pe durata în care WR=0 (Write activ), se realizează înscrierea în MT a informaţiei din RI. Adresa la care se face înregistrarea este adresa i furnizată de baza de timp întîrziată (în CT i+1 se generează adresa i). MT[i] ← (RI) • Informaţia destinată lui CT j este citită din MT în avans (pe durata CT j-1) pentru ca în intervalul CT j informaţia să poată fi transferată serial la ieşire prin convertorul P/S. În acest scop pe durata CT j-1 cu Read activ (RD=1), baza de timp transmite spre MC adresa ieşirii j (baza de timp în avans). ADR = i ← MC (j) • Informaţia citită din MC este adresa pentru MT (adr i) de la care se citeşte octetul destinat ieşirii CT j. Octetul citit din MT[i] este transferat în RE (registrul de ieşire). RE ← MT[i] - 10 -
IT i
IT i+1
...
IT j-1
IT j
RD
tact i
ADR
S/P RI
Multiplex de intrare
MC
MT i
WR i RD
i
j
i
RD WR
RE
P/S
j Multiplex de ieşire
U.C.
Fig.5.2.8. Comutator temporal ciclic cu comandă la ieşire Pe durata tranziţiei CT j-1 → CT j se realizează transferul informaţiei destinată ieşirii j, din RE în P/S. P/S ← (RE) • Convertorul P/S va transmite în format serial această informaţie la ieşire pe durata CT j transmisie serială ← (P/S) •
b) Comutatorul temporal cu comandă la intrare. La acest tip de comutator se realizează adresare indirectă a MT (prin MC) la înscriere în memorie, în timp ce citirea din MT se realizează în ordine de la adrese succesive. Comanda de conexiune între IN şi OUT se realizează prin înscrierea în MC a informaţiei: MC[i] ← j Informaţiile, care sunt recepţionate la intrare prin linia multiplexată temporal, sunt înregistrate în MT la adresele ieşirilor asociate. Se foloseşte în acest scop adresarea indirectă prin MC, care are înregistrata la adresa fiecărei intrări, adresa ieşirii asociate. Etapele de lucru, care pun în evidenţă funcţionarea comutatorului pentru care s-a înregistrat comanda de conexiune între i şi j, sunt următoarele: • În CT i informaţia de la intrare este recepţionată de convertorul S/P (fig.5.2.9). S/P ← biţii octetului recepţionaţi în CT i • Pe durata tranziţiei CT i → CT i+1 informaţia din convertorul S/P este transferată în RI (registrul de intrare). RI ← (S/P) • În intervalul de timp asociat lui CT i+1, se realizează adresarea indirectă a lui MT: a) citirea adresei j din MC[i]. Adresa i a memoriei de comandă MC este furnizată de baza de timp întârziată (în CT i+1 este generată adresa i). ADR = j = MC[i] b) înscrierea în MT, la adresa furnizată j de MC, a informaţiei înregistrate în RI (recepţionată în CT i). MT[j] ← (RI) • În intervalul de timp corespunzător canalului temporal CT j-1 şi în care RD=1, se realizează citirea informaţiei înscrisă la adresa j (adresare directă = adresa este furnizată de baza de timp în avans (în CT j-1 este generată adresa j). Informaţia este transferată din MT[j] în RE. RE ← MT[j] • Pe durata tranziţiei CT j-1 → CT j, se realizează transferul informaţiei din RE în P/S. - 11 -
P/S ← [RE] • Pe durata CT j, informaţia destinată canalului temporal j este tramsmisă serial la ieşire. transmisie serială ← (P/S) IT i
IT i+1
...
IT j-1
IT j
RD
tact ADR
S/P
i
RI
Multiplex de intrare
MC
MT RD j
j
WR
j
i
j
RD WR
RE
P/S
j Multiplex de ieşire
U.C.
