АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра автоматической электросвязи

 

СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ

Конспекты лекций (для студентов специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации)

 

Алматы 2007г.

 

ВВЕДЕНИЕ  

Целью преподавания  дисциплины «Системы коммутаций» является: обучение методологическим основам принципов построения и функционирования средств реализации системного программного обеспечения телекоммуникационных систем и сетей.   

В результате изучения дисциплины СК студент должен:

-          знать принципы построения коммутационных систем различных типов  и распределения информации на сетях, принципы аналоговой и цифровой коммутации, принципы коммутации при интеграции разных видов информации, принципы нумерации, планирования, проектирования и особенностей эксплуатации цифровых систем коммутации;

-          уметь производить расчеты нагрузки на узлы  коммутационных систем, осуществлять анализ надежности коммутационных систем, планировать и проектировать телекоммуникационные сети, системы, устройства и блоки;

-          иметь навыки работы с коммутационными системами, навыки планирования и проектирования, эксплуатации коммутационных систем и программных средств.

   Перечень и виды заданий и график их выполнения:

   - перечень и виды заданий (тематика курсовых проектов (работ), перечень расчетно-графических заданий, типовых расчетов и др.);

         - список рекомендуемой литературы;

         - сроки выполнения;

          - формы контроля (тесты, экспресс-опрос, отчет, реферат, доклад и др.).

   График составляется по нижеприведенной форме (таблица 2) и доводится до сведения обучающихся с начала учебного семестра.

   1. Виды контроля состоят из текущего и рубежного с указанием их порядкового номера. Не допускается планирование более двух видов контроля  в течение одной недели.

   2. К видам работ относятся лабораторные, семестровые работы, коллоквиумы, рефераты, отчеты, доклады и т.д.

          3. При указании темы работы сокращение слов не допускается.

    4. При заполнении столбца 4 указать порядковый номер литературы и в квадратных скобках указать нумерацию страницы  (например, 1осн. [10-13]).

          5. В  5 столбце баллы указываются в целых числах.

Кредиты

Курс

Семестр

Лекции

Практические

занятия

Лаборат.

работы

СРС

Экзамен

3,5

4

     6

1,5 (26 час.)

1 (17 час.)

1 (17 час.)

2

7

 

1 Лекция. Импульсно-кодовая модуляция

 

 Содержание лекции:

основные определения и понятия о системах связи;

-  принципы преобразования аналового сигнала в цифровой сигнал.

 

Цели лекции:

-  изучить основные определения о системах связи:

-  изучить и освоить методы преобразования сигналов.

   

Принцип формирования ИКМ сигналов

 

Преобразование непрерывного первичного аналогового сигнала в цифровой код называется импульсно-кодовой модуляцияей (ИКМ). В телекоммуникациях в качестве основания кода выбрана двоичная последовательность, реализуемая с наименьшими аппаратными затратами. Основными операциями при ИКМ являются операции дискретизации по времени, квантования (дискретизации по уровню дискретного по времени сигнала) и кодирования.

Дискретизацией аналогового сигнала по времени называется преобразование, при котором представляющий параметр аналогового сигнала задается совокупностью его значений в дискретные моменты  времени.

Наибольшее распространение получили цифровые системы передачи, в которых применяется равномерная дискретизация аналогового сигнала (отсчеты этого сигнала производятся через одинаковые интервалы времени). При равномерной дискретизации используются: интервал дискретизации ∆t (интервал  времени между двумя соседними отсчетами дискретного сигнала) и частота дискретизации Fд (величина, обратная интервалу дискретизации).     В основу принципа формирования ИКМ сигналов используется теорема Котельникова (Шеннона): любой аналоговый (непрерывный), сигнал может быть дискретизирован, и восстановлен на противоположном конце, если частота дискретизации будет в два раза превышать верхнюю частоту этого сигнала.

Fд>2Fmax

Канал тональной частоты (основной канал аналогового телефонного канала) должен занимать полосу  300…3400 Гц. Следовательно, частота дискретизации должна быть не менее:  Fд=2х3400 =6800 Гц.

Согласно рекомендациям Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) для сигнала, передаваемого по каналу тональной частоты, принята частота дискретизации  Fд=8000 Гц. Такая частота облегчает реализацию фильтров аппаратуры ЦСП.

Дискретизированные импульсы соответствуют амплитуде мгновенных значений этого сигнала. Эти преобразования называются импульсно-амплитудной модуляцией. Мгновенные значения сигнала содержаться на огибающей АИМ сигнала. Между выборками передающими в каждом периоде один раз свободные временные позиции занимаются для передачи выборок других каналов. Таким образом,  дискреты передаются один за другим циклически в виде временно уплотнённых АИМ сигналов.

Применение импульсно-кодовой модуляции обеспечивает высокую помехозащищённость передаваемой информации. В процессе ИКМ каждому дискретному значению сигнала присваивается определённое кодовое слово.   

 

Импульсно-кодовая модуляция

При амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) по закону модулирующего сигнала изменяется амплитуда импульсов, а длительность и частота следования остаются постоянными. Преобразование сигналов из аналоговой в цифровую форму существенно увеличивает их помехозащищённость при передаче, так как приёмник должен регистрировать два состояния,  передаваемого сигнала  или его наличие (приём единицы) или его отсутствие (приём нуля).

Квантование  

Любая техника обработки сообщений и систем передачи имеет конечную разрешающую способность, поэтому нет никакой необходимости передавать всё бесконечное множество амплитудных значений непрерывных сигналов, его можно ограничить конечным множеством. Эти разрешённые для передачи амплитудные значения сигналов называются уровнями  квантования, выбор их количества определяет качество передачи электрических сигналов.

Полученный при дискретизации АИМ сигнал подвергается квантованию по уровню. Разность между двумя соседними разрешенными для передачи уровнями называются  шагом квантования-∆.

Разность между истинным значением отсчёта сигнала и его квантованным значением называется ошибкой или шумом квантования.

Для уменьшения шумов кантования в настоящее время применяют два способа. Первый способ состоит в том, что сигнал в системе передачи подвергается компандированию. Компандированием называется процесс, состоящий из двух взаимообратных преобразований.  Вначале равномерным квантованием дискретный сигнал подвергается компрессии, т.е. неравномерному усилению, при котором дискретный сигнал становится больше при слабых сигналах и меньше при больших. На приемной стороне при восстановлении сигнала производится обратное преобразование- экспандирование, и сигнал приводится к исходному виду.

В системах ИКМ-ВРК вместо плавной амплитудной характеристики, которую имеют аналоговые компандеры, применяются сегментные характеристики. Они представляют собой кусочно-ломанную аппроксимацию плавных характеристик, при которой изменение крутизны происходит  дискретными ступенями. Наибольшее распространение получила сегментная характеристика компандирования типа А-87,6/13,где аппроксимация логарифмической характеристики производится по так называемому А- закону.

Эффективность рассмотренной характеристики можно определить визуально, если обратить внимание на то, что 112 уровней из 128 используются для квантования сигналов, амплитуда которых не превышает половины максимальной, а 64 уровня- для квантования сигналов, амплитуда которых не превышает 6,2% максимальной.

                                                      

Рисунок 1.1- Квантование аналогового сигнала

 

Кодирование

Квантование и кодирование представляют собой единый непрерывный процесс. При нелинейном кодирование для обеспечения помехозащищённости требуется 128 положительных и 128 отрицательных уровней , а кодовая группа  8-и разрядная.

Кодирование осуществляется в симметричном коде, при котором шкала кодирования имеет от 0 до 128 положительных уровней и столько же отрицательных. Первый разряд восьмиразрядной кодовой комбинации определяет полярность амплитуды кодируемого сигнала; 2,3,4 разряды определяют вершину сегмента, в области которого расположен сигнал; 5,6,7,8 разряды определяют уровни в сегменте.

Положительный сигнал в первом разряде имеет знак 1, а отрицательный 0. На рисунке показан пример кодирования сигналов имеющихся уровни 95 и 117.

 

 

Рисунок 1.2 - Компрессия и кодирование

 

2 Лекция.  Структура цикла со скоростью 2 Мбит/сек

 

Содержание лекции:

общие понятия о структурах цикла со скоростью 2 Мбит/сек;

-  структура сверхцикла.

 

Цели лекции:

-  изучить структуру цикла со скоростью 2 Мбит/сек;

-  изучить и освоить методы построения структуру цикла.

Согласно теореме дискретизации для сигналов передающих информацию речи частота дискретизации составляет 8 кГц, а период 125 мсек. Для передачи 30 канальной группы имеется 32 канальных интервала.


Рисунок 2.1- Циклы сигнальных каналов (сверхцикловой цикл)

 

Для обеспечения синхронной работы передающей и приёмной станций вводится специальная группа FAS , которая передаётся в 0 канальном интервале  и состоит из семи разрядов вида 0011011.

Первый бит этого канального интервала несёт в себе информацию  признаков САС-4международного стандарта. Система ИКМ-30 также передаёт информацию об аварийном состояний на противоположную станцию в виде сигнала NFAS, этот бит передаётся на втором разряде ОКИ чётного цикла, в нечётных циклах ОКИ передаётся цикловая синхрокомбинация.

 


Рисунок 2.2- Процесс синхронизации

 

Сигнальные каналы

Для передачи сигналов управления и взаимодействия (СУВ) в системе ИКМ-30 введено понятие сверх цикла, в которое входят 16 циклов (имеющих обозначение CAS).

В каждом цикле передаются сигналы СУВ двух телефонных каналов. Для контроля сверхцикла вводится синхросигнал сверхцикла вида 0000  (MFAS, MNFAS). Длительность сверхцикла равна 16х125мксек=2мс.

 

Для передачи информации о потере сверхциклового сигнала, о состоянии повреждения в сигнальных каналах передаются на шестом разряде 16КИ 0 цикла (MNFAS).

 

 

Рисунок 2.3 - Сигнализация (в сверхцикле), на примере: циклов 0,8 и 15 

 

Структура сверхцикла

Структура сверхцикла состоит из 16 циклов, длительностью 2 миллисекунды и содержит 8 бит х 32 КИ х 16 циклов=4096Бит.


Т а б л и ц а 2.1

3 Лекция. Принципы цифровой коммутации

 

Содержание лекции:

основные термины и определения;

-  принципы построения  временной и пространственной  коммутации.

 

Цели лекции:

-  изучить основные термины и определения:

-  изучить принцип построения временной коммутации.

 

Термины и определения

Коммутацией называется установление по заявке индивидуального соединения заданного ввода системы с заданным её выводом на время, необходимое для передачи информации между ними.

Под коммутацией сообщений понимают передачу записанных сообщений таким образом, чтобы минимизировать очередь и время занятия приборов, обслуживающих нагрузку. Если передача сообщений осуществляется частями одинаковой длины, то говорят о коммутации пакетов.

