Практические работы. Занятие 1 Пространственная коммутация цифровых сигналов Вариант Цель практического занятия
 Скачать 136.27 Kb.
|
|
Практическое занятие №1 «Пространственная коммутация цифровых сигналов» Вариант № 1. Цель практического занятия: 1. Ознакомится с понятием «пространственная коммутация цифровых сигналов». 2. Изучить принципы построения пространственных коммутаторов цифровых сигналов. Контрольные вопросы Какие временные каналы можно коммутировать в пространственном коммутаторе? В пространственном коммутаторе имеется возможность коммутировать только одноименные (синфазные) каналы. Основной недостаток пространственной коммутации цифровых каналов? Невозможность использования разных каналов информации. На каких элементах могут строиться пространственные коммутаторы цифровых сигналов? Комбинационные логические схемы без памяти (базовые мультиплексоры, демультиплексоры) Сколько мультиплексоров нужно для построения пространственного коммутатора на 14 входящих и 18 исходящих ИКМ-линий? 18 Сколько входов должны иметь мультиплексоры пространственного коммутатора на 8 входящих и 12 исходящих ИКМ-линий? 8 Сколько ячеек памяти имеют адресные запоминающие устройства (ЗУ) мультиплексоров пространственного коммутатора на 16 входящих и 8 исходящих ИКМ-линий? 24 Какова разрядность адресного ЗУ мультиплексоров пространственного коммутатора на 16 входящих и 32 исходящих ИКМ-линии? 4 8. Какой мультиплексор будет использоваться в пространственном коммутаторе при коммутации 14 входящей с 5 исходящей ИКМ-линией? 5 9. Какой мультиплексор будет использоваться в пространственном коммутаторе при коммутации 5 входящей с 16 исходящей ИКМ-линией? 16 10. Какая информация записывается в ячейках адресного ЗУ мультиплексоров пространственного коммутатора? Номер входа мультиплексора. Задание: 1. Рассмотреть процесс установления двухстороннего разговорного соединения в пространственном коммутаторе, имеющем 16 входящих и исходящих цифровых линий ИКМ-30/32. 2. Изобразить схему пространственного коммутатора с указанием используемых при коммутации мультиплексоров, номера ячеек управляющей памяти и их содержимого при коммутации прямого и обратного разговорного соединений. 3. Определить требуемое число и характеристики мультиплексоров, объем управляющей памяти. Решение: Тип ПК: 8*12 Входящая ИКМ-линия: 3 Входящий КИ: 15 Исходящая ИКМ линия: 12 Свободный КИ, назначаемый УУ: 4 Пространственные S-коммутаторы создают в коммутационном поле электрический соединительный путь, который поддерживается в течение всего времени существования соединения. При этом обеспечивается физическое соединение входа с выходом. Пространственная коммутация может быть использована для коммутации и цифровых каналов. Принцип пространственной коммутации цифровых каналов представлен на рисунке 1.  Рисунок 1 - Принцип пространственной коммутации цифровых каналов ЭК управляется импульсной последовательностью, присвоенной соответствующему временному каналу ni, то есть через ЭК может передаваться информация между одноименными временными каналами входящей и исходящей ИКМ-линии. Пространственный коммутатор цифровых каналов может иметь несколько входов и несколько выходов. Он не осуществляет ни сжатие, ни расширение и, как правило, строится на двух типах комбинационных устройств: MUX – мультиплексор, DMUX - демультиплексор. Мультиплексор (MUX) – это цифровое комбинационное устройство без элементов памяти, у которого имеется несколько входов, информация из которых передается на один выход в соответствии с управляющей (адресной) информацией. Демультиплексор (DMX) – в отличие от мультиплексора наоборот имеет один вход и несколько выходов, информация на один из них. На рисунке 2 представим структурную схему ПК 8х12, реализованную на мультиплексорах.  