2.3. Ступень пространственной коммутации

Блок или модуль цифрового коммутационного поля, осуществляющий пространственную коммутацию цифрового сигнала (преобразование его пространственной координаты), называется пространственной ступенью коммутации или S-ступенью (от space - пространство).

Суть преобразования пространственной координаты цифровых сигналов состоит в том, чтобы переместить данное кодовое слово из одной ИКМ линии в другую с сохранением порядка следования кодового слова в структурах циклов обеих линий (рис. 2.9).

Векторное представление такого преобразования показано на рис. 2.10. В этом случае вновь предполагается ортогональность преобразований временной и пространственной координат цифрового сигнала:

Ц>(8. Т) = Ц>(8) + Ц>(Т) = "¥(8),

где ЧТ) = 0.

Для Г-ступеней, реализующих режим разделения записи и считывания, число А равно 2, т.е. благодаря этому режиму удается в два раза увеличить емкость Г-ступени по сравнению с основной схемой фактически за счет удвоения емкости речевого ЗУ.

Быстродействие Г-ступени с раздельными записью/считыванием ограничивается скоростью записи в ЗУ, так как для записи требуются три сигнала (входные речевые кодовые сигналы, последовательный адрес записи и сигнал разрешения записи), а для считывания -два сигнала (исходящие речевые кодовые сигналы, адрес коммутации). В связи с тем, что режим «раздельная запись/раздельное считывание» реализуется так, что общее время записи равно времени считывания, быстродействие Т-ступени определяется временем процедуры записи. Однако возможен иной режим работы Г-ступени, который получил название «медленная запись/быстрое чтение», и позволяющий значительно увеличить ее быстродействие. При этом, как правило, требуется уже три речевых ЗУ, работа которых может быть построена по принципу, например, парной записи, т.е. в первом цикле То происходит разделение входных кодовых слов и запись их одновременно в ЗУ1 и ЗУ2 (например, слов Ао, Со - в ЗУ1, а Во и Do - в ЗУ2). Аналогично в цикле Tj осуществляется запись в ЗУ2 и ЗУЗ, в цикле Тг - в ЗУ 1 и ЗУЗ.

В То цикле из речевого ЗУЗ производится считывание кодовых слов согласно адресам управляющего ЗУ. Эти кодовые слова были записаны в двух предыдущих циклах Т./ и Т.2 (это могут быть слова A.i, В.2, C.i, 0.2). В Г] цикле считывание осуществляется из речевого ЗУ1, а в Тг цикле - из ЗУ2. Быстродействие такой Г-ступени определяется временем считывания из речевого ЗУ, которое значительно меньше времени записи в ЗУ.

Из всех рассмотренных схем Г-ступени минимальный объем речевого ЗУ имеет основная схема. Увеличение быстродействия Г-ступени путем изменения режима доступа приводит к увеличению объема речевого ЗУ. Так, для реализации режима «медленная запись/быстрое чтение» требуются уже три речевых ЗУ. Однако, быстрое снижение стоимости ЗУ в последние годы делают экономически обоснованным применение таких Т-ступеней.

Недостатком модуля временной коммутации является то, что он способен коммутировать каналы только одной цифровой линии. Поэтому для коммутации N ИКМ линий необходимо N модулей. А для организации соединения между собой разных ИКМ линий последовательно с ним необходимо включение дополнительного оборудования - блоков пространственной или пространственно-временной коммутации.

Сигнал от абонента А

Цикл входящей /-ой ИКМ линии

ИКМ линии

Сигнал абонента А передан абоненту В

Рис. 2.9. Иллюстрация принципа пространственной коммутации

Т tn

tie-t2 t

Рис. 2.10. Векторное представление пространственной коммутации

Структурно -ступень описывается с помощью трех чисел: ЫхМ, К, где Ы, М - количество входящих и исходящих ИКМ линий; К - число канальных интервалов в каждой из ИКМ линий. Если известна величина К (например, ИКМ-30), то структурно -ступень характеризуется двумя числами: /VxM.

Поясним принцип преобразования пространственной координаты цифрового сигнала, использовав для этого условную коммутационную матрицу (рис. 2.11). Матрица состоит из вертикальных и горизонтальных шин и элементов «И» (электронные ключи).

Пусть в некоторые канальные интервалы (например, КИ1 и КИ2) необходимо передавать кодовые слова из первой входящей ИКМ линии, которая включена в первую горизонтальную шину, во вторую и в Л-ую исходящие ИКМ линии, которые включены во вторую и в /У-ую вертикальные шины соответственно. В заданное время управляющее устройство (на рис. 2.11 не показано) включает соответствующие ключи, посылая сигналы управления уг и У\„, и кодовое слово во время КИ1 из первой входящей ИКМ линии попадает во вторую исходящую ИКМ линию, а во время КИ2 - в /У-ую исходящую ИКМ линию. Каждый ключ остается открытым только на время длительности одного канального интервала. Понятно, что для обеспечения нормальной работы такой матрицы необходимо, чтобы в каждый момент времени работал только один ключ на каждой вертикали.

Исходящие ИКМ линии 2

S S X S

(U S

У---Ут1

I- &

L- &

L &

Xl Хз

Комбинационная часть

Рис. 2.11. Пример работы пространственной коммутационной матрицы

Если пространственная коммутационная матрица строится для параллельной передачи 8-битового кодового слова, то понадобятся 8 горизонталей и 8 вертикалей для одного кодового слова.

Подчеркнем, что переключение ключевых элементов в матрице производится в темпе поступления кодовых слов.

Анализ работы пространственной коммутационной матрицы показывает, что сигнал на входе этой матрицы в каждый момент времени определяется только значением входного сигнала и управляющего сигнала и не зависит от того, что было на этих входах в предыдущий момент. Следовательно, матрица представляет собой комбинационный автомат (рис. 2.12) с информационными входами, М информационными выходами и N-x-M точками коммутации, работа которых определяется управляющей частью.

Комбинационная часть S-ступени может быть реализована различными способами: на электронных ключах (рис. 2.13, а), на интегральных схемах средней степени интеграции -мультиплексорах и демультиплексорах (рис. 2.13, б и в), или на БИС матричной структуры - профаммируемых логических матрицах (ПЛМ) (рис. 2.13, г).

Управляющая часть

Рис. 2.12. Представление 5-ступени в виде комбинационного автомата