Nod de comutare de canal. Dispozitive și elemente de comutare

Concepte de bază și definiții

Principii de proiectare a sistemelor de comutare

Sub comutarea se referă la închiderea, deschiderea și comutarea circuitelor electrice. Comutarea se efectuează la nodurile de comutare. Pe rețelele de telecomunicații prin comutare dispozitivele de abonat conectați unul la altul pentru a transmite (primi) informații. Dispozitivele abonaților sunt, în unele cazuri, numite dispozitive terminale de rețea. Comutarea se efectuează comutarea nodurilor(CU), care sunt componente ale rețelei de telecomunicații.

Dispozitivele abonaților din rețea sunt conectate la centrul de control linii de abonat(AL). UC-urile situate pe teritoriul unui oraș (așezare) sunt conectate linii de legătură(SL). Dacă nodurile de comutare sunt situate în orașe diferite, atunci liniile de comunicație care le conectează sunt numite intercity sau intrazonală.

Este apelat nodul de comutare în care sunt conectate liniile de abonat stație de comutare sau pur și simplu statie. În unele cazuri, liniile de abonat sunt incluse în substații(PS). Este apelată o persoană care folosește un dispozitiv de abonat pentru a transmite și a primi informații abonat. Pentru a transfera informații de la un dispozitiv de abonat de rețea la altul, este necesar să se stabilească o conexiune între aceste dispozitive prin nodurile și liniile de comunicație corespunzătoare. Pentru a realiza o conexiune, sunt echipate nodurile de comutare echipamente de comutare.

Se numește setul de facilități de linie și stație concepute pentru a conecta dispozitivele terminale de abonat tractul de legătură. Numărul de noduri de comutare între dispozitivele de abonat conectate depinde de structura rețelei și de direcția conexiunii.

Pentru a realiza conexiunea necesară, nodul de comutare și dispozitivul de abonat schimbă semnale de control.

La CU se poate stabili o conexiune pentru timpul necesar pentru transmiterea unui mesaj (de exemplu, o conversație telefonică), sau pentru o perioadă lungă de timp care depășește timpul de transmitere a unui mesaj. Se numește primul tip de comutație operațional, iar al doilea - cruce (pe termen lung).

Nod de comutare este un dispozitiv conceput pentru a primi, procesa și distribui informațiile primite.

Pentru a-și îndeplini funcțiile, nodul de comutare trebuie să aibă (Fig. 7.1):

· câmp de comutație(KP), conceput pentru a conecta liniile de intrare și de ieșire (canale) pe durata transferului de informații;

dispozitiv de control(CU), care asigură stabilirea legăturilor între liniile de intrare și de ieșire prin câmpul de comutație, precum și recepția și transmiterea informațiilor de control.

Orez. 7.1. Componentele principale ale unui nod de comutare

Echipamentul pentru recepția și transmiterea informațiilor de control include (Fig. 7.2):

· registre (Reg), sau truse de recepție a numărului (KPN), transceiver-uri de cod și dispozitive de conversie;

seturi liniare (LC) de linii (canale) de intrare și de ieșire, concepute pentru recepția și transmiterea de semnale liniare (semnale de interacțiune) de-a lungul liniilor sau canalelor de intrare și ieșire pentru a aloca canale în sistemele de transmisie, precum și pentru recepția și transmiterea semnalelor de interacțiune cu nodul dispozitive de control;
seturile de cabluri (CS) sunt concepute pentru a alimenta microfoanele telefonice, a primi și a trimite semnale de serviciu în timpul procesului de stabilire a conexiunii;
dispozitive de intrare și ieșire de linie (cruce).

Orez. 7.2. Comutați structura nodului

În plus, nodul dispune de surse de alimentare, dispozitive de alarmă și dispozitive de contabilizare a parametrilor de încărcare (număr de mesaje, pierderi, durata activității etc.).

În unele cazuri, un nod de comutare poate avea dispozitive de recepție și stocare a informațiilor, dacă aceasta nu este transmisă direct consumatorului de informații, ci este acumulată anterior la nod. Astfel de noduri sunt folosite în sisteme schimbarea mesajelor.

Nodurile de comutare ale rețelelor de comunicații sunt clasificate după o serie de criterii: după tipul de informații transmise (telefon, telegraf, difuzare, telecontrol, transmisie de date etc.); prin metoda de deservire a conexiunilor (manuale, semiautomate, automate); după locația ocupată în rețeaua de telecomunicații (sector, centrală, hub, terminal, stații de tranzit, noduri de mesaje de intrare și de ieșire); după tipul de rețea de comunicații (urbană, rurală, instituțională, la distanță); după tipul de echipament de comutare și control (electromecanic, mecanoelectronic, cvasielectronic, electronic); conform sistemelor de echipamente de comutare utilizate (decadal-pas, coordonate, mașină, cvasi-electronice, electronice); după capacitate, adică după numărul de linii sau canale de intrare și de ieșire (capacitate mică, medie, mare); după tipul de comutare (operațională, încrucișată, mixtă); prin metoda separării canalelor (spațial, spațial-temporal, spațial-frecvență); prin metoda de transmitere a informațiilor de la emițător la receptor (noduri comutare circuit, asigurarea comutării canalelor pentru transmiterea directă a informațiilor în timp real de la emițător la receptor după stabilirea căii de conectare; noduri schimbarea mesajelorși noduri comutare de pachete, asigurând recepția și acumularea informațiilor la noduri cu transmiterea ei ulterioară către nodul următor sau către receptor).

