TSSN - Time Division Switching تبديل تقسيم الوقت

 TSSN - Time Division Switching تبديل تقسيم الوقت

في هذا الفصل ، سنناقش كيفية عمل تبديل تقسيم الوقت في أنظمة وشبكات تبديل الاتصالات.

قد يكون مخطط التبديل الذي تستخدمه أنظمة التبديل الإلكترونية إما تبديل تقسيم الفضاء أو تبديل تقسيم الوقت. في تبديل تقسيم الفضاء ، يتم إنشاء مسار مخصص بين المشتركين المتصلين والمشتركين طوال مدة المكالمة. في التبديل بالتقسيم الزمني ، يتم نقل قيم عينات إشارات الكلام على فترات زمنية ثابتة.

قد يكون تبديل تقسيم الوقت تناظريًا أو رقميًا. في التبديل التناظري ، يتم إرسال مستويات الجهد التي تم أخذ عينات منها كما هي بينما في التبديل الثنائي ، يتم ترميزها ونقلها ثنائيًا. إذا تم نقل القيم المشفرة خلال نفس الفترة الزمنية من الإدخال إلى الإخراج ، فإن التقنية تسمى تبديل الفضاء . إذا تم تخزين القيم ونقلها إلى الإخراج في فاصل زمني متأخر ، فإن التقنية تسمى تبديل الوقت . يمكن أيضًا تصميم مفتاح رقمي بتقسيم الوقت باستخدام مجموعة من تقنيات تبديل المكان والزمان.

تبديل تقسيم الفضاء

يتم فصل المسارات في الدائرة عن بعضها البعض ، مكانيًا في تبديل تقسيم الفضاء. على الرغم من أنه مصمم في البداية للشبكات التناظرية ، إلا أنه يتم استخدامه لكل من التبديل التناظري والرقمي. يشار إلى مفتاح Crosspoint في الغالب على أنه مفتاح تقسيم الفضاء لأنه ينقل تيار بت من دائرة أو ناقل إلى آخر.

يسمى نظام التبديل حيث يتم توصيل أي قناة من أحد طرق PCM السريعة الواردة بأي قناة من طريق PCM السريع الصادر ، حيث يتم فصل كل منهما مكانيًا باسم تبديل قسم الفضاء . تربط مصفوفة Crosspoint الطرق السريعة الواردة والصادرة لـ PCM ، حيث قد يلزم تبديل القنوات المختلفة لإطار PCM الوارد بواسطة نقاط تقاطع مختلفة للوصول إلى وجهات مختلفة.

على الرغم من تطوير تبديل تقسيم الفضاء للبيئة التناظرية ، فقد تم نقله إلى الاتصالات الرقمية أيضًا. يتطلب هذا مسارًا ماديًا منفصلاً لكل اتصال إشارة ، ويستخدم بوابات معدنية أو شبه موصلة.

مزايا تبديل تقسيم الفضاء

فيما يلي ميزة تبديل تقسيم الفضاء -

• إنها لحظية.

عيوب تبديل تقسيم الفضاء

• عدد نقاط التقاطع المطلوبة لإجراء تبديل تقسيم الفضاء مقبول من حيث الحجب.

تبديل تقسيم الوقت

يأتي تبديل تقسيم الوقت في ظل تقنيات التحويل الرقمي ، حيث توجد إشارات Pulse Code Modulated في الغالب في منافذ الإدخال والإخراج. نظام التحويل الرقمي هو أحد الأنظمة ، حيث يمكن توصيل مدخلات أي طريق سريع PCM بمخرجات أي طريق سريع PCM ، لإجراء مكالمة.

تسمى الإشارات الواردة والصادرة عند استلامها وإعادة إرسالها في فترة زمنية مختلفة ، تبديل تقسيم الوقت. يتم تقسيم معلومات الكلام المرقم إلى شرائح في سلسلة من الفواصل الزمنية أو فترات زمنية. يتم إدخال فتحات الدوائر الصوتية الإضافية ، المقابلة لمستخدمين آخرين ، في تدفق البيانات هذا. وبالتالي ، يتم إرسال البيانات في أطر زمنية.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين تعدد الإرسال بتقسيم الفضاء وتعدد الإرسال بتقسيم الوقت في مشاركة نقاط التقاطع. لا يتم مشاركة نقاط التقاطع في تبديل تقسيم الفضاء ، حيث يمكن مشاركتها في تعدد الإرسال بتقسيم الوقت ، لفترات أقصر. يساعد هذا في إعادة تعيين نقاط التقاطع والدوائر المرتبطة بها للاتصالات الأخرى أيضًا.

تستخدم مفاتيح تقسيم الوقت مضاعفة تقسيم الوقت في التبديل. الطريقتان الشائعتان لـ TDM هما TSI (Time and Slot Interchange) وناقل TDM. تصل البيانات المرسلة إلى جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال بنفس الترتيب ، في تعدد إرسال بتقسيم زمني عادي بينما ، في آلية TSI ، يتم تغيير البيانات المرسلة وفقًا لترتيب الفواصل الزمنية بناءً على التوصيلات المطلوبة. يتكون من ذاكرة الوصول العشوائي مع العديد من مواقع الذاكرة مثل مواقع الإدخال والإخراج ووحدة التحكم.

