Что такое система коммутации

TSSN — Коммутационные Системы

В этой главе мы поймем, как работают системы коммутации. Система переключения может пониматься как совокупность элементов переключения, расположенных и управляемых таким образом, чтобы устанавливать общий путь между любыми двумя удаленными точками. Внедрение систем коммутации уменьшило сложность проводки и сделало телефонию без проблем.

Классификация систем коммутации

На ранних этапах телекоммуникационных систем процесс и этапы коммутации играли важную роль в создании или разрыве соединений. На начальных этапах системы коммутации работали вручную. Эти системы были позже автоматизированы. Следующая блок-схема показывает, как системы коммутации были классифицированы.

Системы автоматического переключения классифицируются следующим образом:

Электромеханические системы переключения — здесь механические переключатели имеют электрическое управление.

Электронные системы коммутации — здесь для целей коммутации используются электронные компоненты, такие как диоды, транзисторы и ИС.

Электромеханические системы переключения — здесь механические переключатели имеют электрическое управление.

Электронные системы коммутации — здесь для целей коммутации используются электронные компоненты, такие как диоды, транзисторы и ИС.

Электромеханические системы переключения

Электромеханические системы переключения представляют собой комбинацию механических и электрических типов переключения. В них развернуты электрические цепи и механические реле. Электромеханические системы переключения далее подразделяются на следующие.

Шаг за шагом

Пошаговая система переключения также называется системой переключения Strowger в честь ее изобретателя AB Strowger. Функции управления в системе Strowger выполняются схемами, связанными с переключающими элементами в системе.

перекладина

Системы коммутации Crossbar имеют встроенные подсистемы управления, которые используют реле и защелки. Эти подсистемы имеют ограниченные возможности, и их практически невозможно модифицировать для обеспечения дополнительных функциональных возможностей.

Электронные системы переключения

Схема коммутации, используемая электронными системами коммутации, может представлять собой либо коммутацию с пространственным разделением, либо коммутацию с временным разделением. При коммутации с пространственным разделением между вызывающим и вызываемыми абонентами устанавливается выделенный путь на всю продолжительность вызова. При переключении с временным разделением выборочные значения речевых сигналов передаются через фиксированные интервалы.

Телекоммуникационная сеть

Телекоммуникационная сеть — это группа систем, которая устанавливает удаленный вызов. Системы коммутации являются частью телекоммуникационной сети.

Коммутационные станции обеспечивают связь между разными абонентами. Такие системы коммутации могут быть сгруппированы для формирования телекоммуникационной сети. Системы коммутации подключаются с использованием линий, называемых магистралями . Линии, которые проходят в помещение подписчика, называются линиями подписчика.

На следующем рисунке показана телекоммуникационная сеть.

Например, человек в Хайдарабаде может забронировать междугородный вызов в Мумбаи и ждать, пока оператор перезвонит, когда оператор устанавливает соединение через магистральные линии и системы коммутации.

Основы системы коммутации

В этом разделе мы узнаем о различных компонентах и ​​терминах, используемых в системах коммутации.

Входы и выходы

Набор входных цепей обмена называется входами, а набор выходных цепей называется выходами. Основной функцией системы коммутации является установление электрического пути между данной парой вход-выход.

Обычно N обозначает входы, а выходы обозначены буквой M. Таким образом, сеть коммутации имеет N входов и M выходов.

Матрица переключения

Аппаратное обеспечение, используемое для установления соединения между входами и выходами, называется коммутационной матрицей или коммутируемой сетью. Эта коммутационная сеть представляет собой группу соединений, образующихся в процессе соединения входов и выходов. Следовательно, он отличается от упомянутой выше телекоммуникационной сети.

Типы соединений

Существует четыре типа соединений, которые могут быть установлены в телекоммуникационной сети. Соединения следующие:

Сложенная сеть

В Сложенной сети N входных отверстий, которые являются выходными, снова складываются обратно во входные. Тем не менее, коммутационная сеть обеспечивает соединения с входами и выходами согласно требованию. Следующий рисунок поможет вам понять, как работает сеть коммутации.

Поскольку одно соединение может быть назначено одной линии за раз, только N / 2 соединения установлены для N входов свернутой сети. Такая сеть может называться Неблокирующая сеть. В неблокирующей сети, пока вызываемый абонент свободен, вызывающий абонент сможет установить соединение с вызываемым абонентом.

На приведенном выше рисунке были рассмотрены только 4 абонента — где линия 1 занята линией 2, а линия 3 занята линией 4. Во время разговора не было никакой возможности сделать другой вызов и, следовательно, только было установлено одно соединение. Следовательно, для N входов подключены только N / 2 линии.

Блокирующая сеть

Движение

Произведение скорости вызова и среднего времени удержания определяется как интенсивность трафика. Непрерывный шестидесятиминутный период, в течение которого интенсивность движения является высокой, является Часом Занятости. Когда трафик превышает предел, на который рассчитана система коммутации, абонент сталкивается с блокировкой.

Erlang

Трафик в телекоммуникационной сети измеряется общепринятой единицей интенсивности трафика, известной как Erlang (E). Говорят, что ресурс переключения несет один трафик Erlang, если он постоянно занят в течение определенного периода наблюдения.

Источник

Структура системы коммутации

Система коммутации –комплекс оборудования, предназначенный для приема и распределения поступающей информации по направлениям связи.

Таблица 4.1 – Классификация коммутационных систем

Для выполнения своих функций коммутационная система должна иметь в своем составе следующие виды оборудования (рисунок 4.1):

1) Блоки абонентских линий (БАЛ)осуществляют подключение абонентских линий (АЛ) к системе.

2) Блоки соединительных линий (БСЛ), к которым через КСЛ (комплекты соединительных линий) происходит подключение соединительных линий (СЛ) для связи с другими коммутационными системами.

3) Коммутационное поле (КП)осуществляет коммутацию входящих линий с исходящими. Коммутационное поле может быть построено на основе пространственного разделения каналов и тогда в качестве коммутационных элементов используются многократные координатные соединители (МКС), герконовые реле, ферриды. Коммутационное поле с временным разделением каналов строится на основе применения импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и использует в качестве элементов полупроводниковые запоминающие устройства и логические интегральные микросхемы.

4) Система управления (СУ) – выполняет все логические функции по управлению процессами установления соединений.

5) Генераторное оборудование – осуществляет формирование акустических сигналов.

Рисунок 4.1 – Обобщенная структура коммутационной системы

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Коммутация сетей. Часть 1

Коммутация – важнейший аспект построения любой сети, особенно – корпоративной. Этой публикацией мы открываем цикл статей, посвященных коммутации. В первой ее части мы сосредоточимся на теоретической составляющей и начнем с определения терминов.

Коммутацией в компьютерной сети принято называть процесс объединения ее абонентов с помощью транзитных узлов. В качестве абонентов могут выступать как персональные компьютеры, так и другие офисные устройства (принтеры, факсы и т.д.), а также отдельные сегменты локальных сетей.

Необходимость коммутации сетей возникла в связи с невозможностью соединения двух абонентов в сетях общего доступа с помощью индивидуальной физической линии связи – т.к. таких число таких абонентских пар исторически всегда превышало возможности сетевой инфраструктуры. Потребовались технологии коммутации, позволяющие связывать абонентов, разделяя между ними существующие физические каналы связи. В общем случае эти технологии сводятся к тому, что за каждым абонентом закрепляется личная линия связи, которая обеспечивает его подключение к устройству-коммутатору, а линии связи между несколькими коммутаторами, используются уже совместно.

Коммутаторы делятся на два типа:

Также коммутаторы можно разделить на три уровня в зависимости от тех задач, которые они выполняют в структуре локальной сети.

Теперь рассмотрим некоторые общие термины, важные для понимания процесса коммутации сетей: СКС, ЛВС и IP и широковещательный домен.

Структурированная кабельная система (СКС) – это физическая часть сети, включающая в себя, в узком смысле, кабели, переключатели, коммутационные панели и т.д., а в широком – совокупность сетей, в которую могут входить локальные вычислительные сети, (ЛВС) телефония, устройства видеонаблюдения и т.д. Как правило для настройки коммутации системному администратору не требуется глубоко погружения в физическую архитектуру сети.

IP-адресация: индивидуальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, строящийся на базе стека протоколов TCP/IP. При подключении роутера к сети роутер как правило выдает IP-адрес вида 192.168.1.x. Начальные цифры обусловлены тем, что IP-адреса можно разделить на публичные и приватные. Первые применяются в интернете, они уникальны и распределяются IANA(Internet Assigned Numbers Authority). Вторые – нужны для использования в частных сетях. Они повторяются в разных локальных сетях т.к. не выходят за их пределы.

