3.3.2. СИНХРОННЫЕ СЕТИ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

3.3.2.1. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ СИНХРОННЫХ СЕТЕЙ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

В синхронной сети с коммутацией каналов ход во времени всех процессов передачи и коммутации определяется единым тактовым синхросигналом. Он подводится ко всей аппаратуре и оборудованию сети (рис. 3.7), задает для всей сети жесткий временной растр и обеспечивает синхронизм всех процессов.

Рис. 3.7. Синхронная сеть с коммутацией каналов

Поэтому в такой сети обрабатываются исключительно изохронные сигналы определенной длительности.

В состав сети входят только системы временного разделения, имеющие синхронные каналы или каналы с образованием знаковых циклов. Эти многоканальные системы лучше, чем системы с «прозрачными» каналами и системы частотного разделения, приспособлены к свойствам такой сети. Искажения, появляющиеся при передаче и коммутации, устраняются в этих системах автоматически.

Поскольку все каналообразующее и коммутационное оборудование имеет одинаковую тактовую частоту, разница в скоростях, которая могла бы вызвать проскальзывание битов, не возникает. По этой же причине для синхронной сети нет необходимости в специальных мерах по согласованию скоростей в отдельных каналах. Это справедливо и для периферийной части сети, если к

ней подключено синхронное оконечное оборудование, синхронизируемое по элементам от сети. При наличии стартстопного оконечного оборудования, которое имеет независимые от сети тактовые генераторы, стартстопные сигналы ООД преобразуются с помощью ПП, ВП или периферийного мультиплексора в изохронные сигналы сети.

Рис. 3.8. Пространственное и временное упорядочение каналов данных с помощью коммутационного оборудования

Поскольку необходимость в согласовании скоростей в сети отпадает, можно отказаться от расщепления на отдельные каналы перед коммутационными узлами; многоканальные сигналы систем с временным разделением могут быть непосредственно подведены к коммутационным узлам (см. рис. 3.7). В этом случае коммутационные узлы обеспечивают наряду с пространственным также и временное упорядочение (см. том 1, разд. 6.1.3.3) каналов данных (рис. 3.8).

3.3.2.2. СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ С ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ В СИНХРОННЫХ СЕТЯХ

В синхронных сетях с коммутацией каналов не нужно принимать специальные меры по согласованию скоростей, поэтому вместо систем временного разделения со стаффинговыми каналами в этих сетях можно использовать аналогичные системы с синхронными каналами (см. разд. 1.4.2.3).

При наличии систем временного разделения, имеющих каналы с образованием знаковых циклов, в синхронной сети с коммутацией каналов только для каналообразующей аппаратуры, на которую поступают сигналы стартстопного оконечного оборудования, необходимо выравнивание скоростей путем изменения длины стопового элемента.

3.3.2.3. ОБОРУДОВАНИЕ ВРЕМЕННОЙ КОММУТАЦИИ КАНАЛОВ В СИНХРОННОИ СЕТИ

Оборудование временной коммутации каналов в синхронных сетях часто работает по принципу групповой коммутации битов, так как этот метод отличается высокой производительностью (см. разд. 2.1.1.1, табл. 2.1).

Поскольку в синхронной сети с коммутацией каналов можно отказаться от расщепления групповых сигналов на сигналы отдельных каналов, в месте расположения коммутационного узла нет надобности иметь самостоятельную каналообразующую аппаратуру. На входе коммутационного узла с ВРК на каждую линию связи устанавливают по одному последовательно-параллельному преобразователю и по одному устройству, которое по временному положению каналов данных определяет их адреса. На выходе узла прошедшие коммутацию группы битов заносятся в канальные запоминающие устройства и хранятся там до тех пор, пока в надлежащие интервалы времени не будут направлены в ведущие далее линии связи.

Тактовая синхронизация дает преимущества и в том случае, если перед коммутационным узлом упомянутое расщепление на отдельные временные каналы все же происходит и сигналы данных в форме изменений значащих позиций коммутируются последовательно по битам. Дело в том, что сигналы данных на входе и выходе временной каналообразующей аппаратуры можно сделать синфазными тактовому растру, соответствующему скорости модуляции сигналов, и тогда при коммутации допустимо искажение величиной до одного единичного интервала. Таким образом, в пределах одного единичного интервала можно коммутировать больше изменений значащих позиций (см. разд. 2.1.1.1, пример 3), т. е. при последовательной коммутации по битам число одновременно используемых соединений на одну коммутационную систему в синхронной сети больше, чем в асинхронной.

