Назначение, структуры, функции, интерфейсы и принципы работы узлов коммутации


Сигнализация по выделенным сигнальным каналам (ВСК)



страница3/4
Дата17.10.2016
Размер0.51 Mb.
1   2   3   4

16. Сигнализация по выделенным сигнальным каналам (ВСК)


Выделенный сигнальный канал - это выделенный для каждого разговорного канала ресурс (частота в аналоговой системе передачи или временной интервал в системе передачи с ИКМ) в тракте передачи информации.




17.Однозвенные и многозвенные коммутаторы. Блокировки и доступность в коммутаторах.

Коммутаторы


однозвенные многозвенные
Однозвенный коммутатор:



Коммутационная система (T-S-T):


Возможны и T-S-T коммутационные системы.

Наиболее эффективен неблокирующий T-S-T коммутатор.


Распространение получили матрицы ввода информации потоков Е1 (Е2). Если знать число входных и выходных портов для цифровых потоков и количество канальных интервалов, то можно посчитать:

32×32 (×32)КИ → 1024×1024

16×16 (×32)КИ → 512×512

8×8 (×32)КИ → 256×256

4×4 (×32)КИ → 128×128

2×2 (×32)КИ → 64×64


Современная элементная база для построения ЦКП:

Основу составляют пространственно-временные коммутаторы. Микросхема имеет входные и выходные порты для ввода/вывода цифровых потоков. Есть управляющий интерфейс.

Практическое использование:

Трехзвенная система:



Первое и второе звено могут быть любые (блокирующие и неблокирующие), а третье звено должно быть неблокирующим.



γ = λ (1- РВ)

γ – производительность коммутатора или пропускная способность

λ – интенсивность поступления нагрузки

РВ – вероятность блокировки


18. Расчет сложности построения многозвенного коммутатора каналов для случаев пространственной и временно-пространственной коммутации.

Многозвенные коммутаторы строятся посредством каскадирования некоторого числа коммутационных блоков (элементарных однозвенных коммутаторов). Средством уменьшения структурной сложности многозвенных коммутаторов и сокращения затрат на их реализацию является уменьшение числа коммутационных блоков в промежуточных звеньях. Это приводит к уменьшению числа промежуточных путей, возникновению блокировок и росту вероятности потерь вызовов (поступлений). p-1-2.bmp

На рис представлена структура квадратного трехзвенного коммутатора (). Как видно из рисунка, входы трехзвенного коммутатора сгруппированы по и распределены по q одинаковым однозвенным коммутаторам емкостью каждый, образующим первое звено (первую ступень) коммутационной системы. Второе звено образовано из k однозвенных квадратных коммутаторов емкостью , которые связаны с коммутаторами первого звена таким образом, что каждый коммутатор первого звена соединен с каждым коммутатором второго звена и к каждому коммутатору второго звена подключены по одному выходу с каждого коммутаторов первого звена. В третьем звене находятся p однозвенных коммутаторов емкостью , которые связаны с коммутаторами второго звена аналогично тому, как коммутаторы второго звена связаны с коммутаторами первого.

Число k однозвенных коммутаторов второго звена определяет число промежуточных путей между входными и выходными портами для каждого однозвенного коммутатора первого звена и, следовательно, вероятность блокировки. Число k однозвенных коммутаторов второго звена определяет сложность реализации трехзвенной коммутационной системы.

В рассматриваемом случае общее число C точек коммутации равно

. (1.13)

При надлежащем выборе параметров m и k сложность коммутационной схемы может быть уменьшена до величины значительно меньшей, чем , т.е. числа точек коммутации в квадратном однозвенном коммутаторе той же емкости.

Для определения параметров m и k, при условии вероятности блокировки PB = 0.48 и коэффициента a = 0.7 (вероятность занятости входящего канала), используем приближение Ли.

Если коммутационная система является однородной, т.е. параметр a является одинаковым для всех входящих каналов, то вероятность занятия типового исходящего канала на рис. 1.7 также равна а. Если входящая нагрузка равномерно распределена по k промежуточным звеньям, то вероятность p занятия промежуточного звена составляет



. (1.14)

В случае схемы В-П-В промежуточным звеньям соответствуют канальные интервалы. Очевидно, что при однородной нагрузке пропущенная нагрузка через m входящих канальных интервалов может также считаться распределенной равномерно по k исходящим канальным интервалам при условии, что вероятность р занятости исходящего канального интервала в временном коммутаторе одинакова.