Agenția Federală pentru Educație a Federației Ruse

Universitatea Tehnică de Stat din Oryol

Institutul Tehnologic Oryol

Colegiul Politehnic Oryol

După disciplină: „Elemente tipice ale pistoalelor autopropulsate”

Subiect: „Elemente de comutare”

Specialitate: 220301

Rezumatul este protejat cu următorul rating:

supraveghetor: Garanzha T.S.

ELEMENTE DE COMUTARE

Scop. Noțiuni de bază

Elementele de comutare sunt proiectate pentru a porni, opri și comuta circuitele electrice. Comutarea înseamnă de obicei efectuarea acestor trei operații. Există elemente de comutare de control manual și automat. Elementele de comutare cu control manual sunt activate prin acțiune mecanică directă asupra comenzilor lor. Elementele de comutare automată sunt activate sub influența forțelor electromagnetice asupra elementelor lor de antrenare. Partea principală a acestor elemente este de obicei un electromagnet; semnalul de intrare pentru ele este curentul electric sau tensiunea. Elementele de comutare automată sunt utilizate în sistemele de automatizare și pentru controlul de la distanță a diferitelor mecanisme și dispozitive. Acestea sunt discutate în capitolele următoare din această secțiune.

Acest capitol acoperă elementele de comutare acționate mecanic. Ele sunt utilizate, de regulă, pentru controlul local și pentru semnalizarea realizării oricăror poziții intermediare și finale. În funcție de scopul lor, elementele de comutare sunt împărțite în două tipuri: pentru comutarea circuitelor de putere (înfășurări ale motoarelor electrice, electromagneți puternici, transformatoare, încălzitoare și alți consumatori) și pentru comutarea circuitelor de control (înfășurarea echipamentelor de contact cu relee, control, reglare și semnalizare). dispozitive). Această separare se datorează valorilor diferite ale curenților și tensiunilor din circuitele comutate, care, la rândul lor, afectează proiectarea și dimensiunile generale. Studiul elementelor de comutare pentru circuitele de putere nu este sarcina noastră. Remarcăm doar că cele mai utilizate în aceste scopuri sunt întrerupătoarele și întrerupătoarele de tip tăietor, care asigură deschidere rapidă și dispun de dispozitive speciale pentru stingerea arcului electric.

Toate elementele de comutare utilizate în circuitele de comandă trebuie să aibă următoarele componente: contacte fixe, contacte mobile și un element de comandă. În plus, pot avea elemente de fixare, instalare și reglare, stingerea arcului, etc. Elementele de comutare necesare sunt selectate în funcție de valorile admise de curent și tensiune. Dar cea mai importantă caracteristică a elementelor de comutare pentru practică este fiabilitatea lor, adică menținerea operabilității cu un număr mare de operațiuni.

Elementele de comutare se disting prin numărul de circuite comutate (cu un singur circuit și multicircuit) și prin numărul de poziții fixe și există elemente de comutare cu revenire automată la poziția lor inițială, adică fără a fixa poziția comutată, care poate fi necesar pentru o serie de circuite de control.

Elementele de comutare acționate mecanic includ butoane de control, microîntrerupătoare, întrerupătoare cu cheie, comutatoare rotative, pârghie și cu came, precum și întrerupătoare de limită și limită.

Butoane de control și comutatoare

Butoanele de control sunt dispozitive ale căror contacte mobile se mișcă și sunt activate atunci când butonul de apăsare a butonului este apăsat. Un set de butoane montate pe un panou comun constituie o stație de buton. Butoanele de control utilizate în circuitele de automatizare se disting prin numărul și tipul de contacte (de la 1 la 4 normal deschise și închise), forma împingătorului (cilindric, dreptunghiular și în formă de ciupercă), metoda de protecție împotriva mediului ( deschis, închis, sigilat, rezistent la explozie etc.).

Indiferent de designul și dimensiunile generale ale butoanelor (Fig. 1, a, b) toate au contacte fixe 1 și mișcarea contactelor 6, miscat de impingator 3. Circuitul extern este conectat la buton folosind bornele cu șurub 7. Carcasă 2 butoanele sunt fixate pe panoul de control cu piulițe 4 Și 5.

Orez. 1. Designul butoanelor de control

Parametrii electrici ai celor mai comune butoane sunt prezentați în Tabelul 1. Butoanele de control pentru uz industrial general din seriile KU și KE au design și forme diferite de împingător.

Tabelul 1. Parametrii electrici ai butoanelor de control de diferite tipuri

Pentru comutarea circuitelor electronice, sunt produse butoane speciale (de exemplu, tip VK14-1). Butoanele de control de dimensiuni mici sunt realizate pe baza unui microîntrerupător de tip MP, care este utilizat ca element de contact de acționare în întrerupătoarele de tip MT1 și MTP. Durabilitatea și fiabilitatea butoanelor de control este evaluată prin rezistența la uzură la comutare, care este exprimată în numărul garantat de cicluri de pornire și oprire sub sarcină. Această setare variază pentru diferite butoane și condiții de operare. De exemplu, pentru butoanele de tip VK14-21 cu contacte de cupru este de 0,25 * 10 6 cicluri, cu contacte bimetalice - 2,5 * 10 cicluri, cu contacte de argint - 4 * 10 "" cicluri. Rezistența mecanică la uzură depășește întotdeauna rezistența de comutare. Recent, butoanele de control cu formă dreptunghiulară de împingător au devenit din ce în ce mai răspândite - se numesc chei.