Широковещательный домен – логический сектор сети, необходимый для широковещательной передачи данных между устройствами без задействования маршрутизаторов. Подробнее об их функции в контексте теории коммутации мы поговорим в следующих публикациях.

В следующей статье мы расскажем о некоторых характеристиках коммутаторов, определяющихся понятиями, освещенными выше, а также рассмотрим уровни модели стека сетевых протоколов Open Systems Interconnection (OSI/ISO), затрагивающие коммутацию в локальных сетях предприятий.

Источник

Что такое система коммутации

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Автоматическая Электросвязь

СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ
Часть 2

Конспект лекций
для студентов специальности 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Изложены конспекты одиннадцати лекций по дисциплине «Системы коммутации». В них представлены основные понятия, принципы построения, функционирования и управления цифровых систем коммутации.

Ил 43, табл. 4, библиогр.- 12 назв.

Рецензент: доцент Башкиров М.П.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2013 г.

©НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013 г.

Дисциплина «Системы коммутации» является предметом по выбору для студентов высших учебных заведений и включена в учебные планы в качестве базовой дисциплины.

Данная дисциплина предназначена для обучения студентов принципам построения коммутационных систем различных типов и распределения информации на сетях, принципам аналоговой и цифровой коммутации, принципам коммутации при интеграции разных видов информации, принципам нумерации, планирования, проектирования и особенностей эксплуатации цифровых систем коммутации.

Целью преподавания дисциплины является подготовка студентов к самостоятельной деятельности в области эксплуатации телекоммуникационных систем, используемых в различных сетях телекоммуникации, а также в научно-исследовательских и конструкторских отделах организаций, разрабатывающих и поставляющих на рынок Казахстана системы коммутации.

В результате изучения дисциплины студенты должны четко представлять основные направления и перспективы развития систем и сетей связи, знать организацию предприятий телекоммуникации. Уметь производить расчеты нагрузки на узлы коммутационных систем, осуществлять анализ надежности коммутационных систем, планировать и проектировать телекоммуникационные сети, системы, устройства и блоки.

1 Лекция. Основные понятия электросвязи

Цель лекции: изучение студентами понятий сети и системы электросвязи, классификация сетей и систем, состав, структура.

— система электросвязи, структура;

— сеть электросвязи, состав, структура;

— классификация сетей, виды телефонных сетей;

— понятие системы коммутации, классификация, обобщенная структура.

Система электросвязи, структура

Система электросвязи (телекоммуникационная система) – совокупность технических средств, обеспечивающих образование линейного тракта и каналов передачи (см. рисунок 1.1) [1, 2, 3].

Рисунок 1.1- Структурная схема системы электросвязи (телекоммуникационной системы)

В состав любой системы электросвязи входит передатчик, канал передачи и приемник. Системы электросвязи делятся на две группы: односторонние (передача информации осуществляется только от источника информации к абоненту, примером может служить радиовещание) и двухсторонние (примером может служить телефония).

Система электросвязи в целом решает две задачи:

а) доставка сообщений – функции системы электросвязи;

б) формирование и распознавание сообщений – функции оконечного оборудования.

Трактом передачи называют совокупность приборов и линий, обеспечивающих передачу сообщений между пользователями.

Канал передачи (связи) – часть тракта передачи между двумя любыми точками. В канал передачи не входят оконечные устройства.

Сеть электросвязи, состав, структура

Сеть электросвязи (телекоммуникационная сеть) — совокупность линий (каналов) связи коммутационных станций, оконечных устройств, на определенной территории, обеспечивающая передачу и распределение сообщений (см. рисунок 1.2) [1, 2]. На входе и на выходе сети связи включаются оконечные устройства, обеспечивающие преобразование

КС – коммутационная станция; СЛ – соединительная линия

АЛ – абонентская линии; ОУ – оконечное устройство

Рисунок 1.2 – Обобщенная структурная схема сети электросвязи (телекоммуникационной сети)

сообщений в электрические сигналы и обратное преобразование. Оконечные устройства соединяются с коммутационной станцией абонентскими линиями. Коммутационные станции между собой связаны соединительными линиями. Коммутационные станции осуществляют соединение входящих линий с исходящими линиями по соответствующему адресу.

В общем виде, сообщение, передаваемое от источника к получателю, состоит из двух частей: адресной и информационной. По содержимому адресной части коммутационная станция определяет направление связи и осуществляет выбор конкретного получателя сообщения. Информационная часть содержит само сообщение.

Совокупность процедур и процессов, в результате выполнения которых обеспечивается передача сообщений, называется сеансом связи, а набор правил в соответствии, с которыми организуется сеанс связи, называется протоколом.

Классификация сетей, виды телефонных сетей

Различные виды электросвязи длительный период времени развивались независимо друг от друга. Каждый вид электросвязи ориентировался на создание своих каналов, систем передачи (СП) и сетей. Структура сети выбиралась в соответствии с особенностями распределения потоков сообщений, характерных для конкретного виды электросвязи [1, 2].

Сети электросвязи подразделяются на следующие виды:

В целях упорядочения управления сетями, мониторинга их состояния и обеспечения их взаимодействия необходима классификация сетей по разным существенным признакам, которая позволит определить место каждой сети в системе электросвязи, выявить свойства сетей с разных точек зрения на основе системного подхода. В таблице 1.1 приведена классификация сетей.

По назначению различают виды телефонных сетей [4]:

Таблица 1.1 – Классификация сетей

— сети общего пользования

— сети специального назначения

Тип присоединяемых абонентских терминалов

— сети фиксированной связи

— сети подвижной связи

Способ организации каналов

— сети кода АВС (географическая система нумерации)

— сети кода DEF (негеографическая система нумерации)

Устойчивость и безопасность

— магистральные сети I класса

— магистральные сети II класса

Количество служб электросвязи

— с коммутацией каналов

— с коммутацией пакетов

— с коммутацией сообщений

Городские телефонные сети (ГТС) обеспечивают телефонную связь на территории города и ближайших пригородов.

Сельские телефонные сети (СТС) обеспечивают телефонную связь в пределах сельских административных районов.

Учрежденческие телефонные сети (УТС) обеспечивают внутреннюю телефонную связь предприятий, учреждений, организаций.

Эти три вида телефонных сетей объединены общим названием местные телефонные сети.

Зоновые телефонные сети (ЗТС) предназначены для связи между абонентами местных телефонных сетей, расположенных на территории одной зоны, характеризующейся наличием единой семизначной нумерации.

Междугородная телефонная сеть (МТС) предназначена для связи между абонентами местных телефонных сетей, расположенных на территории различных зон.

Понятие системы коммутации, классификация, обобщенная структура

Система коммутации – комплекс оборудования, предназначенный для приема и распределения поступающей информации по направлениям связи.

Классификация коммутационных систем приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Классификация коммутационных систем

Тип коммутационного и управляющего оборудования

Форма представления сигналов

Вид передаваемой информации

Место, занимаемое в телекоммуникационной сети

— узлы входящих сообщений (УВС)

— узлы исходящих сообщений (УИС)

— с пространственным разделением

— с временным разделением

Продолжение таблицы 1.2

Для выполнения своих функций коммутационная система должна иметь в своем составе следующие виды оборудования (см. рисунок 1.3):

— Блоки абонентских линий (БАЛ) осуществляют подключение абонентских линий (АЛ) к системе.

— Блоки соединительных линий (БСЛ), к которым через КСЛ (комплекты соединительных линий) происходит подключение соединительных линий (СЛ) для связи с другими коммутационными системами.

— Коммутационное поле (КП) осуществляет коммутацию входящих линий с исходящими. Коммутационное поле может быть построено на основе пространственного разделения каналов, и тогда в качестве коммутационных элементов используются многократные координатные соединители (МКС), герконовые реле, ферриды. Коммутационное поле с временным разделением каналов строится на основе применения импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и использует в качестве элементов полупроводниковые запоминающие устройства и логические интегральные микросхемы.

— Система управления (СУ) выполняет все логические функции по управлению процессами установления соединений.

— Генераторное оборудование осуществляет формирование акустических сигналов.

