7=VA'

' V, В - const 1

lи-const

p,л-const

0.103

Рис. 4.14. Зависимость среднего использования линий НДВ от доступности (а).

Вероятности потерь сообщения (б) и емкости пучка линий (в)

Принципы построения и структурные параметры звеньевых включений

Рассмотренные выше однозвенные коммутационные схемы с N входами и М выходами, образо­ванные по способу полнодоступного и неполнодоступного включения, характеризуются низким ис­пользованием точек коммутации. В тех системах коммутации, в которых к качеству разговорного тракта предъявляются более высокие требования (координатные и квазиэлектронные АТС), стои­мость образующих коммутационную систему элементов значительно повышается, что существенно увеличивает стоимость коммутационного оборудования. Поэтому необходимо найти такие способы построения коммутационной системы, которые позволяют уменьшить число точек коммутации, а следовательно, и стоимость коммутационной системы. Эта задача решается применением, так назы­ваемых звеньевых включений, характеризующихся тем, что соединение входа с выходом коммутаци­онной системы, производится через два и более звеньев, т. е. осуществляется через две и более точек коммутации. Если соединение устанавливается через два звена, то схема называется двухзвенной. Ка­ждое звено состоит из нескольких отдельных коммутаторов.

В качестве примера на рис. 4.15а приведена двухзвенная схема с N=16 входами и M=16 выходами. Звенья А и В строятся на основе коммутаторов 4 X 4. Звено А образуется из четырех коммутаторов, в каждый из которых включаются четыре входа. Аналогично строится звено В, в четыре коммутатора которого включаются 16 выходов. Соединения между звеньями осуществляются с помощью линий, включаемых в выходы коммутаторов звена А и во входы коммутаторов звена В. Эти линии называ­ются промежуточными линиями (ПЛ). В нашем примере число промежуточных линий равно К_п._л=16. Как видно из рис. 4.15а, каждый из 16 включенных в четыре коммутатора звена А входов может быть подключен к любому из 16 выходов через промежуточную линию и один из четырех коммутаторов звена В. Эту же задачу можно решить применением однозвенной полнодоступной схемы с числом входов N=16 и числом выходов М=16 (рис. 4.156). В этом случае число точек коммутации будет рав­но T=NxM= 16x16=256. В двухзвенной схеме (рис. 4.15а) общее число точек коммутации равно сум­ме точек коммутации на звеньях А и В: Т=Т_А + Т_В =64+64=128.

Из приведенного примера видно, что двух­звенная схема, представ­ленная на рис. 4.15а, ре­шает ту же коммутацион­ную задачу, что и одно­звенная схема, приведен­ная «а рис. 4.156, однако содержит в 2 раза меньше точек коммутации. В не­которых звеньевых вклю­чениях сокращение числа точек коммутации оказы­вается еще более значи­тельным. Столь сущест­венное сокращение числа точек коммутации в

Входы n-tS

М‘/5 f zj4s и в s юн полая

9 Ш И17

9 ШИ <7

а тип

1JUH5IS

Рис. 4,15. Построение коммутационной схемы Af-16, М-16 путем применения

Двухзвенного и однозвенного включений

звеньевых включениях объясняется повышением использования точек коммутации, поскольку одна и та же точка коммутации позволяет соединять вход с различными выходами (см. рис. 4.15а). В однозвенных включениях каждая точка коммутации обеспечивает соединение лишь одного входа с одним выходом (см. рис. 4.156).

Однако сокращение объема коммутационного оборудова­ния, достигаемое применением звеньевой схемы, ведет к увели­чению потерь сообщения из-за возникновения так называемой внутренней блокировки. Под внутренней блокировкой понима­ется такое состояние коммутационной системы, при котором некоторые свободные выходы в процессе установления соеди­нения становятся недоступными и не могут быть подключены ко входам определенного коммутатора звена А из-за занятости промежуточных линий, необходимых для данного соединения. При этом могут быть свободные промежуточные линии, дос­

тупные входам данного коммута­тора звена А, но они не имеют дос­тупа к требуемым исходящим ли­ниям (выходам). Коммутационная схема, в которой имеют место внутренние блокировки, называет­ся блокирующей коммутационной схемой.

В однозвенной полнодоступ­ной схеме в процессе занятия от­дельных выходов любой из остав­шихся свободных выходов досту­пен и может быть соединен с лю­бым входом. В двухзвенной схеме (см. рис. 4.15а) в исходном со­стоянии также все выходы доступ­ны всем входам, но в процессе занятия выходов это условие на­рушается. Например, если уста­новлено соединение одного входа первого коммутатора звена А с выходом первого коммутатора звена В, то занимается единст­венная промежуточная линия, обеспечивающая соединения ме­жду первыми коммутаторами звена А и звена В, все остальные три выхода первого коммутатора эвена В становятся недоступными для входов, включенных в первый коммутатор звена А. Из-за внут­ренних блокировок, возникающих в звеньевых схемах, поступившие вызовы могут получить отказ в соединении, хотя и имеются свободные выходы в коммутационной схеме. Таким образом, внутренние блокировки, увеличивая число отказов в соединении, снижают пропускную способность коммутационной системы и увеличивают потери. Однако при рациональ­ном построении звеньевой схемы эти потери можно свести к величинам, не выходящим за пределы установленных норм; при этом достигается существенная экономия коммутационного оборудования АТС.

