АВТОМАТИЧНА КОМУТАЦІЯ В МЕРЕЖАХ ЕЛЕКТРОЗВ'ЯЗКУ

Поступаюче в мережу повідомлення повинне ^ыть доставлено певному споживачу інформації інтерактивної служби зв'язку або одночасно безлічі споживачів мовної служби. У інтерактивних службах передачі інформації передує заявка на обслуговування, що поступає в мережу від зухвалого терміналу. Потім зухвалий абонент передає в мережу адресну інформацію, в кодованій формі вказуючу, кому повинно бути доставлено повідомлення. Для передачі повідомлення з одного ОП в іншій потрібно встановити з'єднання між цими пунктами, тобто утворити крізний канал зв'язку. Це завдання розв'язується за допомогою крайових і транзитних комутаційних вузлів, що сполучаються між собою лініями і організованими на цих лініях каналами зв'язку. Процес такого з'єднання називають комутацією.

За способом виконання розрізняють ручну, напівавтоматичну і автоматичну комутацію. Ручна комутація здійснюється оператором комутатора (пристрої ручної комутації), автоматична — за допомогою автоматичних 'комутаційних приладів, а напівавтоматична використовує поєднання цих способів. Комутація може бути довготривалою або оперативною. Довготривала (кросова) комутація виконується завчасно, до надходження заявки на обслуговування, тому вона не залежить від потоків передаваних повідомлень і існує протягом часу значно більшого, ніж час передачі одного повідомлення. Оперативна комутація виконується відповідно до заявки, що поступила, і існує протягом часу, необхідного для передачі даного повідомлення. Розрізняється оперативна комутація каналів (КК). повідомлень (КС) і пакетів повідомлень (КЛ). Окрім цього, в спеціальних випадках використовується ще гібридна комутація (ГК). швидка комутація каналів і пакетів (БКК і БКП) і деякі інші.

Кросова комутація. Утворення прямих каналів. Найчастіше кросова комутація виконується для розподілу каналів первинної мережі по різних напрямах зв'язку, надання їх різним вторинним мережам, створення прямих каналів. Кроссированіє (довготривале підключення) здійснюється найчастіше уручну. Зміна встановлених кросувань може вироблятися: одноразово — при тому, що вводить до ладу нових абонентів або ділянок мережі; епізодично — по спеціальній вказівці (для перерозподілу каналів у разі пошкодження якої-небудь ділянки мережі), а також залежно від зміни інтенсивності потоків поступаючих повідомлень; по розкладу — перемикання групи каналів в певний час доби. В деяких випадках шляхом установки кросувань на КУ створюються прямі канали зв'язку між ОП для безпосереднього обміну повідомленнями. Прямі канали іноді надаються в оренду іншим організаціям. Використання прямого каналу доцільне, якщо між ОП постійно існує великий потік повідомлень і канал при цьому завантажений не менше, чим 40% часу, а також при великій важливості і терміновості повідомлень.

Комутація каналів. При комутації каналів на час передачі повідомлення між користувачами створюється послідовне з'єднання каналів або ліній, зване сполучним трактом. Всі створювані з'єднання — дуплексні. На кожному КУ для встановлення з'єднання вибирається один з вільних каналів потрібного напряму зв'язку і здійснюється з'єднання його з попереднім і подальшим каналами або з абонентом. На рис 2.4 показаний приклад комутації каналів для встановлення прямого і обхідного з'єднання. Жирною лінією виділений сполучний тракт зв'язку між зухвалим Л і що викликається Б крайовими пунктами. З'єднання від КУ-1 безпосередньо до КУ-2 називається прямим напрямом. За відсутності вільних каналів в прямому напрямі може бути використано обхідний напрям зв'язку через проміжний (транзитний) КУ-3.

Рис. 2.4. Принцип комутації каналів

Комутація каналів застосовується в мережах, де інформація передасться в реальному масштабі часу (телефонні мережі, мережі абонентського телеграфу, деякі мережі передачі даних). Процес обслуговування при комутації каналів можна розділити на три стадії: сигналізація для встановлення з'єднання; обмін корисною інформацією по встановленому з'єднанню; сигналізація для роз'єднання.