Fig.5.2.9. Comutator temporal ciclic cu comandă la intrare Capacitatea memoriei temporale depinde de numărul de canale temporale multiplexate. Pentru fiecare canal temporal este necesară memorarea ciclică (f = 8 kHz) a unui octet. Pentru un multiplex primar digital (32 canale temporale) capacitatea C a memoriei temporale (MT) este: C {MT}=32*8 biţi Memoria de comandă (MC) trebuie să memoreze 32 de adrese (corespunzătoare celor 32 CT) de câte 5 biţi fiecare (25 = 32 ). Memoria de comandă necesară C {MC} va fi: C {MC}=32*5 biţi Comutatorul T este fără blocaj. Este totdeauna posibilă conexiunea între o intrare i şi o ieşire j liberă. Conexiunea realizată prin comutatorul T este unidirecţională. Pentru realizarea unei conexiuni bidirecţionale este necesar să se comande realizarea a două conexiuni distincte. i →j j →i Dacă notăm cu D debitul multiplexului de intrare şi de ieşire, se constată că memoria MT funcţionează alternativ pentru scriere şi pentru citire cu un debit 2D ( D pentru înscriere, D pentru citire). 5.2.2.3. Comutator spaţial / S / Comutatorul S asigură comutaţia între intrări şi ieşiri numai în cadrul aceluiaşi canal temporal (CT). IN
1 N
i
Comutator spaţial /S/
1 i
OUT
N
Fig.5.2.10. Definirea comutatorului spaţial S
- 12 -
Fig.5.2.11. Comutatorul spaţial Transferul de date de la intrare la ieşire se face în cadrul aceluiaşi CT, deci nu este necesară memorarea informaţiei în comutatorul S. Corespondenţa între numărul liniei de intrare şi numărul liniei de ieşire este realizată cu ajutorul unei memorii de comandă MC. Un comutator S frecvent utilizat este cel cu comandă la ieşire (fig.5.2.11). Fiecare multiplexor are asociată o ieşire şi o memorie de comandă. În MC-k se înregistrează, pentru fiecare CT, numărul intrării care se va conecta la ieşirea k. Comanda de conexiune înregistrată pentru ieşirea 0 în MC0 este MC0[i]=3, ceea ce înseamnă că pe durata CT i ieşirea 0 este conectată la intrarea 3. Presupunînd că se foloseşte multiplexul primar (32 CT), fiecare memorie de comandă trebuie să înregistreze 32 de cuvinte, corespunzătoare celor 32 CT. Numărul de biţi al unui cuvânt din MC depinde de numărul de intrări ale comutatorului S. Comutatoarele S se realizează cu ajutorul multiplexoarelor care sunt controlate de memoriile de comandă asociate. 5.2.2.4. Comutatorul digital - spaţio-temporal / D [T] / Un comutator digital este un comutator cu n intrări digitale şi n ieşiri diqitale, care permite realizarea de conexiuni între un canal temporal asociat unei intrări şi orice canal temporal asociat oricărei ieşiri. Comutatorul D se poate realiza cu ajutorul unui comutator T (motiv pentru care, în literatura de specialitate acest comutator este numit T). Acest comutator T recepţionează semnalele de la intrarea comutatorului spaţio-temporal, multiplexate în multiplexorul M (Fig.5.2.12). Astfel conţinutul CT i din IN 2 este transferat prin multiplexorul M în intervalul de timp T2 din CT i alocat liniei 2.
- 13 -
Fig.5.2.12. Comutatorul digital (spaţio-temporal) La ieşirea comutatorului T se obţin, pe durata unui canal temporal /CT j/, semnalele multiplexate destinate ieşirilor OUT1 - OUT 4 pentru CT j. Comutatorul T trebuie să înregistreze în MC corespondenţa între intrarea definită prin numărul liniei de intrare şi al canalului temporal (IN 2, CT i) şi ieşirea definită prin numărul liniei de ieşire şi al canalului temporal (OUT 4, CT j). Se remarcă faptul că multiplexorul temporal transformă identitatea spaţială a liniei de intrare în identitatea temporală (numărul intervalului de timp asociat intrării în cadrul aceluiaşi CT). Demultiplexorul realizează transformarea inversă (identitate temporală este transformată în identitate spaţială). Intervalul de timp asociat unui canal temporal este împărţit într-un număr de cuante de timp egal cu numărul de intrări/ieşiri. Pe durata unei cuante de timp asociată unei linii de intrare/ieşire este necesar să se realizeze înregistrarea în memoria temporală a octetului recepţionat la intrare (R/W=0) şi citirea din memoria temporală a octetului destinat ieşirii (R/W=1). Dacă considerăm că n este numărul de linii de intrare şi de ieşire ale comutatorului D şi că o linie digitală are 32 de canale temporale ( CT) rezultă: a) Capacitatea MT este n x 32 octeţi b) Capacitatea MC este n x 32 cuvinte de adrese 5.2.2.5. Comutatorul digital M 088 Un exemplu de realizare practică a comutatorului digital cu comanda la ieşire este comutatorul M 088 cu 8 intrări digitale şi 8 ieşiri digitale, cu debit binar de 2 Mbit/s pe linia digitală (32 canale temporale).
