Системы коммутации Лекция 1 Понятие ЕСЭ Принципы

Системы коммутации Лекция № 1 «Понятие ЕСЭ. Принципы построения ССОП и АТС» Салифов Ильнур Илдарович

Концепция ЕСЭ РФ Сетевой основой российских телекоммуникаций определена Единая сеть электросвязи (ЕСЭ). ЕСЭ связана с сетями электросвязи других стран и должна занять важное место в мировом информационном пространстве, в развивающейся Глобальной информационной инфраструктуре (ГИИ), основной целью которой является доступ к информации, для связи пользователей друг с другом в любое время и в любом месте приемлемой стоимости по некоторой глобальной шкале. История: 18 июня 2003 г. Государственной Думой принят новый Федеральный закон «О связи» , а старый утратил силу с 1 января 2004 г. Это событие знаменует завершение одного этапа развития связи в России (с 1992 г. по настоящее время) и начало нового. Предшествовавший период был связан с созданием и развитием Взаимоувязанной сети связи (ВСС), которая является преемницей Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС) , существовавшей в СССР с 1963 по 1992 г.

Концепция ЕСЭ РФ ЕСЭ совместно со средствами вычислительной техники и информационных технологий составляет техническую основу инфраструктуры информатизации российского общества и является технологической основой будущего «электронного» общества России. ЕСЭ входит в Федеральную связь Российской Федерации, объединяет все сети электросвязи, расположенные на территории России. ЕСЭ предназначена для удовлетворения потребностей населения, органов государственной власти и управления, обороны, безопасности, охраны правопорядка, а также хозяйствующих субъектов в услугах электросвязи. Устойчивая и качественная работа связи является важнейшим условием деятельности государства и общества.

Принципы, учитывающие особенности построения и функционирования ЕСЭ РФ Базовые принципы Определяют общие основы построения сетей связи: принцип организации сети как совокупности узлов распределения потоков сообщений и линий передачи между ними; принцип взаимоувязки и взаимодействия сетей различных типов и назначений; принцип иерархического построения сетей; принцип разделения сетей на сети общего и ограниченного пользования; принцип организации транспортных сетей и сетей доступа; принцип устойчивого и безопасного функционирования сетей; принцип соответствия международным и национальным стандартам и рекомендациям.

Принципы, учитывающие особенности построения и функционирования ЕСЭ РФ Структурные принципы Определяют основы построения структурных элементов сетей: территориальное разделение сетей на магистральные, внутризоновые и местные; разделение узлов сети в зависимости от назначений на классы и типы; комплексное использование различных линий и средств связи (кабельных, радио, в том числе спутниковых); построение трехсвязанной топологии магистральной первичной сети, при которой между любой парой узлов обеспечиваются три пути, проходящие по трем географически разнесенным трассам; взаимоувязка сетей, принадлежащих различным операторам, путем организации общих узлов и линий связи; охват сетей системами управления и мониторинга.

Принципы, учитывающие особенности построения и функционирования ЕСЭ РФ Принципы организации служб и систем связи: организация служб переноса (без функций оконечных абонентских устройств) и телеслужб (с функциями оконечных абонентских устройств); организация служб доступа к сетевым информационным ресурсам (информационно справочные службы); организация системы нумерации; организация систем управления соединениями, маршрутизации вызовов, сигнализации; организация абонентских и клиентских служб; организация службы универсального обслуживания; перманентное обновление и расширение номенклатуры служб и услуг, развитие мультимедийных служб; организация систем тарификации услуг и проведения взаиморасчетов между участниками процесса предоставления услуг; организация систем оценки качества предоставляемых услуг; организация систем маркетинга.