Цифровой коммутацией называется процесс, при котором соединения между вводом и выводом системы устанавливается с помощью  операции над цифровым сигналом без преобразования его в аналоговый.

Принцип временной коммутации

Блок или модуль, осуществляющий функцию временной коммутации цифрового сигнала называется временной ступенью коммутации или Т- ступенью (от time- время). 


Изменение порядка следования одного канального интервала исходящей ИКМ линии по сравнению с входящей означает передачу речевой информации от одного абонента к другому. В этом заключается принцип временной коммутации (иногда говорят о перестановке канальных интервалов или перемещении информации из канала в канал).

Рисунок 3.1- Иллюстрация принципа временной      Рисунок 3.2- Векторное

коммутации.                                                                  представление   временной                                                                                        

                                                                         коммутации.

Использование векторного представления  цифровой коммутации в координатах S(пространство) –Т(время) представляет

ψ(s,т)= ψ(т) + ψ(s).

Для временной коммутации ψ(s)=0. Операция ψ(т) является просто операцией задержки определенного кодового слова на заданное время.

Недостатком модуля временной коммутации является то, что он способен коммутировать каналы только одной цифровой линии. Поэтому для коммутации N ИКМ линий необходимо N модулей. А для организации соединения между собой разных ИКМ линий последовательно с ним необходимо включение дополнительного оборудования – блоков пространственной  или пространственно-временной коммутации.

 

Принцип преобразования пространственной координаты цифрового сигнала

Блок или модуль цифрового коммутационного поля, осуществляющий пространственную коммутацию цифрового сигнала называется пространственной ступенью коммутации или S– ступенью (от space- пространство).

 Суть преобразования пространственной координаты цифровых сигналов состоит в том, чтобы переместить данный канальный интервал из одной ИКМ линию в другую с сохранением порядка следования канального интервала в структурах цикла обеих линий.

Векторное представление такого преобразования показано на рисунке. В этом случае вновь  предполагается ортогональность преобразований временной и пространственной координаты цифрового сигнала

ψ(s,т)= ψ(т) + ψ(s)= ψ(s)

так как ψ(т)=0

Рисунок 3.3

а) векторное представление пространственного преобразования координат; б) пространственная коммутационная матрица

Цифровые КП, построенные на модулях пространственной коммутации, очень широко использовались на первых этапах создания цифровых АТС, ввиду простоты исполнения и недорогой реализации. Однако недостаток пространственного коммутатора, в котором коммутируется только один одноименный канал всех входящих и исходящих ИКМ линий (что означает блокировки при соединении разноименных каналов), привел к тому, что в настоящее время эти модули используются только в сочетании с коммутационными модулями других типов.

Принцип пространственно- временной коммутации

Блок или модуль  реализующий  пространственно-временное преобразование координат цифрового сигнала, называется S/T– ступенью.

Векторное представление пространственно-временной коммутации показано на рисунке. Блок, реализующий этот принцип, является единым конструктивным блоком.

Поэтому ψ(s,т) нельзя представить суммой ортогональных преобразований ψ(т) и ψ(s).

 

Рисунок 3.4

а) векторное представление пространственно- временной коммутации;  

б) принцип пространственно-временной коммутации

4 Лекция.     Синтез цифрового модуля пространственно-временной коммутации каналов

 

Содержание лекции:

 структурирование процесса цифровой коммутации каналов;

-   коммутационный модуль системы ЭАТС-200.

 

Цели лекции:

-  изучить структурирование  процесса цифровой коммутации каналов;

-  изучить метод структурного синтеза МПВК;

-  изучить метод двой­ной памяти.

 

Структурирование процесса цифровой коммутации каналов.

Рассмотренные ранее процессы коммутации предполагали для сво­ей реализации разделение блока пространственной и временной коммута­ции цифровых каналов. Однако теоретически была доказана эффектив­ность комбинированной коммутации и создания универсальных модулей пространственно-временной коммутации МПВК, Реализация этого стала возможной лишь с созданием более современной технологии, которая позволяет строить не только универсальные, но и специализированные БИС,  в том числе и с настраиваемой   структурой. В настоящее время существуют различные способы структурирования процесса пространственно-временной коммутации, каждый из которых определяет метод синтеза модуля МПКВ.

Рассмотрим процесс коммутации на примере. Пусть требуется скоммутировать два канала ki и kj

 

ki (S1вх,ti) ® kj (Sмисх,tj)

 

где i=1,C1 ; j=1,C2 , S1,Sм Î S,ti , tj Î T.

Распишем процесс коммутации  для каждого варианта структуры

1. Ф=jsjt,

ki(S1вх,ti) ® kj(Sмпл,tj).

ki(S1пл,ti) ® kj(Sмисх,tj).

2. Ф=jtjS,

ki(S1вх,ti) ® kj(S1пл,tj).

kj(S1пл,tj) ® kj(Sмисх,tj).

3. Комбинированная коммутация осуществляется путем двойного эквивалентного преобразования (фиксированного); пространственной координаты SiÎS в дополнительную временную tgiÎTg  -преобразование js0®t  и обратное преобразование jt0®s .  При этом выполняется однозначное соответствие           

Si « tgi , S « Tg.

Тогда процесс коммутации протекает так

Ф=j0s®t jt j0s, 

ki(Siих,ti) ® kn(tglвх,ti)

kn(tglвх,ti) ® km(tgмисх,tj), 

ki(tgмисх,ti) ® kj(Sмисх,ti) ® kj(Sмисх,tj). 

Легко видеть, что фиксированное преобразование j0s®t описывает процесс мультиплексирования (каналообразования в соединительном сверхтракте), а преобразование j0s   - процесс демультиплексирования .

 Методы структурного синтеза МПВК

Методы структурного синтеза модуля пространственно-временной коммутации цифровых каналов определяются во многом возможностями технологии. При построении МПВК на базе универсальных ИС средней и большой степени интеграции все преобразования (во времени, в про­странстве, параллельно-последовательное и обратное, мультиплексирование и демультиплексирование) выполняются в отдельных функциональных узлах, объединяемых в схему в соответствии с реализуемым процессом.

На рисунке 4.1 приведены три базовые структуры МПВК, которые положены в основу коммутационных модулей цифровых систем коммутации. Первая структура реализует последовательность (S-Т), вторая (Т- S), третья {(Т/S) Т(Т/S)}. Каждая из них с той или иной модификацией нашла применение в конкретных системах. Рассмотрим некоторые из них.

 

 

 

 

 

Рисунок 4.1- Коммутационный модуль системы ЭАТС-200 

Модуль реализует процесс Ф=jtjS на множестве цифровых кана­лов N = 1024, образованных в n= 32 цифровых трактов ИКМ по 32 ка­нала в каждом. Учитывая уровень технологии на этапе разработки системы ЭАТС-200, был принят параллельный способ ввода информации в ОЗУ, поэтому на входе и выходе модуля устанавливаются устройства последовательно-параллельного и параллельно-последовательного преобразования соответственно. Их введение, как мы уже отмечали при синтезе МВК, позволяет, с одной стороны, снизить требования к быстродействию элементной базы, а с другой стороны, обеспечить приемле­мую скорость коммутационных процессов при временном преобразовании.

Рассмотрим реализацию коммутационных процессов в модуле: вре­менное преобразование jt осуществляется в памяти - ОЗУ, простран­ственное jS- физическим разделением выходов в пространстве. Рисунок 4.2  иллюстрирует принцип построения компоненты модуля для одного входящего тракта. Как видим, каждый исходящий тракт связан с одним ОЗУ, поэтому для 32 трактов введено 32 ОЗУ. В модуле выб­ран режим работы ОЗУ- (®¯;­®).Поэтому технологический  процесс строится так. В течение каждого цикла передачи Тц  информация всех каналов тракта передачи записывается последовательно в од­ноименные ячейки всех 32 ОЗУ. Таким образом, частота обновления или подтверждения информации в памяти определяется циклом передачи и составляет для данного случая 8 кГц. Поэтому иногда информационный блок цикла называют 8-килогерцевым блоком. Управление коммутацией сводится к выбору соответствующего требования ОЗУ - пространственная коммутация входящего тракта с исходящим, и выбору ячейки выбранного ОЗУ для считывания информации - временная коммутация цифровых каналов в скоммутированных трактах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.2 -Принцип построения компоненты модуля для одного входящего тракта 

При построении МПВК в системе АТСЭ-200 используется метод двой­ной памяти, т. е. ОЗУ выполняется на двух идентичных параллельных схемах. Это позволяет использовать элементы памяти, в которых тактовая частота лежит в пределах 6 МГц. Если учесть период разработки системы и имеющиеся пределы допустимого быстродействия элементной базы того времени - тактовая частота до 10 МГц, то такое реше­ние в построении МПВК становится вполне понятным. Модуль набирается из 32 компонент 1х32, как показано на рисунке 13, 6, путем объединения одноименных выходов. Для того, чтобы скоммутировать канал kiЦТ1 с каналом kjЦТ32 , необходимо установить полное дуплексное соединение, т. е.

kiЦТ1®kjЦТ32

kjЦТ32®kiЦТ1

Следовательно, пропускная способность коммутационного модуля составляет максимум 16 соединений.

Модуль МПВК 32х32 является базовым модулем системы АТСЭ-200. На его основе строятся ступени искания системы емкостью 96х96; 128х128; 256х256 цифровых трактов. Построение осуществляется стандартным запараллеливанием входов и выходов МПВК, число которых выбирается в зависимости от требуемой емкости. Структуры получаются неэкономичными в силу квадратичной зависимости объёма оборудования от емкости системы. Например, если требуется построить коммутационный блок 64х64, т. е. увеличить емкость модуля вдвое, то для этого потребуется четыре модуля 32х32, т. е. четырехкратное увеличение обо­рудования (рисунке 4.3).

 

                                                                               

                                                                                        

 

 

                                                                                                                 

                                                                      

Рисунок 4.3 - Коммутационный блок 64х64 

5 Лекция. Коммутационный модуль системы "Линия UТ" 

Содержание лекции:

 коммутационный модуль системы "Линия UТ";

-   принцип построения МПВК.

 

Цели лекции:

-  изучить принцип построения МПВК;

-  основные особенности  МПВК системы С-12

 

Модуль реализует процесс коммутации Ф=jS®tjtjS для 256 цифровых каналов восьми цифровых трактов ИКМ, каждый на 32 канала. Таким образом, параметры МПВК: 8х8 трактов или 256х256 цифровых каналов. Рисунок  5.1 иллюстрирует принцип построения МПВК и реализацию процесса коммутации.