- 14 -
IN 0 1 2 3 4 5 6 7
CTIN
CTOUT MT
MC
OUT 0 1 2 3 4 5 6 7
C
Fig.5.2.13. Schema de principiu a comutatorului digital Comutatorul M 088 conţine: a) Memoria temporală (MT) în care se înregistrează datele recepţionate prin canalele temporale asociate intrărilor. MT[CTIN,IN] ← cuvînt recepţionat de la IN în canal temporal CTIN unde IN = numărul liniei de intrare; CTIN = numărul canalului temporal din multiplexorul de intrare. b) Memoria de comandă (MC) poate înregistra la adresa corespunzătoare ieşirii (definită de: CTOUT – canal temporal de ieşire şi OUT – numărul liniei de ieşire) următoarele date: b1) Pentru comanda de conexiune la adresa ieşirii definită de CTOUT şi OUT se înscrie adresa intrării asociate, definită de numărul liniei de intrare şi numărul CT IN, reprezentate în binar astfel: MC [CTOUT,OUT] : 0 C4 C3 C2 C1 CO L2 L1 L0 K canal temporal nr. linie intrare b2) mesajul care trebuie transferat de la µC la ieşirea [CT, OUT], reprezentat în formă binară astfel: MC [ CT,OUT ] : 1 M7 M6 M5 M4 M3 M2 Ml MO K
mesaj
Capacitatea memoriei RAM necesară este următoarea: a) Pentru MT: 8 IN x 32 CT x 8 biti/Ci = 256 octeţi = 2048 biţi b) Pentru MC: 8 OUT x 32 CT x 9 biţi/Co = 256 cuvinte de 9 biţi Comutatorul digital poate lucra în două moduri: mod conexiune şi mod mesaj. Modul de lucru al comutatorului este precizat prin bitul K al cuvântului înregistrat în MC (K = 0 indică mod de lucru "conexiune"; K = 1 indică mod de lucru "mesaj"). a) Mod conexiune. Comutatorul asigură conectarea unei intrări (CTIN, IN) la orice ieşire (CTOUT, OUT). IN 0 1 2 3 4 5 6 7
CT
CT MT
MC adr
C - 15 -
OUT 0 1 2 3 4 5 6 7
Fig.5.2.14. Modul de lucru "conexiune" al comutatorului M 088 Semnalul recepţionat la intrare în CT este înregistrat în MT[CT IN, IN], folosind adresare directă la memorie. Semnalul destinat ieşirii [CTOUT, OUT] este citit din MT[CT IN, IN] folosind adresarea indirectă. Adresa de la care se face citirea din MT este [CT IN, IN] şi este citită din MC[CTOUT,OUT] . b) Mod mesaj. Comutatorul M 088 poate realiza în mod mesaj următoarele funcţii: - transmite un mesaj, recepţionat de la microprocesor, la o ieşire (CTOUT, OUT); - recepţionează un mesaj printr-o intrare (CTIN, IN) şi îl transfera la microprocesor. Transferul unui mesaj de la microprocesor la ieşirea [CT OUT, OUT] se realizează în următoarele faze : - Se înregistrează în memoria de comandă MC a comutatorului digital, mesajul de transmis [M7...M0] şi informaţia de mod de lucru mesaj [K = 1]; - Se transferă, pe durata canalului temporal selectat CTOUT spre ieşire OUT, mesajul obţinut prin citirea directă a MC[CTOUT,OUT]: ieşirea OUT, pe durata CTOUT ← MC[CTOUT,OUT] IN 0 1 2 3 4 5 6 7
CT
CT MT
MC
OUT 0 1 2 3 4 5 6 7
C