Полный путь от входа до выхода через один из k неблокирующих коммутаторов средней ступени проходит по схеме П-П-П через два звена. В случае схемы В-П-В соединение от входящего временного коммутатора первого звена к исходящему временному коммутатору третьего звена требует подбора совпадающих канальных интервалов на входе и выходе пространственного коммутатора средней ступени. При предположении независимости вероятностей занятия каждого звена коммутационной схемы вероятность блокировки находится как вероятность того, что от входящего канала до исходящего канала нет свободного пути. В случае схемы В-П-В это соответствует вероятности того, что два канальных интервала, один из которых принадлежит входному временному коммутатору, а другой – выходному временному коммутатору, не совпадают между собой. Эта вероятность имеет вид

. (1.15)

Количество входящих каналов m примем за 120. Тогда



подставив это в приближение Ли получим



Построив график зависимости вероятности блокировки от количества коммутаторов 2-го звена (рисунок 1.8) и зная вероятность блокировки, можно определить необходимое количество коммутаторов. Получаем

k = 93.
Теперь рассчитаем необходимое количество коммутаторов для построения 3-х звенного коммутатора. Если количество входов равно M, тогда количество коммутаторов 120 x 93 (1-ое и 3-е звено) равно q = 2 * M / 120. Для среднего звена необходимо, как выше было определено, 93 коммутаторов q x q.

Расчет сложности будем производить при улови, что все коммутаторы построены на мультиплексорах.

Для схемы П-П-П получим:



(1.16)

, (1.17)

.

(1.18)

Для схемы В-П-В увеличивается только количество элементов памяти:



(1.19)

19 . Структура, принцип работы, периферийный управляющий интерфейс однозвенного коммутатора на общей шине.
В общем случае однозвенный коммутатор имеет М входов, N выходов и управляется с помощью периферийного управляющего интерфейса.



Структурная схема коммутатора на общей шине:

Функциональная схема коммутатора на общей шине :

Пусть M=N, коммутация битовая.



Оценка сложности:

для одной точки коммутации: Rтк = 7 Стк = 0 Втк = M+N= 2

на всю емкость коммутационного поля:

Rош = 7N+2m+2n+5

Сош = 2(M+N)

Вош = M+N+N×m+n


N×n – емкость ОЗУ

n – счетчик

На шину может работать только один регистр. Регистры слева от шины имеют два управляющих входа: С – вход записи и Ez – вход открывания выходов.


Дешифратор управляется 2-ухпортовым ОЗУ.

Регистры справа от шины работают по срезу импульса.

DCz управляется двоичным счетчиком, его входы открываются при подаче тактового импульса.

Двоичный счетчик управляет DCz и ОЗУ. Состояния выходов счетчика меняются от 0 до N-1, фактически счетчик адресует N ячеек памяти 2-ухпортпвого ОЗУ и одновременно выбирает точку коммутации. Информация из выбранной ячейки памяти ОЗУ поступает на DC и выбирает один из входных регистров RGz. Счетчик изменяет свое состояние по сигналу тактовой частоты fт. Для того, чтобы установить соединение, надо подать N импульсов, т. е. коммутация осуществляется за N тактов. На каждом такте определяется пара регистров (входной и выходной), для которых выполняется передача информации через общую шину.

Если M ≠N, то количество входов и выходов регистров не совпадает, но все равно для коммутации будет необходимо N тактов.

Разрядность ячеек ОЗУ – m.

Загрузка выполняется за один такт, после чего следует N тактов коммутации (распределение информации). С точки зрения телефонии N тактов должны вложиться в 125 мкс. Fд =8∙103 Гц Если N =32, то fт32 = 32∙8∙103 , если N =1024, то fт1024 = 1024∙8∙103 =8∙106

На схеме, если идет байтовая коммутация, то N и M – 8-миразрядные и регистры входные и выходные так же 8-миразрядные.



20. Структура, принцип работы, периферийный управляющий интерфейс однозвенного коммутатора на мультиплексорах.

Коммутаторы на основе мультиплексоров (топология):

ТК – точка коммутации

Общая емкость памяти: N×2 log2M

Количество ячеек памяти равно числу точек коммутации.



Схема на мультиплексорах

− округление в большую сторону


Регистры RG предназначены для хранения адресной информации, т. е. входят в состав ОЗУ адресов. Количество регистров совпадает с числом точек коммутации. Каждый регистр фиксирует каждый номер входного коммутатора, информацию с которого надо передать на выход соответствующей точки коммутации.

