Piirikytkentäiset kytkentäkentät

Transkriptio

1 Piirikytkentäiset kytkentäkentät Mitä ja miksi Tilakytkentä Aikakytkentä Analogiat Tila-tila Aika-tila Kaksiportaiset kytkentäkentät AA AT TA TT Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4 - Kurssin kuva välitysjärjestelmästä H.33 or SIP IP SIP or ISUP CAS, R IP HLR PABX ISD Kytkentäkenttä MAP puhetie YKM ISUP A V5 Ohjaus IAP SCP Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4 -

2 Kapeakaistakenttä kytkee PCM-aikavälejä PCM30 -kehyksen aikavälin nolla sisältö vaihtelee parittoman ja parillisen kehyksen välillä Parillinen kehys sisältää kehyslukituksen -> aikavälit löytyvät OK. Pariton kehys sisältää hallintainformaation T0 T KL kehys = 3 aikaväliä (parillinen kehys) T T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T0 T T T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T0 T T T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T30 T3 puhekanavat -5 MA puhekanavat 6-30 B B B3 B4 B5 B6 B7 B8 B B B3 B4 B5 B6 B7 B8 B B B3 B4 B5 B6 B7 B8 C CRC-bitti kehyslukitusaikaväli T0 7 bitin lukitusmerkki joka toisessa kehyksessä merkinantoaikaväli T6 polariteetti puhekanava 6 aikaväli T7 näytteen amplitudin suuruus ÿpuhekanavan bittinopeus on 64kbit/s ja PCM30 -kehys siirretään,048 Mbit/s nopeudella. ÿennen kytkentää nopeus voidaan muuttaa ja voidaan siirtyä aikavälien rinnakkaisesitykseen. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-3 Ilman kytkentää verkossa tarvitaan kiinteä yhteys kaikilta kaikille n*(n-)/ yhteyttä - on tyypillinen skaalautumisongelma, jota tietoverkoissa joudutaan ratkaisemaan eri tavoin eri yhteyksissä. Kytkentäkentän avulla näin voidaan puhelun tai lyhyemmäksi ajaksi kytkeä halutut johdot yhteen. Kaksisuuntaisen puhetien muodostamiseksi on tehtävä kaksi kytkentää! Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-4

3 Televerkoissa puhelinkeskukset ja digitaaliset ristikytkentälaitteet suorittavat kytkentää Yhteys päätelaitteiden välillä on joko Kiinteä Kytkentäinen Kytkentäinen yhteys edellyttää mekanismia, joka yhdistää oikeat informaatiovirrat keskenään Informaation kytkentä suoritetaan kytkentäkentässä, jonka rakenne riippuu pitkälti verkon toimintatavasta, käytössä olevasta teknologiasta ja vaaditusta kytkentäkapasiteetista. Kaksi näkökulmaa: kombinatorinen ja teknologinen. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-5 Kentän perustoimintoja ovat aika- ja tilakytkentä Puhelinverkon keskukset käyttävät usein sisäisesti PCM30 - kehystä tai sen monikertaa. PCM30 -kehys rakentuu aikajakoisella kanavoinnilla, joten yksittäinen puhekanava on sidottu ajassa kehykseen. Kommunikoivat päätelaitteet voivat sijaita eri PCMyhteydellä, joten puhekanavat on sidottu myös tilaan(paikkaan), jossa ne tulevat keskukseen. Edelliset ominaisuudet on helppo ottaa huomioon erillisissä aika- ja tilakytkentää suorittavissa kytkimissä. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-6

4 Tilakytkin on kentän perusrakennuspalikka Tilakytkin on yksinkertainen ristikytkentämatriisi, jonka kytkentäpisteitä ohjaamalla voidaan informaatiovirtaa suunnata. Tulot Lähdöt Kukin voi olla auki tai kiinni Yhdessä lähdössä voi kerrallaan olla kiinni vain yksi kytkin Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-7 Tilakytkimen ohjaus on syklistä tai jatkuvaa Ohjaustapa riippuu kytkettävien johtojen luonteesta. Jos johdot ovat PCM30 -johtoja, suoritetaan ohjaus syklisesti siten, että ohjaus muuttuu aikavälin viimeisen bitin ja seuraavan aikavälin ensimmäisen bitin välissä. Jos johdot ovat 64kbit/s puhekanavia voi ohjaus olla kiinteä/jatkuvaa. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-8