Первый этап процесса коммутации j0S-t включает преобразова­ние из последовательной формы в параллельную и последующее мульти­плексирование. Он реализуется группой сдвигающих и буферных регистров

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок  5.1- Принцип построения МПВК 

RG,  приданных каждому входящему цифровому тракту, и мультиплек­сором МХ, управляемым счетчиком входящих трактов C41. Число разря­дов Si каждого регистра определяется длиной кодового слова (для ИКМ - 8 бит) и преобразованием j0S-t, т. е. соответствием простран­ственной координаты SIвх входящего цифрового тракта и временной координаты tg1  в сверхтракте;i=0.7;

S=i+8. Таким образом, для нулевого тракта S0= 8. для седьмого S7= 7+ 8 = 15. Первые восемь разрядов регистра служат для выполнения последовательно-параллельного преобразования, а остальные - для мультиплексирования. Времен­ная коммутация (преобразование jt) выполняется в блоке памяти 256х8 (256 каналов по 8 бит данных). Третий этап процесса коммута­ции jS-t включает демультиплексирование и последующее преобразование из параллельной формы в последовательную. Он реализуется на демультиплексоре, управляемом счетчиком исходящих трактов C42  и группой регистров RG.

 

 

 

 

 


Рисунок 5.2- МПВК 8х8 в системе UT 

Следует отметить, что если в системе АТСЭ-200 МПВК выполнялся на универсальных элементах, то в системе  UT  МПВК выполнен в виде заказной специализированной коммутацион­ной БИС.

Из [I] известна аналогичная БИС, содержащая, кроме блока ком­мутации, узел периферийного управления. Эта специализированная ком­мутационная БИС реализована по  n-МОП- Si технологии, содержит 22х103 транзисторов, оформлена в виде 28-выводного корпуса и обес­печивает коммутацию восьми двунаправленных полюcов. На базе МПВК 8х8 в системе UT строятся коммутационные матри­ца 16х16, используемые также в коммутационном поле. На рис. 5.2 при­ведена их структура.

 Коммутационный модуль системы S-12

В общем случае модуль реализует пространственно-временную ком­мутацию 512 цифровых каналов максимум 16 цифровых трактов, каждый на 32 канала. Уровень технологии на период разработки определил подход к построению МПВК из стандартных блоков, представляющих со­бой каждый сдвоенный коммутационный порт, причем один порт служит для подключения одного ИКМ-тракта. Таким образом, блок имеет параметры 2х2. На рис. 5.3 показана структура блока и модуля. Как видим, модуль МПВК системы 12 состоит из 16 идентичных двусторонних коммутационных портов Pi , i=0.15 ,и общей магистрали - системы шин, с которой соединены вcе порты и через которые осуществляется их взаимодействие. Каждая пара портов Pi и Pi+7  образует один блок, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.3 - Структура блока и модуля 

8 блоков, подключенных к общей магистрали, образуют 16-портовый МПВК. Особенностью МПВК системы 12 является то, что на порт заводится цифровой тракт ИКМ на 32 канала, но длина канального слова равна двум байтам, т. е. вдвое больше длины канального слова системы передачи ИКМ 30/32. Поэтому скорость цифрового потока в модуле системы 12 составляет 4096 кбит/с, а не 2048 кбит/с, как в системе ИКМ 30/32.

Технологически каждый блок оформлен в виде БИС, которая явля­ется  не универсальной, а заказной - специализированной коммутационной БИС. Полный  модуль системы С-12 на 16 портов занимает одну плату, на  которой размещаются 8 блоков (БИС).

Особенностью МПВК системы С-12 является возможность реализации на его основе коммутационных матриц, с различными  параметрами n входов и m выходов, но с соблюдением условия ; n £ 16 , m £ 16 , m+n £ 16 .

Теперь остановимся на характере процесса коммутации в МПВК и особенностях его реализации. Как мы отмечали , МПВК реализует пространственно-временную коммутацию каналов, но процесс коммутации имеет вид jS®tjSjt. Следовательно, имеет место преобразование пространственной координаты во временную. Рассмотрим этот вопрос подробнее. Поскольку каждый цифровой тракт подключен к определен­ному порту, то этап пространственной коммутации сводится к коммутации портов. Поскольку все порты связаны между собой общей маги­стралью, то, очевидно, именно с ее помощью и реализуется этот этап. Общая магистраль представляет собой систему шин шести типов, общей проводностью 39: шина данных - проводность 16, шина адреса кана­ла - 5, шина адреса порта - 4, шина подтверждения - 5, шина управ­ления - 6, шина синхронизации - 3. Общая магистраль работает в ре­жиме разделения времени так, что в течение каждого временного ин­тервала ti одного канала каждый порт получает доступ к любому дру­гому порту в течение битового интервала ti.Если требуется скоммутировать порт 0 с портом 15, то приемная часть порта 0, где проис­ходит накопление информации заведенного на этот порт цифрового трак­та, получит доступ к ОШ в момент t15, что будет указано на шине адреса порта. Таким образом, осуществляется пространственная коммутация. Временное разделение ОШ сопровождается достаточно высокими требованиями к элементной базе в части быстродействия. Рассчитаем временной цикл общей шины Тош. Каждый порт использует общую шину 32 раза за цикл (ИКМ), следовательно

Тош=125*10-6/32*16=244 нс

Доступ к шине для портов организован на основе сверхцикла 

Как мы отмечали, ОШ - это система шести типов шин. Разделение каждой из шин - управления, обмена, подтверждения и др. - произво­дится также во времени аналогично рассмотренному, но со сдвигом для каждой - на один битовый интервал t.

Временная коммутация каналов осуществляется в блоке временной коммутации (БВК), реализованном на ОЗУ. БВК размещается в передающей части каждого порта и работает в режиме (®¯;¯®).

Таким образом, после завершения пространственной коммутации накопленная в приемной части порта-источника Р0 информация канала ki передается в ОЗУ порта-назначения Р15 и записывается в соот­ветствии с режимом работы ОЗУ в ячейку с адресом канала назначения kj, который указывается на шине адреса канала. Считывание инфор­мации в выбранной временной канал порта Р15 производится циклически. На этом данный этап установления соединения завершается.

6 Лекция.  Цифровое коммутационное поле 

Содержание лекции:

 основные виды ЦКП;

-   особенности построения. 

Цели лекции:

-  изучить принципы построения ЦКП;

-  основные особенности ЦКП.  

Цифровое коммутационное поле строится по звеньевому принципу. Звеном цифрового коммутационного поля называют группу ступеней (S, Т или S/Т). В зависимости от числа звеньев различают одно, двух и многозвенных КП.

Цифровое КП называется однородным, если любое соединение в нем устанавливается через одинаковое число звеньев.

ЦКП строится с использованием определенного числа модулей.

ЦКП строится по симметричной структуре т.е. звенья, относительно средней точки имеют идентичные блоки по типу и количеству.

ЦКП всегда дублируются в "горячем" режиме. ЦКП являются четырех проводными и делятся на пять классов.

 Цифровые КП I-го класса

               каскад                     каскад                        каскад

 

 


 Рисунок 6.1- ЦКП 1-го класса

ЦКП первого класса используется в коммутационных системах на начальных этапах развития. Из - за высокой стоимости ЗУ основу их составили звенья пространственной коммутации. Это системы Sintel, DEX-T.

Но т.к. БПК имеют большую долю вероятности внутренних блокировок, то на практике пространственные ступени разделятся временными.

ЦКП первого класса объединяют все цифровые поля, где начальными и конечными являются S ступени. Такое построение называется ступень КП малой емкости.

К цифровым АТС, использующих КП данного класса относятся системы: МТ20/25 (Франция), System X (DSS) Великобритания, EWSD Германия, GDT5 EAX (США), DTS-ІІ Япония.

Особенности построения:

- применение дополнительных ступеней пространственной коммутации увеличивает емкость и пропускную способность поля, но не влияют на принципы его функционирования;

-  предварительное мультиплексирование фактически обеспечивает вторичное уплотнение входящих цифровых трактов, а а последующее мультиплексирование восстанавливает их, что приводит к увеличению пропускной способности цифрового КП без применения дополнительных S– ступеней;

- для увеличения скорости обработки данных в КП на входе, как правило, производят преобразование последовательно кода в параллельный. Для этого на каждой входящей линии устанавливается преобразователь последовательно-параллельного типа, а на выходящей- параллельно- последовательного.

На основе этих КП можно строить местные, междугородние и транзитные станции.

 

ЦКП третьего класса

Коммутационные поля этого класса являются универсиальными, поскольку позволяют однотипно строить системы коммутации практически для всего диапазона емкостей: малой, средней и большой. При этом наращивание емкости происходит за счет увеличения количества звеньев пространственной коммутации, переходя от более простых структур к более сложным. 

Часто при проектировании коммутационного поля ступени временной и пространственной коммутации объединяются в соответствующие блоки: блок временной коммутации и блок пространственной коммутации. Тогда наращивание емкости КП происходит путем простого добавления определенного количества БВК и БПК.

К цифровым АТС, использующим КП данного класса, относятся системы МТ 20/25 (Франция), System X (DSS) (Великобритания), EWSD (Германия). GDTS (США), DTS-11 (Япония) и ряд других, на основе которых можно строить местные, междугородные и транзитные станции.

  

ЦКП четвертого класса

Цифровые КП четвертого класса находят широкое применение благодаря удобствам увеличения емкости поля путем простого добавления S/T- ступеней, выполненных в виде универсальных ИМС.

Основу S/T-ступени составляют коммутационные элементы или модули. При проектировании ЦАТС небольшой емкости их КП может быть построено с использованием одного звена S/T- ступени, содержащей в свою очередь один модуль  (емкостью обычно от 8/8 до 32/32 входящих/исходящих ИКМ линий).

                                            

 

 

Рисунок  6.3 - БИС S/Т ступени

Структура четвертого класса ЦУП находит широкое применение благодаря удобствам увеличения емкости поля путем простого добавления S/T л, выполненной в виде универсальных ИМС.

7 Лекция. Стыки цифровых АТС

 

Содержание лекции:

 понятие стыка цифровых АТС;

-   принцип построение аналогового абонентского стыка.

 

Цели лекции:

-  изучить принципы построения стыков цифровых АТС;

-  основные особенности построения стыков цифровых АТС.

 

Работа цифровых АТС происходит в окружении разнообразного телекоммуникационного оборудования: других АТС (цифровых и аналоговых), различных абонентских устройств, систем передачи. Совместное функционирование всего оборудования осуществляется благодаря выполнению определенных правил. В частности, ЦСК должна обеспечивать интерфейс (стык) с аналоговыми и цифровыми абонентскими линиями (АЛ) и системами передачи.

Стыком называется граница между двумя функциональными блоками, которая задается функциональными характеристиками, общими характеристиками физического соединения, характеристиками сигналов и другими характеристиками в зависимости от специфики.

Стык обеспечивает одноразовое определение параметров соединения между двумя устройствами. Эти параметры относятся к типу, количеству и функциям соединительных цепей, а также к типу, форме и последовательности сигналов, которые передаются по этим цепям.