Недоліки комутації каналів: можлива відсутність вільних каналів в необхідному напрямі, що приводить до виникнення повторного виклику або до збільшення часу очікування встановлення з'єднання; тривалий час встановлення з'єднання, що знижує надійність зв'язку тим більше, чим більше послідовно включених точок комутації в сполучному тракті; швидкість передачі інформації на цифрових ділянках мережі жорстко задана (64 кбит/с); високі вимоги до синхронізації мережі.

Не дивлячись на вказані недоліки, цей вид комутації має дуже широке застосування. При КК абоненти на певний час одержують двосторонній канал зв'язку, по якому можна вести натуральний обмін інформацією. Інформація під час обміну між користувачами доставляється практично без затримки, оскільки не вимагається її обробки в КУ. Пристрої (УУ) вузлів КК, що управляють, беруть участь в обслуговуванні виклику тільки на стадії сигналізації, тобто при встановленні і руйнуванні з'єднання. Це обумовлює високу пропускну спроможність систем управління вузлів комутації каналів.

Комутація повідомлень. У службах зв'язку, де передача повідомлень ведеться не в реальному масштабі часу, можлива деяка їх затримка (телеграфний зв'язок, передача даних). У таких випадках може застосовуватися комутація повідомлень, що полягає в прийомі, накопиченні і подальшій передачі повідомлень відповідно до їх адреси. При цьому саме повідомлення складається з двох частин: заголовка і власне повідомлення. Окрім адреси, заголовок може містити категорію пріоритету. Повідомлення повністю формується в AT. Вузол комутації повідомлень приймає повідомлення, записує його в ЗУ системи управління, аналізує заголовок, перевіряє достовірність прийнятої інформації і передає це повідомлення в інший транзитний КУ або по ЯСКРАВО-ЧЕРВОНИЙ в термінал одержувача інформації. На рис. 2.5 показаний принцип КС. Передача повідомлення проходить у декілька етапів:

а) прийом (може бути одночасний) повідомлень, що поступають з ОП-1 і ОП-2 і контроль їх достовірності. На рис. 2.5 повідомлення пронумеровані відповідно до моментів закінчення їх передачі. Адреси повідомлень різні;

б) запис в ЗУ повідомлень у порядку їх надходження від ОП;

в) перезапис повідомлень із ЗУ-1 в ЗУ-2 з формуванням двох черг повідомлень відповідно до їх адрес і пріоритетів (повідомлення 5,1,4);

г) передача повідомлень по напрямах зв'язку, відповідних адресах, при вільності каналів цих напрямів.

У загальному випадку вузол КС можна представити як систему масового обслуговування з очікуванням. У кожному КУ відбувається затримка інформації на час її обробки, тому для геті з КС важливим показником є час доставки повідомлення. По мережі з КС не можна вести телефонний обмін, проте КС має і істотні переваги: немає необхідності встановлювати крізний сполучний тракт від абонента А до абонента Б, тому не потрібно погоджувати між собою його ділянки. На різних етапах і на різних ділянках передача повідомлень може вестися з різною швидкістю (на рис. 2.5,а і б — з низкою, в і г — з високою); підвищується використання каналів до h = 93-98 % за рахунок попереднього формування черги і збільшення швидкості передачі. Система стійкіша до перевантажень за рахунок зберігання повідомлень в ЗУ при неможливості їх негайної передачі. Можлива затримка повідомлення, якщо приймальний пункт не працює. Окрім цього, можливо пріоритетне обслуговування найбільш важливих повідомлень і циркулярна передача одного повідомлення декільком адресатам. Відсутні жорсткі вимоги до синхронізації.