5 Tilaporras - esimerkki tulot lähdöt n & m Ohjausmuisti Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-9 Esimerkki () tilakytkimestä Tilakytkin voidaan toteuttaa x-multipleksereillä. OHJAUS OHJAUS OHJAUS ÿ Yhteen lähtöön voi kullakin hetkellä olla ja on kytkettynä tasan yksi tulo. Kuhunkin lähtöön menee aina jotakin. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-0

6 Aikakytkin järjestää aikavälit uuteen järjestykseen Tilakytkin on muisti, joka puskuroi tulevan PCM30 - kehyksen tai sen monikerran. Kehys luetaan muistista lähtevälle johdolle ohjauslogiikan määräämässä järjestyksessä. Aikaväli 0 Aikaväli Aikaväli 3 Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4 - Aikaporras - sarjakirjoitus-osoiteluku kirjoitusosoite x n Ohjausmuisti lukuosoite m (x) tulokehyspuskuri lähtökehyspuskuri 3 n 3 m n syklinen kirjoitus 3 Kytkentämuisti Aikavälilaskuri n m Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4 -

7 Aikaporras - osoitekirjoitus-sarjaluku tulokehyspuskuri lähtökehyspuskuri 3 n 3 n syklinen luku 3 3(x) kirjoitusosoite x Kytkentämuisti lukuosoite Ohjausmuisti n n Aikavälilaskuri Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-3 Aikakytkinten ominaisuuksia Tulokehyspuskuriin bitit tulevat johtojen bittinoipeudella, ne lähtevät lähtöpuskurista johdon bittinopeudella - siispä edellisestä pitää lukea aikavälit samaan tahtiin ja jälkimmäiseen kirjoittaa samaan tahtiin ja järjestyksessä. kytkentämuistiin kohdistuu kehyksen aikavälimäärän verran kirjoituksia ja sama määrä lukuoperaatioita kehyksen aikana -> kytkentämuistin nopeus on kriittinen parametri: saatavilla oleva nopeus halutaan hyödyntää täysimääräisesti, mutta sen yli ei voida mennä ilman rinnakkaisuutta = monistamatta kytkentämuistia. Sarja-rinnan ja R/S -muunnos hyvä tehdä kehyspuskureissa ohjausmuistin nopeusvaatimus on hieman yli puolet kytkentämuistista, koska joskus kytkentöjä pitää myös muuttaa. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-4

8 Aika-tila -analogia Aikakytkentäinen PCM30 -kytkin on muunnettavissa tilakytkimeksi muuttamalla PCM30 -kehyksen aikavälit rinnakkaismuotoon ÿ Tilakytkin sijoittuu tulokehyspuskurin ja lähtökehyspuskurin väliin. ÿ Onko tämä looginen muunnos reilu? Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-5 Tila-tila -analogia Tilakytkentäinen PCM30 -kytkin on muunnettavissa puhtaaksi tilakytkimeksi jakamalla jokainen PCM30 - aikaväli omaan kytkimeen. M 0 M M Tulot ja lähdöt ovat muxattuja 3 M Aikavälin kytkemiseksi riittää ohjata yhtä yo laatikoista Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-6

9 Esimerkki muunnoksesta M xm 3x3 Mx M 3 Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-7 Tila- ja aikakytkimien ominaisuuksia Tilakytkimet Peruskytkinten (AD-portti) lukumäärä kasvaa: tulojen lkm x lähtöjen lkm eli neliöllisesti. Lähtöjen nopeus määrittelee komponenttien nopeusvaatimuksen. Väylärakenteita sekä tuloissa että lähdöissä. Vaikeuttaa vian paikannusta. Aikakytkimet Kytkin- ja ohjausmuistin koko kasvaa : km+om= x x aikavälien määrä eli lineaarisesti niin kauan kuin muistien nopeus riittää. Edullinen rakenne niin kauan kuin muistin nopeus riittää. Muistien nopeus määrää maksimikokoa. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-8