Точное определение типов, количества, формы и последовательности соединений и взаимосвязи между двумя функциональными блоками на стыке между ними задается спецификацией стыка.

Стыки цифровой АТС можно разделить на следующие (рисунке 7.1.):

-  аналоговый абонентский стык;

-  цифровой абонентский стык;

-  абонентский стык ISDN;

-  сетевые (цифровые, аналоговые) стыки.

 

Рисунок 7.1- Стыки цифровых АТС

Абонентский стык ISDN

Стыки цифровых АТС.  Иногда в технической литературе можно встретить классификацию стыков, определенных МККТТ (МСЭ - Т) в рекомендациях Q.501 - Q.517. Согласно этим рекомендациям аналоговые и цифровые соединительные линии включаются в АТС через сетевые стыки типов А, В и С.

Через стык А подключаются цифровые тракты, уплотненные  аппаратурой ИКМ - 30 (2048 Кбит/с) или ИКМ - 24 (1544 Кбит/с).

Стык В предназначен для подключения цифровых трактов, уплотненных аппаратурой ИКМ - 120 (8448 Кбит/с).

Аналоговые двух - и четырех проводные линии включаются в станционное окончание цифровой АТС через стык С. Аналого-цифровые преобразователи для этих линии входят в состав оборудования цифровой АТС.

Для включения аналоговых линии (абонентских или учрежденческих производственных АТС (УПАТС)  в устройства, обеспечивающие доступ к цифровой станции) используются стыки Z (Z 1Z 2Z 3). Характеристики стыков Z в значительной степени зависят от национальных особенности сетей.

Для включения цифровых линии были определены интерфейсы U и V. Стыки U и V 1 используются для включения АЛ при основном доступе к сетям ISDN (русскоязычная аббревиатура ЦСИО - цифровые сети интегрального обслуживания). Основная структура доступа через стык - два канала типа В (информационные каналы, 2*64 Кбит/с) и один канал типа Д (канал сигнализации, 16 Кбит/с). Стык  V 2 предназначен для включения цифровых подстанции на скорости 2048 Кбит/с. Через V 3 включается цифровое оборудование при первичном доступе к интегральным сетям, например, цифровые УПАТС. Структура стыка: 30В+Д. Мультиплексорное оборудование в цифровые АТС включается через стык  V 4.  Для мультиплексоров ИКМ, используемых при подключении аналоговых учережденческих АТС, был предназначен стык V 5 .

В настоящее время данная классификация в некоторой степени пересмотрена и дополнена. Особенно большие изменения коснулись стыка V 5.

Аналоговый абонентский стык.   При создании и внедрении цифровых АТС возникла проблема включения в цифровую АТС аналоговой абонентской линии с аналоговым телефонным аппаратом (ТА). Изобретенный свыше 100 лет назад телефонный аппарат оптимизирован для использования в аналоговых телефонных сетях. Во - первых, в его состав входил угольный микрофон - усилитель мощности. Практически для всех возможных применении (кроме телефонных аппаратов для тугоухих) не требуется включать в разговорный тракт при внутренней связи дополнительные усилители. Во - вторых, все необходимые зуммерные и необходимые сигналы подаются по разговорным цепям непосредственно из телефонных станции без преобразования, дополнительных цепей при этом не требуется.  В - третьих, аналоговые электрические колебания при разговоре тоже передаются без преобразовании (при отсутствии аппаратуры уплотнения) от микрофона одного абонента к телефону другого абонента, благодаря чему отпадает необходимость в дополнительных схемах на АТС. В - четвертых, сам телефонный аппарат чрезвычайно прост как по электрической схеме, так и конструктивно.   Благодаря этому аналоговый телефонный аппарат обладает большой надежностью. И, наконец, в - пятых, стоимость аналоговых телефонных аппаратов невелика, так как их производство налажено давно, и они выпускаются крупными сериями различного исполнения.

Безусловно аналоговый телефонный аппарат не является идеальным телефонным устройством: угольный микрофон гигроскопичен и служит источником шумов, дисковый номеронабиратель чаще других элементов ТА выходит из строя и не отвечает эргономическим требованиям. Поэтому многие годы  ведутся работы по созданию микрофонов и других систем вместо угольных, вводятся кнопочные номеронабиратели вместо дисковых и др.

Точного количества телефонных аппаратов в мире никто не знает, но с уверенностью можно сказать, что сотни и сотни миллионов штук. При этом абоненты не торопятся заменять эти работоспособные и простые в эксплуатации аппараты на более дорогие цифровые телефонные аппараты.

Сложные проблемы, возникавшие при включении аналоговой абонентской линии в цифровую АТС, описываются аббревиатурой BORSCHT (русская транскрипция - БОРЩ, иногда используемая в русскоязычной коррекции некорректна). Расшифровка аббревиатуры приведена в таблице.

Т а б л и ц а  7.1-  Описание функции BORSCHT

Буквы

аббревиатуры

Имя функции по-английски

и его русский перевод

Описание функции

 

 

 

 

B

 

Battery feed

(Запитка микрофонов)

К абонентской линии прикладывается напряжение, необходимое для запитки угольных микрофонов (U=60B, I=20мА в странах бывшего СССР).

 

O

 

Overvoltage protection

(Защита от опасных напряжений)

Оборудование цифровой АТС с помощью специальных устройств защищает от попадания со стороны абонентской линии напряжения 220 (380)В, а также напряжения при ударе молнии

 

R

Ringing

(Посылка вызывного сигнала)

Вызываемому абоненту посылается сигнал "Вызов" частотой 25Гц и напряжением 95В (в некоторых странах напряжение может быть 110В)

продолжение таблицы 7.1

 

S

Supervision, иногда Signalling

(Наблюдение или сигнализация)

Приборы АТС должны зафиксировать факты поднятия и опускания микротелефонной трубки вызывающим и вызываемым абонентом, а также обеспечить прием цифр номера вызываемого абонента

 

C

Сoding

(Кодирование)

Аналоговый сигнал, поступающий по абонентской линии преобразуется в цифровой сигнал и наоборот

 

 

H

 

Hybrid

(Функция дифсистемы)

Аналоговая абонентская линия является двухпроводной, а передача и коммутация сигналов в цифровых АТС - четырехпроводным. Поэтому осуществляется преобразование с помощью дифференциальных систем (дифсистем)

 

T

 

Testing

(Контроль)

Осуществляется контроль работы абонентской линии и телефонного аппарата, а также устройств, выполняющих вышеперечисленные функции.

 Как следует из этой таблицы, при включении аналоговой абонентской линии в цифровую АТС приходится решать следующие группы проблем организации аналогового абонентского стыка:

- согласование по виду передаваемого речевого сигнала (функция Сoding -  кодирование) и в связи с этим переход от двухпроводной схемы разговорного тракта к четырехпроводный и наоборот (функция Hybrid - функция дифсистемы);

- согласование по уровням передаваемых сигналов: в сторону телефонного аппарата посылаются сигналы высокого уровня (функция Battery feed и  Ringing), в сторону АТС эти сигналы не должны передаваться (цифровые АТС построены на БИС и СБИС с питанием 5…12В);

- обеспечение абонентской сигнализации (функция - Signalling сигнализация).

Функция Testing (контроль) и Overvoltage protection (защита от опасных напряжении) не относятся прямо к организации стыка аналоговой абонентской линии. Однако их реализация позволяет  автоматизировать процесс эксплуатации абонентской линии и телефонного аппарата, а также защищать приборы и персонал цифровой АТС от опасных напряжений.

Основные пути эволюции аналоговых абонентских стыков рассмотрим на нескольких конкретных примерах.

Включение аналоговых абонентских линии в систему ЭАТС – 200. В системе ЭАТС - 200 абонентские линии (АЛ) подключаются к блоку стандартных абонентских комплектов SLU16C, содержащему 16 абонентских линии, либо к блоку абонентских комплектов с дополнительными функциями SLU8C, (включаются 8 АЛ). В целом построение комплектов SLU16C и SLU8C одинаково. Но комплект SLU8C обеспечивает ряд дополнительных функции (переполюсовку напряжения питания АЛ для телефонов - автоматов, подачу тарификационных посылок в абонентский счетчик и др.).

Абонентский стык цифровой АТС ЭАТС 200 выполнен на четырех платах, входящих в состав абонентского модуля SUB.

 

 


                            Рисунок 7.2- Включение аналоговой АЛ в ЭАТС 200 

SLU16С - блок стандартных абонентских комплектов для включения 16 АЛ;

SUC - кодер (на 64 АЛ); SUD - декодер (на 64 АЛ); LTEST - устройство проверки АЛ

 8 Лекция.  Цифровой абонентский стык

 Содержание лекции:

-   принцип построение цифрового  абонентского стыка;

-   двухпроводная система с частотным разделением направлений;

- двухпроводная система с временным разделением направлений передачи.

 Цели лекции:

-  изучить принципы построения стыков цифровых АТС;

-  основные особенности построения двухпроводной системы.   

  Создание различными фирмами цифровых телефонных аппаратов можно рассматривать как альтернативу дорогим, но имеющим множество сервисных функции и дополнительных возможностей аппаратам технологии ISDN. Однако, с точки зрения стандартизации, цифровой абонентский стык является "чистым листом", на котором каждая фирма может писать свои правила. Это означает, что цифровой ТА, например, фирмы Siemens, реализуя практический весь спектр функции ISDN телефона, может работать только при подключении к телефонным станциям фирмы Siemens (EWSD, Hicom). То же самое относится цифровым ТА Ericsson, Alcatel и др. Каждая фирма создает для своих станции определенный интерфейс, который поддерживает "родной" протокол "своего" цифрового ТА. Поэтому для описания абонентского стыка можно говорить только об общих принципах организации цифрового обмена по абонентской линии.

Для двухсторонней передачи цифровой информации по абонентским линиям возможно использование четырех типов систем:

-  четырехпроводная система;

- двухпроводная система с частотным разделением направлений передачи;

- двухпроводная система с временным разделением направлений передачи;

- двухпроводная система с адаптивным эхокомпенсаторами.

Четырехпроводная система. Эта система первоначально внедрялась на цифровых абонентских сетях для предоставления абонентам нетелефонных услуг при двухсторонней независимой передаче цифровой информации.

Достоинства цифровой передачи по четырем проводам заключаются в довольно свободном подключении абонентских терминалов, находящихся на значительном удалении друг от друга и от опорной станции, а также в простоте схемных решении. Система достаточно устойчива к переходным помехам, позволяет перекрыть большой диапазон изменения затухания линии без регенерации сигнала.

Однако она характеризуется низким использованием передаточных возможностей кабеля. Учитывая, что высокоскоростная передача по абонентской сети цифровых АТС, как правило, не требуется, это делает систему экономически невыгодной. В связи с этим данная система имеет ограниченное применение, в частности для пользователей в учреждениях.

