КОММУТАТОР Б.В.ВОЛКОДАЕВА Российский патент 1999 года по МПК H04M3/00 

Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике и может быть использовано при построении неразделенных строго неблокируемых коммутационных систем большой входной емкости.

Известно устройство [1], представляющее собой разделенную коммутационную систему разовой коммутации с N входами и N выходами, содержащее строки и столбцы по количеству входов и выходов соответственно, при этом общее количество используемых реле определяется как Q = 0,5•N•(N + 1). Недостатками этого коммутатора являются относительно небольшие его функциональные возможности - разделенная система разовой коммутации и большое количество используемых сложных реле - только Q₍₁₎ = N реле из их общего количества содержат по одной контактной группе на замыкание, а остальные Q₍₂₎ = 0,5•N•(N-1) реле содержат по две контактных группы - на переключение и на замыкание.

Помимо простейшей неразделенной строго неблокируемой коммутационной системы в виде треугольника, в которой количество коммутационных элементов из замыкающих реле в расчете на один входо-выход определяется согласно выражению
Q₁ = 0,5•(Т-1), (1)
где Q₁ - количество коммутационных элементов в расчете на один входо-выход;
Т - общее количество входо-выходов неразделенной коммутационной системы.

Известно двухзвенное построение неразделенной строго неблокируемой коммутационной системы в виде усеченной схемы Клоза [2], позволяющее по сравнению с однозвенной треугольной коммутационной системой существенно уменьшить количество используемых коммутационных элементов.

Исследование неразделенной двухкаскадной коммутационной системы, описанной в [2], коммутационных систем с большим числом каскадов, а также и других способов построения строго неблокируемых неразделенных коммутационных систем приведено в разделе 3.4 работы [3]. В этом разделе показано, что наименьшее количество коммутационных элементов в виде замыкающих реле обеспечивается при использовании усеченной схемы Клоза [2] и ее модификаций, когда по мере увеличения входной емкости входящие в ее состав треугольные коммутаторы многократно разлагаются в двухкаскадную схему с соответствующими значениями коммутационных параметров. На рис. 3.7 и 3.9 работы [3] приведены структурные схемы соответственно двух и трехзвенных неразделенных коммутационных систем, принятые в качестве прототипа заявляемого устройства. Для указанных схем при условии строгого отсутствия внутренних блокировок количество коммутационных элементов (реле), приходящихся на единицу входной емкости, определяется соответственно согласно следующим выражениям:


где n, m - параметры внутреннего построения коммутационных систем.

Несмотря на обеспечиваемое значительное уменьшение количества используемых коммутационных элементов по сравнению c треугольной схемой неразделенного коммутатора, устройство-прототип в виде усеченной схемы Клоза все же характеризуется весьма большим их количеством, что особенно проявляется при построении коммутационных систем большой входной емкости. Отмеченное положение и представляет собой в данном случае основной недостаток устройства-прототипа.

Целью изобретения является уменьшение количества используемых коммутационных элементов (реле) при построении неразделенных строго неблокируемых коммутационных систем большой входной емкости.

Указанная цель достигается путем формирования из замыкающих реле коммутационных ячеек в виде неразделенных строго неблокируемых коммутационных систем емкостью на шесть входо-выходов c последующим соединением определенным образом этих коммутационных ячеек между собой для получения единой неразделенной коммутационной системы.

Сопоставительный анализ с известными техническими решениями многозвенного построения коммутационных систем показывает, что заявляемое устройство характеризуется использованием в качестве составных частей коммутационных ячеек только одного типа при совершенно ином способе соединения их между собой. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что предлагаемое построение неразделенной коммутационной системы большой входной емкости на основе однотипных коммутационных ячеек, соединенных между собой определенным образом, вместо составных коммутаторов схемы Клоза, отличающихся друг от друга, в зависимости от принадлежности их тому или иному каскаду, типом и значениями параметров внутреннего построения, приводит к существенному уменьшению общего количества используемых коммутационных элементов (реле). Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

Заявляемое техническое устройство характеризуется двумя отличительными особенностями. Первая особенность состоит в том, что его составными элементами являются однотипные коммутационные ячейки, представляющие собой неразделенную коммутационную систему на шесть входо-выходов, выполненную, например, по треугольной схеме ив 15-ти реле на замыкание. Структурная схема коммутационной ячейки приведена на фиг.1.а.

Вторая отличительная особенность состоит в способе соединения между собой коммутационных ячеек в единую коммутационную систему. Так, каждая коммутационная ячейка представляется в виде кубика, каждая сторона которого соответствует одному из ее входо-выходов. Взаимным расположением между собой эти кубики как бы образуют единый куб, в котором отсутствуют кубики всех его 12-ти ребер. При этом соприкосновение сторон соседних кубиков означает соединение между собой соответствующих им входо-выходов; входо-выходы кубиков, соответствующие сторонам, граничащим со сторонами отсутствующих реберных кубиков, попарно соединены о соответствующими им входо-выходами кубиков смежных граней (сторон) основного куба, а входо-выходы, соответствующие внешним сторонам кубиков наружного слоя основного куба являются входо-выходами собственно заявляемого устройства.