Рисунок 2 - Схема пространственного коммутатора 8х16 на мультиплексорах В ячейку этой памяти (15 ячеек – по числу водящих КИ), записываем адрес входа MUXвх – 15, то есть содержимое ячеек АП указывает на то, какой из 8-ми входов должен быть проключен на выход. Разрядность каждой ячейки АП определим выражением: Log2 n, где n – число входов на MUX. Для рассматриваемого ПК: log2 8 = 3. Когда в этот коммутатор по ИКМ линии поступает информация в заданном канальном интервале, из ячейки АП считывается адрес, по которому проключается требуемое соединение входящей ИКМ-линии с исходящей в нужном MUX. Было рассчитано соединение ИКМвх = 3, ИКМ исх = 12, КИсв = 4. Практическое занятие №2 «Временная коммутация цифровых сигналов» Цель практического занятия: 1. Ознакомится с понятием «временная коммутация цифровых сигналов. 2. Изучить принципы построения временных коммутаторов цифровых сигналов. Контрольные вопросы: Каков основной недостаток временной коммутации цифровых каналов? - задержка зависит от соотношения номеров КИ во входящих и выходящих ИКМ линиях; -в ЗУ нельзя одновременно выполнить запись и чтение. 2. На каких основных элементах строятся временные коммутаторы? РЗУ и АЗУ Возможна ли временная коммутация канального интервала 29 с канальным интервалом 17? да Какова будет временная задержка при коммутации канального интервала 14 КИ с канальным интервалом 6? 156 мкс Какова будет временная задержка при коммутации канального интервала 11 с канальным интервалом 31? 78 мкс Из чего состоит временной коммутатор? РЗУ и АЗУ Какова разрядность разговорной памяти временного коммутатора? 8 Какова разрядность адресной памяти временного коммутатора на одну цифровую линию ИКМ-30? 5 Какая информация записывается в ячейки адресной памяти временного коммутатора? Адрес чтения или адрес записи Сколько ячеек содержит адресная память временного коммутатора на одну цифровую линию ИКМ-30? 32 Задание: 1. Рассмотреть процесс установления двухстороннего разговорного соединения во временном коммутаторе на одну линию ИКМ-30/32. 2. Изобразить схему временного коммутатора с указанием номеров ячеек разговорного и адресного ЗУ и их содержимого. 3. Описать процесс работы схемы при установлении соединения. 4. Определить временную задержку информации при коммутации указанных КИ. Решение: Входящий КИ – 15 Исходящий КИ - 4 Цифровая система передачи ИКМ-30/32 предназначена для формирования абонентских и соединительных линий ГТС и пригородной связи и позволяет организовать до 30 каналов ТЧ по парам низкочастотного кабеля ГТС, а при наличии соответствующего оборудования сопряжения и линейного тракта каналоформирующая аппаратура ИКМ-30/32 может использоваться для систем передачи по оптическим кабелям. Предусмотрена возможность организации канала звукового вещания вместо четырех каналов ТЧ и от одного до девяти каналов передачи дискретной информации со скоростью 8 кбит/с. Один канал передачи дискретной информации организуется в групповом тракте, остальные восемь – вместо одного из каналов ТЧ. Каналы ТЧ ИКМ-30/32 можно загружать нетелефонной информацией любого вида без ограничения их числа и способа группировки. Основные кабели на которых строится линейный тракт ИКМ-30/32, - это низкочастотные симметричные кабели типов Т и ТПП с диаметром жил 0,5 и 0,7 мм, но в случае необходимости система обеспечивает заданные параметры по высокочастотным кабелям ТЗ, ЗК, МКС с диаметром жил 1,2 мм. Линейный сигнал системы строится на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов. Линейный тракт системы строится на основе необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) и обслуживаемых регенерационных пунктов (ОРП). Длины регенерационных участков на реальной линии передачи выбираются в процессе проектирования с целью обеспечения номинальной помехозащищенности регенераторов, причем затухание регенерационного участка на полутактовой частоте fт/2 = 1024 кГц не должно превышать 36 дБ. Запись информации из входящих ИКМ-линий производится циклически, то есть импульсы каждого КИ входящей ИКМ-линии имеют в РЗУ определенную ячейку. Последовательный счетчик работает от генератора станции. Считывание информации из РЗУ происходит с произвольным