Двухпроводная система с частотным разделением направлений.   По сути дела  это двухпроводная  двухполосная система связи, в которой необходимо иметь полосу в два раза шире полосы передаваемой информации для одного канала. Упрощенная структурная схема такой системы будет показана.

Реально реализованные системы этого класса имели несколько иную структуру, основным отличием которой было использование дифсистем, что позволяло уменьшить взаимное влияние направлении передачи. Передача информации ведется бифазным кодом. В одном направлении Х1 передача ведется кодом один период \ символ (BiPh1), а в другом направлении Х3   - кодом три периода \ символ (BiPh3).

Однако, из-за сложности реализации фильтров на БИС и СБИС такие системы не получили широкого применения.

Двухпроводная система с временным разделением направлений передачи. В системе с временным разделение направлений интервалы для передачи и приема разделены во времени.  При передаче от станции к абоненту цифровой сигнал накапливается в буферном запоминающем устройстве и затем считывается со скоростью в два раз большей. При этом сигналы передаются в виде пакетов. На абонентской стороне сигналы передаваемые со станции, накапливаются в буферном ЗУ и затем считываются в виде непрерывной последовательности цифрового сигнала.                                                                                       

Рисунок 8.1- Упрощенная схема системы передачи с частотным разделением направлений

 


Рисунок 8.2- Система передачи с частотным разделением направлений и дифсистемами

  Передача сигналов от абонента на станцию происходит аналогичным образом в виде пакетов с использованием незанятого временного интервала. Этот метод получил название "пинг-понг" (или метод с поочередным переключением направлений).

Благодаря тому, что скорость передачи по кабелю в два раза больше скорости передачи сигналов источника (сигналы пакетов станции передаются в кабель полностью синхронизированными по фазе), устраняется переходное влияние на ближнем конце, что было затруднительно при четырехпроводной передаче.

Однако, реализация метода "пинг-понг" с наименьшими затратами имеет один недостаток - небольшую зону действия (около 2км). Поэтому для организации системы с большой емкостью и большой протяжностью используют различные методы компрессии во времени. Более того, если осуществить синфазную передачу по одному и тому же кабелю, можно значительно увеличить протяжность линии.

На рисунке представлена структурная схема двухпроводного тракта с временным разделением направлений, обеспечивающего полный дуплексный режим работы. Передача осуществляется в виде пачек импульсов между абонентским полукомплектом АПК и станционным полукомплектом СПК, которым заканчивается цифровая абонентская линия.

Переключение станционного и абонентского оборудования на режимы передачи или приема осуществляется коммутаторами  К и по сигналам, получаемым от устройства синхронизации (СИНХР). Стыки информационных потоков на обоих концах осуществляются по 4 - проводной схеме. Входящая цифровая  информация записывается в ЗУ и преобразуется передатчиком в короткие пачки цифровых сигналов, которые с более высокой скоростью передаются по линии. Скорость передачи пачек должна быть такой, чтобы эффективная скорость передачи была равна или превышала скорость цифрового потока на входе, иначе часть информации будет потеряна.

Важной задачей для системы с временным разделением направлений является выбор скорости передачи и длины пачки. Скорость передачи с одной стороны ограничивается пропускной способностью среды передачи, а с другой - определяется требованиями организуемых услуг связи. Цифровые ТА, в первую очередь, должны обеспечивать услуги телефонной связи, для которых требуется скорость 64 Кбит/с, принимаемая за основу при проектировании цифровых телефонных сетей. Однако это скорость может быть значительно снижена при использовании методов дифференциального и адаптивного кодирования речи, что также позволяет увеличить длину линии связи.

Двухпроводная система с адаптивными эхокомпенсаторами. Как уже упоминалось ранее, для разделения направлении передачи цифровых сигналов могут использоваться дифситемы. При этом используется тот факт, что при согласовании выходного сопротивления передатчика с комплексным сопротивлением линии, амплитуда сигнала в линии будет равна половине амплитуды передаваемого сигнала. Поэтому передаваемый сигнал может быть получен путем вычитания половины выходного сигнала передатчика из суммарного сигнала в линии.

Однако стандартные дифсистемы не могут обеспечивать полное разделение трактов передачи и приема. Чтобы сохранить требуемые характеристики по переходному затуханию на ближнем конце в широкой полосе частот, вводятся эхо компенсаторы ЭХК, которые препятствуют проникновению импульсов из тракта передачи в тракт приема.

Кроме этого, поскольку определяющее значение на качество передачи   оказывает переходное влияние на ближнем конце, то при балансировке дифсистем большое значение имеет протяжность линии передачи. Положение осложняется также наличием проводов различного диаметра и кабелей различных марок, имеющих различные характеристики, в составе одной абонентской линии. Для компенсации разброса величины входного сопротивления абонентской линии в цифровых абонентских линиях предусматривается автоматическая подстройка балансного контура дифсистемы. Однако в этом случае технически очень трудно устранить межсимвольную интерференцию, обусловленную несовершенством АРУ, автоматического корректора отраженного сигнала и системы регулирования собственно эхо компенсатора.

Для преодоления трудностей, связанных с передачей цифровых сигналов по абонентским линиям, были предложены цифровые дифсистемы, объединенные с цифровыми эхокомпенсаторами. Последние обеспечивают подавление эхосигналов не менее чем на 45 дБ. Поэтому применение их на абонентских линиях особенно целесообразно.

 9 Лекция. Абонентский стык  ISDN

 Содержание лекции:

 понятие стыка цифровых АТС;

-   принцип построение абонентского  стыка  ISDN.

 Цели лекции:

-  изучить принципы построения стыков цифровых АТС;

-  изучить принцип построения абонентского  стыка  ISDN.

  Использование цифровых абонентских линии, в первую очередь, позволяет обеспечивать пользователей качественной связью, значительно расширить спектр предоставляемых услуг, увеличить скорость передачи. Развитие цифровых телефонных сетей прежде всего связанно с технологией ISDN (Integrated Services Digital Network). Кроме телефонии сети ISDN позволяют: передавать данные, объединять удаленные локальные вычислительные сети (ЛВС), обеспечивать доступ к Интернет, передавить трафик видеоконференцсвязи.

Технология ISDN включает базовый доступ (BRI или BA) и первичный доступ (PRI или PA). Базовый доступ предусматривает предоставление абоненту двух каналов по 64 Кбит/с для передачи трафика (типа В) и одного канала сигнализации 16 Кбит/с (канал типа D). Первичный доступ предусматривает предоставление абоненту 30 В - каналов по 64 Кбит/с для передачи трафика и одного D канала сигнализации (также 64 Кбит/с).

Подключение абонентов к цифровой АТС осуществляется обычно по электрическому двухпроводному кабелю:

- для базового доступа через интерфейс типа Uо;

- для первичного доступа через интерфейс  Uк2.

При этом необходимо отметить, что МСЭ - Т не проводил стандартизацию этих интерфейсов. Для интерфейса Uо официальной причиной считается то, что физические характеристики линий, которые применяются для ISDN, в разных странах отличаются друг от друга, а форма сигнала на стыке должна быть согласована с этими характеристиками. Однако реальной причиной, по мнению многих специалистов, является совпадение интерфейсов компании, выпускающих телекоммуникационное оборудование, и операторов связи. Первые не хотят вносить изменения в уже разработанные ими различные стандарты для U- интерфейса, а вторые имеют возможность зарабатывать на аренде терминального оборудования.

Несмотря на это в абонентском доступе ISDN нет такого многообразия, как при цифровом доступе. В настоящее время в мире используется в основном три типа U-интерфейса, которые различаются протоколами линейного кодирования: 2В1Q, 4В3Р и Uр0.  Из них в Европе не большое распространение получило использование кода 2В1Q с обеспечением дистанционного  питания терминального оборудования через интерфейс U номинальным напряжением 90-120 В. Такое решение поддерживается практически всеми европейскими компаниями (Siemens, Ericsson, Alcatel, Italtel и др.). Поэтому существует большая степень вероятности, что терминальное оборудование абонента будет взаимодействовать с используемой цифровой АТС.

На стороне цифровой АТС абонентские линии включаются в линейные комплекты (LT)  и станционные окончания (ЕТ), которые для каждой станции являются частью оборудования абонентских комплектов.

Структура интерфейса Uк2 также не стандартизирована, поскольку обычно данный интерфейс соответствует физическим и канальным характеристикам, а также цикловой структуре стандартного канала Е1 (рекомендации G.703, G.704 МСЭ - Т.).

Основные различия между возможностями интерфейсов типа Uо и Uк2  состоят в следующем:

соединение для РRI возможно только для режима "точка - точка". ВRI может поддерживать режим соединения "точка - многоточка";

питание интерфейса РRI должно обеспечиваться либо отдельным каналом питания, либо отдельным блоком питания;

физический уровень РRI постоянно активен  (что обусловлено применением этого интерфейса в основном для оборудования, работающего постоянно). В связи с этим процедуры  активизации и дезактивизации интерфейса РRI отсутствуют;

для организации обмена сигнальной информацией в РRI и ВRI используется выделенный канал (Д - канал), который обычно соответствует 16-му канальному интервалу ИКМ.

В интерфейсах типа U могут использоваться протоколы, основные из которых приведены в таблице. В Европе наибольшее распространение из них получил протокол E - DSSl (другие названия евро - lSDN, ETSI). В России и Беларусии E - DSSl одобрен в качестве национального стандарта для lSDN сетей.

Т а б л и ц а  9.1- Протоколы для сети lSDN

Протоколы

Взаимодействие с АТС

Область распространения

 

 

 

E-DSSl

со всеми

Европа

CorNet -T

Siemens

Европа

CorNet - N

Siemens

Европа

1TR - 6

Bosch/Telenorma

Германия

TNlR6 -T

Bosch/Telenorma

Германия

TNlR6 -N

Bosch/Telenorma

Германия

NI - 1, NI - 2

Lucent, NORTEL, Harris

Северная Америка

 

К цифровой АТС подключаются сетевые окончания NТ: NТВА или NТРА. (В некоторых случаях при первичном доступе функции NТРА могут включаться в УПАТС.) Назначение сетевого окончания - преобразование интерфейса Uв  интерфейс (SO "пользователь - сеть") для подключения lSDN оборудования. Интерфейс SO использует 4 - проводную линию связи и стандартизирован в рекомендациях МСЭ - Т I.430,Q.921, Q.931. Ряд цифровых АТС имеют встроенные стыки типа SO для непосредственного включения lSDN оборудования - в случае, когда расстояние между оборудованием и АТС не превышают нескольких сотен метров.

Примеры подключений в сети lSDN.   В заключение отметим, что интерфейсы  РRI и ВRI широко используются для подключения учрежденческих АТС к телефонной сети общего пользования (интерфейс ВRI обеспечивает 2 соединительные линии, а РRI - 30 соединительные линий) благодаря   удобству   использования  в  них  протокола.