БАЛ – блок абонентских линий; ГО – генераторное оборудование

БСЛ – блок соединительных линий; КСЛ – комплект соединительных линий

АК – абонентский комплект; УУ – управляющее устройство

Рисунок 1.3 – Обобщенная структура коммутационной системы

2 Лекция. Принципы коммутации

Цель лекции: изучение студентами основных понятий и определений коммутации

— основные определения и понятия коммутации;

— непосредственное соединение (коммутация каналов);

— коммутация с запоминанием.

Определения и понятия коммутации

Коммутацией называется установление по заявке индивидуального соединения заданного входа системы с заданным ее выходом на время, необходимое для передачи информации между ними [3].

Известны два основных принципа коммутации:

— непосредственное соединение (коммутация без запоминания передаваемой информации – коммутация каналов);

— соединение с накоплением информации (коммутация с запоминанием).

Непосредственное соединение (коммутация каналов)

При коммутации каналов осуществляется физическое соединение входящих линий с исходящими линиями по соответствующему адресу (см. рисунок 2.1) [2].

Достоинства метода коммутации каналов:

— возможность организации “диалога”, т.к. время задержки в передаче сообщения невелико;

— абоненты имеют возможность вести передачу сообщений после установления соединения независимо от нагрузки, поступающей от других абонентов.

КС – коммутационная система; АЧ – адресная часть;

УУ – управляющее устройство; ИЧ – информационная часть

Рисунок 2.1 – Коммутация каналов

Недостаток метода коммутации каналов. В случае отсутствия свобод-

ных каналов в требуемом направлении вызывающий пользователь получает отказ в установлении связи, поэтому системы КК называются системами с отказами (потерями вызовов).

Потерянными вызовами называют вызовы, не закончившиеся передачей сообщения по вине коммутационной системы.

Потери оцениваются по отношению числа потерянных вызовов к общему числу поступивших и является качественным показателем обслуживания.

где С_пот – число потерянных вызовов;

С_пост – общее число поступивших вызовов.

Установление соединения путем коммутации каналов проходит следующие фазы:

— направление заявки на соединение, для чего вызывающий абонент с помощью вызывного устройства посылает по абонентской линии в коммутационную систему заявку на соединение, содержащую условный адрес вызываемого абонента;

— передача сообщений между абонентами;

— разрушение соединения после завершения сеанса передачи и получения от абонента сигнала отбоя аппаратура коммутационной системы разрушает установленное соединение.

Коммутация с запоминанием

В системах с накоплением информации пользователь не получает отказа в случае отсутствия свободных каналов. Его сообщение временно записывается в память УУ коммутационной станции и выдается дальше после освобождения канала, поэтому системы с накоплением называется системами с ожиданием [2].

Известны две разновидности коммутации с накоплением:

ЦКС – центр коммутации сообщений;

УУ ЦКС – управляющее устройство ЦКС;

Рисунок 2.2 – Коммутация сообщений

Для коммутации сообщений характерны следующие фазы установления соединения:

1) направление заявки на соединение – вызывающий абонент передает в ЦКС сообщение вместе с условным адресом вызываемого абонента;

2) запоминание сообщения – в ЦКС сообщение запоминается, а и по адресу определяется канал передачи;

3) передача сообщения.

Если канал к соседнему ЦКС свободен, то сообщение немедленно туда передается, где повторяется та же операция. Если канал к соседнему ЦКС занят, то сообщение хранится в памяти до освобождения канала.

Сообщения устанавливаются в очередь по направлениям передачи с учетом категории срочности.

Коммутация пакетов – исходящее сообщение делится на «пакеты», каждый из которых содержит часть полезной информации и заголовок (см. рисунок 2.3). Заголовок первого пакета содержит характеристику сообщения: адреса исходящего, входящего пунктов, количество пакетов в сообщении и другое. В остальных пакетах в заголовок может включатся идентификатор, определяющий принадлежность пакета к сообщению, порядковый номер пакета.

Рисунок 3.3 – Коммутация пакетов

Существуют два способа доставки пакетов:

— дейтаграммный (датаграммный), при котором пакеты движутся по сети независимо друг от друга любыми свободными маршрутами;

— виртуальное соединение, при котором передача сообщений идет в виде последовательности связанных в цепочки пакетов через память управляющих устройств центров коммутации пакетов (ЦКП), функции которых могут выполнять современные цифровые системы коммутации (ЦСК). Данный способ позволяет соединить достоинство метода коммутации каналов (передачу сообщений в естественной последовательности) и достоинство метода коммутации пакетов (высокую скорость передачи сообщений).

Для коммутации пакетов присущи следующие фазы установления соединения:

1) Направление заявки на соединение – вызывающий абонент передает в ЦКП сообщение вместе с условным адресом вызываемого абонента.

2) Представление сообщения в виде пакетов. Если разбиение на пакеты происходит в ЦКП, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в ЦКП всего сообщения.

3) Передача пакетов. Если канал к соседнему ЦКП свободен, то пакет немедленно передается на соседний ЦКП, где повторяется та же операция. Если канал к соседнему ЦКП занят, то пакет определенное время может храниться в памяти УК до освобождения канала.

3 Лекция. Принципы временной коммутации

Цель лекции: изучение студентами принципов временной коммутации.

— принцип временной коммутации;

— пример коммутации во временном коммутаторе.

Принцип временной коммутации

В цифровых АТС на временной коммутатор поступают сигналы от 32-х временных каналов. ИКМ тракт содержит информацию о 30-и различных соединениях [3, 5].

Принцип временной коммутации заключается в перемещении речевой информации (кодовой комбинации) из одного временного интервала в другой. Иначе говоря, это смещение временных позиций для кодовой комбинации. В каждом ВИ передается кодовая комбинация речевого сигнала определенного абонента. Если эту кодовую комбинацию переместить в другой ВИ, то это и означает передачу речевой информации другому абоненту.

При временной коммутации имеет место задержка цифрового сигнала (t_З). Для того чтобы было возможно перемещение передаваемой информации во времени, информацию необходимо запоминать, (см. рисунок 1.1).

Рисунок 3.1 – Пояснение принципа временной коммутации

Устройство, реализующее принцип временной коммутации, называется временным коммутатором (ВК) или Т – звеном (от Time–время). ВК характеризуется параметрами N, M, K (см. рисунок 3.2). N – число цифровых линии (или временных каналов), включаемых на входы ВК; М – число цифровых линий (или временных каналов), включаемые в выходы коммутатора; К – число бит в одном кодовом слове. Цифровые линии, включаемые на входы временного коммутатора, называются входящими цифровыми линиями (ВЦЛ). Цифровые линии, включаемые на выходы временного коммутатора, называются исходящими цифровыми линиями (ИЦЛ) [3, 5].

В самом общем виде временной коммутатор представляет собой запоминающее устройство (ЗУ), содержащее массивы памяти двух типов:

— ЗУИ – ЗУ информационное (речевое);

— ЗУА – ЗУ адресное (управляющее).

К параметрам ЗУ относятся число ячеек памяти (i–число ячеек памяти в ЗУИ; j- число ячеек памяти ЗУА) и их разрядность. Временные коммутаторы могут быть реализованы по симметричной и несимметричной схемам. ВК, реализованный по симметричной схеме, имеет равное число входов и выходов (N=M). В этом случае количество ячеек памяти (ЯП) в матрицах ЗУИ и ЗУА одинаково (i=j). У временных коммутаторов, реализованных по несимметричной схеме, число входов и выходов не совпадает (M¹N) и, следовательно, число ячеек памяти в матрицах ЗУИ и ЗУА различается (i¹j).

Рисунок 3.2 – Пространственный эквивалент ВК 1х1

Минимальная разрядность ячейки памяти ЗУИ определяется разрядностью речевого канала и составляет 8 бит. Число ячеек памяти ЗУИ зависит от числа каналов и числа входящих цифровых линий. Например, ЗУИ на 32 ЦЛ имеет 1024 восьмиразрядных ячейки памяти; на 16 ЦЛ – 512 восьмиразрядных ячеек памяти. Максимальное время хранения пользовательской информации в ЗУИ равно 125 мкс.

ЗУА – это управляющая память. В ЗУА записываются адреса (номера) временных интервалов, с которым нужно выполнить временную коммутацию. Эти адреса определяет УУ при выполнении программ поиска соединительного пути в коммутационной системе. Данные в ЗУА хранятся в течение всего времени соединения абонентов. Число ячеек памяти в ЗУА зависит от количества каналов и количества ИЦЛ. Для процесса управления имеет значение не только содержимое ячейки памяти ЗУА, но и номер этой ячейки. Разрядность ячейки памяти ЗУА определяется максимальным адресом ячейки памяти ЗУИ. Например, если ЗУИ имеет 64 ЯП (адреса 0-63), то разрядность ЗУА должна позволять записать максимальный адрес (111111) и для данного примера разрядность ЗУА составляет 6. ЗУ временного коммутатора могут работать в двух режимах, эквивалентных по результату коммутации [5].

