СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ КОММУТАЦИИ Российский патент 2014 года по МПК G06F7/02 H04J3/00 

Способ пространственно-временной коммутации относится к области телекоммуникаций, а именно к методам коммутации каналов, и может быть использован для построения цифровых систем коммутации.

Известен способ коммутации в интегрированных информационных сетях, реализованный в патенте РФ 2030838, "Способ автоматической коммутации в сети связи и система для его осуществления", класс H04M 3/42, опубликованном 10.03.1995. Способ заключается в том, что система содержит один узел коммутации, N терминалов абонентов с дискретной информацией, K терминалов коммутации с аналоговой информацией, K терминалов абонентов с аналоговой информацией, 2m каналов передачи данных 2n каналов аналоговой информации, одну станционную ЭВМ, (N+K+2n+2m+1) блоков сопряжения, (N+K+2n+2m+1) станционных комплектов аппаратуры передачи данных (АДП), (N+K+2n+2m+1) линий связи блоков сопряжения со стандартными комплектами АПД, (N+K) линий связи станционных комплектов АПД с удаленными комплектами АПД, один канал управления коммутатором физических каналов (КФК), (N+K) удаленных комплектов АПД, один периферийный комплект АПД, K линий связи терминалов с аналоговой информацией с КФК, один КФК, одну линию связи периферийного комплекта АПД с КФК, N линий связи терминалов абонентов с дискретной информацией с удаленными комплектами АПД, К линий связи терминалов коммутации с удаленными комплектами АПД. Таким образом достигается повышение эффективности использования сети связи путем обеспечения возможности передачи по ТЧ-каналам приоритетных групп аналоговой информации. Благодаря введению дополнительного КФК и анализа в узлах сети признака "Речь" и признаков "Согласие" и "Разъединение" достигается поставленная цель.

Недостатком известного способа является достаточно низкая эффективность использования каналов связи при коммутации в интегрированных информационных сетях.

Известен способ временного группообразования, реализованный в патенте РФ 2073955, "Устройство временного группообразования", класс H04J 3/22, опубликованном 20.02.1997. Способ заключается в том, что вместо двух или многоступенчатого преобразования при асинхронном сопряжении входных цифровых потоков, в каждом из которых требуется формировать стаффинг-команды, предлагается одноступенчатое асинхронное преобразование входных потоков с формированием стаффинг-команд только в одной ступени - ступени асинхронного ввода, а все дальнейшие преобразования (объединение и разделение цифровых потоков) осуществляются синхронно, где не требуется формирование стаффинг-команд. Предлагаемый принцип объединения-разделения цифровых потоков позволяет значительно сократить объем оборудования (сократить промежуточные блоки асинхронного сопряжения, приемники синхросигналов, блоки генераторного оборудования, блоки стыковых устройств), за счет чего повышается надежность устройства, а также повысить помехозащищенность и надежность устройства за счет уменьшения количества ступеней формирования стаффинг-команд, каждая из которых подвержена в трактах передачи действию помех и вносит составляющую ухудшения помехоустойчивости устройства в целом.

Недостатком известного способа является высокая сложность и низкая помехозащищенность при иерархическом наращивании следующих ступеней преобразования.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному способу является «Способ пространственно-временной коммутации» по патенту РФ №2458383, МПК G06F 7/02 (2006.01), H04J 3/00 (2006.01), опубл. 10.08.2012 г. Бюл. №22.

Способ заключается в выполнении следующих действий: при отыскании свободных промежуточных путей коммутационной системы, обеспечивающих соединение линий вызывающего и вызываемого абонентов, управляющие сигналы в двоичном коде сопровождают соответствующие коммутируемые телефонные сигналы в процессе их передачи по промежуточным путям цифровой системы коммутации с момента поступления из временных каналов входящих линий связи до момента их выдачи во временные каналы исходящих линий связи, причем на входе цифровой системы коммутации к каждому коммутируемому телефонному сигналу присоединяют соответствующий сигнал в виде двоичного кода, сопровождающий этот коммутируемый сигнал и определяющий промежуточный путь цифровой системы коммутации на каждом звене пространственной ступени коммутации, при этом коммутируемые сигналы состоят из последовательностей многоразрядных слов, содержащих управляющую и информационную части, причем управляющая (адресная) часть представляет собой двоичный код управляющего сигнала, а информационная - двоичный код коммутируемого телефонного сигнала, а в качестве управляющих сигналов используют адреса временных каналов исходящих линий связи.