يتم استخدام كلتا الطريقتين في الإرسال الرقمي. يستخدم ناقل TDM تعدد الإرسال لوضع جميع الإشارات على مسار إرسال مشترك. يجب أن يكون للناقل معدل بيانات أعلى من خطوط الإدخال / الإخراج الفردية. الميزة الرئيسية لتعدد الإرسال بتقسيم الوقت هي أنه لا توجد حاجة للنقاط المتقاطعة. ومع ذلك ، تؤدي معالجة كل اتصال إلى حدوث تأخير حيث يجب تخزين كل فتحة زمنية بواسطة ذاكرة الوصول العشوائي ، ثم استردادها ثم تمريرها.

الوقت بتقسيم

عندما يتم نقل البيانات أو الإشارات بالوسائل الرقمية ، باستخدام العدد المحدود من الموارد المتاحة ، يتم استخدام مضاعفة تقسيم الوقت لإرسال هذه البيانات. تعدد الإرسال هو العملية في الاتصال ، والتي تدمج إشارتين أو أكثر عند إدخالها في خرج واحد ، والذي عند إلغاء الإرسال المتعدد ، يقدم كل هذه الإشارات بشكل منفصل كما كانت.

يتم تصنيف معددات الإرسال على نطاق واسع على أنها تمثيلية ورقمية ، حيث يأتي مضاعفة تقسيم الوقت ضمن Multiplexing الرقمي. هناك نوعان من TDM يطلق عليهما TDM المتزامن وغير المتزامن.

تقسيم الوقت الفضاء التبديل

قد تستخدم مفاتيح تقسيم الوقت أيضًا تقنيات تبديل تقسيم الفضاء ، في حين أن مزيجًا مناسبًا من تبديل تقسيم الوقت والمكان مفيد في ظروف مختلفة.

يأخذ مفتاح تقسيم الوقت الفضائي مخرجات العديد من مفاتيح تقسيم الوقت (على سبيل المثال ، مفاتيح TSI) والتي يتم تقديمها بعد ذلك كمدخلات لمفاتيح تقسيم الفضاء. هذا يعني أنه يمكن تحديد أحد المخرجين المتشابهين اللذين ينتجهما مفتاح TDM عن طريق مفتاح المسافة لتسليمه إلى مسار إخراج آخر مما يقلل من عدد النقاط المتقاطعة. يظهر نموذج تبديل مساحة تقسيم الوقت كما هو موضح في الشكل التالي.

لا يمكن تبادل الفترات الزمنية في تبديل تقسيم الوقت ، حيث تقوم الفتحة الزمنية الواردة بنقل البيانات إلى الفتحة الزمنية المخصصة للإخراج فقط. ومن ثم ، فإن محولات الوقت المتعدد لا توفر الإتاحة الكاملة.

يمكن تكوين مفتاح مساحة تقسيم زمني متعدد الإرسال حول صفيف فضاء ، يحتوي على أفقية إدخال M وأعمدة إخراج N. إذا كانت كل من المدخلات والمخرجات متساوية ، فإن M = N يؤدي التبديل إلى عدم الحظر. إذا كانت المدخلات أكبر من المخرجات ؛ بالنسبة لمفتاح التركيز ، لدينا M> N وإذا كانت النواتج أعلى ، فسيتمدد المفتاح بجمع اتصال آخر. في كل فتحة زمنية ، بوابة منطقية واحدة لكل عمودي إذا كانت M> N ، أو منطق واحد لكل أفقي إذا تم تمكين M> N للاتصالات من واحد إلى واحد.

في كل فترة زمنية ، يتم تبديل ما يصل إلى N أو M عينات في وقت واحد. بسبب النقل المتوازي لعينات البيانات N أو M في كل فجوة زمنية ، يمكن مضاعفة عدد كبير من القنوات لكل خط إدخال. إذا كان بالإضافة إلى مضاعفة وحدات ذاكرة التحكم N ، يجب تحقيق الإتاحة الكاملة ، يجب على المرء أن يختار تقنية تعدد إرسال وقت تقسيم الوقت.

الوقت تقسيم الوقت التبديل

الميزة الرئيسية لتقنية تعدد الإرسال بتقسيم الوقت هي أنه ، على عكس تبديل مساحة تقسيم الوقت ، فإنه يسمح بتبادل الفتحة الزمنية (TSI) لقيم العينة. في TSI ، يمكن إرسال إدخال عينة الكلام خلال فترة زمنية إلى الإخراج خلال فترة زمنية مختلفة ، مما يعني وجود تأخير بين استقبال عينة وإرسالها.

معدل وقت تشغيل ساعة الفتحة هو 125 - $ \ mu $ ثانية. يتزايد عداد الفتحة الزمنية بمقدار واحد ، في نهاية كل نبضة ساعة ، توفر محتوياتها عناوين مواقع لذاكرة البيانات وذاكرة التحكم. تتم قراءة عينة الإدخال في بداية الفترة الزمنية ويتم تسجيلها في نهاية نبضة الساعة. بسبب إجراء التخزين ، تتأخر العينة على الأقل بفترة زمنية واحدة في المرور من المدخلات إلى المخرجات ، حتى لو لم يكن هناك تبادل للفاصل الزمني.