Е - DSSl. Хотя такие стыки, в принципе, должны считаться уже  абонентскими,  сетевыми.

Сетевые стыки цифровых АТС. Под сетевым стыком будем понимать точку подключения к цифровой АТС оборудования, отличающе от абонентского. Это могут быть другие АТС, устройства сопряжения с сетями доступа, передачи данных, управления и др. Практически невозможно в одной главе рассмотреть все многообразие сетевых стыков и их подробные характеристики. Поэтому мы остановимся на наиболее, с точки зрения авторов, важных из них.

Стык с сетью доступа. Практически до сегодняшнего дня МСЭ - Т не проводил стандартизацию интерфейсов для подключения цифровых линий коммутационных систем. Почти для всех цифровых АТС сегодня для этих интерфейсов используются тракты 2048 Кбит/с  собственные протоколы разных разработчиков. Это фактический означает ограничение для операторов связи на свободу выбора дополнительного оборудования при расширении станции, с целью оказания новых услуг или обслуживания новых абонентов.

В общем смысле под сетью доступа понимают номенклатуру категорий абонентов (передача речи, данных, видео) и средств печати (металлический  и волоконно-оптический кабель, беспроводный доступ). Универсальный интерфейс, позволяющий совмещать все технологии абонентского доступа в единую сеть - сеть доступа, получил название V5 - интервейс сети доступа.

Интерфейс V5  имеет две разновидности - V5.1 и V5.2. Интерфейс V5.1 позволяет подключить к АТС по цифровому тракту 2048 Кбит/с до 30 аналоговых  АЛ без концентрации. При этом сигнализация осуществляется по общему каналу. Интерфейс V5.2 содержит несколько (до 16) трактов 2048 Кбит/с и поддерживает концентрацию с коэффициентом не более 8 и динамическое назначение канальных интервалов. В этом состоит принципиальное различие интерфейсов V5.1 и V5.2. Канальные интервалы (в спецификации интерфейса - несущие каналы) интерфейса V5.1 жестко закреплены за цифровыми каналами абонентских трактов, т.е. между этими каналами существует постоянное соединение. В интерфейсе V5.2 жесткое закрепление несущих каналов за каналами абонентских портов отсутствует. При этом, благодаря возможности концентрации, количество используемых несущих каналов в интерфейсе всегда меньше количества обслуживаемых каналов абонентских портов. Несущий канал интерфейса V5.2 предоставляется только тому каналу абонентского порта, которого запрашивается услуга связи и только на время пользования этой услугой. При этом в каждом тракте 2048 Кбит/с может быть предусмотрено несколько каналов сигнализации. Сравнительные характеристики интерфейсов V5.1 и V5.2 приведены в таблице.

 

Т а б л и ц а   9.2- Сравнительные характеристики интерфейсовV5.1 и V5.2                                  

Интерфейс V5.1

Интерфейс V5.2

 

 

Позволяет подключать к АТС один тракт Е1 (30В - каналов)

Позволяет подключать к АТС группу Трактов (до 16) 2048Кбит/с 

Не обеспечивает функцию

концентрации абонентских линий. Прямое соответствие между канальными интервалами тракта Е1 и системой передачи абонента

Обеспечивает концентрацию нагрузки абонентских линий.

Динамическое назначение канальных интервалов

Не поддерживает первичный доступ ISDN

Поддерживает первичный доступ ISDN

Сигнализация осуществляется по общему каналу в тракте интерфейса

Для каждого тракта 2048 Кбит/с предусмотрено несколько каналов сигнализации

Не обеспечивает функции резервирования при отказе тракта интерфейса

Обеспечивает резервирование при отказе тракта путем переключения на другой тракт интерфейса

 10 Лекция. Стык с ЦСП

 Содержание лекции:

 понятие стыка цифровых АТС с ЦСП;

-   принцип построение схемы согласующего устройства.

 Цели лекции:

-  изучить принципы построения стыков цифровых АТС с ЦСП;

-  изучить принцип построения схемы согласующего устроиства.

 При соединении цифровой АТС с другой цифровой АТС, или при установлении между цифровой АТС и подключаемой аналоговой АТС цифровой системы передачи, на первой организуется цифровой стык. В этом случае реализуется одно из самых важных преимуществ ЦСК, которое состоит в создании единого цифрового представления информации в тракте "передача - коммутация".

Так, представление речевого сигнала в виде ИК сигнала (скорость 64 Кбит/с, 8бит в кодовом слове) аналогично как для цифровых коммутационных систем, так и для аппаратуры ЦСП. Казалось бы, никаких проблем в отношении стыковки ЦСП и цифровых коммутационных систем быть не должно. Однако в действительности положение обстоит несколько иначе. Во - первых, в телефонной сети  могут использоваться (и реально используются) ЦСП, не входящие в иерархию систем передачи МККТТ (например, ИКМ - 15, специальные ЦСП АЛ). Во - вторых, в силу особенностей построения цифровых КП структура циклов внутри них отличается от структуры циклов ЦСП. МККТТ определил, что не будут выдвинуты никакие требования относительно структуры циклов ИКМ трактов внутри ЦСК. Разработчики цифровых АТС имеют возможность осуществлять по своему усмотрению временное уплотнение ИКМ потоков (вторичное мультиплексирование) в АТС, изменять длину кодового слова. В - третьих, кодирование слов в линии ИКМ и внутри АТС различается.

К цифровому стыку ЦСП и цифровой АТС предъявляются две группы требований: электрические и логические.

Необходимость согласования структур циклов означает, что на входе ЦСП должны быть сформированы циклы, соответствующие требованиям данной ЦСП.  Такое согласование осуществляется обычно при вторичном демультиплексировании внутри АТС.

Логическое согласование включает преобразование линейного сигнала кода НDВ3 в двоичный код и наоборот,  синхронизацию входных сигналов в соответствии с тактовыми сигналами станции.

Структура циклов ИКМ - 30 и циклов внутри ЭАТС 200 одинаковы, поэтому необходимость их согласования отпадает. Кроме того, на блок ЕТ возложена большая обязанность контроля качества передачи сигналов по ИКМ линии.

Содержимое временных канальных интервалов Т1,…, Т15…, Т17…, Т31, а также канала сигнализации Т16 проходит через блок ЕТ без изменений (не считая перекодировки) в обоих направлениях.

 


                Рисунок 10.1- Структура блока ЕТ

 Преобразованию подвергаются биты канального интервала Т0. ЭВМ техобслуживания ОМС управляя блоком ЕТ по канальному интервалу Т0 может осуществлять следующее:

-  установку блока ЕТ в состоянии нормальной работы;

-  переключение блока ЕТ в режим диагностики;

- передачу сигнала аварии в коммутационную систему ЭАТС 200 на дальний конец ЦСП.

Блок ЕТ состоит из двух плат:  блока цикловой синхронизации (FREAL) и регенератора (согласующего регенератора IR или станционного регенератора TR) (рисунок 10.3).

Стык с аналоговыми соединительными линиями и системами передачи

Довольно часто на начальных этапах внедрения цифровой телефонной сети для связи аналоговой и цифровой АТС используются существующие или вновь создаваемые аналоговые физические соединительные линии (СЛ). В этом случае для каждой системы сигнализации аналоговых соединительных линий организуется отдельный стык. На рисунке 4.14 показаны принципы согласования цифровой ЭАТС 200 с городскими станциями типа АТС - 47, АТС - 54, АТСК и АТСК - У по двухпроводным физическим соединительным линиям с сигнализацией постоянным током.

Согласующее устройство условно можно разделить на две части: канальную и сигнально-синхронизационную. Схемы размещенные в каналах согласующего устройства, преобразуют сигнальные посылки постоянного тока физических соединительных линии в сигналы, подаваемые в блок управления. Канальная часть не производит никакой логической обработки сигналов, поступающих из линий.

Блок управления стробирует сигнальную информацию каждой соединительной линии через 2 мс. Осуществив отчет, он обрабатывает его и посылает соответствующие кодовые посылки (согласно кодам 16-канального интервала ИКМ 30) в сопрягающий блок, который осуществляет согласование блока управления с ИКМ аппаратурой по принципу противонаправленного стыка.

Все необходимые для работы согласующие устройства, синхронизирующие сигналы вырабатывает блок тактового синхронизма.

Сопряжение аналоговых и цифровых систем передачи и коммутации может быть обеспечено с помощью специальной аппаратуры трех видов:

- кодер групповых сигналов с частотным разделением;

- трансмультиплексоров;

- модемов.

Кодеры групповых сигналов с частотным разделением предназначены для преобразования аналоговых групповых сигналов в цифровую форму с целью передачи их по цифровым трактам. Они применяются при организации связи между аналоговыми зонами сети связи с помощью цифровых систем передачи.

  

 

 

Рисунок 10.2-  Схема связи ЭАТС 200 с электромеханическим АТС (РСЛ - реле СЛ)

 Если требуется соединение цифровых зон связи с помощью аналоговых систем передачи, могут быть использованы либо трансмультиплексоры, предназначенные для поканального преобразования групповых сигналов ЦСП в аналоговые сигналы и обратно, либо модемы, функцией которых является преобразование цифровых потоков к виду, необходимому для их передачи в линейных трактах аналоговых систем передачи.

Трансмультиплексоры позволяют более эффективно использовать пропускную способность аналоговых трактов при передаче в них сигналов отдельных каналов. Однако с помощью модемов можно передавать цифровые сигналы с более  высокой скоростью. Кроме того, модемы отличаются от трансмультиплексоров более низкой стоимостью.

Выбор того или иного типа устройства производится с учетом конкретных условий организации связи и экономических показателей.

 

  

 

 

Рисунок 10.3- Схема согласующего устройства

11 Лекция. Основные особенности и технические характеристики цифровых станции АТСЭ S-12

 

Содержание лекции:

 технические характеристики цифровых станции;

-   основные особенности цифровых станции.

 

Цели лекции:

-  изучить основные, функциональные элементы цифровых АТС;

-  изучить принцип построения функциональных и структурных схем цифровых АТС.

 

Система S-12 разработана фирмой АЛКАТЕЛЬ при участии фирм Бель-гии  Германии Италии США в   1982 году и получила массовое внедрение на телефонных сетях России в середине 90-х годов. Система коммутации является универсальной и может использоваться в качестве городских АТС емкостью от 512 до более чем 100 тыс. абонентских линий в качестве междугородной и международной станции емкостью до 60 тыс. соединительных линий и каналов, а также в качестве сельских АТС. Система в состоянии обработать 750 тыс. вызовов в час при объеме нагрузки до 25 тыс. Эрланг,  в последней модификации до 2 млн. вызовов в час.