10 Kytkentäkenttä muodostetaan erilaisilla tilaja aikakytkin kombinaatioilla Kytkentäkenttä on yksittäisistä kytkimistä muodostettu verkko. Kaksisuuntainen tiedonsiirto edellyttää kahta läpikytkentää kytkentäkentässä. Kytkentäkentän tulee olla pieni estoltaan - mielellään estoton. Estottomuus = kytkentä miltä tahansa tulolta mille tahansa tulolle on aina mahdollinen. Tehokas multicast on nykyään tyypillinen toiminnallinen vaatimus. Multicast = yksi tulo ohjataan yhtä aikaa moneen lähtöön. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-9 Kaksiportainen kytkentäkenttä Mahdollisia aika- ja tilakombinaatioita ovat: Aika-aika (AA) Aika-tila (AT) Tila-aika (TA) Tila-tila (TT) AA-kenttä ei ole järkevä, koska yhdellä aikakytkennällä saavutetaan sama tulos kuin kahdella peräkkäisellä aikakytkennällä. TT-kenttä ei ole järkevä, koska kytkentäkentän estollisuus on suuri eikä saavuteta etua. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-0

11 Tila-aika kytkentäkenttä TA-kenttä on herkkä estolle, koska tilakytkentä ensimmäisenä vaiheena aiheuttaa estoa mielivaltaisesti valitulle väylälle. Kuvassa väylän ja yksittäiset aikavälit pyrkivät samalle lähtöväylälle nro. Aikaväli 0 Aikaväli Aikaväli 0 Aikaväli Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4 - Aika-tila kytkentäkenttä AT-kenttä on rakenteeltaan vähäestoinen, sillä aikakytkin mahdollistaa aikavälien järjestelyn niin, että kytkentä tilakentässä on estotonta. Aikaväli 0 Aikaväli Aikaväli 0 Aikaväli Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4 -

12 Kytkimen multipleksaus lähdöt tulevat kehykset 4 3 tila Kehyksen aika 3 aikaväliä per kehys Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-3 Kytkimen multipleksaus tulevat kehykset aikaväliä per kehys tila 4 3 lähdöt 3 4 Aikavälin taso Aikavälin taso Aikavälin 3 taso Aika Kytkimen tila vaihtuu joka aikavälissä tai erilliset kytkimet jokaiselle aikavälille 4 X 4 muxattu kytkin Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-4

13 Tulevien aikavälien järjestäminen tulevat kehykset ==> Aikakytkimet ennen tilakytkimiä helpottavat konflikteja tila 4 3 lähdöt 3 4 Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-5 Aikavälin taso Aikavälin taso Aikavälin 3 taso 4 X 4 muxattu kytkin Aika Jos aikavälipyyntöjä/lähtö aikavälejä/kehys aikavälit lähtee halutulle lähdölle AT -kenttää vastaava TT -kenttä tulot 3X3kenttiä 4X4kenttiä lähdöt 4tasoa 3tasoa Edellisen kuvan aikakytkimien tila-analogiat Edellisen kuvan muxatut tilakytkimet Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-6

14 Kytkentä TT -kentässä tulot 3X3kenttiä 4X4kenttiä lähdöt 4tasoa (,4,) (,4,) (,,3) (,3,) 3tasoa Koordinaatti (x,y,z) portti (tulo-tai lähtö) taso porras Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-7 Kolmeportaiset kytkentäkentät Kolmeportaiset kytkentäkentät muodostuvat kolmesta peräkkäisestä aika- ja/tai tilakytkimestä. Mahdollisia toteutuksia ovat: Aika-aika-aika (AAA) (ei merkitystä, ei kytkentää) Aika-aika-tila (AAT) (=AT) Aika-tila-aika (ATA) Aika-tila-tila (ATT) Tila- aika-aika (TAA) (=TA) Tila-aika-tila (TAT) Tila- tila-aika (TTA) (=TA) Tila-tila-tila (TTT) (ei merkitystä, estollinen) Kolme kiinnostavaa uutta ratkaisua ATA, ATT ja TAT. Rka/ML -k00 Tiedonvälitystekniikka I 4-8