CC BY
7C.B. Акимов
кандидат технических наук, доцент
Г.В. Верхова
доктор технических наук, профессор
МОДЕЛИРОВАНИЕ КОММУТАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА СРЕДСТВ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
В работе приведены результаты исследования коммутационного пространства телекоммуникационных средств; предложена комплексная информационная модель коммутационного пространства; показано, как такая модель может использоваться при проектировании модульных систем; рассмотрены современные средства проектирования элементов коммутационного пространства.
Ключевые слова: коммутация, коммутационное пространство, интерфейс, магистраль, электрический соединитель, кабель, жгут, информационная модель, комплексная модель, средство телекоммуникации.
Введение
При создании телекоммуникационных комплексов и средств одной из важнейших задач является реализация коммутации между отдельными ячейками, блоками и стойками системы . При проектировании коммутационного пространства часто возникают проблемы, одна из которых учет совместимости интерфейсов, жгутов, кросс-плат, фидеров, оптоволоконных линий. Ситуацию усугубляет тот факт, что такие проблемы довольно часто возникают на поздних стадиях разработки, что ведет к значительным затратам на перепроектирование. Это во многом объясняется отсутствием специальной методологии проектирования коммутационных пространств, моделей и информационных систем, автоматизирующих процесс проектирования коммутационных пространств, обеспечивающих удобство и учет совместимости интерфейсов и средств коммутации на самых ранних этапах, снабжение проектировщика актуальной информацией о свойствах различных элементов коммутационного пространства, производимых разными фирмами.
Данная статья посвящена созданию комплексных моделей коммутационного пространства, учитывающих различные аспекты коммутационных пространств, и способных стать основой для объединения отдельных программных приложений, отражающих эти аспекты, в единую среду сквозного проектирования телекоммуникационных средств.
Логическое и физическое коммутационное пространство
Любая система может взаимодействовать с другими системами, агрегатами системы и с внешней средой. Такое взаимодействие осуществляется посредством интерфейсов и коммутационного пространства. Под интерфейсом будем понимать механизм сопряжения системы с внешним миром, через который осуществляется циркуляция вещественных, энергетических и информационных потоков. Примерами интерфейсов в таком понимании являются: клеммы резисторов, катушек индуктивности, транзисторов; соединительные муфты труб; кабельные муфты. Под коммутационным пространством
ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ, № 1 (141), 2018
будем понимать совокупность связей между интерфейсами элементов.
Описать структуру системы на уровне интерфейсов составляющих ее элементов /(^Ь коммутационного пространства Ж7) ожно в следующем виде:
^(1 >^<I(Е>,Я(1} >.
Целесообразно разделить интерфейсы и коммутационные пространства на два класса: логические и физические (рис. 1). Логические
интерфейсы и коммутационные пространства описывают коммутационную структуру системы без учета привязки к конкретным типам «физических» интерфейсов (электрических соединителей, муфт и т.д.) и коммутационных средств (кросс-плат, кабелей и т.д.). Это обеспечивает в случае необходимости возможность при разработке принципиальных и потоковых схем отвлечься от привязки функциональных элементов к конкретным «физическим» модулям и способам их конструктивной связи. Отображение ло-
Рис. 1. Концептуальная модель логического и физического коммутационного пространства
гических интерфейсов и коммутационных пространств на физические может быть отложено на более поздние этапы.
При описание логического интерфейса необходимо указать его тип (USB, USB 2.0, PCI, RS-485 и т.д.) и режим коммутирования (шина / порты / шина + порты). В случае режима «шина», задается подключение к шине без конкретизации коммутационного пространства отдельных портов. В случае режима «порты» определяется коммутационное пространство для каждого задействованного порта. В случае режима «шина + порты» задается как шина, так и коммутационное пространство для всех задействованных портов.
При описании физического интерфейса необходимо указать его тип, тип разъема (USB Тип A, USB Тип В и т.д.), режим коммутирования (шина / порты / шина + порты). Более того, в случае создания комплексных моделей электронных модулей целесообразно иметь возможность указать и более подробную информацию о разъемах. То же самое справедливо и для комплексных моделей других классов объектов.
В случае электр онных модулей под шиной будем понимать двунаправленный универсальный коммутатор, осуществляющий передачу информации между модулями. В общем случае шиной может быть любая магистраль, обеспечивающая двунаправленную передачу вещественных, энергетических или информационных потоков междудвумя и более объектами.