Режим 1. Последовательная запись кодовых комбинаций в ячейки памяти ЗУИ по сигналам таймера. Номера ячеек памяти ЗУИ соответствуют номерам временных интервалов во входящей ЦЛ. Считывание кодовой комбинации из ячейки памяти ЗУИ производится во временном интервале, соответствующем адресу, записанному в ЗУА или выработанному в управляющем устройстве. Адрес – это номер временного канала исходящей цифровой линии, куда должна быть направлена кодовая комбинация. Номер ячейки памяти ЗУА соответствует номеру исходящего временного интервала. ЗУА работает в режиме «произвольная запись–последовательное считывание синхронно с исходящими временными интервалами».

Режим 2. Произвольная запись кодовых комбинаций в ячейки памяти ЗУИ в соответствии с адресами, записанными в ЗУА или выработанными управляющим устройством. Здесь адрес – это номер временного интервала во входящей цифровой линии. Считывание кодовой комбинации из ЗУИ происходит последовательно по сигналам таймера. Таймер вырабатывает номера ВИ, соответствующие номерам временных интервалов в исходящей цифровой линии. Номер ячейки памяти ЗУА соответствует номеру входящего временного интервала. ЗУА работает в режиме «произвольная запись–последовательное считывание синхронно с входящими временными интервалами».

Пример коммутации во временном коммутаторе

На рисунке 3.3 приведен пример коммутации во временном коммутаторе с параметрами 1х1. В примере предполагается, что ВК работает в 1-м режиме. На пространственном эквиваленте ВК1х1ЦЛ видно, что в ВК 1х1 количество ЯП ЗУИ равно 32 с нумерацией 0-31, разрядность их 8. Количество ЯП ЗУА равно 32 (нумерация 0-31). Разрядность ЯП ЗУА =5, так как максимальный номер ЯП ЗУИ, который может быть записан, равен 31.

Содержимое ячеек памяти ЗУИ и ЗУА следующее:

цикловой синхросигнал, определяющий начало цикла ИКМ, записанный в 0 ячейку памяти ЗУИ.

кодовая комбинация (число 15), записанная в 5–ю ячейку памяти ЗУИ, соответствующую 5–му входящему временному интервалу.

число 0, записанное в 0-ю ячейку памяти ЗУА, означающее, что 0 – й ВИ всегда коммутируется с 0–м ВИ.

число 5, записанное во 2–й ячейке памяти ЗУА, означающее, что необходимо 2-й исходящий временной интервал скоммутировать с 5–м входящим временным интервалом.

Далее расшифруем информацию, записанную в ЗУИ и ЗУА временного коммутатора 1х1, приведенную в примере на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Пример коммутации в ВК 1х1

Кодовая комбинация (число 15) из 5-го входящего временного интервала должна быть передана во 2-й исходящий временной интервал. Кодовая комбинация будет записана в 5-ю ячейку памяти ЗУИ в 5–м временном интервале текущего цикла ИКМ. Кодовая комбинация будет считана из 5–й ячейки памяти ЗУИ во 2-м временном интервале следующего цикла ИКМ. Кодовая комбинация в 5–й ячейке памяти ЗУИ будет храниться в течение 29 временных интервалов.

4 Лекция. Принципы пространственной коммутации

Цель лекции: изучение студентами принципов пространственной коммутации.

— принцип пространственной коммутации;

Принцип пространственной коммутации

Пространственная коммутация в цифровой системе коммутации (ЦСК) применяется для увеличения емкости коммутационного поля [3, 5]. Суть пространственной коммутации состоит в том, чтобы переместить данный канальный интервал из одной цифровой линии в другую с сохранением порядка следования канального интервала в структурах цикла обеих линий (см. рисунок 4.1). Иначе говоря, при пространственной коммутации цифровых сигналов коммутируется только одноименные (т.е. с одинаковыми номерами) каналы ВЦЛ и ИЦЛ. При этом не происходит переноса цифрового сигнала из одного временного интервала в другой. Изменяются только номера входящей и исходящей цифровых линий.

_{Рисунок 4.1 – Пояснение принципа пространственной коммутации}

Пространственные коммутаторы обладают низкой пропускной способностью из–за внутренних блокировок, т.к. коммутироваться могут только одноименные каналы [3, 5]. Общая структура пространственного коммутатора ПК 16х1 представлена на рисунке 4.2. Назначение устройств ПК:

а) матрица электронных контактов ЭК предназначена для временной коммутации одноименных каналов. Число ЭК зависит от количества входящих цифровых линий. Часто функции ЭК выполняет мультиплексор М. Т.к. ПК осуществляет только синхронную коммутацию, то любой i – й временной канал входящей цифровой линии может быть скоммутирован только с i – м временным каналом входящей цифровой линии. Сигнал скоммутируется в пространстве (меняются номера ЦЛ), не изменяя временной координаты.

Рисунок 4.2 – Пространственный эквивалент ПК 16х1

При параллельном способе передачи кодовой комбинации минимальное количество электронных контактов в пучке коммутации – 8, при последовательном – 1 (что экономичнее). В качестве ЭК могут использоваться мультиплексоры, логические элементы, оптроны. Электронный контакт открывается во время одного канального интервала. На рисунке 4.3 показан пример построения пространственного коммутатора с матрицей контактов на логических элементах;

Рисунок 4.3 – Структура пространственного коммутатора с матрицей контактов на логических элементах

б) дешифратор ДШ используется для считывания данных из ЗУА и выбора соответствующего ЭК с подачей на него тактового сигнала;

в) ЗУА предназначен для записи данных о номере электронного контакта и номере коммутируемого канала. Число ячеек памяти ЗУА определяется числом каналов в ИЦЛ. Содержимое ячейки памяти ЗУА – это номер ЭК, соответствующий номеру ВЦЛ. Номер ячейки памяти ЗУА соответствует номеру временного интервала в ИЦЛ, причем он обязательно одинаков с номером временного интервала в ВЦЛ. Данные для ЗУА формируются при поиске соединительного пути управляющим устройством ЦКП.

Структура ПК 8х16 ЦЛ, построенного на мультиплексорах, представлена на рисунке 4.4. Матрица состоит из 16–и мультиплексоров М (16 ИЦЛ) [5]. Каждым мультиплексором управляет индивидуальный дешифратор и ЗУА. Количество мультиплексоров и ЗУА в пространственном коммутаторе 8х16 ЦЛ определяется числом исходящих цифровых линий. Количество входов в один мультиплексор определяется числом входящих цифровых линий. Количество ячеек памяти в одной матрице ЗУА определяется числом временных каналов в одной исходящей цифровой линии. Разрядность ячейки памяти ЗУА определяется максимальным номером входящей цифровой линии в одном мультиплексоре.

В ПК 8х16 число мультиплексоров и число матриц ЗУА равно 16 (нумерация с 0 по 15). Один мультиплексор имеет 8 входов (нумерация с 0 по 7). Количество ячеек памяти в одной матрице ЗУА равно 32. Разрядность ячейки памяти ЗУА равна 3.

Рисунок 4.4 – Пространственный эквивалент ПК 8х16 ЦЛ

5 Лекция. Системы управления ЦСК

Цель лекции: изучение студентами систем управления ЦСК.

— классификация систем управления;

— централизованное, иерархическое, децентрализованное управление;

— способы взаимодействия управляющих устройств.

Классификация систем управления

В общем случае система управления состоит из нескольких управляющих устройств (УУ), которые определенным образом взаимодействуют друг с другом [2, 3, 7]. Обмен управляющими сигналами (функциональные связи) и информацией (информационные связи) между УУ в процессе их совместного функционирования осуществляется через системный интерфейс, а между управляющими устройствами и объектами управления – через периферийный интерфейс (см. рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Структура электронной управляющей системы (ЭУС)

ЭУС классифицируются по двум основным признакам:

1) по способу управления процессом установления соединения (см. рисунок 5.2);

2) по типу системного интерфейса (см. рисунок 5.3).

Централизованное управление. Система управления состоит из одного центрального управляющего устройства (ЦУУ) в пределах всей системы коммутации. Возможны два способа реализации ЦУУ [2, 7]:

— на базе одного дублированного процессорного модуля (см. рисунок 5.4). В состав одномодульного ЦУУ входят две электронные управляющие машины ЭУМ 0 и ЭУМ 1. В этом случае ЦУУ выполняет как общестанционные, так и местные задачи по управлению оборудованием ЦСК.

