ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КОММУТАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

4.1. Однозвенные полнодоступные включения

Однозвенным включением называется такое включение, при котором вход и выход коммутационной системы соединяются через одну точку коммутации (коммутационный элемент). Коммутационная система может иметь различное число входов и выходов и различное число точек коммутации. Представленная на рис. 4.1а система на электромеханических искателях обеспечивает соединение

одного входа (п=1) с любым

из т выходов. Число выходов определяется емкостью контактного поля искателя. В технике автоматической коммутации нашли широкое применение коммутационные системы, состоящие из нескольких искателей или соединителей. Такая схема имеет п входов и т выходов (рис. 4. 1 б).

Ко входам коммутационной системы подключаются линии, от которых поступает телефонная нагрузка, и поэтому они называются источниками нагрузки. К выходам коммутационного устройства подключаются линии, которым передается нагрузка. Совокупность линий, доступных определенной группе источников нагрузки, называется пучком линий.

Полнодоступное включение характеризуется тем, что любая линия пучка, включенная в выходы коммутационной системы, доступна любому источнику нагрузки, включенному во входы коммутационной системы. При использовании электромеханических искателей, как правило, источники нагрузки подключаются к щеткам искателей, а линии пучка - к контактам поля искателей. При таком включении каждый источник нагрузки имеет возможность подключиться к любой линии пучка. На рис. 4.1 в показана схема полнодоступного включения, в которой в качестве коммутационного прибора используется искатель ШИ-11. В этой схеме число входов равно единице (п = 1), а число выходов - десяти (m =10), т. е. доступность ее (D) равна доступности одного коммутационного прибора. Если применяется искатель с двумя движениями, например ДШИ, то для случая, когда все 100 выходов тюля ДШИ образуют один пучок линий, доступность будет D=100. Очень часто ДШИ используется для установления соединений в режиме группового искания, когда в контакты поля каждой декады включаются линии пучка определенного направления. В этом случае доступность будет равна числу контактов поля, в которые включены линии определенного направления. С помощью ДШИ можно образовать 10 направлений H=10 с доступностью в каждом направлении D=10.

Полнодоступное включение, при котором каждый из 120 источников нагрузки (N=120) может

подключиться к любой линии пучка (V =10), показано на рис. 4.2. Для построения такой коммутационной системы используются 120 искателей ШИ-11. Источники нагрузки подключаются к щеткам этих искателей. Одноименные контакты поля искателей соединяются между собой (запараллеливаются) и к ним подключаются 10 выходов. Обычно, прежде чем произвести общее запараллеливание выходов искателя, вся группа источников нагрузки разбивается на несколько подгрупп. Искате-

43

ли, конструктивно связанные между собой (расположенные на одной плате, стативе), входят в одну подгруппу. На рис. 4.3 а и б показаны примеры разбивки 120 входов на шесть подгрупп (К = 6), в каждую из которых включены 20 источников нагрузки (n = 20). В пределах каждой подгруппы заранее запараллеливаются одноимённые контакты поля искателей. Если нужно образовать полнодоступное включение, общее для всех источников нагрузки (V =120), то соединяются между собой одноименные контакты поля искателей всех подгрупп. Включение, показанное на рис. 4.3а и б, называется прямым полнодоступным включением.

При использовании искателей с исходным положением щеток занятие линий пучка всегда начинается с первого контакта. В этом случае вызовы во всех подгруппах в первую очередь поступают на первую линию пучка; вызовы, которые не могут быть обслужены первой линией, поступают на вторую и т. д. При таком включении нагрузка от источников распределится между линиями пучка неравномерно, что в свою очередь приводит к неравномерному использованию линий пучка. Для более равномерного распределения нагрузки применяют сдвинутое полнодоступное включение (рис. 4.3в), при котором линии пучка включаются в разные по счету контакты поля искателей разных подгрупп. Например, первая линия пучка включается в первый контакт поля искателей первой подгруппы, во второй контакт поля искателей второй подгруппы и т. д. Таким образом, в случае возникновения вызова в первой подгруппе в первую очередь займется первая линия лучка, во второй подгруппе - десятая линия пучка, в третьей подгруппе - девятая линия пучка и т. д. Сдвинутое полнодоступное включение исключает недостатки прямого полнодоступного включения.

Однозвенная полнодоступная коммутационная схема может быть также построена с использованием МКС. Запараллеливая одноименные выходы поля вертикальных блоков одного или нескольких МКС, можно получить полнодоступную схему с п входами и m выходами. В качестве примера на рис. 4.4а показана схема полно доступного включения с п = 20 и #2=10, построенная на МКС 20x10. Как видно из рисунка, 10 выходов образуются вследствие запараллеливания одноименных контактов вертикальных блоков. Схемы, содержащие п входов и m выходов и способные в любом состоянии соединить любой вход с любым свободным выходом с помощью одной точки коммутации, называются коммутаторами.