Pe baza butoanelor de control, stațiile de butoane sunt fabricate conținând până la 12 butoane de diferite modele, asamblate pe un panou comun sau într-o singură carcasă. Astfel de dispozitive de comutare sunt numite întrerupătoare cu buton sau cheie (Fig. 2).

Fig.2. Comutatoare cu buton

Comutatorul este un panou cu butoane 1 (sau chei) montate pe un cadru comun 2 și echipat cu un mecanism de blocare, care poate fi independent pentru fiecare buton (cheie) sau interblocat reciproc. Butoanele pot avea, de asemenea, o revenire automată la poziția lor inițială sau alternând poziții fixe de pornire și oprire. Fiecare buton sau cheie comută unul sau mai multe circuite. Unele tipuri de comutatoare sunt echipate cu un buton special pentru a readuce (resetare) butoanele comutate în poziția lor inițială. În acest caz, este posibil să porniți mai multe butoane în același timp. O caracteristică specială a acestor comutatoare este poziția în două poziții (pornit, oprit) a fiecărui buton sau cheie. Modul sau programul de control necesar este setat prin formarea pozițiilor de pornire și oprire ale butoanelor (tastelor) corespunzătoare. În acest caz, poziția butoanelor sau tastelor (ridicate sau îngropate) joacă rolul unui indicator. În acest scop se folosesc și dispozitive de semnalizare luminoasă. 3 (lămpi sau LED-uri) montate în carcasa blocului de comutare (Fig. 2). Designul închis și utilizarea materialelor de înaltă calitate (bimetale, aliaje de argint etc.) pentru contacte asigură o rezistență scăzută la tranziție, ceea ce este foarte important atunci când se instalează aceste întrerupătoare în circuite de joasă tensiune și curent scăzut de automatizare și electronică.

Pentru circuite de automatizare mai puternice, se folosesc comutatoare basculante, folosite ca întrerupătoare, precum și întrerupătoare cu două și trei poziții. Figura 3 prezintă dispozitivul unui comutator cu două poziții. Un contact de punte, realizat sub forma unei role conductoare /, închide una dintre cele două perechi de contacte fixe 2. Contactele comutatorului basculant sunt comutate prin apăsarea pârghiei 3, iar accelerarea răspunsului (acţiunea instantanee) este asigurată de un arc 4. Curentul nominal al comutatorului basculant este I și 2 A la o tensiune de 220 V, greutatea lor nu depășește 30 g.

Fig.3. Comutator cu două poziții

Pentru a comuta mai multe circuite în mai multe poziții fixe, comutatoarele batch sunt utilizate pentru a selecta diferite moduri de operare. Un astfel de comutator (Fig. 4, A) constă dintr-un număr de straturi - pachete 3 (prezentat separat în Fig. 4, b),în interiorul căruia sunt mobile 5 şi nemişcată 4 contacte. Contact mobil 5 fixat pe o axă 2, rotindu-se cu un mâner 1 și având un număr de poziții fixe și care închid contactele fixe ale unuia dintre pachete. concluzii 6 contactele fixe sunt fixate în corpul comutatorului. Dezavantajul unor astfel de comutatoare de pachete este fiabilitatea scăzută a contactelor glisante.

Comutatoarele tip stivă, în care circuitul electric este închis prin contacte fixe, sunt mai fiabile. Au came dielectrice mobile, care inchid contactele in functie de profilul camei si de pozitia axei. Design-urile de întrerupătoare de pachete concepute pentru circuite de control vă permit să obțineți zeci și sute de scheme de conectare diferite cu un număr de circuite comutate de până la 24 (12 pachete) și numărul de poziții fixe până la X (la fiecare 45, 60 sau 90°). ).

Comutarea în telecomunicații

Comutare

Structura stației de comutare

Schimbarea ierarhiei

Comutarea circuitelor și comutarea de pachete

Transmiterea datelor prin rețele de telecomunicații

Comutare

Funcțiile îndeplinite de un nod de rețea în procesul de organizare și dizolvare a căilor de conectare între abonați se numesc comutarea. Comutareînseamnă stabilirea temporară a unei căi de transmisie de la o anumită intrare la o anumită ieșire într-o rețea sau într-un grup de astfel de intrări și ieșiri.

Net, în care căile de conectare sunt create mai întâi pentru fiecare schimb de mesaje, iar după finalizarea acestuia sunt împărțite în secțiuni, se numește Dial-up. Cu toate acestea, rețeaua poate avea întotdeauna abonați care au căi de conectare permanente sau căi organizate pentru un anumit timp după un program.

Comutarea se realizează folosind un set de dispozitive speciale sub denumirea generală „stație de comutare”. Sunt folosite și denumirile mai specifice „centrală telefonică automată” și „sistem de comutare”.

Centrala telefonica automata(PBX) este un complex de dispozitive pe care se termină multe linii de abonat și care pot conecta liniile între ele sau pot efectua mișcarea unui semnal între linii. Comutarea PBX înseamnă o conexiune temporară între telefoane, computere sau dispozitive, care se stabilește prin formarea unui număr.

Sistem de comutare- un dispozitiv care conectează sau deconectează două linii de transmisie între ele.

Punctul A Punctul B

Fig.8.1. Locul posturilor de comutare în schema generală a unui sistem de telecomunicații

În circuitul de mai sus, emițătorul și receptorul pot fi considerate ca stații de comutare. Liniile de transmisie sunt linii de legătură cu două fire între stații. Stațiile de comutație sunt un element esențial al celei mai simple rețele de telecomunicații, discutat mai jos.