يحتوي TSI الذي يمكن أن يتوسع أو يركز ، على عدد مختلف من الفترات الزمنية لكل إطار عند الإدخال والإخراج أيضًا. بالنسبة للمفتاح الموسع ، يكون معدل بتات الإخراج أعلى ، بينما بالنسبة لمفتاح التركيز ، يكون معدل بت الإدخال أعلى. يمكن التعامل مع مشتركي المدخلات والمخرجات في هذه التقنية بأربع طرق ، مثل المدخل التسلسلي / المتسلسل للخارج ، المتوازي في / الموازي للخارج ، المسلسل الداخل / الموازي للخارج ، الموازي في / المسلسل الخارج .

 TSSN - Switching Techniques تقنيات التحويل التبديل

Ad by Valueimpression

 الصفحة السابقة

الصفحة التالية  

في هذا الفصل ، سنناقش تقنيات التبديل في أنظمة وشبكات تحويل الاتصالات.

في الشبكات الكبيرة ، قد يكون هناك أكثر من مسار واحد لنقل البيانات من المرسل إلى المستقبل. يمكن فهم تحديد المسار الذي يجب أن تأخذه البيانات من الخيارات المتاحة على أنه تبديل . قد يتم تبديل المعلومات أثناء انتقالها بين قنوات الاتصال المختلفة.

هناك ثلاث تقنيات تحويل نموذجية متاحة لحركة المرور الرقمية. هم -

• تبديل الدائرة الكهربية
• تبديل الرسائل
• تبديل الحزمة

دعونا الآن نرى كيف تعمل هذه التقنيات.

تبديل الدائرة الكهربية

في تبديل الدائرة ، تتواصل عقدتان مع بعضهما البعض عبر مسار اتصال مخصص. في هذا ، يتم إنشاء دائرة لنقل البيانات. قد تكون هذه الدوائر دائمة أو مؤقتة. قد يتعين أن تمر التطبيقات التي تستخدم تبديل الدارات بثلاث مراحل. المراحل المختلفة -

• إنشاء دائرة
• نقل البيانات
• قطع الدائرة

يوضح الشكل التالي أدناه نمط تبديل الدائرة.

تم تصميم تبديل الدارة للتطبيقات الصوتية. الهاتف هو أفضل مثال مناسب لتبديل الدوائر. قبل أن يتمكن المستخدم من إجراء مكالمة ، يتم إنشاء مسار افتراضي بين المشترك المتصل به والمشترك المتصل عبر الشبكة.

عيوب تبديل الدارة -

• يستمر وقت الانتظار طويلاً ولا يوجد نقل للبيانات.
• كل اتصال له مسار مخصص ، وهذا يصبح مكلفًا.
• عندما لا تستخدم الأنظمة المتصلة القناة ، فإنها تظل خامدة.

يتم إجراء نمط الدائرة بمجرد إنشاء الاتصال ، باستخدام المسار المخصص المخصص لنقل البيانات ، في تبديل الدائرة. يعد نظام الهاتف مثالًا شائعًا لتقنية تبديل الدوائر.

تبديل الرسائل

في تبديل الرسائل ، يتم التعامل مع الرسالة بأكملها كوحدة بيانات. يتم نقل البيانات في دائرتها بالكامل. يقوم المحول الذي يعمل على تبديل الرسائل أولاً باستلام الرسالة بأكملها ويقوم بتخزينها مؤقتًا حتى تتوفر موارد لنقلها إلى المرحلة التالية. إذا كانت الخطوة التالية لا تحتوي على موارد كافية لاستيعاب رسالة كبيرة الحجم ، فسيتم تخزين الرسالة وينتظر المحول.

يوضح الشكل التالي نمط تبديل الرسائل.

في هذه التقنية ، يتم تخزين البيانات وإعادة توجيهها. تسمى هذه التقنية أيضًا تقنية Store-and-Forward . تم اعتبار هذه التقنية بديلاً عن تبديل الدائرة. لكن تأخير الإرسال الذي أعقب تأخير إرسال الرسالة من نهاية إلى نهائية زاد من تأخير الانتشار وأبطأ العملية برمتها.

تبديل الرسائل له العيوب التالية -

• يحتاج كل مفتاح في مسار النقل إلى مساحة تخزين كافية لاستيعاب الرسالة بأكملها.

• بسبب الانتظار المتضمن حتى تتوفر الموارد ، يكون تبديل الرسائل بطيئًا للغاية.

• لم يكن تبديل الرسائل حلاً لتدفق الوسائط وتطبيقات الوقت الفعلي.

يتم قبول حزم البيانات حتى عندما تكون الشبكة مشغولة ؛ هذا يبطئ التسليم. وبالتالي ، لا يوصى بذلك لتطبيقات الوقت الفعلي مثل الصوت والفيديو.

تبديل الحزمة

يتم اشتقاق تقنية تبديل الحزمة من تبديل الرسائل حيث يتم تقسيم الرسالة إلى أجزاء أصغر تسمى حزم . يحتوي رأس كل حزمة على معلومات التبديل التي يتم إرسالها بعد ذلك بشكل مستقل. يحتوي الرأس على تفاصيل مثل المصدر والوجهة ومعلومات عنوان العقدة الوسيطة. يمكن لأجهزة الشبكات الوسيطة تخزين حزم صغيرة الحجم ولا تأخذ الكثير من الموارد سواء على مسار الناقل أو في الذاكرة الداخلية للمفاتيح.