Fig.5.2.15. Modul de lucru "mesaj" al comutatorului digital Transferul unui mesaj de la o intrare [CTIN, IN] la microcalculator se realizează în următoarele faze ; • Se înregistrează în MC corespondenţa între intrarea prin care se primeşte mesajul [CTIN,IN] şi o ieşire [CTOUT,OUT] disponibilă şi se defineşte modul conexiune (K = 0); MC[CTOUT,OUT] ← 8x CTIN + IN • Se înregistrează mesajul recepţionat la intrare în MT[CTIN,IN]: MT[CTIN,IN] ← mesaj de la (CTIN,IN) • Se citeşte mesajul din MT[CTIN,IN] pe durata corespunzătoare citirii mesajului pentru [CTOUT,OUT], dar acest mesaj este dirijat către microcalculator prin OR 1 (fig.5.2.16): ADRESA = MC[CTOUT,OUT] OR1 ← MT[ADRESA] µC ← OR 1 Comutatorul digital conţine: a) Un etaj de intrare format din: - 8 latch-uri şi 8 convertoare S/P, - 8 registre de intrare RI, -M1 multiplexor pentru conectarea celor 8 intrări spre memoria temporală. b) Memoria temporală MT înregistrează informaţiile recepţionate m canalele temporale asociate celor 8 intrări. c) Un etaj de ieşire compus din: - D demultiplexor pentru separarea semnalelor destinate celor 8 ieşiri; - 8 registre de ieşire RE; - 8 convertoare P/S. - 16 -
Fig.5.2.16. Configuraţia comutatorului digital M 088 d) Unitate de comandă şi control care realizează următoarele funcţii: d1) Controlul conexiunilor prin M 088 • Comanda de conexiune este transmisă de un µC prin circuitul logic şi M4 către MC (memoria de comandă) în care se poate înregistra corespondenţa între intrările şi ieşirile conectate. • Comenzile de conexiune înregistrate în MC pot fi verificate de µC, care poate citi conţinutul MC. • µC poate transmite la orice ieşire un mesaj, prin înregistrarea acestuia în MC, de unde mesajul va fi citit şi transmis prin M2, D, RE, P/S la ieşirea destinatară. d2) Controlul adresării corecte a memoriei temporale MT • Tactul de 4 Mbit/s furnizează semnalul de control al citirii/scrierii (R/W) şi semnalul de tact pentru numărătoarele NAI (numărător întârziat) şi NAA (numărător în avans). • NAI furnizează adresa de înscriere în memoria temporală MT şi adresa liniei de intrare necesară multiplexorului M1. Aceasta adresă se transmite prin intrarea 0 a M3 când R/W = 0. • NAA furnizează adresa pentru memoria de comandă MC. Din MC se citeşte adresa de la care se va face citirea din MT. Aceasta adresă se transmite spre MT prin intrarea 1 a M3, când R/W =1. d3) Controlul informaţiilor recepţionate în canalul temporal CT 0. Aceste informaţii sunt înregistrate în registrul R-CT0, de unde pot fi retransmise spre microcalculator prin registrul OR 2. 5.2.2.6. Matrici de conexiune realizate cu M088 Comutatoarele M088 se pot grupa pentru a obţine matrici de conexiune de capacităţi mai mari. Capacitatea maximă a unei astfel de matrici este de 32 x 32 linii digitale, fiecare având câte 32 canale temporale. Se obţine o matrice de conexiune digitală echivalentă cu o matrice de conexiune spaţială de 1024 (32 linii de intrare x 32 CT/linie) x 1024 (32 linii de ieşire x 32 CT/linie). Matricea de comutaţie este realizată cu 4 x 4 comutatoare M088, care au multiplate intrările pe orizontala matricei, şi au multiplate ieşirile pe verticala matricei. Selecţia comutatorului prin care se va face conexiunea se realizează prin intrările de selecţie S1, S2 şi /CS. Prin S1 si S2 se selectează orizonatala (deci una din cele 4 grupe IN 00/07, 10/17, 20/27 sau 30/37). Prin /CS0../CS3 se face selecţia uneia din cele 4 verticale, prin multiplii realizaţi pe intrările /CS. Prin selecţia unei verticale se precizează grupul de ieşiri selectat (OUT 00/07 10/17, 20/27 sau 30/37).