Последние могут быть образованы запараллеливанием одноименных контактов поля любого числа вертикальных блоков как в пределах одного МКС, так и разных МКС. На рис. 4.4 приведена схема образования 10 коммутаторов на основе

I ?

а)

4J

-тШ

~т-№

J 4

-)

-т=10

-1

го

ни

61

-т-Щ

щЧ0

-о

•о

•о

Рнс, 44. 20X10

Принцип образования коммутаторов с помощью iMKC

МКС 20x10. Каждый коммутатор содержит два вертикальных блока с общим полем и обеспечивает возможность подключения каждого из двух входов к любому из десяти выходов. Указанная схема приведена в упрощенном изображении (рис. 4.4б), координатном (рис. 4.4в) и символическом (рис. 4.4г).

4.2. Расчет однозвенных полно доступных включений

Общие замечания. Расчет коммутационной системы начинается с построения математической модели, которая в достаточной степени отражает процессы функционирования исследуемой системы. Далее проводится анализ теоретической модели. В результате появляется возможность определения характеристик качества обслуживания коммутационной системы или емкости пучка ее линий или других параметров коммутационной системы. В случае однозвенного полнодоступного включения для построения теоретической модели необходимы сведения: о емкости пучка линий, характере поступающего потока вызовов, дисциплине (режиме), длительности и очередности обслуживания поступающих телефонных вызовов.

Обслуживание потока вызовов от ограниченного числа источников в режиме с явными потерями.

Рассмотрим математическую модель, представленную на рис. 4.5. При работе в режиме с явными потерями полнодоступный пучок емкостью V линий (1 < V < да) обслуживает поток телефонных вызовов от ограниченного числа N источников ВОЧИ (V < N < да) с параметром X = u(N-i). Время обслуживания одного занятия - случайная величина, определяемая отрицательным экспоненциальным распределением (3.1). За единицу измерения времени примем условную единицу - среднее время обслуживания h

(усл. ед. вр.).

Процесс обслуживания вызовов (т. е. поступление вызовов, занятие линий неполнодоступного пучка на время обслуживания вызовов, освобождение этих линий после окончания обслуживания) можно описать, указав состояния, в которых может находиться рассматриваемая модель в различные моменты времени t. При полнодоступном включении ПДВ каждое из таких состояний модели полностью определяется числом занятых i линий (0<i<V). Обозначим через P i (t) вероятность пребывания модели в момент времени t в состоянии с t занятыми линиями ПДВ. Тогда в предшествующий момент времени (t-At) она могла находиться в одном из следующих состояний, определяемых вероятностями:

1)Pi-1( t-At), если за время At поступил один новый вызов и ни одна из (i-1) занятых линий не освободилась;

2)Pi + 1( t-At), если за время At освободилась одна линия и не поступило ни одного нового вызова;

3) P i (t-At), если за время At не произошло никаких изменений.

Кроме того, состояние пучка с i занятыми линиями в момент t может быть получено из любого другого состояния пучка в момент (t-At) за счет того, что в промежутке At будут происходить многократные изменения (возникновение и окончание занятий). Вероятность таких переходов в силу одинарности потока ВОЧИ и потока освобождений2 имеет порядок o(At) Поскольку вероятности возникновения и окончания занятий в промежутке времени At не зависят от состояния модели, обозначим через Pi(At), Pi+1i(At) и Pi?i(At) вероятности перехода за промежуток времени At из состояний с (i-1), (i +1) и (i) занятыми линиями ПДВ. в состояние с i занятыми линиями. Пользуясь формулой полной вероятности, можно записать

P (t) = P-1 (t - At)P(At) + P+1 (t - At)P> (At) + P (t - At)P (At) + o(At).

В результате решения этой системы при t - со, когда вероятности состояний P i (t) стремятся к пределу Pi, не зависящему от начального распределения Pi(0) (состояние установившегося статистического равновесия), получим рекуррентное уравнение

(i +1) Pi = AP.

(4.1)

Из этого уравнения, задаваясь последовательными значениями i=0, 1, V 1, получаем

P

я0я1

.Я,

i-1

i!

P0

(4.2)

ние

Для вычисления вероятности P0 выполним последовательную подстановку значений Pi в уравне-

V

нормировки I P = 1. В итоге

P

0V

Я0я ••Я

x-1

Подставляя найденное значение в (4.2), имеем

Я0Я1 Ai-1

P

i!

i V

I

• • • Я

(4.3)

x-1

i=0

1

x=0

x=0

Потоком освобождений называется последовательность моментов окончания обслуживания телефонных вызовов. Если случайное время обслуживания определяется распределением (3.1), то поток освобождений является одинарным потоком.