Классификация сетей Сеть связи (или телекоммуникационная сеть) – это технологическая система, которая состоит из линий и каналов связи, узлов, оконечных станций и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью с помощью абонентских терминалов, подключаемых к оконечным станциям; Инфокоммуникационная сеть (ранее применялись также термины «информационная сеть» , «компьютерная сеть» и др. ) – это технологическая система, которая включает кроме сети связи, также средства хранения, обработки и поиска информации и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью и доступом к необходимой им информации. ЕСЭ в соответствии со ст. 12 ФЗ «О связи» состоит из сетей следующих категорий:

Классификация сетей Сеть связи общего пользования (ССОП*) предназначена для предоставления услуг электросвязи любому пользователю на территории Российской Федерации. ССОП включает сети с географической (ABC) и негеографической (DEF) системой нумерации. ССОП представляет собой комплекс взаимодействующих сетей связи, включая сети связи для распространения программ телевизионного и радиовещания. ССОП Российской Федерации имеют присоединение к сетям связи общего пользования иностранных государств. Выделенные сети связи – это сети, предназначенные для предоставления услуг ограниченному кругу пользователей. Такие сети могут взаимодействовать между собой, но не имеют присоединения к ССОП ЕСЭ, а также к ССОП иностранных государств. Выделенная сеть может быть присоединена к ССОП ЕСЭ с переводом в категорию ССОП, если она соответствует ее требованиям. Технологические сети связи предназначены для обеспечения производственной деятельности организаций и управления технологическими процессами. При наличии свободных ресурсов эти сетевые структуры могут быть присоединены к ССОП ЕСЭ с переводом в категорию ССОП и использованы для предоставления возмездных услуг любому пользователю. Сети связи специального назначения предназначены для обеспечения нужд государственного управления, обороны, безопасности и охраны правопорядка в Российской Федерации. Такие сети не могут использоваться для возмездного оказания услуг связи, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.

Классификация сетей

Классификация сетей

Классификация сетей По функциональному признаку: Транспортной является та часть сети связи, которая выполняет функции переноса (транспортирования) потоков сообщений от их источников из одной сети доступа к получателям сообщений другой сети доступа путем распределения этих потоков между сетями доступа. Сетью доступа сети связи является та ее часть, которая связывает источник (приемник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью. По типу присоединяемых абонентских терминалов: Сети фиксированной связи, обеспечивающие присоединение стационарных абонентских терминалов. Сети подвижной связи, обеспечивающие присоединение подвижных (перевозимых или переносимых) абонентских терминалов. По способу организации каналов: Первичная сеть представляет собой совокупность каналов и трактов передачи, образованных оборудованием узлов и линий передачи (или физических цепей), соединяющих эти узлы. Первичная сеть предоставляет каналы передачи (физические цепи) во вторичные сети для образования каналов связи. Вторичная сеть представляет собой совокупность каналов связи, образуемых на базе первичной сети путем их коммутации (маршрутизации) в узлах коммутации и организации связи между абонентскими устройствами пользователей.

Классификация сетей По территориальному делению: Магистральная сеть (междугородная) – это сеть, связывающая между собой узлы центров субъектов Российской Федерации и узлы центра Российской Федерации. Магистральная сеть обеспечивает транзит потоков сообщений между зоновыми сетями и связанность ЕСЭ, является стратегически важным компонентом ЕСЭ; Зоновая (или региональная) сеть – сеть связи, образуемая в пределах территории одного или нескольких субъектов Федерации (регионов); Местная сеть – сеть связи, образуемая в пределах административной или определенной по иному принципу территории и не относящаяся к региональной сети связи. Местные сети подразделяются на городские и сельские; Международная сеть – сеть общего пользования, присоединенная к сетям связи иностранных государств. По кодам нумерации: Сети кода ABC – это сети стационарной связи, охватывающие территорию 8 миллионной зоны нумерации ABC; Сети кода DEF – это сети мобильной связи, интеллектуальной сети и т. д. , которым выделен код DEF. По организационно техническому построению: Магистральные сети I класса – сети, удовлетворяющие всем организационно техническим требованиям ЕСЭ в части обеспечения устойчивости и живучести сети, защищенности от информационных угроз и воздействия дестабилизирующих факторов; Магистральные сети II класса – сети, не полностью удовлетворяющие этим требованиям.