Недостатком способа-прототипа является относительно высокая загруженность ЭВМ цифровой системы коммутации, при установлении соединения обусловленная наличием нескольких ступеней коммутации и достаточно большого числа промежуточных путей между ними, необходимых для соединения линий вызывающего и вызываемого абонентов в коммутационной системе.

Целью заявленного технического решения является разработка способа пространственно-временной коммутации, обеспечивающего снижение загрузки ЭВМ цифровой системы коммутации за счет уменьшения промежуточных путей между ступенями коммутации и фиксации, используемых, с последующим исключением из обработки в ЭВМ, при соединении линий вызывающего и вызываемого абонентов.

В заявленном изобретении поставленная цель достигается тем, что в известном способе пространственно-временной коммутации, заключающемся в том, что принимают коммутируемый телефонный сигнал на входящих линиях связи, присоединяют соответствующий сигнал в виде двоичного кода, сопровождающий этот коммутируемый сигнал и определяющий промежуточный путь цифровой системы коммутации на каждом звене пространственной ступени коммутации, отыскивают свободные промежуточные пути коммутационной системы, соединяют линии вызывающего и вызываемого абонентов, дополнительно уменьшают количество промежуточных линий коммутационной системы. Записывают в память в виде двоичного кода указатель занятости промежуточной линии коммутируемого телефонного сигнала, принятого на входящих линиях связи. При повторном приеме нового коммутируемого телефонного сигнала на входящих линиях связи считывают значения указателя занятости промежуточной линии из памяти, и в случае его наличия отказывают в установлении соединения, а при отсутствии указателя занятости промежуточной линии осуществляют соединение линий вызывающего и вызываемого абонентов.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе достигается указанный технический результат за счет уменьшения промежуточных путей между ступенями коммутации и фиксации, используемых, с последующим исключением из обработки в ЭВМ, при соединении линий вызывающего и вызываемого абонентов.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:

на фиг.1 - схема цифровой системы коммутации, поясняющая порядок фиксации используемых промежуточных путей, с последующим исключением из обработки в ЭВМ, при их уменьшении;

на фиг.2 - блок-схема алгоритма способа пространственно-временной коммутации;

на фиг.3 - зависимость количества каналов цифровой системы коммутации от числа групп коммутационного поля при неполнодоступном и полнодоступном построении системы.

Реализация заявленного способа объясняется следующим образом. В последнее время в связи с уменьшением габаритов и удешевлением микросхем, реализующих коммутаторы, стало возможным применять принцип, когда каждый источник, подключенный к входу, может быть соединен с источником, подключенным к выходу для построения станций достаточно большой емкости (свыше 2000 входов-выходов). Однако для современных станций емкостью десятки и сотни тысяч номеров такая матрица просто не может быть выполнена [Коммутация в системах и сетях связи. Берлин А.Н. - М.: Эко-Трендз, 2006, стр.91-94].

Во многих важных приложениях для коммутации применяются программные методы, которые реализуются на компьютерах. Они эквивалентны способу с применением полнодоступной схемы. Но при больших емкостях компьютер не может обеспечить обслуживание поступающих потоков вызовов. Поэтому на программном уровне требуется поиск решений, эквивалентных многозвенной коммутации. Так же следует учесть, что для межстанционных линий, стоимость которых очень высока, необходимо увеличить интенсивность использования и тем самым снизить требования по числу линий, выделяемых для заданной группы абонентов. В этих условиях встает проблема разработки новых способов коммутации, при использовании которых снижалась бы нагрузка на компьютер и повышалась эффективность использования промежуточных путей цифровой системы коммутации.

Реализацию заявленного способа можно пояснить на примере схемы цифровой системы коммутации, показанной на (фиг.1) и блок-схеме алгоритма (фиг.2).