- 17 -
Fig.5.2.17. Matrici de conexiune realizate cu comutatoare M088 Grup de intrare selectat S1 S2 IN 00-17 0 0 IN 10-17 0 1 IN 20-27 1 0 IN 30-37 1 1 Grup de ieşire selectat OUT 00-17 OUT 10-17 OUT 20-27 OUT 30-37
/CS 0 0 1 1 1
/CS 1 1 0 1 1
/CS 3 1 1 0 1
CS 4 1 1 1 0
Se pot obţine de asemenea matrici cu următoarele capacităţi: -16x16(cu2x2M088), -24x24(cu3x3M088). 5.2.2.7. Reţeaua de comutaţie etajată. O reţea de comutaţie digitală de mare capacitate poate fi realizată cu mai multe comutatoare elementare grupate în etaje diferite. Criteriile care stau la baza selectării unei structuri de reţea de comutaţie sunt următoarele: - blocaj intern cât mai mic; - siguranţă în funcţionare bună; această cerinţă este de regulă satisfăcută prin duplicarea reţelei de comutaţie; - costul reţelei de comutaţie cât mai mic posibil. O reţea de comutaţie economică se obţine folosind structuri etajate realizate cu matrici de conexiune de mică capacitate, accesibile sub forma de circuite integrate. Pentru comparaţie, presupunem în continuare că o reţea de comutaţie de capacitate 1024 intrări şi 1024 ieşiri este realizată cu: a. matrice de conexiune b. reţea de comutaţie etajată cu două etaje c. reţea de comutaţie cu trei etaje. PC IN 1 IN 2 N-PC=axb
IN a OUT 1
2
b
- 18 -
Fig.5.2.18. Puncte de conexiune în matricea de conexiune Numărul de puncte de conexiune (PC) necesare într-o matrice cu a intrări şi b ieşiri va fi egal cu N-PC = a x b. Pentru realizarea de reţele de comutaţie digitale de capacitate mare se folosesc reţele de comutaţie etajate. Etajele sunt interconectate între ele după principiul link. Intrările primului etaj sunt conectate la intrările reţelei de comutaţie. Ieşirile ultimului etaj se conectează la ieşirile reţelei de comutaţie. Interconectarea internă a comutatoarelor se realizează astfel încât fiecare comutator să aibă acces la toate comutatoarele din etajul (etajele) adiacente. Se obţine în acest fel o structură de reţea de comutaţie de mare capacitate, cu accesibilitate totală, cu costuri mai mici comparativ cu o matrice de conexiune de aceiaşi capacitate. Pentru structuri cu trei sau mai multe etaje este posibila proiectarea reţelei de comutaţie care să elimine blocajul intern, deci este posibilă obţinerea unei reţele de comutaţie echivalentă funcţional cu matricea de comutaţie (cu accesibilitate totală şi fără blocaj intern), dar cu costuri mult mai mici. In fig.5.2.19. sunt prezentate structurile etajate de reţele de comutaţie cu două şi trei etaje.
