Так как схемы временной коммутации строятся на базе недорогих оперативных ЗУ, реализация функций цифровой коммутации оказывается более дешевой, чем реализация схем с пространственной коммутацией. Работа схемы временной коммутации сводится главным образом к записи информации и считыванию ее из ЗУ. В процессе коммутации информация, поступающая по одному канальному интервалу, передается в другом, как показано на рисунке 3. Если цифровые сигналы группируются в единые форматы слов ВРК, то удается получать весьма экономичные коммутационные схемы, реализующие только временную коммутацию. Однако реальные ограничения на временные характеристики ЗУ определяют допустимые размеры блока временной коммутации, поэтому в коммутационных схемах большой емкости обязательно вводится пространственная коммутация. Наиболее экономично построенные многозвенные схемы обычно содержат возможно большее число звеньев временной коммутации.
Рис.3Принцип перестановки временных каналов
Рис. 4 Структурная схема временного коммутатора
Принцип работы схемы временной коммутации поясняет рисунок 4.
ВК - временной коммутатор
РЗУ- разговорное запоминающее устройство
АЗУ- адресное запоминающее устройство
КИ - канальный интервал
Как видно из рисунка 4, отдельные цепи, по которым идет передача цифровых сообщений, некоторым фиксированным образом объединяются так, что образуется один тракт с ВРК. Функции объединения и разделения можно рассматривать либо как функции самой схемы коммутации, либо как функции, реализуемые в удаленных терминалах. Если функции объединения и разделения реализуются локально, то мультиплексор и демультиплексор могут параллельно подключаться непосредственно к ЗУ. В противном случае используется преобразователь последовательного кода в параллельный, который позволяет предварительно накопить информацию определенного канального интервала (КИ) до того, как она будет записана в ЗУ. В любом случае для каждого входящего КИ необходимо обеспечить доступ к каналу записи в речевом ЗУ (РЗУ), и точно так же необходимо обеспечить доступ к каналу считывания для каждого исходящего КИ. Обмен информацией между двумя различными канальными интервалами осуществляется с помощью речевой памяти (РЗУ). В схеме временного коммутатора (ВК), показанной на рисунке 4 , информация, поступающая по входящим КИ, последовательно записывается в ячейки РЗУ. В то же время информация, поступающая в исходящие каналы, считывается из РЗУ по адресам, получаемым из блока адресной памяти (АЗУ). Дуплексное соединение каналов i и j трактов с ВРК означает, что адрес i поступает в РЗУ в течение j-ro канального интервала (КИ), и наоборот, как указывается в соответствующей адресной памяти.
Таким образом, в течение каждого канального интервала к РЗУ производится два обращения. Первое, когда некоторое управляющее устройство (на рисунке не показано) выбирает номер КИ, который определяет адрес записи в РЗУ. Второе, когда содержимое адресной памяти (АЗУ), соответствующее определенному КИ, выбирается в качестве адреса считывания.
Поскольку операции записи и считывания должны выполняться в РЗУ для каждого канального интервала (входящего или исходящего), максимальное число каналов С, которые могут быть обслужены простой коммутационной схемой на ЗУ равно
C=125/2tc(*)
где цифра 125 означает длительность цикла в микросекундах для частоты дискретизации речевого сигнала, равной 8 кГц, a tc - длительность цикла (обращения) ЗУ в микросекундах.
В качестве конкретного примера рассмотрим применение РЗУ с циклом 500 не. Уравнение (*) показывает, что коммутационная схема на ЗУ может обслужить 125 дуплексных каналов (62 соединения) при условии строгой неблокируемости схемы. Сложность коммутационной схемы (в предположении, что процесс цифрового преобразования где-то уже был осуществлен) совсем невелика, РЗУ хранит один информационный цикл, организованный как С слов по 8 бит каждое. Адресная память (АЗУ) также имеет объем С слов, причем длина каждого слова равна 1од2С (т.е. в нашем примере 7). Таким образом, обе функции памяти могут быть реализованы на базе ЗУ с произвольной выборкой емкостью 128x8 битов. Дополняющая часть в виде счетчика канальных интервалов и некоторых логических устройств для выбора адресов и управления записью новой информации в адресную память, может быть реализована на базе обычных интегральных схем (ИС).
Рассмотренная коммутационная схема контрастирует со схемой с пространственным разделением каналов, которая потребовала бы 7680 точек коммутации при реализации ее в виде неблокирующей трехзвенной коммутационной схемы. И хотя современная технология изготовления интегральных микросхем позволила бы заменить многие точки цифровой коммутации несколькими интегральными схемами, тем не менее ограничение, связанное с допустимым числом выводов с кристалла, преодолеть не удалось бы. Как уже было сказано выше, одно из основных достоинств цифровых сигналов состоит в легкости, с которой их можно объединять на базе временного разделения. Это свойство цифровых сигналов имеет особое значение как при организации соединений между ИС, так и при организации связи между коммутационными станциями.
Если комбинацию мультиплексора и демультиплексора использовать для концентрации и расширения, то система может обслуживать значительно большее число входящих линий в зависимости от среднего использования отдельных цепей. Например, если линия в среднем занята в течение 10% времени, то система (концентратор-коммутационная схема на ЗУ - экспандер) может обслужить до 1000 цепей с вероятностью блокировки, меньшей 0,002. Введение концентрации и расширения вместе с тем означают значительное усложнение системы. По существу, оборудование, реализующее эти операции, представляет собой схемы коммутации с пространственным разделением, которые управляются соответствующим образом. Структура (Концентратор-Схема коммутации на ЗУ - Экспандер) по существу, становится простой формой коммутационной схемой типа пространство-время-пространство (П-В-П), которая будет рассмотрена в дальнейшем.