Звеньевые включения характеризуются структурными параметрами. На рис. 4.16 представлена в общем виде двухзвенная схема с указанием всех структурных параметров: k_A — число коммутаторов звена А; п_А — число входов в один коммутатор звена А; т_А— число выходов из одного коммутатора звена A; k_B — число коммутаторов звена В; п_В — число входов в один коммутатор звена В; т_В — чис­

ло выходов из одного коммутатора звена В. При этом имеют место следующие простые соотношения: N=n_Ak_A — число входов коммутационной системы; М=т_Вк_В — число выходов коммутационной сис­темы; У_АВ=к_Ат_А=к_вПв — общее число промежуточных линий.

Кроме того, двухзвенная КС характеризуется коэффициентами связности f_AB и расширения (сжатия) с. Коэффициент связности (или просто связность) представляет собой количество проме­жуточных линий, связывающих каждый коммутатор звена А с каждым из коммутаторов звена В. Для односвязной КС (/дв⁼1) справедливы соотношения т_А =k_B; n_B=k_A.

В технике автоматической коммутации наибольшее распространение получили звеньевые вклю­чения, построенные на МКС. При этом входы и выходы схемы могут включаться как в поле П (под­вижные пружины), так и в вертикали В (струны) МКС. Комбинируя различные варианты включения входов и выходов в звеньях А и В, можно получить двухзвенные схемы четырех типов. Схемы перво­го типа характеризуются тем, что в звене А входы всей схемы включаются во входы вертикалей, а выходы (ПЛ) — в поле вертикалей, а в звене В входы (ПЛ) включаются во входы вертикалей, а выхо­ды всей схемы — в поле вертикалей. Схемы такого типа принято называть: вертикаль — поле, верти­каль — поле, они обозначаются — ВП-ВП. Аналогично схемы второго типа соответствуют построе­нию: поле—вертикаль, поле—вертикаль (ПВ-ПВ), третьего типа — (ВП-ПВ) и четвертого — ПВ- ВП); схемы последних двух типов в реальных схемах координатных АТС встречаются редко. На рис. 4.17 показано построение схемы типа ВП-ВП, а на рис. 4.18 — схемы типа ПВ-ПВ в упрощенном ко­ординатном и символическом изображениях. Упрощенные изображения (рис. 4.17а, 4.18а) позволяют получить общее представление о типе двухзвенной схемы с указанием общего числа входов N, обще­го числа промежуточных ли­ний У_пл и общего числа выхо­дов М. В координатном изо­бражении входы и выходы обо­значаются линиями, которые могут располагаться как верти­кально, так и горизонтально. Различаются вертикали от поля тем, что линии, включенные в вертикали, т. е. в неподвижные струны вертикального блока МКС, отмечаются точкой. Ли­нии, включенные в поле верти­кали, точками не отмечаются. Выбор оптимальной схемы двухзвенного включения зависит от назна­чения этой схемы, типа применяемых МКС и других условий.

В рассмотренных схемах звеньевых включений связность f=1. В реальных коммутационных сис­темах звеньевые схемы со связностью f>1 применяются лишь в тех случаях, когда конструктивные параметры коммутационных приборов, например координатных и герконовых соединителей, не по­зволяют рационально .построить односвязные звеньевые схемы. На рис. 4.19 показана двухзвенная схема ВП-ВП со связностью, в общем виде, f В этой схеме каждый коммутатор звена А имеет п_А вхо­дов и т_А выходов, а каждый коммутатор звена В — п_В входов и т_В выходов; причем связность между звеньями А и В равна f=т_А/к_А=п_в/к_А. Связность f может иметь не только целые, но и дробные значе­ния. Например, если коммутаторы звена А имеют связь с одной половиной коммутаторов звена В по одной, промежуточной линии, а с другой половиной — по двум промежуточным линиям, то связ­ность в такой схеме f=1,5.

Общее число точек коммутации в двухзвенных схемах определяется из выражения T=NMf(1/n_A+1/m_B). Из приведенного выражения видно, что в односвязной (^1) двухзвенной схеме при реальных значениях п_А и т_В (например, п_А=т_А=10) общее число точек коммутации будет равно T=NM/5, т. е. в 5 раз меньше, чем в однозвенной полнодоступной схеме (T=NM).

Построение коммутационных систем в значительной степени определяется режимом искания (свободное, групповое и линейное). В координатных системах АТС каждая ступень искания состоит из одного или нескольких одинаковых коммутационных блоков, построенных на МКС. Коммутаци­онный блок представляет собой звеньевую схему на определенное число входов и выходов, объеди­ненную в независимую конструктивную единицу. Структурные параметры коммутационных блоков выбираются такими, чтобы можно было наиболее экономична комплектовать станционное оборудо­вание АТС. Чаще всего используются двухзвенные блоки.