Рис. 2.5. Принцип комутації повідомлень

Комутація пакетів повідомлень. Істотним недоліком КС є неможливість живого діалогу між користувачами зв'язку. Цього недоліку позбавлена комутація пакетів повідомлень, що полягає в тому, що прийняте повідомлення (звичайно великої довжини) розбивається на невеликі частини однакового об'єму, звані пакетами. Кожному пакету привласнюється однакова адреса одержувача і порядковий номер пакету (див. операцію а на рис. 2.6). Пакети передаються через мережу по різних вільних шляхах у будь-якому порядку (рис. 2.6,6). Пакет 2 затримався через відсутність вільних каналів. На тому, що викликається КУ пакети приймаються і записуються в ЗУ у порядку їх прибуття (рис. 2.6,с), а потім відновлюється (збирається) повідомлення з пакетів у порядку їх нумерації (рис. 2.6,г) і передається абоненту. Процес передачі пакетів аналогічний передачі повідомлень, тому КП можна вважати різновидом комутації повідомлень.

Рис. 2.6. Принцип комутації пакетів

До недоліків КП можна віднести необхідність додаткових процедур формування пакетів, їх збірки і очікування прибуття на крайовий пункт всіх пакетів одного повідомлення, що вимагає збільшення ресурсу УУ; замість аналізу одного заголовка ці дії необхідно виробляти стільки раз, скільки пакетів складає одне повідомлення. Переваги КП: прискорення передачі повідомлень за рахунок використання обхідних напрямів і скорочення затримок на КУ; підвищення використання каналів за рахунок одночасної передачі частин повідомлень по різних шляхах; можливість обходу пошкоджених або зайнятих ділянок мережі; зменшення необхідної місткості ЗУ і його стандартизація; відновлення помилкової передачі за рахунок повторної передачі тільки спотвореної частини, а не всього повідомлення в цілому.

При КП, як і при КС, в системі передачі немає необхідності виробляти ділення загального ресурсу на канали. Вся СП є моноканал з певною швидкістю передачі інформації. Аналогічно КС при КП на різних комутованих ділянках тракту передачі можливо використання різних швидкостей і не потрібно забезпечувати синхронізацію тракту від терміналу передачі до терміналу прийому. Проте, на кожній з ділянок необхідна бітова синхронізація. Комутація пакетів вимагає не тільки високої продуктивності УУ, але і наявності систем з високою швидкістю передачі інформації.

Описаний принцип КП, коли початкове повідомлення розбивається на пакети, кожен пакет забезпечується заголовком і розглядається в мережі зв'язку як окреме повідомлення, називається дейтаграммним. В порівнянні з КС, і особливо з КК, дейтаграммний режим вимагає дуже високої продуктивності УУ при обробці пакетів. Віртуальний (що здається) режим комутації пакетів заснований на використанні принципів КК для комутації пакетів. При цьому кожен пакет не забезпечується повним заголовком. Після формування пакетів повідомлення в мережу посилається сигнальний пакет, повний, що містить, залгговок і поле, в якому указуються тип повідомлення і число складових його пакетів. Цей сигнальний пакет обробляється у всіх КУ, через які буде передане повідомлення. В результаті обробки всім пакетам даного повідомлення привласнюється ідентифікатор і у всіх КУ резервується масив пам'яті для прийому пакетів цього повідомлення по ідентифікатору, причому в окремому полі цього масиву указується номер витікаючого каналу, по якому необхідно передавати прийняті пакети. Після проходження сигнального пакету все через необхідні КУ у зворотному напрямі передається пакет підтвердження. Після цього вважається, що між відправником і одержувачем встановлено з'єднання. Це з'єднання є віртуальним, оскільки відсутній крізний сполучний тракт. На кожному транзитному КУ відбувається ретрансляція прийнятих пакето" через зарезервований масив пам'яті.

Віртуальний режим КП значно економічніший, ніж дейтаграммний з погляду витрат ресурсів УУ. Всі пакети одного повідомлення тут передаються поодинці і тому ж маршруту, отже, в цьому режимі неможлива паралельна передача пакетів, що позначається на часі доставки інформації і використанні каналів зв'язку. Дейтаграммний режим переважно, якщо домінують короткі повідомлення, а віртуальний — при повідомленнях великої довжини.