— на базе нескольких процессорных модулей (см. рисунок 5.5).

Рисунок 5.2 – Классификация ЭУС по способу управления установлением соединения

Рисунок 5.3 – Классификация ЭУС по типу системного интерфейса

Рисунок 5.4 – Одномодульная ЭУС Рисунок 5.5 – Многопроцессорная ЭУС

Для повышения гибкости и модульности ЦУУ может строится на базе нескольких процессорных модулей. При этом повышается надежность системы управления и появляется возможность наращивания ее производительности.

Достоинства централизованных систем управления:

— экономичность для небольших станций.

Недостатки централизованных систем управления:

— высокие требования по производительности ЭУМ для станций большой емкости;

— сложность наращивания емкости.

В ЦСК централизованные СУ не получили распространения, но используются в квазиэлектронных коммутационных системах АТСКЭ и УПАТС.

Иерархическое управление. Система управления состоит из ЦУУ и нескольких групп периферийных управляющих устройств ПУУ, находящихся между собой в отношении иерархического подчинения (см. рисунок 5.6) [2, 7].

Рисунок 5.6 – Иерархическая ЭУС

В иерархических ЭУС самому высокому уровню принадлежит ЦУУ, которое выполняет общесистемные задачи и координирует работу периферийных УУ. Управляющие устройства одного иерархического уровня работают независимо друг от друга, а УУ разных уровней имеют между собой информационные и функциональные связи через соответствующий системный интерфейс.

Процесс управления на каждом этапе обслуживания вызова проходит через все уровни, начиная с самого низкого до самого верхнего и обратно. При этом УУ на более высоком уровне выполняют более сложные функции. ПУУ самого низкого уровня принимает и предварительно обрабатывает информацию о поступающих входных сигналах и формирует необходимые сообщения для ПУУ следующего уровня или ЦУУ. Одновременно с этим ЦУУ координирует совместную работу связанных с ним ПУУ при установлении каждого соединения и выполняет функции, требующие наиболее сложной арифметико-логической обработки информации о вызовах (например, анализ номера и выбор направления связи).

Достоинства иерархических систем управления:

— более высокая надежность по сравнению с централизованными ЭУС;

— модульность и гибкость структуры;

— простота программного обеспечения для каждого УУ;

— большая производительность УУ.

Недостатки иерархических систем управления:

— необходимость организации межпроцессорного обмена;

— наличие ЦУУ снижает надежность и усложняет процесс наращивания емкости.

Иерархические ЭУС используются в ЦСК: МТ-20/25, EWSD, AXE-10, 5ESS, NEAX.

Децентрализованное управление. Система управления состоит из большого числа УУ, каждое из которых выполняет только определенную часть функций по управлению процессом установления соединения. Отличительными чертами данной системы управления является управление процессом установления каждого соединения несколькими УУ. Система управления может быть [2, 7]:

— полностью распределенной, в которой в каждом функциональном блоке (модуле) находится УУ, а взаимодействие между модулями осуществляется через цифровое коммутационное поле ЦКП (см. рисунок 5.7);

Рисунок 5.7 – Полностью распределенная ЭУС

— частично распределенная ЭУС, в которой управляющие функции в каждом блоке (модуле) выполняются местными УУ, а управление отдельными функциями (например, техническая эксплуатация, сопряжение с внешними устройствами ввода-вывода данных) осуществляется централизовано.

Достоинства децентрализованных систем управления:

— простота программного обеспечения для одного отдельно взятого блока;

— более высокая надежность из-за отсутствия ЦУУ;

— возможность наращивания емкости.

Недостатки децентрализованных систем управления:

— сложная организация межпроцессорных связей;

— задержки при межпроцессорных связях.

Распределенные СУ используются в ЦСК: DX-200, S-12, Si-2000.

Способы взаимодействия УУ. В системах управления взаимосвязь и взаимодействие УУ в процессе установления соединения осуществляется через системный интерфейс. Существует три варианта построения ЭУС с разными типами системного интерфейса [2]:

— непосредственная связь УУ (см. рисунок 5.8) – одновременно обеспечивается взаимодействие между парой УУ (организуется при небольшом количестве УУ);

Рисунок 5.8 – Организация Рисунок 5.9 – Организация связи УУ

непосредственной связи УУ через общую шину

— связь УУ через общую шину (см. рисунок 5.9) – все УУ поочередно (с разделением во времени) подключаются к общей шине (ОШ) для передачи информации. Одновременно по шине может передаваться информация только между парой УУ, поэтому для организации очередности доступа в состав системного интерфейса вводится блок управления шиной БУШ;

— связь УУ через коммутационное поле (см. рисунок 5.10) – организация взаимодействия между УУ через общее КП (или через специальное, входящее в состав управляющей системы), при котором информация передается по любым или только по специально выделенным каналам коммутируемых ИКМ-линий (например, по 16-му временному интервалу).

Рисунок 5.10 – Организация связи УУ через КП

6 Лекция. Структура цифровой системы коммутации

Цель лекции: изучение студентами структуры цифровой системы коммутации (ЦСК).

— структура цифровой системы коммутации;

— цифровые коммутационные поля;

— программное обеспечение цифровой системы коммутации.

Цифровая система коммутации характеризуется тем, что ее коммутационное поле коммутирует каналы, по которым информация передается в цифровой форме [2, 3, 12]. Однако к ЦСК могут подключаться как цифровые, так и аналоговые абонентские и соединительные линии (посредством абонентских и цифровых блоков). Обобщенная структурная схема ЦСК показана на рисунке 6.1.

В состав ЦСК входят следующие виды оборудования:

— модуль аналоговых абонентских линий (МААЛ) предназначен для подключения к станции аналоговых абонентских линий и выполняет следующие функции:

а) аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование;

б) концентрация нагрузки;

в) функции абонентского стыка;

г) модуль цифровых абонентских линий (МЦАЛ) предназначен для подключения к станции цифровых абонентских линий и выполняет функции станционного окончания доступа абонентов цифровой сети с интеграцией обслуживания (ЦСИО);

— модуль цифровых соединительных линий (МЦСЛ) используется для подключения к станции цифровых соединительных линий и линий ЦСИО, а также согласование входящих и исходящих потоков со скоростями коммутации в коммутационном поле;

— модуль аналоговых соединительных линий (МАСЛ) образует интерфейс для подключения аналоговых соединительных линий к цифровому коммутационному полю (осуществляет аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование);

— оборудование сигнализации (ОС) выполняет функции по приему и передаче сигналов управления и взаимодействия между коммутационными системами;

— коммутационное поле (КП) выполняет коммутацию соединений различных видов: коммутацию разговорных соединений в цифровой форме, коммутацию межпроцессорных соединений; для надежности КП дублируется;

— устройство управления ОКС№7 предназначено для управления сетью по общему каналу сигнализации;

— генератор тактовых импульсов (ГТИ) предназначен для выработки тактовой частоты, необходимой для синхронизации работы всех блоков

Рисунок 6.1 – Обобщенная структурная схема ЦСК

— система управления (СУ) предназначена для управления всеми процессами обслуживания вызовов.

Цифровые коммутационные поля

Коммутационные поля ЦСК обеспечивают перенос информации между временными каналами приема и передачи и могут быть классифицированы по следующим признакам [2, 3]:

— по последовательности преобразования координат:

2) время – пространство – время (Т-S-Т);

3) пространство – время – пространство (S-Т-S);

1) однородные, в которых количество звеньев одинаковое для всех видов соединений (см. рисунок 6.2);

Рисунок 6.2 – Однородное ЦКП

2) неоднородные, в которых количество звеньев в тракте зависит от адресов входов и выходов (см. рисунок 6.3);

Рисунок 6.3 – Неоднородное ЦКП

— по способу включения трактов:

1) односторонние (однонаправленные, разделенные (см. рисунок 6.4.));

Рисунок 6.4 – Одностороннее ЦКП

2) двусторонние (двунаправленные, свернутые (см. рисунок 6.5)).