Cea mai simplă rețea de telecomunicații

Este apelată o persoană care utilizează serviciile de comunicații abonat. Pentru a lua legătura, abonatul folosește dispozitivul său de abonat (telefon, computer sau televizor).

Pentru a transfera informații de la un dispozitiv de abonat de rețea la altul, este necesar să se stabilească o conexiune prin dispozitivul corespunzător. Acest dispozitiv se numește stație de comutare. Abonatul identifică conexiunea necesară prin formarea unui număr, care este transmis prin linia de abonat la stația de comutare. Numărul format conține informații despre controlul apelurilor și rutare pentru stabilirea conexiunilor.

În principiu, toate telefoanele pot fi conectate prin cabluri conform regulii: „fiecare la fiecare”, așa cum era cazul în zorii telefoniei. Cu toate acestea, atunci când numărul de telefoane crește, operatorul observă curând că trebuie să comute adesea semnalele de la o pereche de fire la alta. Este evident că prin construirea unei stații de comutație în centrul unei zone în care abonații locuiesc în număr mare, lungimea totală a firelor poate fi redusă semnificativ. Sunt necesare foarte puține fire între stațiile regionale, deoarece numărul de apeluri simultane este de multe ori mai mic decât numărul de abonați, vezi fig. 8.2. Primele posturi de comutare au fost manuale; comutarea se facea pe un tablou de distribuție.

Orez. 8.2. Cea mai simplă rețea de telecomunicații.

Telefoanele abonaților erau conectate la stațiile de comutație folosind linii de abonat, fiecare dintre acestea fiind o pereche de fire. La rândul lor, stațiile de comutare situate pe teritoriul unui oraș (așezare) erau conectate prin linii de legătură (CL), fiecare dintre acestea fiind o pereche de fire.

Stronger a propus prima stație de comutare automată în 1887. De acum înainte, controlul comutării este efectuat de abonați prin apelare. Timp de multe decenii, stațiile de comutație au fost complexe de relee electromecanice, dar în ultimele decenii au evoluat în sisteme de comutație digitale, controlate de program. Stațiile moderne au o capacitate foarte mare - zeci de mii de abonați, iar mii dintre aceștia efectuează simultan apeluri în timpul orelor de vârf.

Dacă stațiile de comutare sunt situate în orașe diferite, atunci acestea sunt conectate prin linii de comunicație, fiecare dintre acestea conținând câteva zeci de canale de comunicație.

Se numește setul de facilități de linie și stație concepute pentru a conecta două dispozitive ale utilizatorului final tractul de legătură. Numărul de noduri de comutare și linii de comunicație din calea de conectare depinde de structura rețelei și de direcția conexiunii.

Structura stației de comutare

O stație de comutare este un dispozitiv conceput pentru a stabili, menține și deconecta conexiuni (abonați).

Pentru a-și îndeplini funcțiile, stația de comutare trebuie să aibă, Fig. 8.3:

· câmp de comutație(KP), constând din comutatoare și concepute pentru a conecta liniile (canale) de intrare și de ieșire în timpul transmiterii de informații;

· dispozitiv de control(CU), care asigură stabilirea legăturilor între liniile de intrare și de ieșire prin câmpul de comutație, precum și recepția și transmiterea informațiilor de control.

Fig.8.3. Componentele principale ale unei stații de comutare

Baza unei stații de comutare este câmpul de comutare, care constă din elemente de comutare, puncte de comutare și întrerupătoare.

Element de comutare- cea mai simplă cheie care poate fi blocată și deblocată folosind un dispozitiv de control. Cheia poate fi un contact metalic sau un comutator cu semiconductor.

Punct de încrucișare- mai multe taste care funcționează simultan.

Intrerupator– circuit de comutare cu n intrări şi m ieşiri. Trebuie prevăzut un punct de comutație în fiecare punct în care intrarea și ieșirea se intersectează. În diagramă, intrările sunt reprezentate prin linii orizontale și ieșirile prin linii verticale.

În plus, stația dispune de surse de alimentare, dispozitive de alarmă și contabilizare a parametrilor de sarcină (număr de mesaje, pierderi, durata exercițiului etc.).

În unele cazuri, o stație de comutație poate avea dispozitive de recepție și stocare a informațiilor, dacă aceasta nu este transmisă direct către consumatorul de informații, ci este acumulată anterior la nod. Astfel de noduri sunt utilizate în sisteme schimbarea mesajelor.

Orez. 8.4. Elemente de comutare, puncte de încrucișare și comutatoare

Sarcina principală a stației de comutare telefonică este de a construi o cale de conectare între abonatul A, care inițiază apelul, și abonatul B,

conform informațiilor cuprinse în numărul format.

Calea de conversație construită trebuie menținută până la semnalul de închidere. Acest principiu se numește comutare circuit Spre deosebire de comutare de pachete, care este adesea folosit în rețelele de calculatoare.

În trecut, câmpul de comutare era electromecanic și controlat prin impulsuri de la telefon. Ulterior, funcțiile de control au fost integrate într-o unitate de control comună. În zilele noastre, unitatea de control generală este un computer sau microprocesor eficient și fiabil, cu software semnificativ în timp real. O stație cu astfel de suport se numește stații de comutare cu control software, vezi Fig. 8.5.

