УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ АСИНХРОННЫХ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ КОММУТАЦИИ
DEVICE FOR INCREASING OF ASYNCHRONOUS DIGITAL COMMUNICATION SYSTEM THROUGHPUT

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в новых способах объединения и коммутации дискретных сигналов телеграфного типа, позволяющих, с одной стороны, увеличить емкость проектируемых станций, а с другой стороны, обеспечить повышение скорости передачи коммутируемых сообщений.
Принципы построения асинхронных цифровых систем коммутации (ЦСК) впервые реализованы в системе EDS, разработанной фирмой Siemens AG (ФРГ). [Gabbier H Das deutsche Datennetz mit dem eiectronischen Datenvermittungs System (EDS) - Ferneries - Ingenieur, 1972, №5, S.1-33].
Эта полностью электронная система коммутации предназначена для объединенной национальной сети передачи дискретной информации, которая охватывает сеть абонентского телеграфирования Telex, телеграфную сеть общего пользования Gentex и сеть низкоскоростной (до 200 бит/с) передачи данных. Она также используется на телеграфных сетях США. В системе EDS используются асинхронная ЦСК и специализированная ЭВМ третьего поколения, имеющая модульную многопроцессорную структуру, обеспечивающую высокую надежность функционирования системы и ее постепенное расширение и модернизацию.
Структура ЦСК содержит абонентские блоки АБ, входные ВхПК и выходные ВПК преобразователи кода, считывающие устройства, распределитель, блок управления БУ и запоминающее устройство. К каждому АБ подключено 512 абонентских комплектов. Установление соединений в рассматриваемой ЦСК осуществляется путем записи адресов исходящих линий связи в ячейки памяти ЗУ, закрепленные за входящими линиями связи. Распределение коммутируемых сигналов осуществляется путем дешифрации адресов исходящих линий связи. Интервал времени, в течение которого осуществляется передача одного коммутируемого сигнала, определяется циклом работы ЗУ, которое равно 0,5 мкс. Пропускная способность ЦСК составляет 2 Мбит/с.
При одновременном появлении нескольких изменений полярности коммутируемых сигналов образуется очередь, замедляющая обслуживание входящих линий связи, что приводит к повышению краевых искажений. Средний уровень краевых искажений в системе EDS δ=2%. Возможно превышение этой величины (что является недостатком рассматриваемой ЦСК), которое имеет вероятностный характер и может быть определено путем использования методов теории массового обслуживания.
Недостатками прототипа является их полная зависимость от жесткого требования коммутации сигналов за промежуток времени, не превышающий допустимого уровня краевых искажений сигналов δ=2%. Такая зависимость резко снижает возможности коммутации дискретных сигналов в виде изохронных последовательностей при повышении несущей частоты. Для устранения этого недостатка необходимо разработать такие способы временного объединения и коммутации дискретных сигналов, которые бы в меньшей степени зависели от указанного выше требования, что позволило бы значительно увеличить пропускную способность ЦСК.
Целью изобретение является увеличение пропускной способности асинхронных цифровых систем коммутации.
Поставленная цель выполняется за счет того, что в цифровую асинхронную систему коммутации, состоящую из N абонентских блоков, соединенных параллельно с блоком управления через входящие и выходящие преобразователи кода, считывающее устройство и распределитель, причем блок управления своим входом и выходом соединен с запоминающим устройством, дополнительно на входе и выходе цифровой системы коммутации установлены счетчики времени и N регистров входящих и исходящих линий связи, соединенные между собой и счетчиком времени, причем регистр входящих линий первым входом соединен с блоком группового тракта, вторым входом с блоком выработки требований, который N входами соединен с шифратором и N входами параллельно соединен с блоком группового тракта, причем шифратор N входами соединен с блоком памяти адреса, который также соединен с блоком группового тракта, а последний соединен с N регистрами исходящих линий и дешифратором, который параллельно N входами соединен с регистром исходящих линий, при этом регистры исходящих линий соединены с N триггерами и параллельно со счетчиком времени.