يتم التوجيه الفردي للحزم حيث لا يلزم إرسال مجموعة كاملة من الحزم في نفس المسار. عند تقسيم البيانات ، يتم تقليل النطاق الترددي. يتم استخدام هذا التبديل لإجراء تحويل معدل البيانات.

يوضح الشكل أدناه نمط تبديل الحزمة.

يوضح الشكل التالي نمط تبديل الحزمة.

يمكن تعزيز كفاءة خط تبديل الرزم عن طريق مضاعفة الحزم من تطبيقات متعددة عبر الناقل. يتيح الإنترنت الذي يستخدم تبديل الحزمة هذا للمستخدم التمييز بين تدفقات البيانات بناءً على الأولويات. اعتمادًا على قائمة الأولويات ، يتم إعادة توجيه هذه الحزم بعد تخزينها لتوفير جودة الخدمة.

أثبتت تقنية تبديل الحزم أنها تقنية فعالة وتستخدم على نطاق واسع في كل من نقل الصوت والبيانات. يتم تخصيص موارد الإرسال باستخدام تقنيات مختلفة مثل المضاعفة الإحصائية أو تخصيص النطاق الترددي الديناميكي.

مضاعفة إحصائية

تعدد الإرسال الإحصائي هو تقنية مشاركة ارتباط الاتصال ، والتي تُستخدم في تبديل الحزمة. الارتباط المشترك متغير في تعدد الإرسال الإحصائي ، في حين أنه ثابت في TDM أو FDM. هذا تطبيق استراتيجي لتعظيم الاستفادة من النطاق الترددي. يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة كفاءة الشبكة أيضًا.

من خلال تخصيص عرض النطاق الترددي للقنوات ذات حزم البيانات الصالحة ، تجمع تقنية تعدد الإرسال الإحصائي حركة الإدخال لتعظيم كفاءة القناة. ينقسم كل تدفق إلى حزم ، ويتم تسليمه على أساس من يأتي أولاً يخدم أولاً. تسمح الزيادة في مستويات الأولوية بتخصيص المزيد من النطاق الترددي. يتم الحرص على الفترات الزمنية حتى لا تضيع في تعدد الإرسال الإحصائي حيث يتم إهدارها في مضاعفة تقسيم الوقت.

ازدحام انترنت

كما يوحي الاسم ، فإن حركة مرور الشبكة هي ببساطة البيانات التي تتحرك على طول الشبكة في وقت معين. يتم نقل البيانات في شكل حزم ، حيث يعتبر عدد الحزم المرسلة لكل وحدة زمنية حمولة. يشمل التحكم في حركة مرور الشبكة هذه إدارة حركة مرور الشبكة أو تحديد أولوياتها أو التحكم فيها أو تقليلها. يمكن أيضًا قياس كمية ونوع حركة المرور على الشبكة بمساعدة بعض التقنيات. يجب مراقبة حركة مرور الشبكة لأن هذا يساعد في أمان الشبكة ؛ قد يتسبب معدل البيانات المرتفع في تلف الشبكة.

يُفهم مقياس إجمالي العمل الذي يقوم به مورد أو منشأة ، على مدى فترة (عادةً 24 ساعة) على أنه حجم حركة المرور ويتم قياسه في Erlang-hours. يتم تعريف حجم حركة المرور على أنه ناتج متوسط ​​كثافة حركة المرور وفترة

$$ حركة المرور \: \: الحجم = حركة المرور \: الشدة \ الوقت \: الفترة $$

ازدحام، اكتظاظ، احتقان

يقال إن الازدحام في الشبكة قد حدث عندما يكون الحمل على الشبكة أكبر من سعة الشبكة. عندما يتجاوز حجم المخزن المؤقت للعقدة البيانات المستلمة ، ستكون حركة المرور عالية. هذا يؤدي كذلك إلى الازدحام. يمكن استدعاء كمية البيانات المنقولة من عقدة إلى أخرى على أنها الإنتاجية.

يوضح الشكل التالي الازدحام.

في الشكل أعلاه ، عندما تصل حزم البيانات إلى العقدة من المرسلين A و B و C ، فلا يمكن للعقدة نقل البيانات إلى جهاز الاستقبال بمعدل أسرع. يحدث تأخير في الإرسال أو قد يكون فقدان البيانات بسبب الازدحام الشديد.

عندما يصل عدد كبير جدًا من الحزم إلى المنفذ في شبكة تبديل الحزم ، يتدهور الأداء ويطلق على هذا الموقف اسم الازدحام . تنتظر البيانات في خط الانتظار للإرسال. عندما يتم استخدام خط الانتظار بأكثر من 80٪ ، يقال إن خط الانتظار مزدحم تساعد تقنيات التحكم في الازدحام في السيطرة على الازدحام. يوضح الرسم البياني التالي ، المرسوم بين الإرسال وإرسال الحزمة ، الفرق بين الإرسال الذي يتم التحكم فيه عن طريق الازدحام والإرسال غير المنضبط.