Основными особенностями системы являются глубокая децентрализация управления и использование унифицированного двухстороннего комму­тационного элемента

Децентрализованное управление системой осуществляется из модулей оконечных устройств.  При таком способе управления адресная информация от абонентского аппарата принимается и анализируется в абонентском моду-лe или в многочастотном приемопередатчике. На основе этой информации вырабатываются сигналы управления цифровым коммутационным полем (ЦКП) элементы которого пpоизвoдят установление соединения. Такая сис­тема управления, при которой каждый элемент ЦКП устанавливает соедине­ние независимо лруг oт другого, обладает высокой надежностью, так как вы­ход из строя любого из  элементов не приводит к аварии всей системы.

Цифровое коммутационное поле строится на основе двухстороннего единого коммутационного элемента (КЭ) в каждый из которых включается 32 тракта передачи и 32 тракта приема одной линии ИКМ. Наличие двухсто­роннего элемента позволяет устанавливать соединение через различное число ступеней искания, что способствуeт увеличению пропускной способности ЦКП. Кроме того, наличие единого КЭ для построения ЦКП позволяет четко наращивать емкость и пропускную способность ЦКП без существенного изменения программы работы системы.

Передача аналоговых и цифровых сообщений производится не по отдельным  трактам, а по единому ЦКП  что позволило уменьшить общий объем оборудования.

 

          Состав оборудования УВК   УВК S – 12

           Цифровая телефонная станция включает в себя ряд терминальных модулей,   

соединенных с цифровой коммутационной системой (DSNDigital Switching Network).   Функции управления системой распределены по управляющим устройствам (CEControl Element) этих модулей.

          Телефонные функции сосредоточены в специальных модулях, которые содержат аппаратную и программную части. Например, Модуль Аналоговых Абонентов (ASM), Модуль Цифровых Каналов (DTM) и т.д.

Все модули имеют одинаковую структуру, они состоят из двух частей: Терминала и Управляющего Устройства терминала (TCETerminal Control Element).

          Терминал содержит специальные терминальные схемы для выполнения различных задач, например, обслуживание аналоговых линий или цифровых каналов.

Аппаратная часть TCE всех модулей идентична.

          TCE обеспечивают управление логическими цепями и памятью терминалов; они имеют стандартные интерфейсы для связи с DSN  и терминалом. Сердцем TCE является микропроцессор.

Дополнительные возможности и мощности управления обеспечивают Дополнительные Управляющие Устройства (ACEAuxiliary Control Element),  аппаратная часть аналогична аппаратной части TCE, но не связаны с терминалом. Они выполняют только программные задачи.

Интерфейс между модулем и DSN использует две двух направленные 32-х канальные ИКМ линии. DSN используется не только для передачи пути между ними. Это позволяет обойтись без системы шин между СЕ, то есть дает возможность плавного расширения емкости АТС.

 

         Управляющие устройства (СЕ)

В S-12 есть два типа УУ (СЕ):

- управляющее устройство Терминала (ТСЕ, которое является интерфейсом с Терминалом, Системой распределения тактовой Частоты и зуммеров, а так же DSN;

- дополнительное УУ (АСЕ), которое связывается интерфейсом только с DSN  и системой распределения тактовой частоты и зуммеров, и не связано с терминалом.

АСЕ используется для выполнения системных функций, в отличие от ТСЕ, которые выполняют функции связанные с типом терминала. Оба типа СЕ – ТСЕ  и АСЕ состоят из платы (РВА) процессора и памяти.

Функции процессора выполняются отдельной РВА. Все типы РВА построены на микропроцессоре Intel 8086 (80386). Тактовая частота генерируется тактовым генератором, расположенным на самой плате, так что каждая плата микропроцессора в системе имеет свой собственный генератор тактовой частоты.

Процессорная плата обеспечивает обнаружение различных ошибок и их коррекцию, включая контроль таймера и защиту памяти. Она снабжена интерфейсом Низкоскоростной шины и Высокоскоростной шины. Высокоскоростная шина имеет 20 параллельных адресных линий и 16 линий для обмена данными для подключения интерфейса процессора к терминальным схемам.

Программное обеспечение управляющего устройства  хранится в ОЗУ. Процессор содержит 1(4) Мбайт памяти, обеспеченной микросхемами динамического ОЗУ по 256 Кбайт.

Блок памяти обеспечивает коррекцию одиночных ошибок и обнаружение двойных ошибок при обращении к памяти.

Возможные УУ (СЕ) в S – 12:

- УУ тактового генератора и зуммеров. Предназначено для централизованной выработки тактовой частоты и зуммеров, записанных сообщений, распределение их по системе;

- УУ модуля аварийной сигнализации. Обеспечивает программы техобслуживания, анализ о неисправностях в системе, управление конфигурацией системы, управление логикой аварийной сигнализации;

- УУ периферии и загрузки. Управляет вводом-выводом информации, осуществляет загрузку УУ, содержит программы с массивами данных;

- УУ терминала аналоговых абонентов. Обеспечивает управление абонентскими цепями, управление абонентской сигнализацией, обработку вызова на этапах установления соединения, удержания разговорного тракта и освобождение, тестирование линий, заказ и управление абонентскими услугами;

- Управляющее устройство терминала междугородных цифровых каналов. Обеспечивает сигнализацию цифровых каналов, обработку сигнализацию по ОКС №7, управление цифровыми каналами;

- УУ Терминала сервисных цепей. Обеспечивает управление многочастотными приемопередатчиками, приемниками тастатурного набора, обработка вызова;

- УУ интерфейса удаленных абонентов;

- УУ модуля ОКС №7. Обеспечивает распределение сигналов  по ОКС №7 к другим станциям, внутри станции;

- УУ абонентского модуля. Обеспечивает обработку вызова в фазах проключения, удержания, освобождения, тестирование линий;

- УУ терминала модуля цифровых каналов.

                 

          Стандартные модули  S- 12

   Количество большинства  типов модулей  зависит от емкости АТС и от набора услуг, которые она представляет (Модули аналоговых абонентов или Модули сервисных цепей). Некоторые модули дублируются для обеспечения большей надежности работы станции, например, Модуль генераторов тактовых импульсов и зуммеров. Некоторые АСЕ так же дублируются, для других АСЕ предусмотрены запасные платы в системе:

-  модуль аналоговых абонентов (ASM) обеспечивает интерфейс между 128 аналоговыми абонентскими линиями и S – 12. Количество ASM  зависит от общего числа абонентов, обслуживаемых станцией. Линейный  статив  С-12 ASM включает в себя 1536 абонентов.

ASM включает Терминал и ТСЕ. Если один ТСЕ неисправен, то другой ТСЕ может взять на себя управление, контролируя при этом 256 АЛ. После замены неисправного блока один ТСЕ вновь контролирует 128 АЛ;

          - модуль цифровых каналов (DTM) обеспечивает интерфейс между 32 канальным цифровым трактом и АТС S- 12. Один цифровой тракт DTM может иметь два типа:

а)  этот тип DTM содержит 31 или 30 каналов;

б) этот тип DTM может использовать все методы сигнализации № 7, пакетную коммутацию.

DTM состоит из ТСЕ и Терминала. ТСЕ управляет и контролирует работу терминала с помощью форматированных информационных пакетов, передаваемых по 16 – му каналу ИКМ линии:

- модуль подключения блока удаленных абонентов обеспечивает интерфейс между блоком удаленных абонентов и АТС S- 12 посредством 30-ти канальной цифровой линии;

- модуль сервисных цепей обеспечивает предоставление услуг для абонентов, имеющих телефонные аппараты с частотным набором и для АТС, которые используют многочастотную межстанционную сигнализацию. Модуль состоит из ТСЕ и терминала .Обмен данными между ТСЕ и терминалом осуществляется посредством 32 –х канальных ИКМ линий. Если модуль работает в режиме частотного приемника, терминал принимает закодированные в цифровой форме аудио частоты от абонентского ТА через DSN. Кодированные сигналы проходят через фильтр, затем анализируются на выявление импульсной последовательности сигналов номера. Результаты анализа передаются в ТСЕ. В режиме многочастотного приемопередатчика терминал принимает и передает кодированные в цифровой форме аудио частотные сигналы. Многочастотный передатчик выдает спектр многочастотных сигналов, который передается в ТСЕ для передачи в соответствующие УУ модулей аналоговых абонентов;

- модуль тактового генератора и зуммеров обеспечивает основную тактовую частоту для станции. Модуль генерирует все аудио зуммеры в цифровой форме, информацию текущего времени и оповещения. Станция оборудуется двумя генераторами, оба выполняют одинаковые функции и работают в активном режиме. Каждый модуль включает в себя ТСЕ и терминал;

- модуль аварийной сигнализации содержит программное обеспечение технического обслуживания, которое постоянно следит за аварийными состояниями на станции. Все обнаруживаемые отказы анализируются и проводятся необходимые работы по диагностике отказа. Чтобы обнаружить выпадение из строя оборудования проводятся диагностические тесты; 

- модуль тестирования каналов предназначен для автоматического тестирования каналов и выполняет следующие функции: установление проверочных вызовов, тестирование сигнализации в каналах, тестирование передачи по каналам.

 

 

12 Лекция. Структура цифровой системы коммутации

 

Содержание лекции:

 структура цифровой системы коммутации С-12;

-   основные особенности построения цифровой системы коммутации C-12.

 

Цели лекции:

-  изучить принцип построения ЦКП С-12;

-  изучить принцип построения групповой коммутационной системы С-12.

 

Цифровая Система Коммутации, как показано на рисунке  4.3, состоит из пар Коммутаторов доступа (AS) и Групповой Коммутационной Системы (GS). Число AS и число звньев GS (до трех) зависит от числа смонтированных СЕ, которые, в свою очередь зависят от числа абонентов и соединительных линий включенных в АТС. Число уровней GS (до четырех) зависит от средней поступающей нагрузки от терминала и емкости АТС.

Все СЕS имеют доступ к DSN через пару асинхронных последовательных ИКМ линий к паре ASS, обеспеченный терминальным интерфейсом с 60 дуплексными каналами. Подобное устройство обеспечивает выбор двух путей к DSN и тем самым исключает блокировки в этой точке.

Поскольку DSE имеют возможность соединять любой вход с любым выходом, то соединительный путь для вызовов устанавливается до нужной глубины (точки отражения) коммутационной системы. Например, если требуется установить соединение между двумя СЕ включенными в один и тот же AS, то соединительный путь между ними будет проходить только через этот AS.

Каждый СЕ имеет свой уникальный адрес состоящий из 4-х  цифр, которые позволяют управлять установлением соединения на всех четырех звеньях. Таким образом, независимо от того какой DSE выбран в качестве точки отражения, входная последовательность импульсов для выбора заданного СЕ будет одинаковой. Это простой механизм установления соединительного пути. По известному Системному Адресу (NANetwork Adress) по случайному алгоритму ищется соединительный путь до любого DSE в точке отражения, а от него устанавливается соединение к требуемому СЕ.