5.2.19. Reţea de comutaţie etajată. Structura de reţea de comutaţie cu două etaje poate introduce blocaj intern, deoarece la un moment dat, nu se pot realiza mai mult de p conexiuni între o matrice de conexiune din etajul de intrare şi una din etajul de ieşire, unde p reprezintă numărul de linkuri interne între o matrice din primul etaj şi o matrice din etajul doi (în fig.5.2.20 p =1)
Fig.5.2.20. Blocajul intern în reţeaua de comutaţie cu 2 etaje In fig.5.2.20 se observă că dacă este realizată o conexiune între A şi B, aceasta ocupă singurul link liber între matricele din etajele I şi II implicate în conexiune. Rezultă că dacă în această situaţie, C solicită conexiune către ieşirea D liberă, aceasta nu poate fi realizată din cauza blocajului intern (lipsa unui link intern liber) al reţelei de comutaţie. Pentru n=32 şi p = 1, numărul punctelor de conexiune necesare pentru o reţea de comutaţie cu două etaje, de capacitate 1024 x 1024 (n2x n2), este: (n matrici x [n intrări x n ieşiri] + n matrici x [n intrări x n ieşiri] = 2 n 3PC. etajul I etajul II Dimensiunea matricei de comutaţie elementară este parametru care limitează capacitatea reţelei de comutaţie. Pentru mărirea capacităţii reţelei de comutaţie trebuie mărit numărul de etaje de comutaţie. Reţeaua de comutaţie cu trei etaje reprezentată în fig. 5.2.21. (cu număr de linkuri interne p =1) este cunoscută sub numele de reţea Clos. În fig.5.2.21 este prezentată structura Clos împreună cu structura corespunzătoare celei mai nefavorabile situaţii întâlnită în stabilirea unei conexiuni între o intrare şi o ieşire a reţelei. Structura din fig.5.2.21.b permite definirea numărului de matrici din etajul II, care să asigure eliminarea blocaju intern. - 19 -
Fig.5.2.21. Structura Clos Să presupunem că se doreşte conexiunea între intrarea x, conectată la matricea i din etajul I, şi ieşirea y, conectată la matricea j din etajul III, în cazul cel mai nefavorabil, care constă în următoarele: - toate celelalte n-1 intrări ale matricei i din etajul I sunt ocupate şi au realizate conexiuni prin n-1 matrici de conexiune diferite (1.. n-1) din etajul II; toate celelalte n-1 ieşiri ale matricei j din etajul III sunt ocupate şi au conexiuni realizate prin n-1 matrici de conexiune (n.. 2n-2) din etajul II, diferite de cele folosite pentru conectarea intrărilor prin matricea i. În această situaţie (cazul cel mai nefavorabil), intrarea x poate fi conectată la ieşirea y, dacă există 2n-1 matrici în etajul II. Pentru k > 2 n -1 se obţine o reţea de comutaţie cu accesibilitate totală, fără blocaj intern, echivalentă deci funcţional cu o matrice de conexiune de aceiaşi dimensiune. Costul reţelei de comutaţie Clos este însă mult mai mic în comparaţie cu costul matricei pătrate de comutaţie. Numărul punctelor de conexiune necesare este: N-PC = [(n x k) x n ] + [(n x n) x k] +[(n x k) x k] etaj I etaj II etaj III Pentru k - 2n (reţea de comutaţie fără blocaj intern) se obţine: N-PC = 6 n3. Tabelul 5.1. Comparaţie între reţelele de comutaţie de capacitate (1024x1024 (n = 32 = 25) Tipul reţelei de comutaţie Capacitate: intrări/ieşiri Numărul punctelor conexiune N-PC: Matrice n2 × n2=1024 × 1024 n4=220 2 2 Reţea cu două etaje n × n =1024 × 1024 2n3=216 Reţea cu trei etaje tip Clos n2 × n2=1024 × 1024 6n3=3 × 216
de
Pentru n = 32 = 25 se observă următoarele: - Reţeua cu două etaje este de 16 ori mai ieftină faţă de matricea pătrată, dar introduce blocaj intern; - Reţeua cu trei etaje este de ~5 ori mai ieftină în comparaţie cu matricea de conexiune şi nu introduce blocaj intern dacă se alege k = 64 [k > 2n -1]; Structurile clasice de reţele de comutaţie cu 4 şi 5 etaje sunt reprezentate în fig. 5.2.22 Fig.5.2.23. împreună cu diagramele de itinerarii, care indică traseele posibile între o intrare şi o ieşire. Reţelele de comutaţie cu 4 şi 5 etaje se pot obţine prin folosirea de comutatoare elementare în etajele de intrare şi de ieşire şi de reţele cu două şi respectiv trei etaje în etajul median. Caracteristicile comune ale acestor structuri sunt următoarele: - sunt structuri etajate alcătuite din subansambluri, - sunt reţele simetrice faţă de o axă verticală. - 20 -
Fig.5.2.22.a. Reţea de comutaţie cu patru etaje.