Декодер DCz предназначен для распределения адресной информации по регистрам. Точки коммутации построены на мультиплексорах. Если коммутация битовая – один мультиплексор в каждой точке коммутации, если байтовая – 8 мультиплексоров в каждой точке коммутации.

Для оценки сложности коммутационных схем будем использовать три параметра:

R – число связей между элементами

С – число коммутационных элементов

В – число элементов памяти


Выведем эти соотношения для одной точки коммутации (Rтк , Стк , Втк ):
Rтк = М+1+2m+1=M+2m+2

Стк =M+M=2M

Втк =m
На всю емкость коммутационного поля:
R = N×Rтк +N+n+1=N(M+2m+3)+n+1

С =N×Стк +N=N(2M+1)

В = Втк ×N=N×m

21. Структура, принцип работы, периферийный управляющий интерфейс однозвенного коммутатора кольцевого типа (на регистре сдвига).

Коммутатор на основе регистров сдвига (рис. 1.5.18).



Если M > N – точки коммутации не имеют выходов.

Если M < N – точки коммутации не имеют входов.

Если M = N – точки коммутации имеют входы и выходы.

Рис. 1.5.18. Коммутатор на основе регистров сдвига

Все точки коммутации в данной схеме должны иметь память.

Детализированная схема на регистрах сдвига (рис. 1.5.19, 1.5.20).
К – компаратор

Рис. 1.5.19. Коммутатор на основе регистров сдвига






Оценка сложности для одной точки коммутации:

Rтк = 12,

Стк = 2+ max (m,n),

Втк = 2+ max (m,n).


Оценка сложности на всю емкость коммутационного поля:

RRG = 12× max (M,N),

СRG = 2M+ max (M,N)×N,

ВRG = M+N+ max (m,n)×N,

n = log2N, x = max (M,N).

Рис. 1.5.20. Фрагмент коммутатора на основе регистров сдвига

Если M>N, то в некоторых точках коммутации (M-N точек) будут отсутствовать регистр и компаратор, т. е. не будет нижней распределительной части схемы. Если M<N, то в некоторых точках коммутации (N-M точек) будет отсутствовать мультиплексор. Точки коммутации всегда имеют регистры, которые являются частью кольца.

Вход MODE управляет режимом кольца (мультиплексор либо разрывает кольцо, либо замыкает его). По сигналу SH информация входит в кольцо и двигается по нему, увеличивается значение счетчика. Компаратор формирует сигнал записи в выходной регистр при совпадении кодов на входе компаратора.



Верхняя часть схемы:

В коммутаторе есть 2 режима: режим загрузки и режим сдвига. Переключение режимов идет по входу MODE. В режиме загрузки со входов In 0, In 1… In (M-1) осуществляется запись информации в регистры.

Режим сдвига: регистры соединены в кольцо и по сигналу SH информация будет сдвигаться в кольце. Полный сдвиг происходит за х тактов.

Нижняя часть схемы предназначена для выделения информации из кольца.

Схема работает параллельно.

Точка коммутации включает в себя: мультиплексор, RG – элемент кольца, адресный RG, RG для записи выходных данных, компаратор.

Информация выделяется из кольца и фиксируется в выходном регистре при совпадении состояния двоичного счетчика и состояния адресного регистра.

Счетчик считает от 0 до х-1.

Для распределения адресной информации предусмотрен дешифратор. Адресная информация поступает по шине данных (Data) и записывается в адресный регистр, выбираемый по шине адреса.

В частных случаях эта схема будет проигрывать в скорости коммутации схеме с общей шиной, но сложности реализации схем одинаковы.

Недостаток в скорости коммутации перекрывается тем, что коммутаторы кольцевого типа могут быть не только одномерными но и многомерными.

N-мерная топология кольцевой структуры (рис. 1.5.21).

M = N

ТК =




Рис. 1.5.21. N-мерная топология кольцевой структуры

22. Преобразование пространственного коммутатора во временной коммутатор. Варианты построения многозвенных систем пространственно-временной коммутации каналов.

Пространственно-временная ЦКК (рис. 1.5.4, 1.5.5). Осуществляется перенос в пространстве и во времени.


Рис. 1.5.4. Пространственно-временная ЦКК


Рис. 1.5.5. Пространственно-временная ЦКК

Реализация пространственно-временной коммутации (рис. 1.5.24).