3.3.2.4. СТРУКТУРА СИНХРОННОЙ СЕТИ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

Как видно из рис. 3.9, структура синхронной сети с коммутацией каналов в основном совпадает со структурой аналогичной асинхронной сети (см. рис. 3.6), даже если каналообразующее и

Рис. 3.9. Структура сил хрониой сети с коммутацией каналов: 1 — абонентские стыки; 2 — приборы подключения или вызывные приборы; 3 — абонентские линии; 6 — соединительные линии; 7 — коммутационный узел

коммутационное оборудование обеих сетей по описанным выше причинам различно.

3.3.2.5. НЕЗАВИСИМОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ОТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ БИТОВ В СИНХРОННОИ СЕТИ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

Независимость передачи от вида последовательности битов в синхронной сети достигается за счет образования так называемых конвертов [3.16]. При этом поступающие с ООД данные в ПП или ВП подразделяются на группы по нескольку, например по восемь или шесть, битов и к каждой группе битов добавляются два бита — синхронизирующий и статусный (рис. 3.10).

Рис. 3,10. Поток битов: а) с конвертами по бита; статусный бит; синхронизирующий бит; информационные биты; б) с конвертами по бита; синхронизирующий бит; информационные биты; статусный бит

По синхронизирующему биту определяется начало конверта. Статусный бит указывает, предназначены ли содержащиеся в конверте информационные биты для других абонентов или же несут управляющую информацию (знаки сигнализации) для коммутационного узла. Таким образом, статусный бит предотвращает возможность разъединения соединения в фазе передачи данных из-за случайного совпадения последовательности битов данных с сигналом отбоя.

По сравнению с методом, основанным на использовании скремблеров (см. разд. 3.3.1.6), конверты обеспечивают более быстрый переход от фазы установления соединения к фазе передачи данных и от нее к фазе разъединения соединения, так как изменение статусного бита может быть обнаружено немедленно и нет необходимости, в отличие от системы со скремблерами, перед началом передачи данных ожидать вхождения дескремблера в синхронизм, а перед разъединением в течение еще более длительного времени — приема нулевых битов.

Если число информационных битов в знаках сигнализации и конвертах выбрано одинаковым, то знаки сигнализации

непосредственно образуют конверты; тогда синхронизм длительно передаваемых конвертов одновременно гарантирует фазирование знаков сигнализации и уже не требуется специально устанавливать его перед каждым приемом знаков сигнализации.

Конечно, введение синхронизирующего и статусного битов вызывает повышение скорости в сети. При использовании групп по восемь информационных битов скорость передачи АПД должна быть увеличена в 10/8 раз, а в случае групп по шесть информационных битов — в 8/6 раза. Таким образом, для организации связи между ООД, выдающими информацию со скоростью, например, 2,4 кбит/с, в сети необходимы каналы с общей скоростью передачи 3 или 3,2 кбит/с соответственно (см. разд. 1.4.2.3, табл. 1.15).

3.3.2.6. ОБНАРУЖЕНИЕ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Эксплуатация сети передачи данных облегчается, если неисправности в тех местах сети, где обычно нет обслуживающего персонала, обнаруживаются автоматически и о них сообщается в те пункты, где находятся люди. Если, кроме того, из этих пунктов можно локализовать неисправности, то это позволяет сразу же направить к месту аварии обслуживающий персонал. В качестве примера, иллюстрирующего принципы распознавания и локализации неисправностей, рассмотрим один из методов, применимых в синхронных сетях с формированием конвертов.

При данном методе обнаружение неисправности в области между коммутационными узлами и мультиплексорами (см. рис. 3.9) основано на контроле циклового синхронизма системы с временным разделением каналов. При наличии в сети неисправных элементов или длительных помех на линиях связи цикловый синхронизм теряется. В этом случае включается сигнал неисправности, который на обслуживаемом коммутационном узле непосредственно оповещает персонал, а от необслуживаемого мультиплексора передается на коммутационный узел по служебному каналу системы временного разделения. Включив испытательный шлейф, который отделяет вышедшую из строя линию от коммутационного узла и подает многоканальный сигнал с неисправного выхода коммутационного узла непосредственно на вход, можно установить следует ли искать неисправность в коммутационном узле или же на линии связи и в мультиплексоре.

В области абонентских линий между мультиплексорами и ПП или ВП (см. рис. 3.9) неисправности могут быть обнаружены на основе контроля синхронизма конвертов. При потере такого синхронизма на входе мультиплексора по соответствующему каналу данных на коммутационный узел посылается специальный сигнализирующий конверт. При потере синхронизма конвертов в

ПП или ВП вследствие длительной передачи сигнала, соответствующего символу «0», возникает такая же потеря синхронизма на входе мультиплексора. С помощью испытательных шлейфов, которые включаются у мультиплексора со стороны каналов данных по сигналам от коммутационного узла в виде специальных управляющих конвертов, можно отличить неисправность в мультиплексоре от неисправностей на абонентской линии и в оконечной установке.