Первоначально уменьшают количество промежуточных линий коммутационной системы (блок 1 фиг.2), при этом для определения минимально необходимого количества можно использовать метод О'Делла, разработанный для неполнодоступного включения (НПДВ) в многозвенных системах коммутации [Теория телетрафика. Корнышев Ю.Н., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. - М.: Радио и связь, 1996, стр.122-128].

Согласно методу О'Делла величина исполненной нагрузки Y₀, обслуженная неполнодоступной системой (НПДС), имеющей V линий и доступность D при вероятности потерь P, определяется как условная сумма нагрузок, обслуженных полнодоступным пучком (Y_D), состоящим из D выходов, и неполнодоступным пучком (Y_V-D), содержащим (V-D) соединительных устройств (выходов схемы НПДВ)

$$Y_0=Y_D+Y_{V-D}.\left(1\right)$$

Значение Y_V-D при условии малых потерь в НПДС находится, используя третью формулу Эрланга, при этом учитывая то, что Y_V-D=Z(1-0)=Z (исполненная нагрузка равна поступающей) и число выходов равно V-D:

$$Z=Y_{V-D}=\left(V-D\right)\cdot \sqrt[D]{P}$$ .

Отсюда выражение (1) можно записать в виде

$$Y_0=Y_D+\left(V-D\right)\sqrt[D]{P}.\left(2\right)$$

Из соотношения (2) можно получить выражения для V и P в следующем виде:

$$V=D+\frac{\left(Y_0-Y_D\right)}{\sqrt[D]{P}}=\frac{Y_0}{\sqrt[D]{P}}+\left(D-\frac{Y_D}{\sqrt[D]{P}}\right).\left(3\right)$$

Обозначив $$\frac{1}{\sqrt[D]{P}}=\alpha$$ и $$\left(D-\frac{Y_D}{\sqrt[D]{P}}\right)=\beta$$ , из (3) получим

$$V=\frac{Y_0}{\sqrt[D]{P}}+\left(D-\frac{Y_D}{\sqrt[D]{P}}\right)=\alpha \cdot Y_0+\beta .\left(4\right)$$

При этом вероятность потерь будет равна

$$P={\left(\frac{Y_0-Y_D}{V-D}\right)}^D.\left(5\right)$$

Выражения для определения коэффициентов α и β протабулированы и по ним для облегчения расчетов построена таблица [Теория телетрафика. Корнышев Ю.Н., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. - М.: Радио и связь, 1996, стр.266].

При первоначальном приеме коммутируемого телефонного сигнала (блок 2-3 фиг.2) определяется требуемый промежуточный путь между ступенями коммутационной системы, соединяющий линии вызывающего и вызываемого абонентов. В блоке занятия промежуточных линий (фиг.1) формируется в виде двоичного кода номер занимаемой промежуточных линии (т.е. номер временной канал центральной шины) [Коммутация в системах и сетях связи. Берлин А.Н. - М.: Эко-Трендз, 2006, стр.126-130]. После этого осуществляется запись данного кода (указателя занятости) в блок памяти (блок 4 фиг.2).

В дальнейшем при приеме очередного коммутируемого телефонного сигнала (блок 5 фиг.2) определяется требуемый промежуточный путь между ступенями коммутационной системы и наличии указателя занятости данной промежуточной линии (блок 6, 8 фиг.2) в блоке распознавания указателей занятости промежуточной линии, который формируется при сравнении текущих значений указателей занятости и поступившего запроса на соединение.

Если определено, что требуемый промежуточный путь занят, то отказывают в установлении соединения вызывающего и вызываемого абонентов (вызов считается потерянным).

Если отсутствует указатель занятости требуемой промежуточной линии, то осуществляются повторные действия (блок 3, 4 фиг.2) по определению нового промежуточного пути между ступенями коммутационной системы, соединяющего линии вызывающего и вызываемого абонентов, и запись его в блок памяти.