доступом под управлением АЗУ и одновременно синхронизировано от генератора тактовых импульсов (ГТИ) с частотой 256 кГц. Управляющее устройство узла коммутации (ЦСК) по информации в памяти, отображающей состояние ячеек РЗУ, отыскивает свободный КИ исходящей ИКМ-линии. Как только наступает время этого КИ исходящей ИКМ-линии, тогда производится доступ к ячейке, соответствующей заданному КИ входящей ИКМ-линии, из нее считывается информация и передается в КИ исходящей ИКМ-линии. Максимальное время хранения информации в РЗУ- 125 мкс при коммутации одноименных каналов. Данная схема не имеет внутренних блокировок. Таким образом, основной недостаток временного коммутатора в том, что могут происходить задержки сигнала во времени на 125 мкс. Вторым недостатком является более сложная и дорогая схема по сравнению с пространственным коммутатором. Схемы на одних пространственных коммутаторах типа П, П-П, П-П-П практически не применяются в ЦСК из-за больших внутренних блокировок и затрат на построение поля. Аналогично коммутационным полям, построенным на пространственных коммутаторах, схемы В-В (Т-Т) практически не используются. Чаще всего коммутационные поля ЦСК строятся с использованием комбинированной коммутация В-П-В. Основное преимущество схемы В-П-В (T-S-T) перед схемами П-В-П (S-T-S) состоит в том, что она более экономична, так как временные коммутаторы дешевле пространственных и при высокой нагрузке обеспечивают более эффективное использование временных интервалов с меньшей вероятностью блокировки. Построим ВК, в котором требуется выполнить коммутацию между КИвх – 15 и Кисх – 4. Информация, поступающая из ИКМвх в виде восьмибитового речевого отсчета, преобразуется в параллельный восьмиразрядный код и записывается в 5-ую ячейку РЗУ. Используется неуправляемая циклическая запись. Построим схему внутреннего коммутатора.  Рисунок 3 - Схема временного коммутатора Одновременно те же канальные интервалы, но со сдвигом на 0,5 такта считывают содержимое ячейки АЗУ. Номер этой ячейки будет определяться текущим состоянием счетчика, а содержимое ячейки АЗУ хранит адрес ячейки РЗУ, из которой в данном КИ считывается содержимое в исходящую ИКМ- линию. То есть, как только подойдет время 30-го КИ, происходит обращение к 30-ой ячейке АЗУ. Информация, записанная в ней, определяет адрес ячейки РЗУ (5-ая ячейка РЗУ) и информация из 5-ой ячейки РЗУ считывается в исходящую ИКМ-линию. Таким образом, в течение каждого КИ к РЗУ производится два обращения: - первое, когда УУ выбирает № КИ, определяющий адрес записи в РЗУ; - второе, когда содержимое АЗУ, соответствующее определенному КИ, выбирается в качестве адреса считывания. Практическое занятие № 3 «Принципы построения коммутационных полей ЦСК» Цель практического занятия: 1. Изучить принципы построения коммутационных полей цифровых систем коммутации различной структуры. 2. Изучить принципы построения коммутационных полей ЦСК со структурой В-П-В. Контрольные вопросы: 1. Какие схемы построения используются в коммутационных полях современных ЦСК? Пространственные и временные коммутационные схемы 2. Структура и характеристики коммутационного поля типа В. Представляет собой одну ступень временной коммутаций, включающей такие обязательные узлы, как речевое запоминающее устройство (РЗУ) и управляющую память (УП). В РЗУ хранится закодированная речевая информация, а в УП - информация о соединениях между канальными интервалами трактов приема. 3. Структура и характеристики поля типа В-П-В. Звено пространственной коммутации состоит из n=32 коммутаторов. Число входов и выходов каждого коммутатора соответственно равно числу входящих и исходящих уплотненных линий. По способу организации промежуточных путей коммутационные поля ЦСК могут быть однородными и неоднородными. В однородных полях все внутристанционные пути (каналы) между входами КП и его выходами проходят через одинаковое число звеньев соединения. В неоднородных полях внутристанционные соединительные пути содержат разное число звеньев. Выбор кратчайшего соединительного пути в неоднородных полях зависит от состояния поля в момент установления соединения. При этом сначала отыскиваются кратчайшие пути, содержащие меньшее число звеньев соединения, если такие пути отсутствуют, то производится поиск пути через большее число звеньев. 