На Фиг.1 представлена блок-схема устройства коммутации дискретных сигналов с кодом (меткой) времени. Она содержит:
1 - абонентские блоки;
2 - преобразователь кода (входящий);
3 - преобразователь кода (выходящий);
4 - считывающее устройство;
5 - распределитель;
6 - блок управления;
7 - запоминающее устройство;
8 - счетчик времени СчВ;
9 - регистр входящих линий связи РгВЛ;
10 - регистр исходящих линий связи Рг ИЛ;
11 - блок выработки требований (БВТ);
12 - блок группового тракта (БГТ);
13 - шифратор;
14 - блок памяти адреса (БПА);
15 - дешифратор;
16 - триггер Т1.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
К каждому абонентскому блоку 1 подключено N абонентских комплектов АК (не показаны). Цифровая система коммутации имеет по N входных и выходных преобразователя кода, каждый из которых обслуживает по N абонентских блоков (АБ).
Установление соединений осуществляется путем записи адресов исходящих линий связи в ячейки памяти запоминающего устройства 7, закрепленные за входящими линиями связи. Любые изменения полярности коммутируемых сигналов, обнаруживаемые в АК, передаются в АБ1, где определяют эти изменения и передают коды коммутируемых сигналов и адреса входящих линий, по которым они поступили, через считывающее устройство и групповой тракт в блок управления БУ6. Адреса входящих линий связи с помощью БУ6 и ЗУ 7 трансформируются в адреса исходящих линий, которые вместе с кодами сигналов поступают в распределитель 5 и далее через преобразователь кода 3 и АБ10 в соответствующие АК. Распределение коммутируемых сигналов осуществляется путем дешифрации адресов исходящих линий связи. Интервал времени, в течение которого осуществляется передача одного коммутируемого сигнала, определяется циклом работы ЗУ7.
При одновременном появлении нескольких изменений полярности коммутируемых сигналов образуется очередь, замедляющая обслуживание входящих линий связи, что приводит к повышению краевых искажений.
i
i
Для устранения этого недостатка на входе и выходе ЦСК установлены счетчики времени 8 и регистры входящих РгВЛ 9 и исходящих РгИЛ (I=1, 2, …N) линий связи. Счетчик 8 и регистры входящих линий 9 осуществляют фиксацию кодом (меткой) времени моментов поступления коммутируемых сигналов на входы ЦСК. Иными словами, с помощью кода времени, поступающего из счетчика времени 8, фиксируются значащие моменты модуляции (ЗММ) коммутируемых сигналов. При этом код времени из счетчика времени 8 и код (0,1) коммутируемого сигнала записываются в регистры соответствующих входящих линий связи. Эта информация может храниться в своих регистрах до поступления последующих ЗММ, что создает возможность для передачи через групповой тракт сигналов всех входящих линий связи за промежуток времени, равный полной длительности коммутируемых сигналов.
i
i
i
i
Регистры входящих линий связи 9 обеспечивают также выработку импульсов требований Т в моменты изменения полярности коммутируемых сигналов, которые поступают в блок выработки требований 11. Этот блок обеспечивает выработку сигналов γ, поступающих в блок группового тракта 12 и на шифратор 13, который осуществляет фиксацию номера входящей линии связи, обслуживаемой в данный момент времени. Блок памяти адресов 14 обеспечивает трансформацию адреса входящей линии связи, принимаемого из шифратора 13 в адрес исходящей линии связи, который поступает далее в блок группового тракта 12. Таким образом, в групповой тракт ЦСК из блока 12 выдаются код коммутируемого сигнала и код времени, поступающие из РгВЛ 9, и адрес исходящей линии связи из блока памяти адреса 14, с помощью которого дешифратор 15 определяет номер регистра исходящей линии РгИЛ для записи в него кода коммутируемого сигнала и кода времени.
