Для построения коммутационных систем большой емкости обычно ис­пользуют чередование звеньев пространственной и временной коммутации, в результате чего получаются структуры типа В-П-В (время – пространство – время) или П-В-П (пространство – время – пространство). При этом общее число звеньев может быть и более трех, но, как правило, не превышает пяти (например, структура В-П-П-П-В).

Структура коммутационного поля В-П-В (рис. 4.29) предназначена для коммутации любого канала, принадлежащего одной из r входящих уплотненных линий, в любой канал любой из r исходящих уплотненных линий.

Рис. 4.29 – Коммутационное поле В-П-В

Пространственный эквивалент коммутационного поля на рис. 4.29 может быть представлен в виде трехкаскадного коммутационного поля, изображенного на рис. 4.12, где число входов n в каждый коммутатор первой ступени (и число выходов n из каждого коммутатора третьей ступени) соответствует числу каналов в уплотненных линиях с временным разделением. Таким образом, временные звенья коммутаторов могут быть представлены виде эквивалентных пространственных коммутаторов емкостью nxk (см. рис. 4.12). В зависимости от числа r таких коммутаторов на входе и числа s таких коммутаторов на выходе (которое, в отличие от рис. 4.12, необязательно должно быть равно r) выбирается размер пространственного коммутатора второй ступени. В функциональном смысле звено пространственной коммутации во второй ступени как бы повторяется (копируется) по одному разу для каждого внутреннего временного интервала. Поэтому число коммутаторов емкостью rxr центрального звена равно k – числу каналов в уплотненной линии пространственного звена. Важной особенностью коммутационного поля В-П-В является то, что звено ПК работает с разделением времени независимо от внешних трактов ВРК (k ≠ n).

Очевидно, что это общее пространственное коммутационное поле является полнодоступным, но с внутренними блокировками. Для устранения внутренних блокировок необходимо, чтобы число выходов k и число входов n коммутаторов первого каскада выбиралось из условия Клоза: k ≥ 2n – 1.

Следовательно, для того чтобы коммутационные блоки, используемые для коммутации каналов ИКМ, не имели внутренних блокировок, необходимо и достаточно на втором каскаде использовать удвоенную тактовую частоту (либо дублировать коммутационное поле второго каскада). Тогда число выходов из каждого коммутатора первого каскада на пространственном эквиваленте и число коммутаторов на втором каскаде увеличивается в два раза.

Структурная схема коммутационного поля типа П-В-П представлена на рис. 4.30.

Рис. 4.30 – Коммутационная схема П-В-П

Здесь входящие и исходящие уплотненные линии включаются в пространственные коммутаторы с временным разделением. Структура построена в предположении, что число каналов временного разделения в уплотненной линии постоянно и равно n, и это же число принято в промежуточных линиях пространственного звена. Тогда число коммутаторов в первой и третьей ступенях коммутации также должно быть равно n, а вот число выходов коммутаторов первой ступени, входов коммутаторов третьей ступени и число k временных коммутаторов во второй ступени может быть выбрано произвольно. В частности, оно может быть равно k = 2n – 1, что позволит реализовать неблокирующую схему Клоза. Общая емкость рассмотренного коммутатора составляет N = n k каналов.

