Коммутация сигналов в телефонии

В традиционной телефонной сети для соединения с требуемым клиентом используются аппаратные коммутаторы. Если коммутатор имеет n входов и n выходов, то одновременно можно реализовать не более n связей. Реально это число всегда меньше и клиент слышит в трубке “короткие гудки” сигнала “занято”. В случае комбинирования традиционного коммутатора с m-канальными мультиплексорами пакетов по времени можно осуществить до m*n связей одновременно. При этом становится возможным объединить нескольких клиентов так, что они все одновременно могут говорить друг с другом. Схема такого переключателя каналов показана на рис. 2.2.8.

Рис. 2.2.8. Схема переключателя каналов с мультиплексированием по времени.

Кружочки на пересечениях линий представляют собой ключи, замыкая которые можно соединить i-й входной канал с j-м выходным. На каждой линии может быть только один замкнутый ключ. Такая схема коммутации называется TST (Time-Space-Time). Именно она преобладает сегодня при построении сетей ISDN. Магистральные каналы ISDN строятся в соответствии со стандартом T1.

Такая схема при числе входных и выходных каналов равном N=1000 требует миллиона элементарных переключателей. Можно рассмотреть вариант, когда используются коммутаторы с n входами и k выходами. Схема коммутатора с N=16, n=4 и k=2 показана на рис. 2.2.9. Число элементарных переключателей в таком коммутаторе М равно:

M = 2kN + k(N/n)²

Первое слагаемое характеризует число элементарных переключателей во входной и выходной секциях системы, а второе - число элементарных переключателей в k внутренних модулях При N=1000, n=50 и k=10 требуется 24000 элементарных переключателей вместо миллиона (но и число одновременно формируемых каналов становится много меньше 1000).

Рис. 2.2.9. Каскадный переключатель-мультиплексор.

Совершенно другим типом коммутатора является переключатель с разделением по времени. Будем считать, что такой коммутатор имеет n входных и столько же выходных каналов. В данном методе входные каналы последовательно сканируются и формируется входной кадр из n доменов. Каждому домену соответствует k бит. Для переключателей на потоки Т1 k = 8, а скорость обработки составляет 8000 кадров в секунду. Центральным узлом такого устройства является коммутатор с разделением по времени, который воспринимает входные кадры и генерирует выходные кадры с измененным порядком временных доменов. Этот коммутатор имеет встроенный буфер для nk-битных слов. На рис. 2.2.10 показана структура такого коммутатора. Во входном кадре временные домены пронумерованы от 0 до 5 (n = 5). Последовательность бит с i-го входного канала с помощью мультиплексора TDM (изображен в левой части рисунка) помещается в i-й временной домен входного кадра. Входной кадр заносится в буфер коммутатора. В коммутаторе формируется таблица перекодировки (lookup-таблица), которая определяет, какому временному домену в выходном потоке будет соответствовать тот или иной домен во входном кадре. В сущности, эта таблица решает, на какой выходной канал попадут данные, пришедшие по заданному входному каналу. Если вы думаете, что ранее не сталкивались с такого рода таблицами, то это заблуждение.

Рис. 2.2.10. Коммутатор с разделением по времени.

С помощью таблицы перекодировки формируется выходной кадр.На рис. 2.22 коммутатор связывает нулевой входной канал с 4-м выходным каналом, первый входной канал с 5-м выходным и т.д. Выходной демультиплексор (изображен справа) преобразует номер временного домена выходного кадра в номер выходного канала. Так, временной домен с номером 4 попадет в 4-й выходной канал. В сущности, здесь с помощью пакетной методики осуществляется коммутация каналов.