Достижение технического результата поясняется следующим образом. Для способа-прототипа при полнодоступном построении системы зависимость количества каналов цифровой системы коммутации от числа групп коммутационного поля представлена на фиг.3. Для предлагаемого способа определение количества каналов осуществляется с учетом возможных потерь и может быть рассчитана по методу О'Делла:

1. Нагрузка, обслуженная всеми линиями неполнодоступного пучка при заданной норме потерь P=0,001, Y₀=Z·(1-P)=10·(1-0,001)=9,99 Эрл. Данная норма потерь определяется в соответствии с нормами, указанными в основных технических требованиях, являющихся обязательными при проектировании систем коммутации [Нормы технологического проектирования. Городские и сельские телефонные сети. РД 45.120-2000. НТП 112-2000, Министерство Российской Федерации по связи и информатизации, 2000 г., стр.22, 78].

2. Нагрузка, поступающая на V=D линий полнодоступного пучка при заданной норме потерь P=0,001, определяем по таблицам Пальма Z=f(V=D,P)Z=3,1 Эрл.

Нагрузка, обслуженная D линиями полнодоступного пучка

Y_D=Z·(1-0,001)=3,1·(1-0,001)=3,097 Эрл.

3. Используя выражение (3), определяем требуемое число линий V

$$V=D+\raisebox{1ex}{$\left(Y_0-Y_D\right)$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$\sqrt[D]{P}$}\right.=10+\frac{\mathrm{9,99}-\mathrm{3,097}}{\sqrt[10]{\mathrm{0,001}}}=\mathrm{23,5}=24\left(линии\right)$$ .

При этом разница в количестве требуемых каналов цифровой системы коммутации меньше при неполнодоступном построении системы и фактически не зависит от увеличения числа групп коммутационного поля (от увеличения емкости системы коммутации), в отличие от полнодоступной системы, чем и достигается технический результат.

Таким образом, заявленный способ за счет уменьшения промежуточных путей между ступенями коммутации и фиксации, используемых, с последующим исключением из обработки в ЭВМ, при соединении линий вызывающего и вызываемого абонентов позволяет обеспечить снижение загрузки ЭВМ цифровой системы коммутации при осуществлении пространственно-временной коммутации.

Изобретение относится к области телекоммуникаций и может быть использовано для построения цифровых систем коммутации. Технический результат заключается в снижении загрузки ЭВМ цифровой системы коммутации. Способ пространственно-временной коммутации заключается в следующем: принимают коммутируемый телефонный сигнал на входящих линиях связи, присоединяют соответствующий сигнал в виде двоичного кода, сопровождающий этот коммутируемый сигнал и определяющий промежуточный путь цифровой системы коммутации на каждом звене пространственной ступени коммутации, отыскивают свободные промежуточные пути коммутационной системы, соединяют линии вызывающего и вызываемого абонентов, при этом предварительно уменьшают количество промежуточных линий коммутационной системы, записывают в память в виде двоичного кода указатель занятости промежуточной линии коммутируемого телефонного сигнала, принятого на входящих линиях связи, и при повторном приеме нового коммутируемого телефонного сигнала на входящих линиях связи считывают значения указателя занятости промежуточной линии из памяти, и в случае его наличия отказывают в установлении соединения, а при отсутствии указателя занятости промежуточной линии осуществляют соединение линий вызывающего и вызываемого абонентов. 3 ил.

Способ пространственно-временной коммутации, заключающийся в том, что принимают коммутируемый телефонный сигнал на входящих линиях связи, присоединяют соответствующий сигнал в виде двоичного кода, сопровождающий этот коммутируемый сигнал и определяющий промежуточный путь цифровой системы коммутации на каждом звене пространственной ступени коммутации, отыскивают свободные промежуточные пути коммутационной системы, соединяют линии вызывающего и вызываемого абонентов, отличающийся тем, что предварительно уменьшают количество промежуточных линий коммутационной системы, записывают в память в виде двоичного кода указатель занятости промежуточной линии коммутируемого телефонного сигнала, принятого на входящих линиях связи, и при повторном приеме нового коммутируемого телефонного сигнала на входящих линиях связи считывают значения указателя занятости промежуточной линии из памяти, и в случае его наличия отказывают в установлении соединения, а при отсутствии указателя занятости промежуточной линии осуществляют соединение линий вызывающего и вызываемого абонентов.