Двухзвенное включение в режиме свободного искания применяется в тех случаях, когда в про­цессе установления соединения к входу, по которому поступил вызов, может быть подключен любой свободный выход. Следовательно, число направлений равно Н=1, а доступность — общему числу выходов D=M. В таком режиме работают, например, ступени предварительного искания.

В двухзвенных коммутационных блоках, работающих в режиме свободного искания, как правило, происходит сжатие, т. е. на каждом звене число исходящих линий меньше числа входящих линий. Во входы двухзвенных схем координатных АТС, работающих в режиме предыскания, включаются або­нентские линии, а в выходы — шнуровые комплекты, число которых значительно меньше числа або­нентских линий. Это объясняется тем, что шнуровые комплекты являются устройствами коллектив­ного пользования, т. е. являются общими для большой группы абонентов.

Задача построения двухзвенной схемы сводится к определению числа и типов коммутаторов на звеньях А и В в соответствии с заданным числом входов и выходов, а также с учетом заданного типа МКС. При определении структурных параметров схемы необходимо предусматривать полное ис­пользование контактного поля вертикальных блоков (вертикалей) МКС.

Рассмотрим вариант построения двухзвенной схемы ПВ-ПВ, предназначенной для работы в ре­жиме свободного искания и имеющей .N=100 входов и M=20 выходов. Предположим, что для по­строения данной схемы будет использован МКС 20x10x6. Примем _Дв=1.

Из опыта построения подобных схем известно, что расчет структурных параметров удобно начи­нать с определения того параметра звена А, который равен емкости вертикали МКС. В нашем приме­ре n_A=10. Задавшись_/д_В=1 и п_А=10, можно определить k_A=N/n_A=100/10=10. В дальнейшем необходи­мо, зная величину телефонной нагрузки, поступающей от группы (п_А) входящих линий в один ком­мутатор звена A, найти (при заданном качестве обслуживания) требуемое число выходов из одного коммутатора звена А, т. е. найти значение т_А. Реальной величиной, встречающейся на практике, яв­ляется т_А=4 или т_А=6. Примем т_А=4. Зная k_A и т_А, можно найти V_AB=k_Am_A=10x4=40 промежуточных линий между звеньями А и В (рис. 4.20).

В односвязной схеме число коммутаторов звена В равно числу выходов из коммутатора звена А, т. е. k_B=m_A=4, а число промежуточных линий, входящих в один коммутатор звена В, равно количест­ву коммутаторов звена A, т. е. n_B=k_A=10. При известном значении п_в число коммутаторов в звене В можно определить и другим путем, а именно из выражения k_B=V_AB/n_B. Таким образом, остается лишь найти число выходов из каждого коммутатора звена В. Это определяется из выражения m_B=M/k_B=20/4=5. В рассматриваемой схеме двухзвенного включения на каждом звене предусматри­вается сжатие с коэффи­циентом, равным

с_А=т_А/п_А=0,4 и

а_в=т_в/п_в=0,5. Общее зна­чение коэффициента сжа­тия двухзвенной схемы равно

c_ab==M/N=20/100=0,2.

Количество МКС лег­ко определить исходя из числа требуемых вертика­лей. Так, в звене A ис­пользуется всего 40 вер­тикалей (по числу проме­жуточных линий), и, сле­довательно, необходимо два МКС 20x10x6. В зве­не В — 20 вертикалей (по числу выходов), и поэтому достаточно одного МКС такого типа. Всего для построения данной двухзвенной схемы требуется три МКС 20x10x6. Представленная схема (см. рис. 4.20) в режиме свободного искания обеспечивает возможность подключения каждого из 100 входов (абонентских линий) к любому из 20 выходов (шнуровых комплектов ШК). Если, например, вызов поступил на второй вход первого коммутатора звена А, то в исходном состоянии схемы соединение можно осуществить через любую промежуточную линию и через любой коммутатор звена 5 с любым выходом. В этом случае схема обладает максимальной доступностью D_max=M=20, т. е. схема является

как бы полнодоступной.

Предположим, что при поступившем вызове соединение будет осуществляться через первую ПЛ и первый выход звена В. Вследствие занятия первой ПЛ все оставшиеся (т_в—1) выходы первого коммутатора звена В оказываются недоступными входам первого коммутатора звена А. Доступность схемы в данном случае (при одном вызове) уменьшится и будет равна D₁=(k_B—1)m_B=15. При поступ­лении второго вызова от группы источников нагрузки, включенных также в первый коммутатор звена А, займется вторая ПЛ и один выход во втором коммутаторе звена В. Доступность в этом случае ста­нет D₂=(k_B 2)m_B=10. По мере занятия промежуточных линий доступность уменьшается из-за внут­

ренних блокировок; поэтому звеньевые включения характеризуются переменной доступностью. В рассмотренном примере (см. рис. 4.20) D_max=20, D₁=15, D₂=10, D₃=5 и D₄=0. Последнее означает, что при наличии четырех соединений в одном коммутаторе звена А вновь поступивший (пятый) вызов не может быть обслужен из-за занятости всех промежуточных линий данного коммутатора, хотя при этом имеются свободные выходы в звене В. Это приводит к увеличению потерь сообщения.