Классификация сетей По числу служб электросвязи: Моносервисные, предназначенные для организации одной службы электросвязи (например, радиовещания); Мультисервисные, предназначенные для организации двух и более служб электросвязи (например, телефонной, факсимильной и нескольких мультимедийных служб). По видам коммутации: Некоммутируемые; Коммутируемые – с коммутацией каналов, сообщений, пакетов. По характеру среды распространения: Проводные, радио и смешанные. В свою очередь, радиосети разделяются на спутниковые и наземные. По объему обслуживаемой территории: Сеть оператора связи, занимающего существенное положение (имеет более 25% монтированной емкости коммутации или пропускает более 25% трафика); Сети других операторов.

Основные сведения о ССОП (Тф. ОП) Сеть связи общего пользования, ССОП (Телефонная сеть общего пользования, Тф. ОП) (англ. PSTN, Public Switched Telephone Network) — это сеть, представляющая собой совокупность устройств и сооружений, обеспечивающих телефонную связь на некоторой территории для доступа к которой используются обычные проводные телефонные аппараты. Передача сигналов (в том числе и настройка соединения) и сам разговор осуществляется через одну и ту же универсальную линию связи от источника к адресату. Этот процесс занимает каналы связи всех задействованных при соединении устройств. В состав такой сети входят: коммутационные устройства (автоматические телефонные станции, узловые станции, подстанции, концентраторы и мультиплексоры); линейные сооружения (абонентские и соединительные линии, каналы междугородной и международной связи); гражданские сооружения (здания телефонных станций, усилительных пунктов); телефонные аппараты. Сеть называется коммутируемой, т. к. тракт передачи информации создается по запросу абонента на время передачи сообщения.

Архитектура телефонных сетей Традиционно различают следующие виды телефонных сетей общего пользования: 1. Местные сети (городские или сельские); 2. Зоновые сети; 3. Междугородные.

Городские телефонные сети Традиционно различают следующие виды телефонных сетей общего пользования: городские, сельские, зоновые и междугородные. Городские телефонные сети (ГТС) обеспечивают телефонную связь на территории более или менее крупного города и его ближайших пригородов. На городской сети встречаются: опорные станции (ОПС); городские транзитные станции (ТС) [совокупность УИС и УВС]; узлы исходящих или входящих сообщений (УИС или УВС).

Сельские телефонные сети (СТС) обеспечи вают телефонную связь в пределах сельских административных районов. Сети ГТ и СТС объединяет общее название местные телефонные сети. На сельской сети встречаются: центральные станции (ЦС); узловые станции (УС); оконечные станции (ОС).

Зоновые телефонные сети это комплекс сооружений, который предназначен для связи между абонентами нескольких разных местных телефонных сетей, расположенных на территории одной телефонной зоны. В такой зоне используется единая семизначная зоновая нумерация. Территории телефонных зон часто совпадают с территориями областей, краев и иных административных образований. Главным элементом зоновой сети является автоматическая междугородная телефонная станция (АМТС).

Междугородние телефонные сети Междугородная телефонная сеть это комплекс сооружений, которые предназначены для организации связи между абонентами местных телефонных сетей, расположенных на территории разных телефонных зон. На междугородной сети встречаются : узлы автоматической коммутации (УАК); междугородные АМТС. УАК ориентирован на передачу больших транзитных потоков.

Зоновый принцип Тф. ОП в России

Учрежденческо производственные телефонные сети Помимо этого существуют также учрежденческие, ведомственные, корпоративные телефонные сети. Учрежденческо производственные АТС (УПАТС) обеспечивают внутреннюю телефонную связь предприятий, учреждений, корпораций, организаций. Такие сети могут быть и полностью автономными, но чаще всего они имеют доступ к телефонной сети общего пользования.