Fig.5.2.22.b. Reţea de comutaţie cu patru etaje
Fig.5.2.23. Reţea de comutaţie cu cinci etaje 3. Replierea Conexiunile pentru comunicaţii sunt bidirecţionale: de la chemător la chemat şi de la chemat la chemător. În acelaşi timp, o linie de abonat poate fi chemătoare sau chemată, astfel că se poate afirma că reţeaua de comutaţie este repliată.
- 21 -
Fig.5.2.24. Reţele repliate: a) reţea unidirecţională cu replierea intrărilor la ieşiri; b) reţea bidirecţională, repliată prin ieşirile sale; c) reţea repliata prin etaj suplimentar Replierea se poate realiza folosind următoarele metode: a) Intrările şi ieşirile cu acelaşi număr se conectează între ele. Reţeaua de comutaţie este unidirecţională. Etajul de intrare este folosit pentru stabilirea conexiunii de la chemător. Accesul la abonatul chemat se realizează prin etajul de ieşire al reţelei de comutaţie. b) Reţeaua de comutaţie este bidirecţională. Replierea se face prin ieşirile ultimului etaj al reţelei de comutaţie. c) Reţeaua de comutaţie este bidirecţională. Replierea se face prin intermediul ultimului etaj al reţelei de comutaţie. Reţele digitale de comutaţie etajate cu comandă centralizată. O reţea de comutaţie digitală realizează comutaţia căilor unidirecţional. O cale telefonică este însă constituită dintr-o cale de intrare şi o cale de ieşire. Reţeaua de conexiune trebuie să realizeze conexiune bidirecţională, astfel că aceasta stabileşte de fapt două conexiuni distincte între: intrarea i → ieşirea j intrarea j → ieşirea i
Fig.5.2.25. Conexiune bidirecţională prin reţeaua de comutaţie digitală. Reţelele de comutaţie digitale etajate se obţin prin folosirea elementelor de comutaţie de tip T sau S. Structurile de reţele de comutaţie pot fi: TT, TST, STS, TSST, TSSST, etc. Structura TT. Structura cu două etaje, ambele realizate cu comutatoare de tip T, utilizează comutatoare cu comandă la intrare în etajul I, şi comutatoare cu comandă la ieşire în etajul II. Pentru conexiune se asociază unui punct la acces printr-o linie la reţeaua de comutaţie acelaşi canal temporal pentru emisie şi pentru recepţie. Cele două linii interconectate în structura TT din fig.5.2.26 au alocate canalele temporale x, respectiv y. În memoria de comandă (MC-I 1/MC-I k) asociată unui comutator T din etajul de intrare (TI), se înscriu la adresa asociată canalului temporal de intrare (x/y) alocat intrării, adresa liniei de ieşire a comutatorului (k/1) şi adresa canalului temporal intern (u/u'). Etajul de ieşire utilizează comanda la ieşire, astfel că în memoria de comandă (MC-O 1/ MC-O k) se înscriu la adresa canalului temporal de ieşire (x/y) alocat ieşirii, adresa liniei de - 22 -
intrare a comutatorului (k/1) şi adresa canalului temporal intern (u'/u).
Fig.5.2.26. Reţea de comutaţie: (a) TT; (b) TT repliată Dacă se alege u = u', atunci conţinutul MC-I 1 = MC-O 1, astfel că se poate realiza replierea prin utilizarea aceleiaşi MC pentru comutatorul T de intrare (Ti) şi T de ieşire (TO). Se obţine în acest fel structura TT cu repliere a memoriei de comandă (fig.5.2.26, b). Structura TST. În fig.5.2.27 se prezintă o reţea de comutaţie care realizează conexiune bidirecţională între căile i şi j din liniile I şi respectiv J.