На выходе ЦСК также установлен счетчик времени 8, работающий синхронно со счетчиком на входе коммутационной системы. Заметим, что блок 8 может быть единым для регистров 9 и 10. При записи в регистр 10 кода коммутируемого сигнала и кода времени последний непрерывно сравнивается с кодом счетчика на выходе ЦСК, при их совпадении обеспечивается выдача кода коммутируемого сигнала на выходной триггер своей исходящей линии связи.
Следовательно, в какой момент по счетчику времени коммутируемый дискретный сигнал поступит на вход ЦСК, в такой же момент времени ровно через цикл работы счетчик времени 8 этот сигнал будет выдан в исходящую линию связи. Т.е. счетчик 8, регистр 9 и регистр 10 обеспечивают постоянную задержку коммутируемых сигналов в ЦСК, равную их длительности, если цикл работы счетчика 8 равен длительности коммутируемых сигналов. В общем случае длительность коммутируемых сигналов может отличаться от цикла работы счетчика времени 8.
ГT
ГT)
ГT
В прототипе время ожидания обслуживания коммутируемых сигналов, поступающих на вход системы, было переменным и ограничивалось сверху величиной Δτ=Tδ/100, где T - длительность коммутируемых сигналов; δ=2%. При этом общая задержка сигналов в прототипе определялась величиной Δt, изменяющейся в пределах Δt=τ÷(Δτ+τ), где τ - длительность времени интервала (такта) ГТ. Поэтому такая система является системой с переменной задержкой коммутируемых сигналов в процессе их обработки и коммутации.
Предлагаемое устройство позволяет осуществлять обработку и коммутацию изохронных и неизохронных дискретных сигналов в течение постоянного промежутка времени, равного длительности Т коммутируемых сигналов. Поэтому система, построенная с использованием этого способа, является ЦСК с постоянной задержкой коммутируемого сигнала.
ВЛ
ИЛ
ВЛ
ИЛ
ГТ
ГТ
ВЛ
ИЛ
ВЛ
ИЛ
Необходимо отметить, что задержка коммутируемых сигналов на регистрах входящих ΔТ линий и на регистрах исходящих ΔТ линий связи является переменной, изменяющейся в пределах ΔТ=ΔТ=0÷(Т-τ). Однако общая задержка ΔТ сигналов в системе коммутации является постоянной: ΔТ=τ+ΔТ+ΔТ. Причем если увеличивается задержка ΔТ, то на такую же величину уменьшается задержка ΔТ.
Число входящих линий связи, обслуживаемых групповым трактом (ГТ)
<mrow><mi>N</mi><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>T</mi><mo>−</mo><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>Г</mi><mi>Т</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>Г</mi><mi>Т</mi></mrow></msub><mtext>         </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Определим, во сколько раз величина N превышает число n входящих линий связи, обслуживаемых системой коммутации с переменной задержкой сигналов при условии, если использовать в ЦСК синхронное объединение цифровых сигналов.
<mrow><mi>h</mi><mo>=</mo><mi>N</mi><mo>/</mo><mi>n</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>Т</mi><mo>−</mo><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>Г</mi><mi>Т</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mn>100</mn></mrow><mrow><mi>Т</mi><mi>δ</mi></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>г</mi><mi>д</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>n</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Т</mi><mi>δ</mi></mrow><mrow><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>Г</mi><mi>Т</mi></mrow></msub><mn>100</mn></mrow></mfrac><mo>.</mo><mtext>       </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
ГТ
Например. Пусть Т=800 мкс, τ=0,5 мкс, δ=2%. Тогда с помощью формул (1) и (2) определим: N=1599, n=32, h=50.
Таким образом, заявляемая цифровая система коммутации обеспечивает обслуживание в h=50 раз больше входящих линий связи, чем известные ЦСК при использовании синхронного объединения цифровых сигналов.