Основные понятия, применяемые при нумерации телефонных сетей Номер — десятичное число, последовательность цифр в кото ром определена специальным планом. Составной частью номера является код (коды), который используется для идентификации в номере какого либо признака. План нумерации — формат и структура номеров, используе мых в данном плане. План нумерации не включает в себя никакой дополнительной информации, кроме информации о номере. План нумерации можно разделить на международный план нумерации (план нумерации международных служб электросвязи) и национальные планы нумерации. Международным планом нуме рации являются по сути Рекомендации Международного Союза Электросвязи (ITU, МСЭ). Главным принципом построения международно го плана нумерации является зоновый принцип. В зоне нумерации все номера имеют общий код — код страны. Например, для Мексики выделен код 52, для Финляндии 358. США, Канаде и еще группе стран присвоен общий код 1. Код 881 назначен МСЭ для Глобальных сетей подвижной спутниковой связи.

Основные понятия, применяемые при нумерации телефонных сетей Под национальным планом нумерации понимается реализация международного плана в конкретной стране, группе стран, гло бальной службе или сети. Международным планом нумерации каждой конкретной стране или группе стран, глобальной службе или сети присвоен код, называемый кодом страны. Национальный план нумерации Российской Федерации также построен по зоновому принципу. Каждой зоне нумерации назначает ся свой трехзначный код. В плане нумерации Российской Федерации введены поня тия географических и негеографических зон нумерации, а также коды выхода к спецслужбам. Географическая зона нумерации (ей при сваивается код BC) организуется A на территории субъекта Россий ской Федерации. Негеографическая зона нумерации организует ся на базе Сети (корпоративной) или услуги (ей присваивается код DEF).

Структура национального плана нумерации телефонной сети связи Российской Федерации

Основные понятия, применяемые при нумерации телефонных сетей Третья Пленарная Ассамблея МККТТ (1964 г. ) рассмотрела проект плана нумерации для мировой автоматической и полуавто матической телефонной связи. План определял принципы постро ения мировой нумерации и распределение кодов между странами. Весь мир был разбит по географическому принципу на 9 зон, отличавшихся значением первого знака в коде стран. « 1» — зона стран Северной и Центральной Америки; « 2» — зона стран Африки; « 3» и « 4» — зона стран Европы и бассейна Средиземного моря; « 5» — зона стран Южной Америки; « 6» — зона стран Австралии и Океании; « 7» — зона СССР; « 8» — зона стран Азии и Дальнего Востока; « 9» — зона стран Азии и Ближнего Востока. С 1964 года план нумерации международной телефонной службы стал Рекомендацией Е. 163 МККТТ

Структура международного номера по Рекомендации Е. 163 Междугородный код харак теризует зоны нумерации внутри страны, а номер абонента однозначно определяет точку подключения абонентского терминала в зо не нумерации внутри страны. Междугородный код и следующий за ним номер абонента образуют национальный (значащий) номер.

Нумерация абонентов географических зон нумерации Географические зоны нумерации с кодом ABC образуются на территории каждого субъекта Российской Федерации. В регионах, на отдельных территориях которых сконцентрирована крупная телефон ная емкость, возможно создание дополнительных географических зон нумерации с присвоением кодов ABC. Например, на территории Краснодарского края (код АВС=861) создана зона нумерации Сочи, которой присвоен отдельный код (АВС=862). При полном использо вании ресурса кода BC географической зоны в дополнение к A суще ствующей вводится вторая географическая зона нумерации для той же территории с новым кодом ABC. Зоновый номер абонента, как правило, содержит семь знаков. При семизначной нумерации на местных сетях зоновый номер совпа дает с абонентским номером местной сети. ABC — код географической зоны нумерации, идентифици рующий зону нумерации.

Нумерация абонентов негеографических зон нумерации

Нумерация абонентов негеографических зон нумерации В негеографических зонах нумерации применяется закрытая семизначная нумерация абонентов. Допускается создание групп абонентов, объединенных отдельным планом нумерации. При ис ходящей связи для осуществления вызова вне своей группы наби рается префикс Пм. Абоненты негеографической зоны нумерации для связи между собой используют следующий план набора ав. ХХХХХ. Разрешает ся также использование плана набора вида Пн DEFав. ХХХХХ или плана набора вида Пмн 7 DEFав. ХХХХХ (последний только при зака зе абонентом соответствующей услуги). DEF — код негеографической зоны нумерации, идентифици рующий вид услуги.