التقنيات المستخدمة للتحكم في الازدحام نوعان - الحلقة المفتوحة والحلقة المغلقة. الحلقات تختلف حسب البروتوكولات التي تصدرها.

حلقة مفتوحة

تنتج آلية التحكم في الازدحام في الحلقة المفتوحة بروتوكولات لتجنب الازدحام. وترسل هذه البروتوكولات إلى مصدر و الوجهة. .

حلقة مغلقة

آلية حلقة التحكم في الازدحام المغلقة تنتج البروتوكولات التي تسمح للنظام لدخول الدولة المزدحمة ثم كشف و إزالة الاحتقان. و صريحة و ضمنية أساليب ردود الفعل تساعد في تشغيل الآلية.

TSSN - Software Architecture هيكلة البرمجيات

 TSSN - Software Architecture هيكلة البرمجيات

في هذا الفصل ، سوف نتعرف على هندسة البرمجيات لأنظمة وشبكات تحويل الاتصالات.

البرنامج من أنظمة SPC يمكن تصنيفها الى قسمين لفهم أفضل - برمجيات النظام و البرامج التطبيقية . تتعامل بنية البرنامج مع بيئة برامج النظام الخاصة بـ SPC بما في ذلك معالجات اللغة. تعد العديد من الميزات جنبًا إلى جنب مع معالجة المكالمات جزءًا من نظام التشغيل الذي يتم بموجبه تنفيذ وظائف الإدارة والعمليات.

معالجة المكالمات هي وظيفة المعالجة الرئيسية ، وهي موجهة نحو الحدث. يؤدي الحدث الذي يحدث عند خط المشترك أو صندوقه الرئيسي إلى بدء معالجة المكالمة. لا يتم إعداد المكالمة في تسلسل معالجة واحد مستمر في التبادل. تتوافق هذه العملية برمتها مع العديد من العمليات الأولية التي تستمر لبضع عشرات أو مئات المللي ثانية ويتم معالجة العديد من المكالمات على هذا النحو في وقت واحد ويتم التعامل مع كل مكالمة بواسطة عملية منفصلة . العملية هي كيان نشط وهو برنامج قيد التنفيذ ، وأحيانًا ما يطلق عليه مهمة .

عملية في بيئة متعددة البرمجة

في هذا القسم ، سنرى ما هي العملية في بيئة متعددة البرمجة. قد تكون العملية في بيئة متعددة البرمجة واحدة مما يلي -

• ادارة
• جاهز
• ممنوع

يتم تحديد حالة العملية من خلال نشاطها الحالي والعملية التي تنفذها والتحولات التي تمر بها حالتها.

• يُقال أن العملية قيد التشغيل ، إذا كان المعالج قيد التنفيذ حاليًا.

• يُقال أن العملية جاهزة إذا كانت التعليمات التالية لتشغيل العملية تنتظر أو تحتوي على تعليمات انتهت مهلتها.

• يُقال إن العملية محظورة ، إذا كانت تنتظر حدوث حدث ما قبل أن تتمكن من المتابعة.

يوضح الشكل التالي العملية التي توضح الانتقال بين التشغيل والجاهز والمنع.

بينما تكون بعض العمليات في حالة التشغيل ، سيكون بعضها في حالة الاستعداد بينما يتم حظر البعض الآخر. ستكون العمليات في القائمة الجاهزة وفقًا للأولويات. العمليات المحظورة غير مرتبة ويتم إلغاء حظرها بالترتيب الذي تنتظر به الأحداث. إذا لم يتم تنفيذ العملية وانتظرت بعض التعليمات أو الموارد الأخرى ، فسيتم توفير وقت المعالج عن طريق دفع هذه العملية إلى القائمة الجاهزة وسيتم إلغاء حظرها عندما تكون أولويتها عالية.

كتلة التحكم في العملية

تمثل كتلة التحكم في العملية كل عملية في نظام التشغيل. ثنائي الفينيل متعدد الكلور عبارة عن بنية بيانات تحتوي على المعلومات التالية حول العملية.

• حالة التشغيل الحالية للعملية

• أولوية العملية التي تكون في حالة الاستعداد

• معلمات جدولة وحدة المعالجة المركزية

• يحفظ محتوى وحدة المعالجة المركزية ، عند توقف العملية

• تخصيص الذاكرة للعملية

• تفاصيل العملية مثل رقمها واستخدام وحدة المعالجة المركزية وما إلى ذلك موجودة

• حالة الأحداث وموارد الإدخال / الإخراج المرتبطة بالعملية

يحتوي PCB على جميع المعلومات حول العمليات التي سيتم تنفيذها بعد ذلك عندما يحصل على وحدة المعالجة المركزية. تتضمن سجلات وحدة المعالجة المركزية (CPU) كلمة حالة البرنامج (PSW) التي تحتوي على عنوان التعليمات التالية التي سيتم تنفيذها ، وأنواع المقاطعات التي تم تمكينها أو تعطيلها حاليًا ، إلخ.