3.3.2.7. СИНХРОНИЗАЦИЯ СЕТИ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

Тактовая синхронизация на нижнем уровне сети. Каждый коммутационный узел сети управляет ходом процессов передачи на соответствующем ему нижестоящем уровне сети.

Скорость передачи многоканальных сигналов с разделением по времени от коммутационного узла на мультиплексоры определяются тактовым синхросигналом коммутационного узла. Мультиплексор выделяет этот синхросигнал из поступающего многоканального сигнала и использует его при передаче на ПП и ВП сигналов данных, а также при передаче в противоположном направлении, на коммутационный узел, многоканального сигнала.

В ПП и ВП тактовый сигнал выделяется из поступающего от мультиплексора сигнала данных. При наличии синхронного ООД тактовый сигнал подается через стык на ООД и задает такты как при приеме, так и при передаче. В случае стартстопного ООД мультиплексор, а иногда ПП или ВП преобразуют изохронные сигналы сети в стартстопные сигналы ООД и обратно.

Оконечное оборудование данных и мультиплексор нижнего уровня сети передают сигналы данных синхронно с сигналами, поступающими с коммутационного узла. Поэтому вся аппаратура нижнего уровня сети, относящегося к некоторому коммутационному узлу, работает с тактовой частотой этого узла. Фазовые различия в каждом случае выравниваются за счет промежуточного запоминания сигналов на входах.

Синхронизация на верхнем уровне сети. Из-за отклонений частот тактовых генераторов различных коммутационных узлов при передаче сигналов, поступивших на какой-либо коммутационный узел верхнего уровня сети, на другие узлы или на нижестоящий уровень сети может возникать проскальзывание битов. Чтобы предотвратить его, необходимо синхронизировать между собой тактовые генераторы коммутационных узлов. Это можно осуществить двумя способами.

По первому способу (рис. 3.11а) для верхнего уровня сети вводится высокостабильный главный тактовый генератор ГТГ, на частоту и фазу которого настраиваются тактовые генераторы ТГ коммутационных узлов. С этой целью от главного тактового

генератора на все остальные передается сигнал опорной частоты. Для его передачи можно использовать специальную распределительную сеть синхронизации, но можно поступить и иначе — установить главный тактовый генератор в коммутационном узле, расположенном в центральном пункте сети, и выделять опорный сигнал из сигналов, передаваемых по основным каналам данных между коммутационными узлами.

Рис. 3.11. Схема синхронизации сети: а) с помощью вышестоящего главного тактового генератора; б) путем взаимной регулировки тактовых генераторов

Благодаря регулировке фазы между тактовыми генераторами коммутационных узлов обеспечивается жесткая фазовая взаимосвязь. Фазовое дрожание, вызываемое колебаниями времени пробега сигналов по линии связи, всегда лежит в определенных границах. Поэтому его можно полностью устранить путем промежуточного запоминания сигналов на входах коммутационных узлов. Сигналы данных записываются в запоминающее устройство в соответствии с тактами поступающего многоканального сигнала, т. е. тактами передающего их коммутационного узла, и считываются в соответствии с тактами принимающего коммутационного узла.

Главный тактовый генератор ГТГ имеет атомный эталон частоты. Остальные тактовые генераторы построены на основе высокостабильных кварцевых генераторов с регулируемой фазой. При отключении канала синхронизации они могут в течение многих часов продолжать работать самостоятельно без изменения фазовых соотношений между генерируемыми сигналами.

Метод синхронизации, основанный на использовании единого для всей сети главного тактового генератора, получил распространение преимущественно в специализированных сетях передачи данных [3.17-3.19].

Известен и другой метод, при котором синхронизация достигается за счет взаимной регулировки тактовых генераторов сети

(рис. 3.116). При этом каждый тактовый генератор устанавливает свою частоту, усредняя фазы тактовых сигналов, поступающих от других генераторов [3.20, 3.21]. В этом случае для устранения различий в фазах на входах коммутационных узлов также необходимы запоминающие устройства.

В условиях международной связи для обеспечения совместной работы синхронных сетей разных стран в перспективе предполагается организовать их общую синхронизацию, однако на ближайшее время предусмотрен такой режим, при котором отдельные сети работают независимо друг от друга. Благодаря тому, что в каждой сети с помощью атомного эталона тактовая частота поддерживается с высокой точностью проскальзывание битов, неизбежное при такой плезиохронной работе сетей, появляется столь редко, что средний коэффициент ошибок остается в допустимых пределах.