В качестве иллюстрации сказанного, на фиг.1 приведено изображение коммутационной ячейки в виде кубика, а на фиг. 1в- изображение коммутационной ячейки на структурной схеме заявляемого устройства в виде единого куба, при этом на фиг. 2а - емкостью на 24 входо-выхода, а на фиг. 2б- емкостью на 96 входо-выхода; на фиг. 3а приведена структурная схема заявляемого устройства емкостью 24 входо-выхода в исходном состоянии, а на фиг.36 - эта же структурная схема с выполненными внутренними соединениями. Для обеспечения единства нумерации коммутационным ячейкам, являющимся внешними кубиками единого куба, присвоены номера соответствующих им входо-выходов.

При наличии по шести входо-выходов, в каждой коммутационной ячейке может быть одновременно выполнено до трех различных парных соединений. Выполняя те или иные соединения в определенных коммутационных ячейках, осуществляется попарное соединение между собой и соответствующих входо-выходов собственно заявляемого устройства. Так, в качестве примера на фиг.3б показаны внутренние соединения, обеспечивающие следующую комбинацию взаимного соединения входо-выходов устройства: 1-23; 2-24; 3-22; 4-21; 5-12; 6-11; 7-10; 8-9; 13-18; 14-17; 15-20; 16-19.

Анализ структурной схемы взаимного соединения между собой коммутационных ячеек показывает, что заявляемое устройство представляет собой неразделенную строго неблокируемую коммутационную систему.

Количество коммутационных ячеек R, необходимое для его построения, определяется согласно выражению:

откуда количество коммутационных элементов в виде замыкающих реле, приходящихся на единицу входной емкости, определяется как:

Результаты расчетов, выполненных с использованием выражений (2) - (5) по определению необходимого количества коммутационных элементов в виде замыкающих реле для построения неразделенных строго неблокируемых коммутационных систем различного типа и различной входной емкости, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, заявляемое устройство при общем количестве входо-выходов более 96-ти требует по сравнению о оптимальным построением усеченной схемы Клоза значительно меньшего количества коммутационных элементов (реле), - уменьшение их количества по мере увеличения входной емкости весьма быстро достигает порядка 30% и более.

Таким образом, цель данного изобретения - уменьшение количества используемых коммутационных элементов (реле) при построении неразделенных строго неблокируемых коммутационных систем большой емкости - достигнута.

Неоспоримым достоинством заявленного устройства является простота его конструкции, обусловленная использованием однотипных коммутационных ячеек, выполненных из простейших реле, и строго определенной схемы их взаимного соединения друг с другом.

В сочетании с минимально возможным количеством используемых коммутационных элементов в виде простейших реле на замыкание все это обуславливает низкую стоимость и высокую эксплуатационную надежность заявленного устройства, что способствует его широкому применению при построении различных коммутационных устройств всевозможных видов информации.

Технико-экономический эффект, обеспечиваемый предложенным устройством, заключается в возможности создания высоконадежных и низкой стоимости коммутационных устройств различных информационных систем (подсистем) связи, следствием чего является повышение рентабельности функционирования соответствующих систем связи.

Источники информации
1. Aвт. св. СССР N 1539860, МКИ H 04 Q 1/24, 1990, БИ N 4.

2. Clos C. A study of Non-blookinf Switching networks. "Bell Syst. Techn. J.", 1953, V.32, p. 406-424;
3. Нейман B. И. Структуры систем распределения информации. -М.: Связь, 1975, 2840.; $ 3.4, рис.3.7 и 3.9.

Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике и может быть использовано при построении неразделенных строго неблокируемых коммутационных систем большой входной емкости. Устройство содержит коммутационные ячейки, собранные из замыкающих реле, и соединенные между собой определенным образом. Цель изобретения - уменьшение количества используемых коммутационных элементов (реле) при построении неразделенных строго неблокируемых коммутационных систем большой входной емкости. Поставленная цель достигается тем, что каждая коммутационная ячейка выполняется в виде неразделенной строго неблокируемой коммутационной системы на шесть входо-выходов, при этом будучи представленными в виде кубиков, каждой стороне которых соответствует один из входо-выходов, все эти кубики (коммутационные ячейки) взаимным расположением как бы образуют единый куб с определенным соединением между собой входо-выходов внутренних сторон кубиков, тогда как входо-выходы внешних сторон кубиков наружного слоя общего куба представляют собой входо-выходы самого устройства. 1 табл., 3 ил.

Коммутатор, содержащий коммутационные ячейки, соединенные между собой так, что все вместе они образуют неразделенную коммутационную систему с большим количеством входо-выходов, отличающийся тем, что каждая коммутационная ячейка представляет собой неразделенную коммутационную систему на шесть входо-выходов и соединены коммутационные ячейки между собой так, что, будучи представленными в виде кубиков, каждая сторона которых соответствует одному из их входо-выходов, эти кубики взаимным расположением в пространстве образуют основной куб, в котором отсутствуют кубики его ребер, соприкосновение сторон соседних кубиков означает соединение между собой соответствующих им входо-выходов, входо-выходы кубиков, граничащие со сторонами отсутствующих реберных кубиков, попарно соединены между собой, а входо-выходы, соответствующие внешним сторонам кубиков наружного слоя основного куба, являются входо-выходами собственно коммутатора.