Рисунок 6.5 – Двустороннее ЦКП

Программное обеспечение ЦСК

Управляющая система ЦСК выполняет возложенные на нее функции по обслуживанию вызовов, а также функции, связанные с технической эксплуатацией в соответствии с заданными алгоритмами функционирования [2, 3]. Под алгоритмом функционирования УС понимают точное предписание о порядке выполнения действий по реализации той или иной функции. Алгоритмы функционирования УС могут быть описаны разными способами с различной степенью детализации: на естественном языке с необходимыми дополнениями графической и цифровой информацией, либо на некотором формализованном языке. Совокупность описаний алгоритмов функционирования УС образует алгоритмическое обеспечение (АО). АО УС может быть полностью или частично реализовано аппаратными (схемными) или программными средствами. Программой называют алгоритм, представленный в форме, воспринимаемой реализующей его УС. Программное обеспечение (ПО) – это организованная совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих программ и соответствующих им данных, предназначенная для целенаправленной работы УС.

В зависимости от целевой установки ПО подразделяется на три типа: инструментальное, системное и прикладное (см. рисунок 6.6) [2].

Рисунок 6.6 – Состав ПО ЦСК

Инструментальное ПО (ИПО) используется программистами как инструмент для написания и отладки программ. В составе ПО ЦСК инструментальное ПО предназначено для автоматизации проектирования программ на различных уровнях – от уровня алгоритмов до уровня машинных команд. Автоматизация обеспечивается специальными системами автоматизации проектирования (САПР). Применяемые САПР соответствуют различным уровням проектирования:

1) На этапе разработки алгоритмов функционирования используются САПР на основе языка SDL (Specification and Description Language). Алгоритм, представленный в терминах языка SDL, автоматически преобразуется в программу на одном из языков программирования.

2) На этапах программирования используются САПР на языке CHILL, на машинно-зависимом языке высокого уровня, на языке ассемблера.

Язык CHILL (CHILL – High Level Language – язык высокого уровня) предназначен для поддержки систем реального времени, т.е. он является проблемно-ориентированным.

Если в ПО УС используется машинно-ориентированный язык высокого уровня, то САПР на машинно-зависимом языке дает возможность программисту учитывать архитектурные возможности конкретных УУ, входящий в состав УС.

САПР на языке ассемблера позволяет разрабатывать программы с нормированным временем выполнения.

Системное ПО (СПО) включает в себя инструментальную и исполнительную операционную систему (ОС). Различия инструментальной и исполнительной ОС обусловлены степенью участия человека в управлении работой УС (степенью интерактивности). В инструментальной ОС управление осуществляется, главным образом, посредством команд (директив) оператора. В исполнительной ОС вмешательство оператора минимально и является вспомогательным, например, при возникновении аварийных ситуаций и проведении профилактических работ. Для интерактивного общения используется язык диалога «человек-машина» (MML – Man Machine Language).

Прикладное ПО (ППО) делится на основное и вспомогательное. Основное ПО содержит программы и данные, предназначенные для обеспечения технологического процесса установления соединений (коммутационные программы), удовлетворения запросов абонентов и администрации сети связи (административные программы), поддержания работоспособности аппаратно-программных средств ЦСК (программы технического обслуживания).

Вспомогательное прикладное ПО (СВПО) используется на этапе разработки основного прикладного ПО и подготовки ЦСК к эксплуатации.

7 Лекция. Стыки (интерфейсы) цифровых АТС

Цель лекции: изучение студентами стыков цифровых АТС.

— понятие интерфейсов (стыков) цифровых АТС;

— модуль аналоговых абонентских комплектов;

— цифровой абонентский доступ.

Понятие интерфейсов (стыков) цифровых АТС

Интерфейс – определенная стандартами граница между взаимодействующими объектами [2, 3]. Интерфейс определяет физические и электрические свойства сигналов обмена информацией между устройствами и дополняется протоколом обмена, описывающим логические процедуры по обработке сигналов обмена.

Сложные интерфейсы содержат несколько уровней, каждый из которых принимает сообщения нижнего уровня и поставляет результаты обработки более высокому уровню и наоборот. Описание интерфейсов и протоколов существуют в виде международных Рекомендаций ITU-T, ETSI и др. Интерфейсы ЦСК (стыки) можно разделить на следующие группы:

— интерфейсы сети доступа:

Типы абонентских интерфейсов представлены в таблице 7.1 [2, 3].

Таблица 7.1 – Типы абонентских интерфейсов

Тип подключае-мого ОУ

Подключается через двухпроводную АЛ.

Аналого-цифровое преобразование (АЦП) производится в станционном окончании, реализованном в виде абонентского комплекта (АК)

S – интерфейс “пользователь-сеть” (BRA – Basic Rate Access)

Аналоговые ОУ (через терминальный адаптер).

NT1 – сетевое окончание для подключения до 8 оконечных устройств.

Структура сигнала 2В+D.

Суммарная скорость 192 кбит/с.

Передача сигнальной информации по протоколу DSS1.

Продолжение таблицы 7.1

T (PRA – Primary Rate Access)

Большие нагрузочные группы (ЛВС, УПАТС)

NT2 – сетевое окончание для подключения больших нагрузочных групп.

Структура сигнала 30В+D.

Скорость 2048 кбит/с.

Передача сигнальной информации по протоколу DSS1.

Участок NT1 – LN (линейное окончание)

Скорость передачи 160 кбит/с

Интерфейсы сети доступа

Интерфейс V5.1 используется для подключения к опорной станции аналоговых абонентов и абонентов ISDN. Интерфейс V5.1 состоит из одного тракта Е1 (2048 кбит/с) и позволяет подключить к опорной станции до 30 аналоговых или до 15 цифровых АЛ, или смешанное подключение аналоговых и цифровых АЛ. Отличительной особенностью интерфейса V5.1 является статическое (без концентрации нагрузки) мультиплексирование в оборудовании сети доступа.

Интерфейс V5.2 используется для подключения к опорной станции аналоговых и абонентов ISDN (базовый и первичный доступ) и может включать в свой состав от 1 до 16 трактов Е1. Интерфейс V5.2 позволяет производить концентрацию абонентской нагрузки.

Организация взаимодействия через интерфейс V5 осуществляется посредством использования рядов протоколов, которые разделены на две группы:

1) протоколы управления вызовом, используемые для обслуживания вызовов аналоговых и ISDN-абонентов, т. е. протоколы ТфОП (гланая задача – поддержание процедур сигнализации по аналоговой АЛ при переходе к сигнализации по выделенному сигнальному каналу) и DSS1, ЕDSS1 (сигнализация этих протоколов прозрачно передается через интерфейс V5);

2) сервисные протоколы, главной задачей которых является поддержание процедур, связанных с функциями управления на интерфейсе V5.

Согласно рекомендациям ITU-T, аналоговые и цифровые СЛ включаются в ЦСК через интерфейсы А, В, С [2, 3].

Интерфейс А используется для подключения цифровых трактов, уплотненных аппаратурой ИКМ-30 (поток Е1 2048 кбит/с).

Интерфейс В используется для подключения трактов, уплотненных аппаратурой ИКМ-120 (поток Е2 8448 кбит/с).

Интерфейс С используется для подключения двух- и четырехпроводных аналоговых СЛ.

Модуль аналоговых абонентских комплектов

Абонентские линии в ЦСК включаются в коммутационное поле через абонентские блоки (АБ), которые могут располагаться на территории самой станции либо на расстоянии от нее [2, 6, 12].

Абонентские блоки, расположенные на расстоянии от ЦСК, называются выносными АБ. Вынос АБ от опорной ЦСК позволяет строить более гибкую сеть, сокращает протяженность АЛ и уменьшает затраты на управление и обслуживание. Выносные АБ связываются с КП по первичным цифровым трактам 2 Мбит/с.

Абонентский блок выполняет следующие основные функции:

— аналого-цифровое преобразование АЦП и цифро-аналоговое преобразование ЦАП в случае подключения аналоговых АЛ;

— реализация функций BORSCHT, которые выполняются в АК аналоговых линий;

— подключение АЛ к первичному цифровому тракту, идущему в КП ЦСК;

— мультиплексирование или концентрация нагрузки.

Абонентский комплект и его функции. Абонентский комплект (АК) предназначен для согласования оконечных устройств с ЦСК. АК выполняет 7 функций, каждой из которых поставлена в соответствие буква английского алфавита [2, 3].

импульсно-кодовая модуляция ИКМ;

— сопротивление изоляции проводов а и b относительно земли либо между проводами а и b;

— емкость между проводами а и b;

— изменение постоянного и переменного напряжения на проводах а и b;

— проверка на короткое замыкание.

На рисунке 7.1 показана структурная схема АК с учетом функций BORSCHT [8].