Fiecare stație de comutare organizează o conexiune între abonații A și B în conformitate cu informațiile de semnalizare pe care le primește de la abonat sau de la stația anterioară. Dacă această stație nu este o stație privată, atunci transmite informații de semnalizare către cea mai apropiată stație pentru a construi o cale de conversație în continuare.

Orez. 8.5 Stație de comutare controlată prin software

Schimbarea ierarhiei

În primele zile ale telefoniei, comutatoarele sau stațiile de comutație erau amplasate în centrul unei zone de serviciu și făceau conexiuni pentru abonații din acea zonă. Cu toate acestea, până în prezent, stațiile de comutare sunt de obicei considerate servicii centrale.

Când densitatea telefonului a crescut și a existat o cerere pentru căi de conversație de lungă durată, a apărut nevoia de a conecta stațiile centrale cu linii de legătură. Odată cu creșterea în continuare a traficului telefonic, a fost necesar să se conecteze noi comutatoare cu stațiile centrale; a apărut un al doilea nivel de comutare, inclusiv comutatoare de tranzit. În prezent, rețelele au mai multe straturi de comutare.

Formele, numele și numărul de niveluri ale ierarhiei de comutare variază de la țară la țară. Orez. Figura 8.6 prezintă un exemplu de posibilă ierarhie de rețea comutată.

Structura ierarhică a rețelei ajută operatorul să gestioneze rețeaua și să facă transparente principiile de bază ale direcționării apelurilor. Apelul este direcționat de către fiecare stație în sus în ierarhie, cu excepția cazului în care destinația este situată la un nivel sub acea stație. Structura numerelor de telefon acceptă acest principiu simplu de direcționare în sus și în jos a nivelurilor ierarhice.

Orez. 8.6. Ierarhia posturilor de comutare

În acest articol vom lua în considerare principalele metode de comutare în rețele.

În rețelele telefonice tradiționale, comunicarea între abonați se realizează folosind comutarea canalelor de comunicare. La început, comutarea canalelor de comunicații telefonice se făcea manual, apoi comutarea se făcea prin centrale telefonice automate (ATS).

Un principiu similar este utilizat în rețelele de calculatoare. Calculatoarele aflate la distanță geografică dintr-o rețea de calculatoare acționează ca abonați. Este imposibil din punct de vedere fizic să furnizeze fiecărui computer propria linie de comunicație necomutată, pe care să o folosească în orice moment. Prin urmare, în aproape toate rețelele de calculatoare, este întotdeauna utilizată o metodă de comutare a abonaților (stații de lucru), ceea ce face posibil ca mai mulți abonați să acceseze canalele de comunicații existente pentru a furniza mai multe sesiuni de comunicare simultan.

Comutare este procesul de conectare a diferiților abonați ai unei rețele de comunicații prin noduri de tranzit. Rețelele de comunicații trebuie să se asigure că abonații lor comunică între ei. Abonații pot fi computere, segmente de rețea locală, faxuri sau interlocutori telefonici.

Stațiile de lucru sunt conectate la comutatoare folosind linii de comunicație individuale, fiecare dintre acestea fiind utilizată în orice moment de un singur abonat alocat acestei linii. Comutatoarele sunt conectate între ele folosind linii de comunicație partajate (partajate de mai mulți abonați).

Să ne uităm la cele trei metode principale cele mai comune de schimbare a abonaților în rețele:

comutare circuit;
comutare de pachete;
schimbarea mesajelor.

Comutare circuit

Comutarea circuitelor implică formarea unui canal fizic compozit continuu din secțiuni individuale de canal conectate în serie pentru transferul direct de date între noduri. Canalele individuale sunt conectate între ele prin echipamente speciale - comutatoare, care pot stabili conexiuni între orice nod final al rețelei. Într-o rețea cu comutare de circuite, înainte de a transmite date, este întotdeauna necesar să se efectueze o procedură de stabilire a conexiunii, în timpul căreia se creează un canal compus.

Timpul de transmitere a mesajului este determinat de capacitatea canalului, lungimea conexiunii și dimensiunea mesajului.

Switch-urile, precum și canalele care le conectează, trebuie să asigure transmiterea simultană a datelor de pe mai multe canale de abonat. Pentru a face acest lucru, trebuie să fie de mare viteză și să accepte un fel de tehnică de multiplexare a canalului de abonat.

Avantajele comutării circuitelor:

rata de transfer de date constantă și cunoscută;
succesiunea corectă a sosirii datelor;
latență scăzută și constantă a transmiterii datelor prin rețea.

Dezavantajele comutării circuitelor:

rețeaua poate refuza de a deservi cererea de stabilire a conexiunii;
utilizarea irațională a capacității canalelor fizice, în special incapacitatea de a utiliza echipamentele utilizatorului care funcționează la viteze diferite. Părțile individuale ale unui circuit compozit funcționează la aceeași viteză, deoarece rețelele cu comutare de circuite nu pun în tampon datele utilizatorului;
întârziere obligatorie înainte de transmiterea datelor din cauza fazei de stabilire a conexiunii.

Comutarea mesajelor este împărțirea informațiilor în mesaje, fiecare dintre ele constând dintr-un antet și informații.

Aceasta este o metodă de interacțiune în care se creează un canal logic prin transmiterea secvențială a mesajelor prin noduri de comunicare la adresa specificată în antetul mesajului.

În acest caz, fiecare nod primește un mesaj, îl scrie în memorie, procesează antetul, selectează o rută și emite un mesaj din memorie către următorul nod.