أثناء تنفيذ وحدة المعالجة المركزية لبعض العمليات ، يجب تبديل هذه العملية عندما يتم حظر العملية الجارية حاليًا أو حدوث حدث أو مقاطعة تؤدي إلى عملية ذات أولوية عالية. يسمى هذا الموقف تبديل العمليات ، والذي يُعرف أيضًا باسم تبديل السياق . يتم وصف آلية أولوية المقاطعة هذه في الشكل التالي.

إذا قامت العملية A بمسح خط مشترك معين ووجدته مجانيًا ، فإن العملية تنشئ مكالمة مع هذا المشترك. ومع ذلك ، إذا طالبت عملية أخرى (ب) بالأولوية وأقامت مكالمة مع نفس المشترك في نفس الوقت ، فإن كلا العمليتين تحتاجان إلى إجراء مكالمة إلى نفس المشترك في نفس الوقت ، وهو أمر لا يمكن اقتراحه. قد تحدث مشكلة مماثلة مع الجداول والملفات المشتركة الأخرى أيضًا.

يتم الاحتفاظ بالمعلومات حول موارد التبادل (جذوع ، سجلات ، إلخ) واستخدامها الحالي في شكل جداول. تتم مشاركة هذه الجداول عند الحاجة من خلال عمليات مختلفة. تحدث المشكلة عندما تختار عمليتان أو أكثر نفس الجدول في نفس الوقت. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق منح حق الوصول إلى كل عملية إلى جدول مشترك.

تقاسم الموارد

عندما تستخدم إحدى العمليات جدولًا مشتركًا أو أي مورد مشترك ، يجب أن تظل جميع العمليات الأخرى التي تحتاج إلى نفس الشيء قيد الانتظار. عند انتهاء عملية التشغيل باستخدام المورد ، سيتم تخصيصها لأول عملية جاهزة ذات أولوية والتي تظل قيد الانتظار. تسمى عملية استخدام الموارد المشتركة الاستبعاد المتبادل . يقال أن العملية ، التي تصل إلى المورد المشترك ، تكون في قسمها الحرج أو المنطقة الحرجة. يعني الاستبعاد المتبادل أن عملية واحدة فقط يمكن أن تكون في المنطقة الحرجة في أي حالة لمورد مشترك معين. يتم إجراء الترميز للعملية في القسم الحرج بعناية فائقة بحيث لا توجد حلقات لانهائية. هذا يساعد في عدم حظر العملية. العمل المنجز أكثر دقة وكفاءة. هذا يساعد العمليات الأخرى التي تنتظر.

إذا كان لابد من مشاركة عمليتين في الإشارة في مورد مشترك ، فسيتم مشاركتهما من قبلهما لفترات زمنية معينة. بينما يستخدم المرء المورد ، ينتظر الآخر. الآن ، أثناء الانتظار ، لكي يكون متزامنًا مع الآخر ، يقرأ المهمة التي كُتبت حتى ذلك الحين. هذا يعني أن حالة هذه العملية يجب أن تكون غير صفرية ويجب أن تستمر في الزيادة ، والتي بخلاف ذلك سيتم إرسالها إلى القائمة المحظورة. العمليات الموجودة في القائمة المحظورة مكدسة واحدة فوق الأخرى ويسمح لها باستخدام المورد وفقًا للأولوية.

يوضح الشكل التالي كيف تعمل العملية -

إذا انتظرت عمليتان أو أكثر في إشارة إلى أجل غير مسمى لمورد ولم تحصل على الصفر للعودة إلى حالة الكتلة ، بينما تنتظر العمليات الأخرى في الحالة المحظورة لاستخدام نفس المورد بينما لا يمكن لأي منها استخدام المورد ولكن تنتظر ، مثل دولة تسمى حالة الجمود.

وقد تم تطوير التقنيات لمنع حدوث مأزق وتجنب واكتشاف وتعافي. لذلك ، تغطي هذه الميزات البارزة لنظام التشغيل لتبديل المعالجات.

إنتاج البرمجيات

يعد إنتاج برنامج SPC أمرًا مهمًا نظرًا لتعقيده وحجم البرنامج جنبًا إلى جنب مع العمر التشغيلي الطويل والموثوقية والتوافر وقابلية النقل.

إنتاج البرمجيات هو ذلك الفرع من هندسة البرمجيات الذي يتعامل مع المشاكل التي تواجه إنتاج وصيانة البرامج واسعة النطاق للأنظمة المعقدة. يتم تصنيف ممارسة هندسة البرمجيات إلى أربع مراحل. هذه المراحل تعوض عن إنتاج أنظمة البرمجيات.

• المواصفات الفنية
• الوصف الرسمي والمواصفات التفصيلية
• الترميز والتحقق
• الاختبار والتصحيح

يمكن تقسيم برنامج التطبيق لنظام التحويل إلى برنامج معالجة المكالمات والبرامج الإدارية وبرامج الصيانة ؛ تستخدم حزم البرامج التطبيقية لنظام التبديل منظمة معيارية.

مع إدخال التحكم في البرنامج المخزن ، يمكن توفير مجموعة من الخدمات الجديدة أو المحسّنة للمشتركين. العديد من أنواع الخدمات المحسّنة مثل الاتصال المختصر ، أو مكالمات الأرقام المسجلة أو عدم وجود مكالمات اتصال ، أو معاودة الاتصال عندما تكون مجانية ، أو إعادة توجيه المكالمات ، أو رد المشغل ، أو سجل رقم الاتصال ، أو انتظار المكالمات ، أو عقد الاستشارات ، أو المكالمات الجماعية ، أو التنبيه التلقائي ، أو حظر STD ، أو المكالمات الخبيثة التعقب ، وما إلى ذلك مع هذه التغييرات في الهاتف.