Рисунок 7.1 – Структурная схема АК с учетом функций BORSCHT

Цифровой абонентский доступ

Для подключения цифровых абонентов к ЦСК предусматриваются цифровые АК, расположенные в абонентском блоке. В отличие от аналогового АК, цифровой не выполняет многие из функций BORSCHT, так как они переносятся в цифровой ТА [2, 3].

Возможны два варианта доступа [2, 3, 6]:

— базовый доступ (BRA – Basic Rate Access) со скоростью 2В+D=144 кбит/с, но фактически скорость 192 кбит/с, так как передается дополнительная информация по синхронизации и управлению сетью;

— первичный доступ (PRA – Primary Rate Access) используется для систем с повышенной нагрузкой со скоростью 30В+D (локально-вычисли-тельные сети, УПАТС).

Функциональная схема организации доступа абонентов ISDN к ЦСК состоит из функциональных блоков, размещаемых у абонентов и на ЦСК. Физические устройства, образующие интерфейс между линией и пользователем, располагаются в непосредственной близости от терминалов и называются сетевыми окончаниями (NT). Модуль цифровых АЛ на ЦСК реализуется в виде линейного окончания LT и станционного окончания ET.

Доступ 2B+D позволяет внедрить новые услуги на существующей абонентской сети. Его реализация явилась предпосылкой для создания целого спектра телекоммуникационных средств, получивших название xDSL, где х означает различную реализацию, а DSL (Digital Subscribe Line) – цифровую абонентскую линию.

8 Лекция. Сигнализация в цифровых системах коммутации

Цель лекции: изучение студентами основных понятий сигнализации.

— основные понятия сигнализации;

— передача номера абонента по абонентской линии.

Основные понятия сигнализации

Сигнализация – совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих обмен сообщениями, связанными с управлением сетью в течение сеанса связи [2, 3, 5, 9].

Приём, передача, обработка линейных и управляющих сигналов при взаимодействии коммутационных станций друг с другом является основным содержанием процесса установления соединения, выполняемого управляющими устройствами коммутационных систем.

Протокол сигнализации – набор правил, в соответствии с которым осуществляется обмен сигналами управления сетью.

Обслуживание вызова включает в себя три области применения сигнализации (см. рисунок 8.1):

— абонентская – на участке между оконечным устройством и коммутационной системой;

— внутристанционная – между различными блоками внутри коммутационной системы;

— межстанционная – между различными коммутационными системами в сети.

Сигналы, передаваемые по телефонным каналам по своему функциональному назначению, подразделяются на три группы:

— линейные – сигналы, которые определяют этапы установления

соединения (занятие, ответ, отбой);

— управляющие (регистровые или сигналы маршрутизации) – сигналы,

Рисунок 8.1 – Виды сигнализации в телефонных сетях

передающие адресную информацию для маршрутизации вызовов к месту назначения (информация о номере вызываемого абонента, информация о категории и номере вызывающего абонента и др.);

— информационные акустические – сигналы, извещающие абонента о том, на каком этапе находится процесс установления соединения (ответ станции, посылка вызова, контроль посылки вызова, занято и др.).

Любое сообщение характеризуется:

— способом передачи или физическим носителем (видом электрических сигналов, в которых сообщение отображено);

— семантикой – смысловым содержанием, которое представлено кодом.

В существующих системах сигнализации можно проследить использование кодов:

— декадный (ДК), в котором значение сигнала определяется по количеству импульсов в десятичной системе счисления;

— полярно-числовой (ПЧК), в котором значение сигнала определяется по количеству и полярности элементарных посылок (импульсов постоянного тока);

— многочастотный код (МЧК), в котором значение сигнала определяется по составу частот (например, код «2 из 6», код DTMF («2 из 8»)).

Абонентская сигнализация применяется на участке между оконечным устройством и коммутационной системой [2, 6, 9]. На данном участке могут передаваться следующие сигналы:

1) вызов станции (занятие), который соответствует переходу абонентского шлейфа из разомкнутого состояния в замкнутое состояние при снятии телефонной трубки абонентом;

2) ответ абонента, который соответствует переходу абонентского шлейфа из разомкнутого состояния в замкнутое состояние при снятии трубки вызываемым абонентом;

3) отбой – соответствует переходу абонентского шлейфа в разомкнутое состояние при возвращении трубки на рычаг телефонного аппа-

— управляющие – адресные сигналы;

1) ответ станции (ОС) – информирует абонента о возможности набора номера (непрерывный тональный сигнал частотой (425+25) Гц);

2) посылка вызова (ПВ) – информирует вызываемого абонента о входящем вызове (посылка вызывного тока в виде периодической передачи сигнала частотой (25+2) Гц, периодом 5 секунд и напряжением (95+5) В;

3) контроль посылки вызова (КПВ) – информирует вызывающего абонента о том, что линия вызываемого абонента свободна (тональный сигнал частотой (425+25) Гц, периодом 5 секунд);

4) занято – информирует абонента о том, что попытка установления соединения по различным причинам окончилась неудачей или абонент на противоположной стороне повесил трубку (прерывистый тональный сигнал частотой 425Гц, периодом 0,3 секунды);

5) информационные сигналы, которые передаются абонентам при предоставлении дополнительных видов обслуживания (ДВО) (например, сигнал уведомления о входящем вызове).

На рисунке 8.2 представлена диаграмма последовательности обмена сигналами в процессе обслуживания внутристанционного вызова.

Передача номера абонента по абонентской линии

В настоящее время на телефонной сети используются два способа набора номера вызываемого абонента: импульсный набор (декадным кодом) и тональный набор (многочастотным кодом) [1, 2, 6, 7, 9].

При импульсном наборе импульсы посылаются путем поочередного размыкания и замыкания абонентского шлейфа (цепи постоянного тока) со скоростью 10 импульсов в секунду. Длительность размыкания (безтоковой посылки) равна 60мс, а длительность замыкания (токовой посылки) равна 40 мс. Для того чтобы определить конец одной цифры и начало следующей, межсерийный интервал должен быть не менее 200 мс. Число размыканий или замыканий до межсерийного интервала соответствует цифре номера. На рисунке 8.3 представлена временная диаграмм передачи цифр 2 и 4 импульсным набором номера.

Для передачи адресной информации тональным набором используют многочастотный код «2 из 8». Сигнальные частоты выбираются из двух отдельных групп частот звукового диапазона (см. рисунок 8.4):

— верхняя группа- 1209, 1336, 1477 и 1633 Гц.

Каждый сигнал содержит две сигнальные частоты. Одна из частот выбирается из нижней группы, вторая частота – из верхней. Частота 1633 Гц (кнопки А, В, С, D) используется для реализации дополнительного набора функций (например, в мини-АТС).

Рисунок 8.2 – Диаграмма обмена сигналами в процессе обслуживания внутристанционного вызова

Рисунок 8.3 – Временная диаграмма передачи цифр 2 и 4 импульсным набором

Рисунок 8.4 – Клавиатура телефонного аппарата

9 Лекция. Сигнализация в цифровых системах коммутации

Цель лекции: изучение студентами систем межстанционной сигнализации.

— классы систем межстанционной сигнализации;

— сигнализация токами тональных частот;

— пример протокола сигнализации токами тональных частот.

Классы систем межстанционной сигнализации

Различают три класса систем межстанционной сигнализации:

Рисунок 9.1 – Внутриканальная сигнализация

2) Сигнализация по выделенным сигнальным каналам (ВСК) – передача сигнальной информации по выделенному сигнальному каналу (см. рисунок 9.2).

Рисунок 9.2 – Сигнализация по выделенному сигнальному каналу

Сигнальные каналы могут быть отделены от разговорных:

— в пространстве (пространственное разделение);

— во времени (временное разделение);

— по частоте (частотное разделение).

3) Системы общеканальной сигнализации – передача сигнальной информации по каналу сигнализации, закрепленному за группой разговорных каналов (см. рисунок 9.3).

Рисунок 9.3 – Сигнализация по общему каналу

За группой разговорных каналов закрепляется высокоскоростной канал передачи, по которому сигнальные сообщения передаются в порядке очереди.

Существует два метода реализации систем сигнализации:

1) «Из конца в конец», при котором сигнальная информация, необходимая для установления соединения, передается во все коммутационные системы с исходящего конца (см. рисунок 9.4).

Рисунок 9.4 – Сигнализация «из конца в конец»

Транзитные КС и оконечная КС в обработке адресной информации не участвуют.

