3.3. СЕТИ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

В сетях с коммутацией каналов между вызывающей и вызываемой оконечными установками в течение всего времени передачи имеется сквозное соединение (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Сегь с коммутацией каналов

Соединительный тракт состоит из ряда участков, которые в процессе установления соединения включаются последовательно друг за другом. Он является «прозрачным» в отношении кодов, используемых в оконечных установках при передаче данных, и методов управления. Время распространения сигнала данных по соединительному тракту постоянно.

В сеансе связи различают три фазы: установление соединения, передачу данных и разъединение соединения (см. рис. 3.1 а). Процессом установления соединения управляет вызывающая

оконечная установка, которая посылает в свой коммутационный узел сигнал вызова, получает от узла ответный сигнал (приглашение к набору номера) и вслед за этим передает в узел адресную информацию (знаки набора номера). Коммутационный узел обрабатывает эту информацию, занимает один из каналов в пучке, ведущем к следующему коммутационному узлу, и передает последнему знаки набора, необходимые для дальнейшего установления соединения. Таким образом постепенно по участкам вплоть до вызываемой оконечной установки образуется соединительный тракт. После завершения этого процесса от сети на вызывающую и вызываемую оконечные установки поступают сигналы, извещающие о том, что соединение включено и готово к передаче данных.

С этого момента ход передачи данных определяется оконечной установкой. В оконечной установке (автоматически или с участием абонента) принимается решение о мерах, которые необходимо принять для обнаружения и исправления ошибок передачи. Меры могут быть различными в зависимости от тех или иных условий работы.

Разъединение может быть начато любой из двух связанных между собой оконечных установок с помощью сигнала отбоя. По этому сигналу все коммутационные узлы, участвующие в образовании соединительного тракта, отключают соединения.

Среди сетей передачи данных с коммутацией каналов различают два типа: синхронные и асинхронные сети.

3.3.1. АСИНХРОННЫЕ СЕТИ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

3.3.1.1. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ АСИНХРОННЫХ СЕТЕЙ

В асинхронных сетях общая синхронизация по элементам отсутствует и для сети не задаются единые «такты». Отдельные АПД и коммутационные устройства имеют самостоятельные, независимые друг от друга тактовые генераторы.

На рис. 3.4 схематически изображена структура такой сети с оконечными установками, многоканальным оборудованием и коммутационными узлами. Для связи оконечных установок с коммутационными узлами используются абонентские линии и каналы многоканальных систем. Коммутационные узлы соединены между собой пучками каналов. Перед узлами пучки расщепляются на отдельные каналы.

Расщепление допускает определенную свободу в организации сети. Например, при передаче по линиям связи могут применяться системы как частотного, так и временного разделения каналов (см. разд. 1.4.2), в узлах сети может устанавливаться аппаратура как пространственной, так и временной коммутации каналов (см. том 1, разд. 6.1.3, а также [3.14]). Такая свобода в выборе

Рис. 3.4. Асинхронная сеть с коммутацией каналов

Каналообразующей и коммутационной аппаратуры необходима, в частности, при организации телеграфной связи и передачи данных по общей сети, когда в первую очередь должно использоваться уже имеющееся оборудование телеграфной сети, например, системы тонального телеграфирования (см, разд. 1.4.2.2). Тогда по мере технических и экономических возможностей указанное оборудование постепенно может дополняться или заменяться более совершенным, основанным на новых разработках в области техники связи.

Как показано на рис. 3.4, соединительный тракт между вызывающей и вызываемой оконечными установками состоит из нескольких участков, которые через коммутационные узлы последовательно включены друг за другом. Так как каждый участок тракта передачи и каждый коммутационный узел вносят свою долю в общее искажение передаваемого сигнала данных, то передачу и коммутацию необходимо осуществлять с возможно меньшими искажениями.

Требование минимума искажений важно в первую очередь для неизохронных сигналов, которые принципиально не поддаются коррекции. Изохронные сигналы данных, напротив, могут корректироваться на каждом участке тракта передачи и в каждом коммутационном узле. В системах временного разделения, имеющих синхронные каналы или каналы с образованием знаковых циклов (см. разд. 1.4.2.3), коррекция осуществляется автоматически. В системах частотного разделения, которые допускают передачу с варьируемой скоростью, т. е. являются «прозрачными» (см. 1.4.2.2) для коррекции необходимо устанавливать дополнительные устройства. Однако из-за высоких затрат от этого обычно отказываются, вследствие чего в таких случаях передача и коммутация также должны осуществляться с возможно меньшими искажениями.