Нумерация для организации доступа абонентов к интеллек туальным услугам Интеллектуальные услуги доступны пользователям при плане набора: Пн. DEF X 1 X 2 X 3 Х 4. . . Хn. № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Наименование услуг Действующий код DEF Бесплатный вызов 800 Вызов с автоматической альтернативной оплатой Вызов по кредитной карте Телеголосование 803 Универсальный номер доступа Вызов по предоплаченной карте Вызов по расчетной карте Виртуальная частная сеть Универсальная персональная связь Услуга за дополнительную оплату 809 Перспективный код DEF 800 801 802 803 804 805 806 807 808 809

Построение городских телефонных сетей (ГТС) 1. Нерайонированная ГТС. Используются в городах с небольшой емкостью и обслуживаемой территорией. Нумерация на сети может быть: Четырехзначная (если емкость АТС не превышает 10000 номеров). В этом случае максимальная емкость сети 8000 номеров, т. к. в качестве первой цифры номера нельзя использовать цифры 0 и 8; Пятизначная. Максимальная емкость сети 80000 номеров.

Построение городских телефонных сетей (ГТС) 2. Районированная ГТС. Территория города разбивается на районы. В каждом из районов размещается районная АТС (РАТС), в которую, как правило, включаются 10000 абонентов этого района. Капитальные затраты на линейные сооружения сокращаются за счет существенного уменьшения протяженности абонентских линий, имеющих низкий коэффициент использования.

Построение городских телефонных сетей (ГТС) 3. ГТС с узлами входящих сообщений (УВС). При увеличении емкости свыше 50 60 тысяч номеров на ГТС территория города делится на узловые районы. Внутри узлового района РАТС связываются по принципу «каждая с каждой» . Связь между РАТС разных узловых районов осуществляется через УВС. Максимальная емкость сети 800000 номеров.

Построение городских телефонных сетей (ГТС) 4. ГТС с узлами исходящих (УИС) и входящих сообщений (УВС). При емкости свыше 500 600 тыс. территория города делится на узловые районы емкостью до 100 тыс. номеров каждый.

Базовая услуга в Тф. ОП с коммутацией каналов Суть базовой услуги в Тф. ОП с коммутацией каналов заключается в предоставлении «прозрачного» канала для транспортировки электрического сигнала, отображающего звуковой и речевой сигнал от одного терминального оборудования, находящегося в помещении абонента, до другого. Тф. ОП, как система массового обслуживания, обеспечивает выбор и предоставление этого канала на время жизни каждого сеанса связи. Единицей измерения емкости телефонного канала является два элементарных типа каналов: 1. Для аналоговых сетей Тф. ОП единицей измерения ёмкости коммутируемого канала является канал тональной частоты (КТЧ). частоты КТЧ 2. Для цифровых сетей Тф. ОП единицей измерения ёмкости коммутируемого канала является основной цифровой канал (ОЦК). канал ОЦК

Канал тональной частоты (КТЧ) Коммутируемые каналы аналоговой телефонной сети обеспечивают передачу электрических сигналов связи в эффективно передаваемой полосе частот (ЭППЧ) 0, 3 — 3, 4 к. Гц. Таким образом, полоса пропускания равна 3100 Гц. Носителем информации является амплитуда передаваемого по линии электрического сигнала. Хотя человеческий голос имеет более широкий спектр примерно от 100 Гц до 10 к. Гц, при такой полосе обеспечивается высокая степень разборчивости речи и хорошая естественность (узнаваемость) её звучания, а теряется лишь высокочастотная окраска голоса. Строгое ограничение полосы пропускания тонального канала связано с необходимостью обеспечения экономии частотного ресурса для использования аппаратуры уплотнения и коммутации каналов в телефонных сетях.

Основной цифровой канал (ОЦК) Коммутируемые каналы цифровой телефонной сети обеспечивают передачу электрических сигналов связи в цифровых каналах, кратных 64 кбит/c. Носителем информации является не амплитуда передаваемого по линии электрического сигнала, а временная последовательность импульсов. Основной цифровой канал (ОЦК) представляет собой бесконечную последовательность байтов с периодом следования 125 мкс. Емкость основного цифрового канала составляет 64 кбит/c. Иногда используют синоним – временной интервал ВИ (time slot). ОЦК образуется путем трехступенчатого преобразования из КТЧ: дискретизация, квантование и кодирование. Способ получил название ИКМ. А устройство, преобразующее канал КТЧ в канал ОЦК – ИКМ кодек.