Timpul de livrare a mesajului este determinat de timpul de procesare la fiecare nod, numărul de noduri și capacitatea rețelei. Când se termină transferul de informații de la nodul A la nodul de comunicație B, nodul A devine liber și poate participa la organizarea altor comunicații între abonați, astfel încât canalul de comunicație este utilizat mai eficient, dar sistemul de control al rutare va fi complex.
Astăzi, schimbarea mesajelor în forma sa pură practic nu există.

Comutarea de pachete este o metodă specială de comutare a nodurilor de rețea, care a fost creată special pentru cea mai bună transmisie a traficului de computer (trafic pulsat). Experimentele în dezvoltarea primelor rețele de calculatoare, care s-au bazat pe tehnologia de comutare a circuitelor, au arătat că acest tip de comutare nu oferă posibilitatea de a obține un randament ridicat al unei rețele de calculatoare. Motivul constă în natura intensă a traficului pe care o generează aplicațiile tipice de rețea.

Când are loc comutarea de pachete, toate mesajele transmise de un utilizator de rețea sunt împărțite la nodul sursă în părți relativ mici numite pachete. Este necesar să se clarifice că un mesaj este o bucată de date completată logic - o cerere de transfer al unui fișier, un răspuns la această solicitare care conține întregul fișier etc. Mesajele pot avea o lungime arbitrară, de la câțiva octeți la mulți megaocteți. Dimpotrivă, pachetele pot avea de obicei și o lungime variabilă, dar în limite înguste, de exemplu de la 46 la 1500 de octeți (EtherNet). Fiecare pachet este prevăzut cu un antet care specifică informațiile de adresă necesare pentru a livra pachetul către nodul destinație, precum și numărul pachetului care va fi folosit de nodul destinație pentru a asambla mesajul.

Comutatoarele de rețea de pachete diferă de comutatoarele de circuit prin faptul că au memorie tampon internă pentru a stoca temporar pachetele dacă portul de ieșire al comutatorului este ocupat cu transmiterea unui alt pachet atunci când este primit un pachet.

Avantajele comutării de pachete:

mai rezistent la defecțiuni;
debit mare general al rețelei la transmiterea traficului în rafală;
capacitatea de a redistribui dinamic lățimea de bandă a canalelor fizice de comunicare.

Dezavantajele comutării de pachete:

incertitudinea vitezei de transfer de date între abonații rețelei;
întârziere variabilă a pachetelor de date;
posibilă pierdere de date din cauza depășirii tamponului;
Pot exista nereguli în succesiunea sosirilor de pachete.

Rețelele de calculatoare folosesc comutarea de pachete.

Metode de transmitere a pachetelor în rețele:

Metoda datagramei– transmisia se realizează ca un set de pachete independente. Fiecare pachet se deplasează prin rețea de-a lungul propriei rute, iar utilizatorul primește pachetele în ordine aleatorie.

Avantaje: simplitatea procesului de transfer.
Dezavantaje: fiabilitate scăzută datorită posibilității de pierdere a pachetelor și necesității unui software pentru a asambla pachetele și a restabili mesajele.

Canal logic este transmiterea unei secvențe de pachete legate într-un lanț, însoțită de stabilirea unei conexiuni preliminare și confirmarea primirii fiecărui pachet. Dacă al-lea pachet nu este primit, atunci toate pachetele ulterioare nu vor fi primite.
Canal virtual– acesta este un canal logic cu transmiterea unei secvențe de pachete conectate într-un lanț de-a lungul unei rute fixe.

Avantaje: se păstrează succesiunea naturală a datelor; rute de trafic durabil; rezervarea resurselor este posibilă.
Dezavantaje: complexitatea hardware.

În acest articol, am trecut în revistă principalele metode de comutare în rețelele de calculatoare, cu o descriere a fiecărei metode de comutare indicând avantajele și dezavantajele.

Nod de comutare este un dispozitiv conceput pentru a primi, procesa și distribui informațiile primite. Pentru a-și îndeplini funcțiile, nodul de comutație trebuie să aibă: un câmp de comutație CP, conceput pentru a conecta liniile (canale) de intrare și de ieșire în timpul transmiterii informațiilor; dispozitiv de control CU, care asigură stabilirea legăturilor între liniile de intrare și de ieșire prin câmpul de comutare, precum și recepția și transmiterea informațiilor de control.

Echipamentele pentru recepția și transmiterea informațiilor de control includ registre Reg sau kituri de primire a numărului cutiei de viteze, transceiver-uri de cod și dispozitive de conversie; seturi liniare de linii (canale) de intrare și de ieșire LC, concepute pentru recepția și transmiterea semnalelor liniare (semnale de interacțiune) de-a lungul liniilor sau canalelor de intrare și ieșire pentru a aloca canale în sistemele de transmisie, precum și pentru recepția și transmiterea semnalelor de interacțiune cu dispozitive de control al nodurilor ; Seturile de cablu ShK sunt concepute pentru a alimenta microfoanele telefonului, a primi și a trimite semnale de serviciu în timpul procesului de stabilire a conexiunii; dispozitive de intrare și ieșire de linie (cruce). În plus, nodul dispune de surse de alimentare, dispozitive de alarmă și dispozitive de contabilizare a parametrilor de încărcare (număr de mesaje, pierderi, durata activității etc.).