Fig.5.2.27. Structura de reţea de comutaţie TST Se consideră că etajul T de intrare foloseşte comutatoare cu comandă la intrare, şi comutatoare T de ieşire cu comandă la ieşire. Presupunem ca pentru sensul I / i → J / j se utilizează cuvântul de adresare interna "k" (canalul temporal pentru conexiune prin linkul intern), iar pentru sensul opus, cuvântul de adresare "I" unde k şi I sunt independente. Dacă alegem k = I se constată că memoriile de comandă (MC) asociate etajelor de intrare şi de ieşire au acelaşi conţinut, astfel că este posibil să suprimăm o memorie de comandă şi deci comutatoarele T de intrare şi de ieşire să fie controlate de o memorie de comandă unică (fig.5.2.28, a).
- 23 -
Fig.5.2.28. Replierea comenzii etajelor T în reţeaua TST Dacă se doreşte însă o conexiune între două căi temporale i1 şi i2 conectate la acelaşi modul la intrare şi la ieşire, conexiunea nu se poate realiza deoarece canalul k nu poate fi folosit simultan pentru cele două sensuri de conexiune. Din acest motiv se utilizează în general unele reguli puţin diferite: se pot asocia celor două sensuri de comunicaţie canalele interne diferite (ex. 2k şi respectiv 2k+1) (fig.5.2.28, b). Unitatea notată în schemă cu X realizează inversarea bitului celui mai puţin semnificativ astfel încât 2k este transformat în 2k+1 şi 2k+1 este transformat în 2k. Datorită restricţiilor impuse în selecţia traseului de conexiune, performanţele de trafic se vor degrada, dar se pot obţine economii importante privind dimensiunea memoriilor de comandă asociate comutatoarelor elementare şi de asemenea se simplifică algoritmul de selecţie a unui traseu de conexiune prin reţeaua de comutaţie. Reţeaua de comutaţie TST din sistemul de comutaţie EWSD/Siemens de capacitate medie Reţeaua de comutaţie este realizată cu comutatoare de tip T şi S: care sunt grupate în etaje T şi S. Liniile digitale externe şi interne sunt linii digitale de 8 Mbps (128 canale de comunicaţie). Etajele de intrare şi de ieşire sunt realizate cu comutatoare temporale cu 4 linii de intrare şi 4 linii de ieşire. Etajul 2 este realizat cu comutatoare spaţiale cu 16 linii digitale de intrare şi 16 linii digitale de ieşire de 8 Mbps. Interconectarea etajelor se realizează pe principiul link. Un comutator va fi conectat prin link intern către toate comutatoarele din etajele adiacente. Structura de reţea TST astfel obţinută este prezentată în fig.5.2.29. Capacitatea reaţelei de comutaţie este de: 16x4 linii digitale la intrare x16x4 linii digitale de ieşire=64x64 linii digitale de 8 Mbps sau (64 linii x 128 CT/linie) CT de intrare x (64 linii x 128 CT/linie) CT de ieşire
- 24 -
Fig.5.2.29. Structura reţelei de conexiune (RC) de tip TST În fig.5.2.30 este prezentată structura reţelei TST repliată, care grupează etajele temporale de intrare (TI) şi de ieşire (TO) în module de comutaţie temporale (TSM - Time Switch Module). Modulul TSM este conectat prin linkuri interne la modulul de comutaţie spaţială (SSM Space Switch Module).
Fig.5.2.30. Reţea de comutaţie digitală TST repliată Structura STS. Pentru selecţia traseului de conexiune se are în vedere că schimbarea canalului temporal se face numai în etajul central T. Este deci necesar să se caute un comutator T, care să poată face conexiunea canalului temporal de intrare (i) la canalul temporal de ieşire (j). Presupunând că acest comutator are numărul de ordine K, rezultă că se va realiza conexiunea prin: • comutatorul spaţial din etajul I asociat intrării care este conectată la CT i, • prin comutatorul temporal K din etajul II, care realizează comutaţia spaţio-temporală, • prin comutatorul spaţial din etajul III asociat ieşirii prin care se realizează recepţia prin CTj.
Fig.5.2.31. Reţea de comutaţie STS
- 25 -
Un nou portal informaţional! Dacă deţii informaţie interesantă si doreşti să te imparţi cu noi atunci scrie la adresa de e-mail :
[email protected]
- 26 -
