Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших задач, поставленных перед предприятиями отрасли связи согласно принятой программе телефонизации страны, является разработка отечественной цифровой системы коммутации, удовлетворяющей по качественным показателям всем современным требованиям обслуживания вызовов и предусматривающей предоставление абонентам перспективных видов обслуживания.
Диссертационная работа выполнялась в рамках Координационных планов АН СССР на 1986-1990 гг. по проблеме "Информационно-вычислительные- сети", Плана важнейших работ вузов страны по фундаментальным проблемам микроэлектроники на 1986-1990 гг. Диссертационная работа непосредственно связана с тематикой хоздоговорных работ, проводимых на кафедре микроэлектроники и конструирования электрорадиоаппаратуры Московского института связи.
Создание перспективной цифровой системы коммутации (ЦСК) тесно сопряжено с проблемами комплексной миниатюризации и унификации аппаратно-программных средств, которые оказывают влияние на выбор структуры ЦСК. Архитектура системы коммутации должна обеспечивать высокое качество обслуживания при изменяющемся структурном составэ источников нагрузки, позволять внедрять новые технологии. Наиболее жесткие требования предъявляются к времени установления соединения и пропускной способности узла.
Необходимость разработки такой ЦСК определила основную цель работы.
Цель работы. Синтез функциональных модулей цифровий системы коммутации с распределенным управлением, реализующих способ уменьшения времени поиска соединительного пути в однородных звеньевых коммутационных полях модульной структуры; оценка качества их работы; разработка структуры модуля пространственной коммутации и исследование пропускной способности коммутационных полей, построенных на его основе.
Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
I. Проанализировать известные способы поиска соединительного пути в однородных коммутационных полях с целью определения временных затрат на выполнение данной функции управляющими устройствами узла.
-
Разработать способ установления соединения через однородное, звеньевое, цифровое коммутационное поле модульной структуры, позволяющий снизить время поиска соединительного пути.
-
Синтезировать функциональные модули, обеспечивающие реализацию предложенного способа установления соединения.
-
Провести исследование качественных показателей функционирования синтезированных модулей црл различных параметрах -интенсивности поступающей нагрузки.
-
Проанализировать способы построения пространственных модулей коммутации с целью выявления потенциальных возможностей отечественного оборудования (пространственных коммутаторов и оп-тоэлектронных схем). '
-
Произвести выбор оптимальных параметров функциональных модулей для применения в пространственных коммутационных полях с точки зрения повышения их..пропускной способности и наращивания ноу.ерной емкости без изменения функциональной схемы коммутационного поля и удельного объема оборудования в расчете на одну абонентскую линию.
Методы исследования. В процессе решения пе-' речисленных выше научно-технических задач были использованы методы теории вероятности, математической статистики, теории телетрафика, теории синтеза микроэлектронной аппаратуры. Ряд исследований связан с моделированием на ЭВМ.
Научная новизна работы.
-
Предложена структура однородного, звеньевого, цифрового коммутационного поля с возможностью изменения емкости в диапазоне 500-130-тыс. каналов с распределением функций между модулями пространственно-временной коммутации и централизованным управляющим устройствам. Данная структура позволяет сочетать преимущества централизованного и распределенного управления. Распределение функций коммутации позволяет уменьшить по сравнению с полностью распределенным управлением по пространственно-временным модулям время установления соединения в предложенном коммутационном поле.
-
Разработан способ выбора маршрута установления соединения в однородном, звеньевом, цифровом коммутационном поле на модулях пространственно-временной коммутации, реализованных на специализированных БИС (А.с. СССР № 1626444, Бюл. № 5, 1991). Данный способ осниван на сопоставлении обобщенных данных о количестве занятых каналов в промежуточных линиях коммутационного поля и позволяет
выравнивать интенсивность нагрузки на модули пространственно-временной коммутации и использование промежуточных линий.
3. Разработаны функциональные модули, содержащие новые тех
нические решения:
терминальный (А.с. СССР № 1626443, Бюл. № 5, 1991);
коммутационный (А.с. СССР № 1626444, Бюл. № 5, 1991);
общей памяти (А.с. СССР № 1555904, Бюл. № ІЗ, 1990);
выбора соединительного пути (А.с. СССР № I480I47, Бюл. № 18, IS89), и реализующие предложенный способ установления соединения. Предложенные схемотехнические решения позволяют сократить время обработки одного вызова не менее, чем в 2 раза, по сранению с реализацией на микропроцессорных наборах.
4. Обобщена процедура преобразования мостиковых графов, отоб
ражающих структуру коммутационных полей с двухзвенными ступенями
концентрации и смешивания нагрузки, к параллельно-последовательным
графам, что позволило решить в общем аналитическом виде задачу
сравнения по пропускной способности коммутационных полей на моду
лях с различной связностью, но имеющих однотипные коммутаторы. На
основе данной процедуры даны рекомендации по выбору параметров мо
дулей пространственной коммутации для построения коммутационных
полей с дальнейшими возможностями увеличения емкости и пропускной
способности без изменения функциональной схемы коммутационного по
ля л объема оборудования в расчете на одну абонентскую линию.