Структура В-П-В более сложна, чем структура П-В-П. Заметим, однако, что в коммутационной схеме В-П-В используется временная концентрация, а в схеме П-В-П – пространственная. По мере того, как будет расти использование входящих соединительных линий, будет уменьшаться степень возможной концентрации. Если окажется, что нагрузка входящих каналов достаточно высока, то для поддержания заданного значения вероятности блокировки в коммутационной схеме В-П-В необходимо вводить временное и пространственное расширения в П-В-П. Поскольку реализация временного расширения значительно дешевле, чем пространственного, то при высоком использовании каналов коммутационная схема В-П-В окажется более экономичной, чем схема П-В-П. В этой связи в [25] приведена методика оценки сложности коммутационных схем в зависимости от числа точек коммутации на пространственном звене и суммарной емкости запоминающих устройств. Одна точка коммутации по стоимости принималась равной 100 битам памяти. Сравнение сложности реализации коммутационных схем П-В-П и В-П-В для случая равенства вероятности блокировки величине 0,2 % в зависимости от использования входящих каналов показало, что при малых величинах использования (до 25 %) целесообразно применение схемы П-В-П, а при повышенном использовании (от 25 % до 100 %) более оправдано применение схемы В-П-В. Выбор конкретной архитектуры в большей степени будет зависеть и от других факторов, таких как модульность, простота организации тестирования, легкость наращивания емкости. Одним из моментов, который обычно выделяют, отдавая предпочтение структуре П-В-П, являются относительно более простые требования к организации управления схемами П-В-П по сравнению со схемами В-П-В. Для станций большой емкости с большой нагрузкой необходимость преимущественного использования структуры В-П-В становится совершенно очевидной.

Широкое применение ЗУ в узлах цифровой коммутации стирает различие между техникой коммутации каналов и коммутации сообщений, которые раньше считались очень далекими друг от друга. Действительно, временная коммутация со сдвигом канального интервала как будто бы не является коммутацией каналов в строгом смысле этого слова. Тем не менее ее нужно считать коммутацией каналов, так как запоминание и передача кодированного сигнала происходят внутри цикла без нарушения требований теоремы Котельникова.

Известно много разновидностей структур ПВКС, но по пропускной

способности, надежности и объему оборудования они мало отличаются друг от друга [44]. Тем не менее поиски в области дальнейшей организации ПВКС продолжаются и, прежде всего, в направлении создания коммутационных систем самых больших емкостей (на сотни тысяч входов). Дело в том, что объем оборудования в описанных здесь структурах ПВКС, несмотря на звеньевое включение, растет почти пропорционально квадрату увеличения емкости системы. Расширение емкости таких систем затрудняется наличием большого числа проводов, связывающих отдельные звенья пространственной ступени коммутации. Этих трудностей можно избежать, если использовать матрицу (БИС), выполняющую функции как пространственного, так и временного коммутаторов, т.е. осуществляющую двухкоординатную коммутацию без внутренних блокировок нескольких трактов ИКМ. Наличие такой матрицы позволяет строить коммутационные системы в широком диапазоне емкостей (до нескольких тысяч трактов ИКМ) с сохранением почти линейной зависимости между емкостью станции и объемом оборудования при ничтожно малой вероятности блокировок и сравнительно небольшом числе проводов межзвеньевых соединений. Существенным преимуществом таких коммутационных систем является возможность их построения с использованием лишь одного типа микросхем, т.е. возможность унификации элементной базы, существенно упрощающей серийное производство и позволяющей получить стандартные структуры с широким диапазоном использования. Подобные структуры можно использовать как в станциях различных емкостей, так и в концентраторах. Современная технология МОП-структур и ТТЛШ позволяет создать матрицы с достаточно высоким быстродействием и малой удельной стоимостью.

Тем не менее создание новых специальных БИС встречает ряд технических и организационных трудностей, связанных, прежде всего, с объемами производства электронных систем коммутации и с перспективами дальнейшего совершенствования технологии изготовления интегральных микросхем. Поэтому в настоящее время в большинстве случаев используют структуры типа В-П-П-...-П-В, например, коммутационное поле цифровой АТС EWSD, разработанной фирмой Siemens, построено по схеме В-П-П-П-В и имеет емкость 250000 абонентских линий. Объемы этих систем различаются в основном из-за разных способов резервирования и степени интеграции элементов.

В целом пространственно-временные КС позволяют более чем на порядок (по сравнению с электромеханическими) сократить объем и стоимость КС (если не учитывать наличие аналого-цифровых преобразователей) и существенно расширить возможности систем по предельным значениям емкости и пропускной способности.