4. Структура и характеристики поля типа П-В-П. Пространственные коммутаторы имеют большую вероятность внутренних блокировок, поэтому на практике получили распространения структуры, где пространственные ступени коммутации разделены временными ступенями. Цифровые поля первого класса объединяют все симметричные КП, состоящие из П- и В-ступеней, где начальное и конечное звенья являются S- ступенями. Цифровые КП этого класса реально имеют к = 1,2 каскадов 5-иг=1 каскадов Т-, т.е. имеют структуру П-В-П. Дополнительный каскад пространственной коммутации служит для увеличения пропускной способности КП, но не влияет на принципы установления соединений. 5. Какие режимы работы ступеней временной коммутации используются в поле В-П-В? Последовательная запись - произвольное считывание, произвольная запись - последовательное считывание, режим раздельной записи и считывания. 6. С какой целью коммутационные поля в ЦСК дублируются? Для надежности 7. Зачем между звеньями временной коммутации включают звенья пространственной коммутации? Для организации пространственно-временной коммутации на базе запоминающего устройства можно мультиплексировать несколько потоков и проводить коммутацию этого высокоскоростного потока. На выходе можно снова разделить поток на несколько исходящих. Для построения пространственно-временных коммутаторов применяются более сложные схемы. Схема, содержащая 16 двусторонних портов на 32 цифровых канала каждый. Под названием "порт" подразумевается часть схемы коммутации, принимающая и передающая цифровой поток. Как видно, она подразделяется на исходящую и входящую часть. На рисунке подробно показана входящая часть 0-го тракта и исходящая часть 16-го тракта. Проводность соединяющих эти порты шин показана на рисунке. Магистраль шины данных содержит 16 шин, магистраль "порт" — 4 шины, а магистраль "канал" — 5 шин, 14 шин для передачи обратных сигналов и для разводки тактовых. 8. Какие скорости цифровых линий используются внутри коммутационных полей ЦСК? 64 9. Какова может быть максимальная временная задержка в коммутационном поле В-П-В? Максимальная временная задержка в коммутационном поле В-П-В может составлять: 125 мкс. 10. Какова может быть максимальная временная задержка в коммутационном поле П-В-П? 1,75 мс. 11. Сколько трактов проключается в цифровом коммутационном поле при соединении двух абонентов? 16 12. В каком коде коммутируется речевая информация в цифровом коммутационном поле? В РЗУ хранится закодированная речевая информация, а в УП - информация о соединениях между канальными интервалами трактов приема. 13. Сколько временных коммутаторов необходимо для построения поля В-П-В на 10 входящих и 10 исходящих ИКМ линий? 10 14. Сколько временных коммутаторов необходимо для построения поля П-В-П на 32 входящих и 32 исходящих ИКМ линий? 32 15. Сколько пространственных коммутаторов необходимо для построения поля П-В-П на 8 входящих и 8 исходящих ИКМ линий? 8 16. Способы уменьшения вероятности блокировки в цифровых коммутационных полях. В цифровых станциях промежуточные линии представляют собой ИКМ-тракты содержащие 30 каналов, т.е. связанность равна 30, что значительно уменьшает вероятность блокировки. В многозвенных схемах применяется обусловленный способ искания, что подразумевает поиск свободного пути в целом. 17. Какие соединения могут быть проключены в цифровых коммутационных полях? Цифровое коммутационное поле (ЦКП) выполняет функции коммутации соединений различных видов: - коммутация разговорных соединений в цифровом виде; - коммутация межпроцессорных соединений; - коммутация тональных сигналов. Задание: 1. В коммутационном поле со структурой В-П-В на 8 входящих и 8 исходящих ИКМ-линий установить одностороннее соединение заданного КИ входящей ИКМ-линии с заданными КИ исходящей ИКМ-линии в соответствии с вариантом. Номер свободного КИ внутренней ИКМ-линии выбирается произвольно. 