ИКМ кодирование 1. Дискретизация представление непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений (отсчетов). Эти отсчеты берутся в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом дискретизации. Диапазон частот КТЧ составляет 300— 3400 Гц. Для дискретизации по теореме Котельникова необходимо удвоить частоту 3400 Гц. Получаем 6800 Гц. Из за не идеальности фильтров, имеющих полосу расфильтровки, отличную от нуля, частоту дискретизации увеличили до 8000 Гц. 2. Квантование замена величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин уровней квантования. Уровни квантования делят весь диапазон возможного изменения значений сигнала на конечное число интервалов шагов квантования (256). 3. В канал передаётся не сам отсчёт, а двоичная кодовая комбинация, обозначающая его номер. Операция преобразования квантованных отсчетов в кодовое слово называется кодированием. Каждое кодовое слово передается в пределах одного интервала дискретизации. 8 бит * 8000 отсчетов/с = 64 к. Бит/с.

Хронология использования телефонных каналов

Схемы организации телефонных каналов Аналоговая телефонная сеть с использованием каналов КТЧ Цифровая телефонная сеть с использованием каналов ОЦК

Структура сети ССОП (Тф. ОП) В состав ССОП (Тф. ОП) входят следующие элементы: 1. Линейные сооружения (абонентские и соединительные линии, каналы междугородной и международной связи); 2. Абонентские телефонные аппараты; 3. Коммутационные устройства (автоматические телефонные станции, узловые станции, подстанции, концентраторы и мультиплексоры); 4. Гражданские сооружения (здания телефонных станций, усилительных пунктов). Под телефонной коммутацией понимают совокупность операций, проводимых для образования соединительного тракта. Коммутация осуществляется на коммутационных узлах, в состав оборудования которых входит коммутационная система и управляющее устройство.

Линейные сооружения Структура абонентских линейных соединений Структура соединительных линий между АТС

Абонентский телефонный аппарат Схема простейшего телефонного аппарата Схема звонка Схема микрофона и телефона (динамика)

Коммутационный узел В общем случае, коммутационный узел (станция) содержит: 1. Подсистема управления представляет собой вычислительную сеть и устройство управления, принимающее логические решения относительно реализации услуг. Обеспечивает установление соединения через коммутационное поле, а также прием и передачу управляющей информации; 2. Подсистема коммутации, которая обеспечивает по командам, получаемым от подсистемы управления, соединение любой входящей линии с любой исходящей линией на время обмена информацией; 3. Подсистема доступа, реализующая функции, обусловленные сигналами, которые невозможно передать через подсистему коммутации; 4. Подсистема сигнализации служит «посредником» между подсистемой управления и внешним окружением (абонентскими линиями от терминального оборудования, соединительными линиями от смежных узлов коммутации) при обмене сигналами в процессе реализации услуг. В направлении приема она обеспечивает достоверный прием сигнала и преобразование его в форму, «понятную» подсистеме управления. В направлении передачи – по команде подсистемы управления передается сигнал в виде, «понятном» внешнему окружению;

Коммутационный узел 5. Подсистема синхронизации, задачей которой является обеспечение синхронной работы как подсистем между собой, так и всех цифровых схем каждой из подсистем. Это достигается за счет выработки четко синхронизированных импульсных последовательностей, заставляющих работать каждую из цифровых схем; 6. Подсистема технической эксплуатации. Подсистема обеспечивает работу коммутационного узла в моменты возникновения внештатных ситуаций (коэффициент готовности 0. 99999). Кроме того, она обеспечивает возможность получения обслуживающим персоналом аварийных сообщений и дает ему «инструмент» для локализации неисправностей, перераспределения оборудования, его ремонта или замены и администрирования баз данных.