 

Коммутатор доступа. Коммутатор доступа предназначен:

- подключение дополнительного оборудования (например, АСЕ) к DSN;

- подключение терминальных модулей (ASM, DTM и т.д.) к  DSN распределение поступающей нагрузки по разным уровням Групповой Коммутационной Системы.

Каждый СЕ с помощью двух ИКМ линий подключается к DSN через два

Коммутатора Доступа. Подобное включение СЕ обеспечивает два пути подключения к DSN и тем самым исключает блокировку в этой точке. К паре  Коммутаторов Доступа может быть максимально подключено до 12 СЕ.

 

Конфигурация двух Коммутаторов Доступа с подключенными СЕ называется Терминальная Подсистема (TSUTerminal Sub Unit).

Каждая TSU имеет соединительные пути ко всем четырем уровням Групповой Коммутационной Системы.

Порты Коммутатора Доступа предназначены:

- порты с 0 по 7 и с 12 по 15 (от С до F в шестнадцатеричной системе счисления) используются для подключения терминальных модулей и вспомогательного оборудования (например, модули Периферийного оборудования и дополнительные модули АСЕ) к DSN. Эти порты являются входными;

- порты с 8 по 11 (В) используются для подключения к разным уровням Групповой Коммутационной Системы. Эти порты являются выходными. 

Групповая Коммутационная Система 

Групповая Коммутационная Система  (GSGroup Switch) предназначена для:

          -  установления соединения между различными AS;

         -  установления соединительного пути до необходимой глубины (точки отражения);

         - установления соединительного пути от точки отражения до требуемого СЕ.

GS может быть двух или трехзвенный, а также многоуровневой (до четырех). Число уровней зависит от поступающей нагрузки на АТС. Многоуровневость DSN повышает надежность системы в целом. Коммутаторы в DSN соединены каскадно таким образом, что в целом образуют неразделимую коммутационную систему с числом звеньев максимум три в каждом уровне.

Максимальная конфигурация DSN позволяет включить до 100 тысяч абонентов. В этом случае DSN состоит из четырех звеньев (AS+GS) с общим числом коммутаторов 2304.

GS, 1 звено.

Однозвенная GS может состоять из одного цифрового коммутатора (DSEDigital Switching Element). Ко всем 16 портам этого коммутатора подключаются AS. Подобная конфигурация используется в специальных случаях для АТС малой емкости (SSASmall Stand Alone). Использование  всех  16 портов цифрового коммутатора первого звена означает невозможность дальнейшего расширения емкости АТС. Поэтому при обычном использовании используются только 8 портов (с 0 по 7) для подключения четырех TSUS (4 пары AS). Оставшиеся 8 портов могут использоваться для дальнейшего расширения.

Цифровой коммутатор использует только задействованные порты и при установлении соединения использует только эти порты.

Конфигурация 4-х  TSUS подключенных к коммутатору первого звена называется Терминальная Система (TU Terminal Unit). Соединение между AS и GS дает следующую зависимость:

                   Коммутатор Доступа              GS, звено1

                   номер порта (8-В)                             уровень (0-3)

                   TSU(=SE) номер n( n=0-3 )     порт номер n или n+4

Access Switch                          Group Switch, stage 1

Групповая коммутационная система, звено 1GS

Максимальная конфигурация двухзвенной GS содержит по 8 коммутаторов на звене 1 и на звене 2 Групповой коммутационной системы. Коммутаторы включены таким образом, что всем коммутаторам первого звена доступны коммутаторы второго звена. Эта конфигурация называется Секция (Section). Как и на первом звене, все восемь портов (8-F) коммутаторов второго звена могут использовать для дальнейшего расширения.

Соединение между звеном 1 и звеном 2 дают следующую зависимость:

                   GS, звено 1                             GS, звено2

                   номер порта (8-F) -8               номер коммутатора

                   номер TU (=SE)                      номер порта (0-7).

 Максимальная конфигурация GS получается при использовании всех 3-х  звеньев. Все 16 секций, каждая содержащая по восемь коммутаторов на 2-ом звене, подключается таким образом, что каждый коммутатор третьего звена соединен  с каждой секцией. Коммутаторы третьего звена образуют группы (Group) по 8 коммутаторов. В коммутаторах третьего звена все 16 портов используются для соединения с коммутаторами второго звена, поскольку в дальнейшем расширении емкости АТС нет необходимости.

13 Лекция. Основные особенности и технические характеристики цифровых станции ЭАТС-200 

Содержание лекции:

 технические характеристики цифровых станции;

-   основные особенности цифровых станции.

 

Цели лекции:

-  изучить основные, функциональные элементы цифровых АТС;

-  изучить принцип построения функциональных и структурных схем цифровых АТС.

Система ЭАТС –200 (Финляндия) является полностью электронной цифровой станцией с управлением по записанной программе и может использоваться в качестве городской опорной станции, опорно-транзитной и транзитной АТС. Система применима при обслуживании от нескольких десятков абонентов до 39000 абонентов. В станцию могут быть включены линии абонентов квартирного сектора, учреждений и предприятий, таксофонов местной и междугородной телефонной связи, переговорных пунктов. Телефонные аппараты дисковые и кнопочные.

Предоставляются следующие виды ДВО:

- сокращенный набор номера;

- прямая связь;

-повторный вызов без набора номера;
временный запрет входящей связи и исходящей связи;

- передача вызова на другой ТА в случае занятости линии вызываемого абонента;

          - определение номера вызывающего абонента.

          Максимальное число пучков направлений достигает 255, включая и внутристанционные пучки системы. Каждый пучок может содержать от 1 до 255 линий.

          Электронные АТС типа ЭАТС- 200 являются станциями с децентрализованным управлением, при котором процесс обслуживания вызовов осуществляется отдельными управляющими устройствами УУ.

Каждое УУ представляет собой микропроцессорную систему и выполняет отдельную функцию по обслуживанию вызовов, т.е. некоторую часть общего управления станцией.

Модульное построение станции обеспечивает гибкость при расширении емкости станции, удобство при монтаже и ее техническом обслуживании. При взаимодействии с электронными АТС, а также между абонентом и ЭАТС применяется система сигнализации. ОКС является 16 канал при использовании системы передачи ИКМ 30\32. На сетях большой емкости и большим числом цифровых АТСЭ-200 используются 2 способа синхронизации: изохронный и плезиохронный.

Станция содержит 2 ступени искания: АИ и ГИ. Ступень АИ состоит из отдельных блоков БАИ, представляющих собой независимые коммутационные системы со своими УУ- УУБАИ. БАИ состоит из 64 АМ, в каждый из которых через АК включаются 64 АЛ. Максимальное число АЛ в блок БАИ можно включить 4096, а в зависимости от емкости АТС ступень АИ может состоять из нескольких БАИ емкостью 4096 АЛ каждый. АМ могут быть расположены или непосредственно с оборудованием ОС, или на значительном расстоянии от станции, как концентраторы.

Основным назначением ступени АИ является концентрация нагрузки и подключение АМ через свое КП БАИ к КП ГИ  посредством внутристанционных линий ИКМ, число которых зависит от нагрузки, создаваемой абонентами, включенными в БАИ.

Ступень ГИ предназначена для обеспечения коммутации каналов при установлении внутристанционных, исходящих, входящих и транзитных соединений. Во входы КП ГИ включаются ИКМ-линии от КП БАИ, соединительные линии от концентраторов, генератор тональных сигналов ГТС, а во входы поля – комплекты соединительных линий, БМЧПП, БПТН. Для надежности каждая ступень коммутации дублирована.

 

          

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                            Рисунок 13.1 -  Структурная схема станции  ЭАТС-200. 

БМЧПП служит для приема и передачи линейных сигналов управления кодом   «2 из 6». Каждый БМЧПП состоит из 16 приемников и 16 передатчиков и поэтому может обрабатывать сигнализацию для установления одновременно 16 соединений. Блок соединен с одной внутристанционной линией ИКМ.

БПТН  предназначен для приема номерной информации от телефонных аппаратов с кнопочными номеронабирателями. Каждый БПТН  содержит 16 ПТН  и соединен с КП ГИ одной ИКМ линией. Число БПТН зависит от числа вызовов, поступающих по соединительным линиям от встречных станций кодом «2 из 6».

ГТС предназначен для формирования различных тональных сигналов в цифровом виде. Он способен генерировать 16 типов различных сигналов, отличающихся частотой, уровнем, периодичностью. Для обеспечения надежности он дублирован.

Система управления СУ состоит из группы управляющих устройств различного функционального значения, они совместно работают через ОШС. В состав СУ входят:

- УУ БАИ- управляет установлением соединения (разъединения) в КП БАИ;

- УУ АМ- работает совместно с УУ БАИ, оно контролирует состояние АМ. Число УУ АМ и УУ БАИ на станции определяется числом БАИ и АМ соответственно;

- М- маркер, осуществляет пробу, установление и разъединение соединений в КП ГИ. На станции предусмотрено 2 маркера;

- БР- представляет собой устройство, управляющее обработкой вызова на этапе приема адресной информации, необходимой для установления соединения. БР управляет проключением разговорного тракта (через маркер) и аккустических сигналов, а также включением и освобождением требуемых устройств сигнализации;

- БЛС – обеспечивает обработку линейных сигналов и сигналов управления, поступающих по 16 каналам соединительных ИКМ- линий. Один БЛС способен обрабатывать сигнализацию 480 разговорных каналов (16 ИКМ линий). Число БЛС на АТС зависит от числа СЛ ИКМ. Каждый БЛС соединен со ступенью ГИ одной ИКМ – линией;

- БОКС – выполняет те же функции, что БЛС с той разницей, что он предназначен для обработки сигнальной информации, соответствующей системе сигнализации №7 МККТТ;

- БСД – блок системных данных, выполняет функции запоминания и обработки станционных данных (является центральным ЗУ);

- БС- блок статистики осуществляет контроль нагрузки, поступающей на АТС, сбор учетных данных, данных об изменениях нагрузки и т.д;

- УУТЭ – производит обработку аварийных сигналов, диагностику неисправностей и управление процессом восстановления работы станции. 

Список литературы 

1. М.А.Баркун, О.Р.Ходасевич. Цифровые системы синхронной коммутации. –М:ЭКО-ТРЕНДЗ,  2001.

2.Запорожченко Н.П., Карташевский В.Г., Клиентова Т.Г., Харченко Ю.Ю. Цифровая коммутационная система АХЕ-10: Учебное пособие для вузов.-М.: Радио и связь, 2000.

3.Безир Х., Хойер П., Кеттлер Г. Цифровая коммутация.-М.: Радио и связь,1986.

4.Лутов М.Ф., Жарков М.А., Юнаков П.А. Квазиэлектронные и электронные АТС.- М.: Радио и связь,1981.