Рис. 1.5.24. Пространственно-временная коммутация

СС – система сигнализации УС – управляющая система


23. Структуры, характеристики и сравнительный анализ управляющих систем узлов коммутации.

Классификация управляющих систем (УС) по структуре:

- централизованная УС (самые первые, они были не большие, самые простые, имеют минимальную надежность и минимальную производительность по сравнению с другими УС);

- иерархическая УС;

- децентрализованная УС;

- комбинированная УС, получаемая в результате сочетания 2 и 3 типа.

Общая структура централизованной управляющей системы (рис. 1.6.2).


Рис. 1.6.2. Централизованная управляющая система



+простота

-низкая производительность;

- низкая надежность;

- невозможность наращивания емкости (невозможность масштабирования).


Необходимо было повышать надежность и производительность, поэтому начали использовать многомашинные управляющие комплексы в качестве центрального управляющего устройства (ЦУУ). Однако, все равно, эффективность этого способа невелика.

График зависимости производительности управляющей системы G от числа управляющих устройств N (кривая производительности) (рис. 1.6.3).


Рис. 1.6.3. Зависимость производительности управляющей системы от числа управляющих устройств


1.6.2.2. Иерархическая управляющая система.

Возникла как эволюция централизованной иерархической системы для повышения производительности (рис. 1.6.4).



Рис. 1.6.4. Иерархическая управляющая система

На рис. 1.6.4:

ЦУУ – центральное управляющее устройство;

ПУУ – периферийное управляющее устройство;

ПУИ – периферийный управляющий интерфейс;

СУИ – системный управляющий интерфейс.

Достоинства этой схемы:


  1. более высокая надежность;

  2. более высокая производительность;

  3. возможность масштабируемости (гибкость), можно увеличивать количество управляющих устройств.

Емкость можно наращивать чисто физически. Ограничения связаны с тем, что есть ЦУУ, через которое происходит обмен между ПУУ. ЦУУ должно обладать высокой надежностью и эффективностью. Здесь ЦУУ строится на многомашинных управляющих комплексах или многопроцессорных системах управления.

К ПУУ предъявляются меньшие требования по надежности и производительности чем к ЦУУ. При выходе из строя ПУУ, выйдет из строя несколько ОУ, а выход из строя ЦУУ приводит к полному выходу из строя системы, отказу.

1.6.2.3. Децентрализованная управляющая система.

Общая структура децентрализованной управляющей системы (рис. 1.6.6).


Рис. 1.6.6. Децентрализованная управляющая система

Здесь нет ЦУУ, через которое идут все процессы.

УУ не связаны по принципу «каждый с каждым». Все УУ одного уровня иерархии (рис. 1.6.7).


Рис. 1.6.7. Связь между УУ в децентрализованной управляющей системе



Достоинства данной схемы:

  1. высокая производительность;

  2. высокая надежность;

  3. возможность резервирования.

Недостаток: сложность в построении программного обеспечения.

1.6.2.4. Комбинированная управляющая система.

Общая структура комбинированной управляющей системы (рис. 1.6.8).

Рис. 1.6.8. Комбинированная управляющая система


Схема имеет системный интерфейс двух уровней. Это самый эффективный вариант построения управляющей системы. Сочетает достоинства иерархической и децентрализованной систем управления. Шина не указывает на тип интерфейса т. к. он может быть любым.
24. Аппаратные и программные компоненты управляющих систем узлов коммутации.

Компоненты управляющих систем делятся на два класса:



  1. аппаратные;

  2. программные.

К аппаратным компонентам управляющих систем относятся:

  1. управляющие устройства различного типа (центральное, периферийное);

  2. компоненты управляющих устройств (электронно-управляющая машина, многомашинные управляющие комплексы и т. д.);

  3. управляющие интерфейсы (периферийный управляющий интерфейс, системный управляющий интерфейс, внутрисистемный управляющий интерфейс).

К программным компонентам управляющих систем относятся:

  1. системное программное обеспечение (ПО);

  2. прикладное программное обеспечение:

  • внутреннее;

  • внешнее.

Внутреннее ПО – реализация процесса обслуживания вызова.

Внешнее ПО – разработка управляющей системы, внутреннего ПО, моделирование и диагностика.

Внутреннее ПО разделяется на пакеты программ. Каждый пакет состоит из программных модулей.
25. Структура, назначение и использование электронной управляющей машины в составе управляющих систем узлов коммутации.