2) «От звена к звену», при котором информация, необходимая для установления соединения, передается между управляющими устройствами коммутационных систем и обрабатывается на каждой станции (см. рисунок 9.5).

Сигнализация типа 2ВСК (по двум выделенным сигнальным каналам) может быть реализована путем передачи сигналов в каналах систем ИКМ [1, 2, 3, 7, 9]. Цикловая структура цифрового потока зависит от применяемых стандартов

Рисунок 9.5 – Сигнализация «от звена к звену»

(ИКМ-30, ИКМ-24, ИКМ-15). На рисунке 9.6 показана цикловая структура цифрового потока в стандарте ИКМ-30.

Рисунок 9.6 – Цикловая структура цифрового потока в стандарте ИКМ-30

В цикле передачи аппаратуры ИКМ-30 организуется 32 канальных интервала. Канальный интервал (КИ) – промежуток времени, отводимый для передачи кодовой группы одного канала. Нулевой канальный интервал используется для цикловой синхронизации. КИ 1-15 и 17-31 используются для передачи информации пользователя (8 бит).

При использовании ВСК необходима идентификация разговорного канала, к которому относится тот или иной сигнал линейной или регистровой сигнализации, что осуществляется фиксацией положения сигнальных битов. Сигналы, имеющие отношение к соответствующему разговорному каналу, всегда передаются битами, размещенными в специально назначенной временной позиции.

В 16-ом канальном интервале передается сигнальная информация для двух разговорных каналов (РК_i и РК_i+16). Для каждого разговорного канала используется закрепляется 4 сигнальных бита(a, b, c, d). Для организации передачи сигнальной информации о состоянии 30 разговорных каналов организуется сверхцикл сигнализации, состоящий из 16 циклов.

В 16-ом КИ нулевого цикла передается сверхцикловой синхросигнал, от которого ведется отсчет сигнальных каналов. В 16-ом КИ первого цикла передается по 4 сигнальных бита для РК 1 и 16, в 16-ом КИ второго цикла передается по 4 сигнальных бита для каналов 2 и 17 и т. д. Так как сверхцикл содержит 16 циклов по 125 мкс, то длительность сверхцикла равна 2 мс (см. рисунок 9.7).

Рисунок 9.7 – Организация сверхцикла сигнализации

Сигнализация токами тональных частот

Протоколы сигнализации токами тональных частот можно классифицировать по двум основным признакам [1, 2, 3, 7, 9]:

— по методу передачи блоков данных.

Достоинства сигнализации токами тональных частот:

— обеспечивается такая же дальность передачи сигнальных сообщений, как и передача речи;

— сигнальные сообщения могут передаваться по любым каналам, по которым возможна передача речи.

Недостатки сигнализации токами тональных частот:

— возможность имитации линейных сигналов токами тех же частот во время разговора;

— относительно низкие информационные возможности протоколов.

Пример протокола сигнализации токами тональных частот

Протокол R1.5 (импульсный челнок) [1, 2, 7, 9]. Протоколы многочастотной сигнализации являются гибридными: линейные сигналы передаются по сигнальным каналам, а регистровые – по разговорным каналам многочастотным кодом. Протокол R1.5 – гибридный протокол многочастотной сигнализации, использующий одинаковые частоты для регистровой сигнализации в обоих направлениях: f₀ = 700, f₁ = 900, f₂ = 1100, f₄ = 1300; f₇ = 1500, f₁₁ = 1700 Гц. Количество сигналов в каждом направлении определяется числом сочетаний из 6 различных часто по 2 и определяется по формуле:

, (9.1)

Длительность сигнала составляет 45±5 мс.

Обмен сигналами начинается с передачи сигнала запроса на предыдущую станцию. Каждый следующий сигнал передается только после получения подтверждения предыдущего от приемной стороны. Протокол является самопроверяющимся. Каждому сигналу обратного направления отвечает сигнал прямого направления. Если обнаружена ошибка, то запрашивается повторение ранее принятого сигнала (см. рисунок 7.12).

Рисунок 9.8 – Обмен многочастотными сигналами по протоколу «импульсный челнок»

10 Лекция. Цифровые системы коммутации

Цель лекции: изучение студентами цифровой системы коммутации типа EWSD.

— характеристика цифровой системы коммутации типа EWSD;

— структура системы, состав оборудования, технические данные.

Характеристика цифровой системы коммутации типа EWSD.

Коммутационная система EWSD разработана фирмой Siemens (Германия) [2, 3, 7, 10]. ЦСК EWSD может использоваться на всех уровнях иерархии телефонных сетей в качестве оконечной, транзитной, междугородной и международной. EWSD имеет модульную структуру программных и аппаратных средств, обеспечивает широкий спектр основных и дополнительных услуг для стационарных, мобильных и ISDN-абонентов, позволяет подключать различные типы учрежденческих АТС. EWSD может выполнять функции узла коммутации услуг интеллектуальной сети (SSP – Service Switching Point). EWSD поддерживает системы сигнализации по выделенным сигнальным каналам и по ОКС№7. Межстанционная связь осуществляется по стандартным ИКМ-трактам.

Структура системы, состав оборудования, технические данные.

Базовая структура ЦСК EWSD показана на рисунке 10.1 [2, 3, 7, 10].

ЦСК EWSD содержит 4 типа аппаратных средств:

1) Оборудование доступа:

— DLU (Digital Line Unit) – цифровой абонентский блок, который может использоваться в качестве абонентского оборудования в самой станции, а также в качестве удаленного концентратора. В блок моут включаться: 952 ААЛ или 475 ЦАЛ на входах; 2 или 4 ИКМ-тракта на выходе. Блок выполняет следующие основные функции: BORSCHT (абонентский комплект), сканирование АЛ, выдача информации об изменении состояния АЛ в групповой процессор (GР в блоке LTG), преобразование импульсов набора номера в цифровую форму. Для надежности каждый блок подключается к двум линейным группам LTG.

— LTG (Line Trunk Group) – интерфейс к коммутационному полю SN. Выполняет функции мультиплексирования. Скорость передачи информации на участке LTG – SN 8192 кбит/с (128 каналов со скоростью 64 кбит/с). Каждая линейная группа подключается к обеим плоскостям дублированного коммутационного поля. К LTG могут подключаться: аналоговые АЛ и цифровые с доступом 2В+D; непосредственно цифровые СЛ и линии доступа 30В+D; через мультиплексоры (SC-MUX – Signaling Converter Multiplexer) аналоговые СЛ.

2) Групповое оборудование:

Рисунок 10.1– Базовая структура ЦСК EWSD

3) Центральное управляющее устройство:

1) управление базой данных;

2) управление всеми программами, станционными и абонентскими данными;

3) обработка полученной информации для маршрутизации, выбора пути, учета стоимости вызовов;

4) связь с центрами технической эксплуатации ЦТЭ;

5) управление интерфейсом «человек-машина»;

6) тестирование всех подсистем, обработка аварийной сигнализации.

Помимо координационного процессора, в состав центрального управляющего устройства входят:

4) МВ (Message Buffer) – буфер сообщений, который используется для координации внутреннего обмена сообщениями между координационным процессором, коммутационным полем, линейными группами и управлением сетью сигнализации по общему каналу;

6) SYP (System Panel) – системная панель, предназначенная для вывода внутрисистемных аварийных сигналов и непрерывного обзора состояния системы;

7) EM (External Memory) – внешнее запоминающее устройство, используемое для хранения программ и данных, непостоянно присутствующих в координационном процессоре, а также для хранения данных по учету стоимости вызовов и измерению нагрузки;

8) OMT (Operation and Maintenance Terminal) – терминал для эксплуатации и технического обслуживания.

9) Оборудование сети общеканальной сигнализации ОКС№7:

10) CCNC (Common Channel Network Control) – управляющее устройство сети ОКС№7. CCNC подключается к SN с помощью ИКМ-трактов со скоростью передачи 8 Мбит/с. По каналам ОКС передаются данные сигнализации через обе плоскости SN к линейным группам со скоростью 64 кбит/с. Аналоговые сигнальные тракты подключаются с помощью модемов.

Дальнейшее развитие ЦСК EWSD происходит в двух направлениях: наращивание пропускной способности для предоставления традиционных видов услуг и адаптация к обслуживанию трафика данных. В настоящее время на базе существующей структуры EWSD разработаны новые платформы:

— EWSD для узкополосной ISDN (EWSD.V15);

— EWSD Internet Node, позволяющая создавать Internet-узел;

— EWSD Broadband Node для интеграции технологии АТМ и технологии узкополосной ISDN.

Источник