2. Изобразить схему коммутационного поля с указанием используемых при коммутации временных и пространственных коммутаторов, номеров ячеек управляющих и разговорных ЗУ, содержимого этих ячеек. 3. Определить требуемое число и характеристики пространственных и временных коммутаторов, необходимых для построения коммутационного поля. 4. Описать процесс работы схемы при коммутации одностороннего разговорного тракта заданных входящей ИКМ-линии и входящего КИ с исходящей ИКМ-линией и исходящим КИ. 5. Определить временную задержку информации при коммутации указанных КИ. Решение: Входящая ИКМ-линия – 0 Входящий КИ – 4 Исходящая ИКМ-линия – 3 Исходящий КИ – 15 Свободный КИ, назначаемый УУ – 4 Коммутационное поле (КП) выполняет коммутацию соединений различных видов: коммутацию разговорных соединений в цифровой форме, коммутацию межпроцессорных соединений; для надежности КП дублируется Коммутационные поля аналоговых станций из-за их дороговизны стремились построить так, чтобы уменьшить число точек коммутации, то есть строили в основном блокирующие схемы, неполнодоступные. В ЦСК коммутационные поля практически являются полнодоступными(неблокируемыми), и чаще всего многозвенными. Особенности ЦКП: 1) для обеспечения надежности ЦКП дублированы или резервированы, то есть имеют 3/4 слоя или плоскости, которые работают в горячем резерве (одна плоскость - основная, другая – резервная). Коммутация выполняется в обеих плоскостях. На выходе информация берется только с рабочей плоскости. Информация с обеих плоскостей всегда сравнивается. В случае несовпадения - запускаются тесты самопроверки и неисправная плоскость удаляется из конфигуруции; 2) ЦКП- однонаправленное, так как в нем всегда устанавливаются два независимых разговорных тракта в прямом и обратном направлениях (от одного абонента до другого). Однако, для подключения генераторов, например, ГВС, или приемников используется симплексное соединение; 3) для обеспечения большей пропускной способности и гибкости в установлении соединений ЦКП делают многозвенными, имеющими модульную архитектуру, то есть ЦКП строятся из типовых модулей или блоков; 4) для сокращения объема оборудования ( прежде всего числа проводов во внутристанционном кабеле)внутри или на входе ЦКП используется мультиплексирование (объединение) нескольких цифровых потоков в один с более высокой скоростью. Чаще всего используются следующие схемы мультиплексирования: - 2Е1→ 4096 Кбит/с ; - 4Е1→ 8192 Кбит/с. В этом случае в мультиплексированном потоке число КИ увеличивается в «n» раз. Величина «n» называется коэффициентом мультиплексирования (2 или 4), таким образом в 8-ми Мбит/потоке образуется 128 КИ (32х4=128), а в 4-х Мбит/с потоке- 64КИ (32х2=64). Соответственно, во временном коммутаторе, работающем с мультиплексированными потоками, изменятся параметры РЗУ и АЗУ следующим образом: при 4-х Мбит/с потоке - РЗУ имеет 64 ячейки разрядностью -8; - АЗУ: 8 ячеек; разрядностью - 4 (log2 8=4); - при 8-ми Мбит/с потоке- РЗУ имеет 125 ячеек; разрядностью -8; АЗУ: 125 ячеек; разрядность- 3 (log2 125=3). 5) не применяют более двух звеньев временной коммутации, а между этими звеньями ставят несколько звеньев пространственной коммутации. Построим коммутационное поле ЦСК типа В-П-В на рисунке 4.  Рисунок 4 - Коммутационное поле ЦСК типа В-П-В Список использованных источников 1. Гольдштейн Б.С. Сети связи: учебник для вузов / Б. С. Гольдштейн, Н. А. Соколов, Г. Г. Яновский. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 400 с. 2. Гольдштейн Б.С. Системы коммутации: учебник для вузов / Б. С. Гольдштейн. - СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2003. - 317 с. 3. Росляков А.В. Сети следующего поколения NGN: учебное пособие / А. В. Росляков. - Самара: ИУНЛ ПГАТИ, 2008. - 424 с. |