Стратегия использования комплексных моделей
коммутационного пространства в процессе проектирования телекоммуникационных средств
Логические модели позволяют задать интерфейсы и связи между ними без конкретизации как эти связи будут реализованы «в железе». Кроме того, при задании связей можно даже не учитывать, как будут реализованы эти связи (в виде кросс-плат, жгутов и т.д.); нет необходимости рассматривать, по каким шкафам будут распределены блоки, и по каким блокам будут разнесены модули. При работе с логически пространством разработчик целиком и полностью сосредотачивается на том, какие объекты (интерфейсы объектов) будут связаны между собой, не заостряя внимания на реализации такого соединения (рис. 2). Таким образом, логи-
ческое пространство, является частью логических (принципиальных и функциональных) схем.
В случае физического коммутационного пространства проектировщик реализует логическую модель «в железе» (выполняет отображения логической модели в физическую). Он определяет:
1) типы коннекторов плат и блоков (проектировщик модулей);
2) размещение модулей по блокам, блоков по шкафам, а шкафов на носителе;
3) реализация связей (жгутов, кросс-плат, оптическихкабелей, ■№!-:&).
Пункты 1—2 и частично пункт 3 могут выполняться в рамках автоматизированной системы комплексирования телекоммуникационных средств с привлечением соответствующих баз данных [1]. Для реализации пункта 3 могут быть привлечены специальные САПР, причем должна быть реализована обратная связь между этими САПР и автоматизированной системы комплексирования телекоммуникационных средств. В данном случае такая автоматизированная система, в основу которой положены комплексные модели, будет выполнять еще и роль РБМ системы [2], собирая воедино всю информацию о проекте, наглядно демонстрируя проектировщику, что уже реализовано, а что нет. Это второе важное назначение комплексной модели коммутационного пространства — собрать все воедино.
Комплексные модели могут лечь в основу САПР модульных систем, а точнее, той их части, которая отвечает за проектирование интерфейсов и связей (коммутационного пространства). Данные САПР могут действовать по следующей схеме. Сначала проектировщик создает логическое коммутационное пространство, используя исключительно информационные модели. Затем он выполняет отображение логического коммутационного пространства в физическое, но пока опять же оставаясь на уровне комплексных информационных моделей. Для наглядности элементы логического пространства, которые уже отображены на физическое, будут выделяться другим цветом. Далее, пользователь может в одной или нескольких программах начать проектирование (реализацию) физического коммутационного пространства, уже получая ЗБ модели. Информационные модели, уже реализованные
Логическое пространство
Информационная модель
С
Физическое пространство
Информационная модель
Кросплата. Проекта ровз ниес помощью А1йит 0е5^пег
Жгут. Проектирование с помощью САТ!А
Математические модели
Имитационные модели
Ю --1
Рис. 2. Стратегия использования комплексных моделей коммутационного пространства в процессе проектирования телекоммуникационных средств
во внешних САПР, могут выделяться определенным образом (например, цветов), а через них будут выделяться и модели логического коммутационного пространства. Таким образом, образуется двунаправленная связь (отображение): логическое коммутационное пространство — информационная модель физического коммутационного пространства — конструктивная (ЗБ) модель физического коммутационного пространства. Модель коммутационного пространства становится многоаспектной, связывающей воедино различные модели, отражающие отдельные аспекты коммутационного пространства. Причем для моделирования этих отдельных аспектов могут использоваться различные виды формализмов, реализованных в отдельных программных приложениях (А^БУЗ, САПА и т.д.). Таким образом, данные модели обеспечивают как процесс сквозного проектирования, так и концентрацию разноаспектной информации (чисто коммутация, ЗБ, тепловые модели, меха-
ника разрушений и т.д.), с различной степенью детализации и точности.
Выводы
Предложенные в работе модели коммутационного пространства телекоммуникационных средств обеспечивают:
— разделение принципиально разных процессов в проектировании телекоммуникационных средств: разработку логических (функциональных, принципиальных схем) и их конструктивную реализацию;
— объединение многоаспектной информации о коммутационном пространстве, представляемой с помощью различных видов формализмов и пакетов прикладных программ;
— создание на их основе нового вида САПР, автоматизирующих процесс проектирования модульных телекоммуникационных систем, учитывающих специфику модульного принципа построения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Акимов C.B., Меткин Н.П. Автоматизированная система комплексирования радиоэлектронных средств на основе комплексных моделей электронных модулей // Вопросы радиоэлектроники. Серия «Общетехническая», выпуск 1, 2012. С. 191-199.
2. Вичугова A.A., Дмитриева Е.А., Цапко Т.П. Разработка модели данных PDM-системы ENOVIA Smarteam для управления спецификациями при создании радиоэлектронной аппаратуры // Прикладная информатика. 2010. № 5. С. 23-29.