شبكات متعددة المراحل

الشبكات متعددة المراحل هي الشبكات التي تم إنشاؤها لتوفير اتصالات بين المزيد من المشتركين بشكل أكثر كفاءة من أنظمة التحويل عبر Crossbar.

تحتوي شبكات تبديل Crossbar التي تمت مناقشتها مسبقًا على بعض القيود كما هو موضح أدناه -

• سيكون عدد نقاط التقاطع هو مربع عدد المحطات المرفقة ، وبالتالي يكون هذا مكلفًا بالنسبة لمحول كبير.

• يمنع فشل Crosspoint الاتصال بهذين المشتركين اللذين يتم توصيل Crosspoint بينهما.

• حتى إذا كانت جميع الأجهزة المتصلة نشطة ، يتم استخدام عدد قليل فقط من نقاط التقاطع

من أجل إيجاد حل لدعم هذه العيوب ، تم بناء مفاتيح تقسيم الفضاء متعددة المراحل. من خلال تقسيم مفتاح Crossbar إلى وحدات أصغر وربطها ، من الممكن بناء مفاتيح متعددة المراحل بنقاط متقاطعة أقل. يوضح الشكل التالي مثالاً على مفتاح متعدد المراحل.

يحتاج المفتاح متعدد المراحل مثل المفتاح أعلاه إلى عدد أقل من نقاط التقاطع من تلك المطلوبة في تبديل Crossbar. وفقًا للمثال الموضح أعلاه ، بالنسبة للمشتركين المختلفين (المدخلات) و 8 (المخرجات) (كلا المشتركين المتصلين والمطلوبين) ، ستكون نقاط التقاطع المطلوبة في شبكة Crossbar العادية مربعة منهم ، وهو 64. ومع ذلك ، في شبكة Crossbar متعددة المراحل ، يكفي 40 نقطة فقط. هذا كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه. في مفتاح Crossbar كبير متعدد المراحل ، يكون التخفيض أكثر أهمية.

مزايا الشبكة متعددة المراحل

مزايا الشبكة متعددة المراحل هي كما يلي -

• يتم تقليل عدد العارضتين.
• يمكن أن يكون عدد مسارات الاتصال أكثر.

عيوب الشبكة متعددة المراحل

عيوب الشبكة متعددة المراحل هي كما يلي -

• قد تتسبب المفاتيح متعددة المراحل في حدوث حظر .

• يمكن أن يؤدي عدد أو حجم المحولات الوسيطة في حالة زيادتها إلى حل هذه المشكلة ، لكن التكلفة تزداد مع هذا.

المنع

الحظر يقلل من عدد نقاط العبور. سيساعدك الرسم التخطيطي التالي على فهم الحظر بطريقة أفضل.

في الشكل أعلاه ، حيث يوجد 4 مدخلات ومخرجات 2 ، تم توصيل المشترك 1 بالخط 3 وتم توصيل المشترك 2 بالخط 4. تشير الخطوط ذات اللون الأحمر إلى التوصيلات. ومع ذلك ، سيكون هناك المزيد من الطلبات القادمة ؛ لا يمكن معالجة طلب الاتصال من المشترك 3 والمشترك 4 إذا تم ، حيث لا يمكن إجراء المكالمة.

يواجه المشتركون في الكتلة أعلاه أيضًا (كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه) نفس المشكلة. يمكن توصيل كتلتين فقط في وقت واحد ؛ لا يمكن توصيل أكثر من اثنين أو كل المدخلات (لأنه يعتمد على عدد المخرجات الموجودة). ومن ثم ، لا يمكن إنشاء عدد من الاتصالات في وقت واحد ، وهو ما يُفهم على أنه يتم حظر المكالمات.

TSSN - Stored Program Control التحكم في البرنامج المخزن

 TSSN - Stored Program Control التحكم في البرنامج المخزن

في هذا الفصل ، سنناقش أعمال التحكم في البرامج المخزنة في أنظمة وشبكات تبديل الاتصالات. من أجل زيادة كفاءة وسرعة التحكم والإشارات في التبديل ، تم تقديم استخدام الإلكترونيات. و برنامج التحكم المخزنة في القصير SPC هو مفهوم الالكترونيات التي تحيط في إحداث تغيير في الاتصالات السلكية واللاسلكية. يسمح بميزات مثل الاتصال المختصر ، وإعادة توجيه المكالمات ، وانتظار المكالمات ، وما إلى ذلك. مفهوم التحكم في البرنامج المخزن هو المكان الذي يتم فيه تخزين برنامج أو مجموعة من التعليمات للكمبيوتر في ذاكرته ويتم تنفيذ التعليمات تلقائيًا واحدًا تلو الآخر بواسطة المعالج .

نظرًا لأن وظائف التحكم في التبادل يتم تنفيذها من خلال البرامج المخزنة في ذاكرة الكمبيوتر ، فإنها تسمى التحكم في البرامج المخزنة (SPC) . يوضح الشكل التالي هيكل التحكم الأساسي لتبادل المهاتفة SPC.