3.3.1.2. СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ С ВРК В АСИНХРОННЫХ СЕТЯХ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

В асинхронной сети С коммутацией каналов каждая система передачи с временным разделением (ВРК) имеет свой собственный синхронизм, не зависимый от синхронизма других систем. Вследствие этого тактовые частоты систем с ВРК различны, т. е. соединительный тракт между абонентами состоит из участков с не совсем одинаковыми скоростями передачи.

В системах с временным разделением синхронных каналов (см. разд. 1.4.2.3), в которых каждому поступающему с ООД биту ставится в соответствие один бит в групповом потоке, из-за различия в скоростях передачи может возникнуть явление проскальзывания сигналов с выпадением битов или добавлением лишних. Это означает, что один из битов не передается далее, так как следующая система имеет слишком низкую скорость передачи, или, наоборот, какой-либо из битов оказывается переданным повторно, так как следующая система имеет слишком высокую скорость (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Проскальзывание битов в асинхронной сети с коммутацией каналов

Поэтому в системах с ВРК, работающих в асинхронных сетях с коммутацией каналов, необходимо применять специальные способы выравнивания скоростей, при которых за счет исключения или добавления согласующих («пустых») битов в каждом отдельном канале данных достигается согласование со скоростью передачи по каналам соединительного тракта. Иначе говоря, необходимы системы с временным разделением, имеющие каналы с согласованием скоростей — стаффинговые каналы (см. разд. 1.4.2.3).

С явлением проскальзывания битов следует считаться также в случае применения систем временного разделения, имеющих

каналы с образованием знаковых циклов (см. разд. 1.4.2.3). Такие системы должны выявлять знаковые циклы и устранять расхождения скоростей между каналами данных путем укорочения или удлинения стопового элемента.

В системах временного разделения с «прозрачными» каналами (см. разд. 1.4.2.3), преобразующих сигналы ООД в передаваемую последовательность битов путем позиционно-временного кодирования, проблема проскальзывания битов не возникает. Действительно, в этом случае сигнал после каждого участка передачи характеризуется, в принципе, неменяющимися временными соотношениями и таким же передается далее. Конечно, чтобы искажения, возникающие из-за многократного кодирования, были не слишком велики, неизбежная при кодировании ошибка должна оставаться на достаточно низком уровне.

3.3.1.3. ОБОРУДОВАНИЕ ВРЕМЕННОЙ КОММУТАЦИИ КАНАЛОВ В АСИНХРОННЫХ СЕТЯХ

Если к коммутационным узлам асинхронной сети подключены системы с ВРК, имеющие стаффинговые каналы или каналы с образованием знаковых циклов, то в устройствах последовательной временной коммутации по битам (см. том 1, разд. 6.1.3.2) допустимы искажения сигналов данных, составляющие не более половины единичного интервала.

При использовании систем временного разделения с «прозрачными» каналами или систем частотного разделения каналов искажения, возникающие в процессе последовательной коммутации битов, должны быть весьма малыми, так как они входят в суммарное искажение. Хотя в случае изохронных сигналов данных между коммутационной аппаратурой и многоканальной системой передачи можно было бы установить корректор, в нем потребовалось бы осуществлять описанное в разд. 3.3.1.2. согласование скоростей и пришлось бы примириться со связанными с этим затратами.

При наличии стаффинговых каналов и каналов с образованием знаковых циклов может применяться коммутация групп битов, которая обеспечивает более высокую производительность (см. разд. 2. 1.1.1, пример 3, табл. 2.1).

3.3.1.4. СТРУКТУРА АСИНХРОННОЙ СЕТИ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

Структура асинхронной сети с коммутацией каналов показана на рис. 3.6, где изображен нижний уровень сети — часть сети от абонентов до коммутационного узла. Абонентские стыки образуют границу между ООД и сетью передачи данных. В местах расположения абонентов находятся также приборы подключения

(ПП), которые обеспечивают сопряжение ООД с сетью (см. разд. 2.2.2). В тех случаях, когда ООД не управляет непосредстственно через цепи данных стыка процессами установления и разъединения соединений, вместо ПП устанавливаются вызывные приборы (ВП), содержащие необходимые для такого управления элементы (см. разд. 2.2.1).