Гібридна комутація. Що існують на мережах ЦСК, що використовують принцип КК, можуть при невеликому доопрацюванні здійснювати і комутацію пакетів. У цих умовах технічно і економічно доцільним виявилося створення вузлів гібридної комутації, в яких при необхідності може здійснюватися як КК, так і КП. При використанні ГК можливо статичне, динамічне і адаптивне розділення пропускної спроможності цифрового тракту передачі. При статичному розподілі частина цифрових каналів СП використовується для передачі інформації за принципом КК, канали, що залишилися, в сукупності створюючі один загальний канал з підвищеною швидкістю передачі, використовуються для КП. Цей спосіб рекомендується використовувати, коли навантаження пакетної інформації значно менше мовну, що спостерігається в даний час.

При динамічному розподілі число каналів, що працюють в режимі КК і КП, може змінюватися залежно від поступаючого навантаження. Динамічний розподіл підвищує використання каналів зв'язку, проте збільшує навантаження на УУ, покладаючи на них функції по перемиканню каналів. При адеттієком розподілі всі канали працюють в режимі КК, а для передачі пакетної інформації використовуються паузи в мовній інформації. Для його реалізації необхідний пізнавач активності мовного каналу, що забезпечує на передавальній стороні перемикання на передачу мови або пакетної інформації. На приймальній стороні забезпечується аналогічне перемикання, для чого вводиться спеціальний маркер, що відзначає почало і кінець пакетної інформації. При адаптивній комутації максимально використовуються канали, але вона вимагає додаткових витрат на пізнання активності мовного каналу. У всіх випадках гібридної комутації на мережі необхідна циклова і бітова синхронізація.

Швидка комутація каналів (БКК) є розвитком КК і орієнтована на передачу пакетної інформації. При КК встановлюється крізне з'єднання між двома абонентами, підтримуване весь час обміну інформацією. При БКК з'єднання в КУ підтримується тільки на час передачі одного пакету, тобто для передачі кожного пакету на КУ встановлюється з'єднання, здійснюється передача пакету і з'єднання руйнується. БКК вимагає високої продуктивності У У і високошвидкісної міжстанційної системи сигналізації, проте три э. ем не обов'язкове мати високошвидкісний канал для передачі інформації користувача.

Швидка комутація пакетів (БКП) є модифікацію КП в частині встановлення віртуального з'єднання. При БКП після проходження пакету сигналізації в КУ запам'ятовується тільки заголовок пакету і не виділяється спеціальний масив ЗУ для часового зберігання пакетів призначеної для користувача інформації, як це робиться при КП. Тут під час вступу пакету на КУ виробляється порівняння заголовка пакету, що поступив, із записаним заголовком, після чого весь пакет прямує в канал необхідного напряму. При БКП швидкість передачі по каналах зв'язку повинна бути дуже високою, а завантаження каналів незначної, що цілком реально на волоконно-оптичних лініях зв'язку.

Поняття блокової комутації (БК) дозволяє охопити всі види комутації, в яких з'єднання утворюється тільки на період передачі призначеної для користувача інформації в пакеті, що іменується тут блоком. Блок передається разом з сигнальним заголовком (так само Інтеграція як і в КП), але блоки не накопичуються в КУ (у цьому відмінність від КП). БК по суті подібна БКК з тією різницею, що утворювані з'єднання Є сІМПЛекСНЫМІ (У КК встановлюються дуплексні з'єднання). На рис 2.7 показано співвідношення основних видів комутації. Тут мається на увазі, що КК враховує і БКК, а КП всі види КП. На рис. 2.7 видно, що БК інтегрує КК і КП, тоді як в ГК вони співіснують.

Рис. 2.7. співвідношення видів комутації

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ОСНОВИ ТЕОРІЇ РОЗПОДІЛУ ІНФОРМАЦІЇ	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.007 сек.