Структура электронной управляющей машины. Отличие от ЭВМ.

Электронная управляющая машина (рис. 1.6.16).



Рис. 1.6.16. Электронная управляющая машина
Обозначения на рис. 1.6.16:

УСИС – устройство сопряжения с исполнительной системой

БК – блок коммутации

КВВ – канал ввода/вывода

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство

АПД – аппаратура передачи данных

СОЗУ – сверхоперативное запоминающее устройство

СА – сетевой адаптер

ПЗУ – периферийное запоминающее устройство

СУИ – системный управляющий интерфейс

ПУИ – периферийный управляющий интерфейс

КС – компьютерная сеть



26. Многомашинные и многопроцессорные управляющие комплексы узлов коммутации. Режимы работы двухмашинных управляющих комплексов.

Двухмашинный управляющий комплекс (рис. 1.6.17).


ИС – исполнительная система

ЭУМ – электронно-управляющая машина

Рис. 1.6.17. Двухмашинный управляющий комплекс

1.6.4.3. Двухмашинный управляющий комплекс в автономном режиме.



Автономный режим – одна машина работает на ИС (обслуживает вызов), вторая находится в горячем резерве (загружена всегда и готова к работе).

Это самый простой вариант сопряжения. В случае отказов или сбоев первой машины, происходит переключение на вторую ЭУМ (вручную или автоматически).



Недостатки:

  • в момент переключения происходит потеря информации

недостаточная гарантия качества обслуживания.

1.6.4.4. Двухмашинный управляющий комплекс в синхронном режиме.

В синхронном режиме ЭУМ работают параллельно и выполняют одни и те же операции. В каждый момент времени происходит сопоставление результатов их работы.

Если результаты работы совпадают, то считается, что обработка вызова происходит корректно, если не совпадают, то одна из машин дает сбой, и в этом случае управляющий комплекс перезапускается.

Задачей данного режима является увеличение надежности и достоверности обработки информации.

Контроллер обеспечивает сопоставление результатов обработки информации двух ЭУМ в контрольный момент времени. Он же обеспечивает переход в автономный режим, при выходе одной из машин из строя. Он обеспечивает выбор основной и дополнительной машин с помощью ключей К1, К2, К3.

Процессоры работают от одного источника сигнала, в этом случае более проста реализация контроллера (рис. 1.6.18).



Рис. 1.6.18. Двухмашинный управляющий комплекс в синхронном режиме

Схему контроллера можно свести к обычному цифровому компаратору, который поразрядно сравнивает состояние ЭУМ1 и ЭУМ2 на каждом такте. Такой контроль наиболее просто реализовывается.

Сигнал с ИС поступает параллельно на два процессора.

Считывание с ВЗУ происходит по ключу К2 только с одного блока ВЗУ.

Реально работает только одна машина на ИС, которую выбирает ключ К3.

Многие недостатки автономного режима здесь устранены.

Недостатком данного режима является невозможность повышения производительности.
1.6.4.5. Двухмашинный управляющий комплекс в режиме разделения нагрузки.

В режиме разделения нагрузки одна ЭУМ работает с ИС, а другая с ВЗУ, затем они меняются ролями (рис. 1.6.19). Период переключения машин не постоянен и не установлен (рис. 1.6.20). Тактовая частота процессоров разная, переключение происходит по-разному.




Рис. 1.6.19. Двухмашинный управляющий комплекс в режиме разделения нагрузки


Рис. 1.6.20. Временные диаграммы режима разделения нагрузки
В часы наибольшей нагрузки провалы в диаграммах ИС и ВЗУ маленькие.

Граф циркуляции информации в схеме (рис. 1.6.21).




Рис. 1.6.21. Граф циркуляции информации в режиме разделения нагрузки

Схема обмена оперативной информацией в режиме разделения нагрузки (рис. 1.6.22).




Рис. 1.6.22. Схема обмена оперативной информацией в режиме разделения нагрузки
Каталог: download -> version
version -> История Неклиновского района Территориальные преобразования района
version -> Рабочая программа разработана в связи с уменьшением объема часов на географию в учебном плане школы
version -> Срок проведения: 9-13 января 2015 года Место проведения
version -> Учебно-методическое пособие ставрополь, 2013
version -> Синяя летопись
version -> Уровень финансовой грамотности студентов
version -> Куча интересных фактов по географии Королевство Тонга единственная монархия в Океании
version -> Начальник мо мвд россии Директор


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал