Комутація каналів на основі поділу часу
У мережах на основі FDM-комутації прийнято кілька рівнів ієрархії ущільнених каналів. Перший рівень ущільнення утворять 12 абонентських каналів, які складають базову групу каналів, що займає смугу частот шириною в 48 кГц з межами від 60 до 108 кГц. Другий рівень ущільнення утворять 5 базових груп, які складають супергрупу. з смугою частот шириною в 240 кГц і кордонами від 312 до 552 кГц. Супергрупа передає дані 60 абонентських каналів тональної частоти. Десять супергруп утворюють головну групу. яка використовується для зв'язку між комутаторами на великих відстанях. Головна група передає дані 600 абонентів одночасно і вимагає від каналу зв'язку смугу пропускання шириною не менше 2520 кГц із границями від 564 до 3084 кГц.
Комутатори FDM можуть виконувати як динамічну, так і постійну комутацію. При динамічної комутації один абонент ініціює з'єднання з іншим абонентом, посилаючи в мережу номер абонента, що викликається. Комутатор динамічно виділяє даному абоненту одну з вільних смуг свого ущільненого каналу. При постійній комутації за абонентом смуга в 4 кГц закріплюється на тривалий термін шляхом настройки комутатора по окремому входу, недоступному користувачам.
Принцип комутації на основі поділу частот залишається незмінним і в мережах іншого виду, змінюються лише межі смуг, що виділяються окремим абонентського каналу, а також кількість низькошвидкісних каналів в ущільненому високошвидкісному.
Комутація на основі техніки поділу частот розроблялася з розрахунку на передачу безперервних сигналів, що представляють голос. При переході до цифрової форми подання голосу була розроблена нова техніка мультиплексування, що орієнтується на дискретний характер переданих даних.
Ця техніка називається мультиплексування з поділом часу (Time Division Multiplexing, TDM). Рідше використовується і інша її назва - техніка синхронного режиму передачі (Synchronous Transfer Mode, STM). Малюнок 54 пояснює принцип комутації каналів на основі техніки TDM.
Апаратура TDM-мереж - мультиплексори, комутатори, демультиплексори - працює в режимі поділу часу, по черзі обслуговуючи протягом циклу своєї роботи всі абонентські канали. Цикл роботи обладнання TDM дорівнює 125 мкс, що відповідає періоду проходження вимірів голосу в цифровому абонентському каналі. Це означає, що мультиплексор або комутатор встигає вчасно обслужити будь абонентський канал і передати його черговий замір далі по мережі. Кожному з'єднанню виділяється один квант часу циклу роботи апаратури, званий також тайм-слотом. Тривалість тайм-слота залежить від числа абонентських каналів, що обслуговуються мультиплексором TDM або комутатором.
Мал. 54. Комутація на основі поділу каналу в часі
Мультиплексор приймає інформацію по N вхідних каналах від кінцевих абонентів, кожен з яких передає дані з абонентського каналу зі швидкістю 64 Кбіт / с - 1 байт кожні 125 мкс. У кожному циклі мультиплексор виконує наступні дії:
· Прийом від кожного каналу чергового байта даних;
· Складання з прийнятих байтів ущільненого кадру, званого також обоймою;
· Передача ущільненого кадру на вихідний канал з бітовою швидкістю, рівній Nx64 Кбіт / с.
Порядок байт в обоймі відповідає номеру вхідного каналу, від якого цей байт отримано. Кількість обслуговуваних мультиплексором абонентських каналів залежить від його швидкодії. Наприклад, мультиплексор Т1, який представляє собою перший промисловий мультиплексор, який працював за технологією TDM, підтримує 24 вхідних абонентських каналу, створюючи на виході обойми стандарту Т1, що передаються з бітовою швидкістю 1,544 Мбіт / с.
Демультиплексор виконує зворотну задачу - він розбирає байти ущільненого кадру і розподіляє їх за своїми декільком вихідним каналам, при цьому він вважає, що порядковий номер байта в обоймі відповідає номеру вихідного каналу.
Комутатор приймає ущільнений кадр зі швидкісного каналу від мультиплексора і записує кожен байт з нього в окрему клітинку своєї буферної пам'яті, причому в тому порядку, в якому ці байти були упаковані в ущільнений кадр. Для виконання операції комутації байти витягуються з буферної пам'яті не в порядку надходження, а в такому порядку, який відповідає підтримуваним в мережі з'єднанням абонентів. Так, наприклад, якщо перший абонент лівої частини мережі рис. 54 повинен з'єднатися з другим абонентом в правій частині мережі, то байт, записаний в перший осередок буферної пам'яті, буде виходити з неї другим. "Перемішуючи" потрібним чином байти в обоймі, комутатор забезпечує з'єднання кінцевих абонентів в мережі.
Одного разу виділений номер тайм-слота залишається в розпорядженні з'єднання "вхідний канал - вихідний слот" протягом всього часу існування цього з'єднання, навіть якщо переданий трафік є пульсуючим і не завжди вимагає захопленого кількості тайм-слотів. Це означає, що з'єднання в мережі TDM завжди має відомої і фіксованою пропускною спроможністю, кратній 64 Кбіт / с.
Існує апаратура, яка підтримує тільки режим постійної комутації. До неї відноситься обладнання типу Т1 / Е1, а також високошвидкісне обладнання SDH. Таке обладнання використовується для побудови первинних мереж, основною функцією яких є створення виділених каналів між комутаторами, що підтримують динамічну комутацію.