تم تصميم المعالجات التي تستخدمها SPC بناءً على متطلبات التبادل. المعالجات مكررة. واستخدام أكثر من معالج يجعل العملية موثوقة. يتم استخدام معالج منفصل لصيانة نظام التحويل.

هناك نوعان من SPCs -

• مركزية SPC
• الموزعة SPC

مركزية SPC

استخدم الإصدار السابق من Centralized SPC معالجًا رئيسيًا واحدًا لأداء وظائف التبادل. حل المعالج المزدوج محل المعالج الرئيسي الفردي في مرحلة لاحقة من التقدم. هذا جعل العملية أكثر موثوقية. يوضح الشكل التالي تنظيم SPC المركزي النموذجي.

قد يتم تكوين بنية معالج مزدوج للعمل في ثلاثة أوضاع مثل -

• وضعيه الإستعداد
• وضع الازدواج المتزامن
• وضع مشاركة الحمل

وضعيه الإستعداد

كما يوحي الاسم ، في المعالجين الموجودين ، يكون أحدهما نشطًا والآخر في وضع الاستعداد. يتم استخدام المعالج في وضع الاستعداد كنسخة احتياطية ، في حالة فشل المعالج النشط. يستخدم وضع التبادل هذا تخزينًا ثانويًا مشتركًا لكل من المعالجات. يقوم المعالج النشط بنسخ حالة النظام بشكل دوري ويخزن في المحور الثانوي التخزين ، لكن المعالجات غير متصلة بشكل مباشر. يتم تخزين البرامج والتعليمات المتعلقة بوظائف التحكم والبرامج الروتينية والمعلومات الأخرى المطلوبة في التخزين الثانوي.

وضع الازدواج المتزامن

في وضع الازدواج المتزامن ، يتم توصيل معالجين وتشغيلهما في تزامن. تم توصيل معالجين P1 و P2 واستخدام ذكريات منفصلة مثل M1 و M2. تقترن هذه المعالجات لتبادل البيانات المخزنة. يتم استخدام المقارن بين هذين المعالجات. المقارنة تساعد في مقارنة النتائج.

أثناء التشغيل العادي ، يعمل كلا المعالجين بشكل فردي في تلقي جميع المعلومات من التبادل وكذلك البيانات ذات الصلة من ذاكرتهم. ومع ذلك ، يتحكم معالج واحد فقط في التبادل ؛ يبقى الآخر متزامنًا مع السابق. يقوم المقارنة ، الذي يقارن نتائج كلا المعالجين ، بتحديد ما إذا حدث أي خطأ ومن ثم يتم تحديد المعالج المعيب بينهما من خلال تشغيلهما بشكل فردي. لا يتم تشغيل المعالج المعيب إلا بعد تصحيح الخطأ ويعمل المعالج الآخر في الوقت نفسه.

وضع مشاركة الحمل

وضع مشاركة التحميل هو المكان الذي تتم فيه مشاركة المهمة بين معالجين. يتم استخدام جهاز الاستبعاد (ED) بدلاً من المقارنة في هذا الوضع. تدعو المعالجات إلى ED لمشاركة الموارد ، بحيث لا يسعى كلا المعالجين إلى نفس المورد في نفس الوقت.

في هذا الوضع ، يكون كلا المعالجين نشطين في نفس الوقت. تشترك هذه المعالجات في موارد التبادل والتحميل. في حالة فشل أحد المعالجين ، يتولى الآخر الحمل الكامل للتبادل بمساعدة ED. في ظل التشغيل العادي ، يتعامل كل معالج مع نصف المكالمات على أساس إحصائي. ومع ذلك ، يمكن لمشغل التبادل تغيير حمل المعالج لغرض الصيانة.

الموزعة SPC

على عكس المفاتيح الكهروميكانيكية و SPC المركزية ، فقد أتاح إدخال SPC الموزع توفير مجموعة واسعة من الخدمات. تحتوي SPC هذه على معالجات صغيرة منفصلة تسمى المعالجات الإقليمية التي تتعامل مع أعمال مختلفة ، بدلاً من معالج واحد أو اثنين يعملان على كل شيء كما هو الحال في النظام المركزي. ومع ذلك ، عندما تكون هذه المعالجات الإقليمية مطلوبة لأداء مهام معقدة ، فإن SPC المركزية تساعد من خلال توجيههم.

تتمتع بطاقة SPC الموزعة بتوافر وموثوقية أكثر من SPC المركزية ، لأن وظائف التحكم في التبادل بالكامل قد تتحلل إما أفقيًا أو رأسيًا للمعالجة الموزعة. هذا التحكم الموزع حيث يتم تقسيم معدات التحويل إلى أجزاء ، لكل منها معالج خاص به ، موضح في الشكل أدناه.

تنقسم بيئة التبادل في التحلل العمودي إلى عدة كتل ويتم تعيين كل كتلة إلى معالج يؤدي جميع وظائف التحكم المرتبطة بمجموعة معينة من المعدات ، بينما يقوم كل معالج في التحلل الأفقي بواحد أو بعض وظائف التحكم في التبادل.