Nodurile de comutare ale rețelelor de comunicații sunt clasificate în funcție de un număr de criterii:

după tipul de informații transmise (telefon, telegraf, difuzare, telecontrol, transmisie de date etc.);
prin metoda de deservire a conexiunilor (manuale, semiautomate, automate);
după locația ocupată în rețeaua de telecomunicații (sector, centrală, hub, terminal, stații de tranzit, noduri de mesaje de intrare și de ieșire);
după tipul de rețea de comunicații (urbană, rurală, instituțională, la distanță);
după tipul de echipament de comutare și control (electromecanic, mecanoelectronic, cvasielectronic, electronic);
conform sistemelor de echipamente de comutare utilizate (decadal-pas, coordonate, mașină, cvasi-electronice, electronice);
după capacitate, adică după numărul de linii sau canale de intrare și de ieșire (capacitate mică, medie, mare);
după tipul de comutare (operațională, încrucișată, mixtă);
prin metoda separării canalelor (spațial, spațial-temporal, spațial-frecvență);
prin metoda de transmitere a informațiilor de la emițător la receptor (noduri de comutare a canalelor, furnizarea de comutare a canalelor pentru transmiterea directă a informațiilor în timp real de la emițător la receptor după stabilirea unei căi de conectare: noduri de comutare a mesajelor și noduri de comutare de pachete, asigurând recepția și acumularea de informații la noduri cu transmiterea ulterioară a acesteia către nodul următor sau către receptor).

Etapele căutării Fiecare linie de abonat de pe PBX este inclusă într-un set de abonat (SK), care conține două relee care primesc semnalul de apel al stației și marchează starea AL. Pentru a crea o cale de comunicare conversațională între doi abonați, AC a abonatului apelant (în continuare îl vom numi abonat A) trebuie să se conecteze la AC a abonatului apelat (abonatul B) prin intermediul unuia dintre dispozitivele colective disponibile la stație, numite seturi de cabluri (CS). ). Setul de cablu conține aproximativ o duzină de relee, furnizează curent continuu AL abonaților care vorbesc, trimite semnale de informații (acustice) către AL, primește semnale de închidere după încheierea conversației și îndeplinește o serie de alte funcții. În sistemele PBX de mare capacitate, în calea conversațională sunt implicate două CB - un set de cabluri de ieșire (IKhK) care interacționează cu abonatul A și un set de cabluri de intrare (IKhK) care controlează linia abonatului B. Numărul total de IKhK ( sau VShK) de pe PBX este semnificativ (de aproximativ 10-12 ori) mai mic decât numărul de AC, care este egal cu capacitatea stației. Acest lucru se explică prin faptul că, în orice moment, nevoia de comunicare telefonică apare doar pentru o mică parte din abonații PBX. Diferența dintre numărul de AC și ShK duce la necesitatea includerii unei etape de comutare de căutare preliminară (PI) sau preselecție între aceste dispozitive.Etapa de preselecție este caracterizată de următorii parametri.

capacitatea grupului de sarcină Nн.г, egală cu numărul de AC incluse într-o unitate de comutare (cabinet) a pre-stage; capacitatea grupului de abonați Na.g, egală cu capacitatea totală a tuturor grupurilor de încărcături deservite de un set (pachet) de ShK sau IShK; numărul de dispozitive (seturi) VISHK într-un pachet de ShK sau IShK, care deservește un grup de abonați;
disponibilitate D, egală cu numărul de ShK sau IShK la care se poate conecta orice AK care apelează. Daca D< VИШК, то пучок ИШК является неполнодоступным, при D=VИШК пучок полнодоступный. Как видно приборы ступени предыскания в различных системах АТС называются по-разному: искатели вызовов (ИВ) - в машинных АТС; предыскатели (ПИ) - в декадно-шаговых АТС; приборы абонентского искания (АИ) - в координатных АТС. При отсутствии свободных ИШК, доступных вызывающему АК, возникают потери вызовов. В декадно-шаговых АТС абонент А получает при этом акустический сигнал "Занято" и должен дать отбой. В машинных и координатных АТС потери выражаются в том, что абонент А*, не получая никакого сигнала, ожидает освобождения какого-либо ИШК (при длительном ожидании абонент может дать отбой).

După ce funcționarea dispozitivelor de comutare în etapa de pre-descoperire este finalizată și ISHK este conectat la abonatul A, acesta din urmă primește un semnal acustic „Răspuns stație” și formează cifrele numărului de abonat B una după alta. această informație de adresă provenind de la AL abonatului A, dispozitivele ATS trebuie să conecteze dispozitivul de comutare, ocupat de abonatul A, cu AC a abonatului B, creând astfel o cale de comunicare conversațională pentru abonații A și B. Pe un PBX de capacitate mică , pentru a rezolva această problemă, este suficientă o etapă de căutare liniară (LS), ale cărei ieșiri includ toate AC ale unei stații date

Parametrii etapei LI sunt:

capacitatea blocului de căutare liniară MLI, egală cu numărul de AC incluse în ieșirile blocului;
numărul de intrări ale blocului NLI este egal cu numărul de VShK (sau ShK) incluse în acest bloc.