Практическая ценность работы.
-
Показана возможность аппаратно-програіаліой реализации предложенного способа выбора маршрута соединительного пути в коммутационных полях модульной структуры и алгоритма анализа адресной информации в цифровых узлах с распределенным управлением. Предложена инженерная методика синтеза микроэлектронных модулей выбора соединительного пути и общей памяти, основанная на совместном использовании методов наращивания функций и логического синтеза и позволяющая минимизировать аппаратные затраты. По предложенной методике разработаны архитектура и схемотехника функциональных модулей выбора соединительного пути и общей памяти, реализуемых в виде БИС.
-
Разработаны имитационные модели для функциональных модулей общей памяти и выбора соединительного пути, позволяющие исследовать вероятностно-временные характеристики работы данных модулей в цифровой системе коммутации при различных дисциплинах обсл'уживания
ш 5
вызовов, переменных параметрах интенсивности поступающей кьгруэ-ки, способах межмодульного обмена по общей шине и выделенным каналам в коммутационном поле. Модели позволяют определить качественные покерьтели рэбсты предложенных модулей при введении в цифровую систему коммутации дополнительных видое обслуживания абонентов.
3. В результате исследования пропускной способности пространственных коммутационных полей со ступенями концентрации и смешивания нагрузки, укомплектованных двухзвенными модулями, получены практические рекомендации по применению модулей концентрации с различной связностью, но выполненных на однотипных коммутаторах, дгр построения схем группообразования коммутационных полей концентраторов и узлов в широком диапазоне номерной емкости и назначения (городских, учрежденческих, сельских).
Реализация результатов работы.
Результаты исследований, разработанные структуры и схемотехнические решения функциональных модулей пространственной коммутации, ебцей памяти и выбора соединитьльногс пути были реогисоъаны в опытно-конструкторской работе по созданию и комплексной миниатюризации абонентского цифрового концентратора, использованы при исследовании инженерно-технических решений по комплексной миниатюризации модульных цифровых АТС для 1ЦСС, а также являются составнь:'.;: частями шести научно-исследовательских работ, выполненных по заданию предприятий Министерства связи и Министерства электронной промышленности СССР.
Применение предложенных схемотехнических А,елы;кА и результатов исследований для обоснования номенклатуры и технических требований на создание специализированных БИС и других изделий микроэлектроники для абонентских модулей позволило повысить технико-экономические характеристики абонентских концентраторов и цифромгх систем коммутации. Ожидаемый экономический эффект от использования полученных результатов составит 184,1 тыс. руб. Ряд результатов внедрен в учебный процесс Московского института связи.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались:
на Всесоюзных школах-семинарах по вычислительным сетям, организуемых Научным советом АН СССР по комплексной проблеме "Кибернетика" (Одесса 1987 г., Алма-Ата 1988 г., Минск 1989 г., Ленинград 1990 г.);
in Всесоюзных научно-технических конференциях (НТК) ^'Организационно-экономические проблемы проектирования вычислительных систем" (Москва 1987 г.), "Оптоэлектронные методы и средства обработки изображений" (Винница 1987 г.), "Проблемы разработки измерительных приборов со встроенным интеллектом и перспективы их развития" (Каунас 1988 г.), "Повышение эффективности производства и качества продукции (услуг) связи на базе электронизации оборудования предприятий связи" (Воронеж 1988 г.), "Принципы построения и функционирования сетей интегрального обслуживания" (Ташкент 1989г.), "Интегральные информационные системы" (Москва 1989 г.), "Развитие телематических служб в СССР" (Москва 1990 г.);
на всесоюзных научных сессиях, посвященных Дню радио (Москва 1989, 1990 гг.), НТК МГП ВНТОРЭС им. А.С.Попова (Москва 1988 г.);
на межреспубликанской НТК "Электронные средства в промышленности" (Баку 1987 г.);
на заседании секции микроэлектроники "Применение микропроцессорных устройств в связи" (Куйбышев 1987 г.), "Применение опто-электронных устройств в телеинформатике" (Москва 1989 г.);
на НТК Московского института связи (I988-T99I гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 29 печатных работ, в том числе 15 статей, одно учебное пособие, 4 изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения. Изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 60 рисунков, список литературы, девять приложений, где размещены структурные, функциональные и принципиальные схемы рассматриваемой цифровой системы коммутации с распределенным управлением и входящих в ее состав основных модулей, алгоритмы и тексты программ моделирования, вспомогательные таблицы для синтеза микроэлектронных модулей, а также акты внедрения диссертационной работы.