Рис. 3.6. Структура асинхронной сети с коммутацией каналов:

1 — абонентские стыки; 2 — приборы подключения или вызывные приборы; 3 — абонентские линии; 4 — мультиплексоры; 5 — концентраторы; 6 — соединительные линии; 7 — коммутационный узел

Через абонентские линии ПП и ВП связаны с мультиплексорами или концентраторами, которые обычно размещаются в том же месте, где оборудование коммутационной станции телефонной сети. С помощью мультиплексора образуется пучок каналов, число которых равно числу абонентских линий. Концентратор, наоборот, собирает и уплотняет нагрузку абонентских линий, поэтому в пучке должно быть меньше каналов, чем имеется абонентских линий (см. разд. 2.1.1.2).

Коммутационные узлы сети передачи данных устанавливаются в местах расположения центральных коммутационных станций телефонной сети, а при высокой плотности абонентов — и в местах главных коммутационных станций этой сети. Коммутационные узлы верхнего уровня сети передачи данных связаны между собой разветвленной системой линий.

3.3.1.5. СИНХРОНИЗАЦИЯ ОКОНЕЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДАННЫХ

Согласно Рекомендациям МККТТ, касающимся абонентских стыков аппаратуры передачи данных при подключении к сети передачи данных синхронного оконечного оборудования (см. разд. 1.1.3), сеть должна обеспечивать подачу на каждое ООД тактового синхросигнала и взаимный синхронизм по элементам между передающим и принимающим ООД. В асинхронных сетях с коммутацией каналов, где внутренняя общесетевая тактовая синхронизация отсутствует, это требование выполняется за счет установки в ПП или ВП тех абонентов, которые имеют синхронное ООД, синхронных тактовых генераторов. Эти генераторы формируют тактовые сигналы передачи и после установления соединения выделяют из поступающих с противоположной стороны сигналов данных тактовые синхросигналы приема. Достигнутый таким способом синхронизм по элементам является индивидуальным для каждого соединения и сохраняется только на то время, пока данное соединение существует.

3.3.1.6. НЕЗАВИСИМОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ОТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ БИТОВ В АСИНХРОННЫХ СЕТЯХ

Передача между синхронными оконечными установками не должна зависеть от вида передаваемой последовательности битов. В асинхронных сетях требуемая независимость может быть обеспечена с помощью скремблеров (см. разд. 2.2.1.1, 2.2.2.2) [3.15]. Согласно этому методу сигналы, поступающие от ООД, в фазе передачи данных скремблируются (их биты перемешиваются) в ПП или ВП на передающей стороне. В ПП или ВП на приемной стороне сигналы восстанавливаются в их первоначальном виде с помощью дескремблера.

Перед началом передачи ПП или ВП включает скремблер и по истечении времени, которое необходимо дескремблеру на противоположной стороне для вхождения в синхронизм, подает на ООД сигнал, разрешающий передачу. С этого момента скремблер обеспечивает наличие в направляемом на коммутационный узел сигнале смен символов даже в том случае, когда ООД выдает длинную последовательность одинаковых символов. Это предотвращает возможность случайного разъединения против желания абонентов, так как длинная последовательность нулей, которая могла бы быть принята за сигнал отбоя, при этом не появляется.

Если же действительно нужно разъединить соединение, то ПП или ВП, управляемые через стык от ООД, отключают скремблер и посылают в линию связи длинную последовательность нулей. Если в течение определенного интервала времени коммутационный узел принимал только символы «0», подряд следующие друг за другом, то он разъединяет соединение.

Передачу можно сделать независимой от последовательности символов (битов) и другим способом: в последовательность битов, выдаваемую ООД, по определенному правилу с помощью ПП или ВП вводить дополнительные биты. Однако данный метод приводит к повышению скорости передачи (см. разд. 3.3.2.5) и поэтому в асинхронных сетях с коммутацией каналов ограничивает свободу в выборе типа АПД.