a - controlul direct și stabilirea directă a legăturilor; b - controlul registrului În centralele telefonice automate coordonate, etapele de căutare preliminară și liniară sunt combinate în etapa de căutare AI abonatului. În exemplul 1, toate CC-urile sunt conectate la intrările etapei LI. Sub imaginea etapei LI, cercurile indică numerele numărului de abonat, pe baza cărora a fost efectuată funcționarea dispozitivelor de comutare LI. Din cele discutate mai sus, reiese clar că în procesul de stabilire a unei conexiuni pe PBX se efectuează două tipuri de căutări: gratuite, care nu necesită utilizarea informațiilor de adresă, și forțate, pentru care sunt necesare astfel de informații. Este clar că etapa de precăutare funcționează în modul de căutare liberă, iar în etapa LI se efectuează o căutare forțată. După conectarea ShK (sau VShK) la AC a abonatului B, AL apelat este testat. Dacă acest AL este ocupat, de ex. participă la o altă conexiune conversațională stabilită anterior, apoi un semnal acustic „Ocupat” este trimis către abonatul A de la BSC (VShK). În unele sisteme, un astfel de semnal este trimis de la AC a abonatului A după ce dispozitivele SBK și ATS sunt eliberate în etapele de căutare. Dacă AL abonatului B este liber, atunci un „Semnal de apel” este trimis către acest AL pentru ca telefonul să sune, iar un semnal acustic „Call Ringback Control” (CRV) este trimis către AL abonatului A. După ce abonatul B răspunde, trimiterea semnalelor se oprește și se formează un circuit de transmisie a curentului conversațional.

Când un semnal de închidere este primit de la AL de către abonații care vorbesc (deconectarea pe termen lung a buclei AL), conexiunea conversațională stabilită este întreruptă și dispozitivele PBX care participă la aceasta sunt eliberate. Parametrii semnalelor de informare trimise la AL Împreună cu etapele de căutare preliminară și liniară, etapele de căutare de grup (GS) sunt utilizate în centralele telefonice din oraș. Acest lucru se datorează faptului că numărul total de stații AC este mult mai mare decât capacitatea blocului de comutare LI (N>M LI) și, prin urmare, este imposibil să includeți toate AC-urile într-un singur bloc LI. Prin urmare, treapta LI este împărțită în grupuri de abonați (cu o capacitate de Mnl fiecare), iar pentru selectarea acestor grupuri se folosesc una sau mai multe trepte GI.Etapa GI este caracterizată de următorii parametri:

numărul maxim posibil de direcții (grupuri de abonați) H, care pot fi selectate folosind etapa GI;
disponibilitate D egală cu numărul de ieșiri dintr-o direcție la care se poate conecta intrarea blocului de comutare GI în timpul procesului de căutare;
numărul de intrări Nin a unui bloc GI.

Dacă blocurile de comutare cu H = 10 sunt utilizate în etapa GI, atunci o etapă GI nu va fi suficientă pentru a selecta toate cele 30 de blocuri LI. Prin urmare, în acest caz, sunt necesare două etape ale GI: o etapă (IGI) este utilizată pentru a selecta direcția către una dintre cele trei mii de grupuri, iar cealaltă etapă (IIGI) asigură selectarea celui de-al suta-lea bloc de LI în cadrul acest al miilea grup. În cazul general, numărul necesar de etape GI s, capacitatea totală a GTS N și parametrii H și MLI sunt relaționați prin relația Să determinăm, de exemplu, numărul s de etape GI pentru GATS, în conformitate cu presupunerea că este un pas cu un deceniu. Capacitatea totală a rețelei N = NGATS + Nps + NAUPATS = 4000 + 1000 + 500 = 5500; de la masă 1.2 definim H=10, MLI = 100, deci conditia ia forma 10s-100>5500, i.e. 10s > 55, care se îndeplinește la s = 2. În orice etapă a GI, se efectuează întotdeauna două tipuri de căutare: forțată - pentru a selecta direcția dorită și liberă - pentru a selecta o ieșire liberă într-o direcție dată (adică, ieșire la următoarea etapă de căutare). În fig. 6.3.2 indică „ce cifre ale numărului format de abonat sunt folosite în acest exemplu pentru căutarea forțată în etapele IGI și III. Pentru a simplifica, se folosesc seturi de cabluri și o etapă de pre-accentuare. Se aplică principiile stabilirii conexiunilor discutate mai sus. către PBX cu control direct, în care informațiile de adresă sunt trimise direct către seturile de control (CM) ale unităților de comutare ale etapelor de căutare.În schimb, la o centrală telefonică automată cu control de registru, informațiile de adresă sunt primite și acumulate mai întâi într-un dispozitiv special - un registru, de unde apoi, dupa caz, este transmis in mare viteza pentru a controla dispozitivele in fazele de cautare.Pentru a primi informatii, registrul trebuie sa se conecteze la codul de bare.In timpul unei conversatii, registrul nu este ocupat , prin urmare numarul total de registre este semnificativ (de 5-10 ori) mai mic decat numarul de coduri de bare.Diferenta de numarul de coduri de bare si registre face necesara o etapa de cautare a registrelor (RS).Etapa RS functioneaza intotdeauna in liber modul de căutare, asigurând conectarea oricărui registru gratuit la bara ocupată.

Sistemele PBX diferă și prin metoda de stabilire a conexiunii în etapele de căutare. Este prezentat un PBX cu stabilire a conexiunii directe, în care MC-urile unității de comutare LI sunt individuale, de ex. alocate intrărilor de bloc individuale. Astfel de CC sunt de fapt conectate cu căi conversaționale și sunt combinate structural cu CC. În PBX-urile cu stabilirea conexiunii de ocolire, unitățile de comutare sunt deservite de unități de gestiune colectivă, care sunt numite markeri în PBX-uri de coordonate. Marcatorul servește unul câte unul toate apelurile care sosesc la intrările unității de comutare; nu este conectat la căile de conversație.