Классификация коммутационных узлов Коммутационные узлы сетей связи классифицируются по ряду признаков: по виду передаваемой информации (телефонные, телеграфные, вещания, передачи данных и др. ); по способу обслуживания соединений (ручные, автоматические); по месту, занимаемому в сети электросвязи (районные, центральные, узловые, оконечные, транзитные станции, узлы входящего и исходящего сообщения); - по типу сети связи (городские, сельские, учрежденческие, междугородные); - по типу коммутационного и управляющего оборудования (декадношаговые, координатные, квазиэлектронные, электронные); - по емкости, т. е. по числу входящих и исходящих линий или каналов (малой, средней, большой емкости); - по типу коммутации (оперативная, кроссовая); - по способу разделения каналов (пространственный, пространственновременной); - по способу коммутации (с запоминанием и без запоминания).

Классификация по способу коммутации 1. Коммутация без запоминания (КК – коммутация каналов) – для передачи сообщения требуется установление сквозного канала между оконечными пунктами, используется для передачи больших объемов информации. Достоинства: Возможность организации диалога, так как время передачи сообщения не велико, абоненты имеют возможность обмениваться сообщениями после установления соединения независимо от нагрузки, поступающей на станцию. Недостатки: В случае отсутствия свободных каналов в требуемом направлении, абонент получает отказ в установлении соединения (система с отказами). В режиме КК могут работать все ЦСК. 2. Коммутация с запоминанием (КС, КП) а) КС – коммутация сообщений – в случае отсутствия каналов в требуемом направлении сообщение записывается в память управляющих устройств и в случае освобождения канала передается получателю (используется в телеграфной связи). б) КП – коммутация пакетов – сообщение разбивается на пакеты, каждый из которых имеет заголовок и информационную часть; в заголовке первого пакета указываются адреса входящего и исходящего пунктов, количество пакетов в сообщении и т. д. ; в заголовках других пакетов может содержаться идентификатор принадлежности пакета к данному сообщению. Пакеты могут передаваться двумя способами: дейтаграмный (датаграмный); через ячейки памяти (виртуальный канал). В режиме коммутации пакетов работают АТСЭ АХЕ 10, EWSD, S 12.

Соединения в коммутационных узлах На коммутационных узлах могут устанавливаться соединения следующих видов: Внутристанционное соединение устанавливается между абонентами данной телефонной станции; Исходящее соединение устанавливается по инициативе абонента данной станции с абонентом других станций; Входящее соединение устанавливается с абонентом данной станции по вызову, поступившему по соединительной линии от другой станции; Транзитное на данной станции коммутируются две соединительные линии с целью соединения абонентов других станций.

Структурная схема коммутационного узла Коммутационные узлы и станции представляют собой совокупность технических средств, предназначенных для обработки вызовов, поступающих по абонентским и соединительным линиям сети, для предоставления инициаторам этих вызовов основных и дополнительных услуг связи, а также для учета и для начисления платы за услуги. БАЛа – блок абонентских БАЛа аналоговых линий; БАЛц – блок абонентских БАЛц цифровых линий; АК – абонентский комплект; АК NT – цифровой сетевой терминал NT (ISDN); КП – коммутационное поле; КП БСЛ – блок соединительных линий; БСЛ КСЛ – комплект соединительных КСЛ линий; УУ – управляющее устройство; УУ OAM – подсистема эксплуатации, OAM администрирования и обслуживания.

Абонентские комплекты Абонентский комплект обеспечивает взаимодействие оборудования станции с оконечным устройством пользователя (например, телефонным аппаратом). Основными функциями абонентских комплектов являются: В – Battery – обеспечение электропитания терминального оборудования (телефонного аппарата) постоянным током; О – Over voltage – защита оборудования узла коммутации от сигналов уровня, выше допустимого для элементной базы, на которой построена данная АТС; R – Ringing – подключение к абонентской линии генератора вызывного сигнала для передачи сигнала «Посылка вызова» (ПВ) частотой 25 ± 2 Гц и напряжением 95 ± 5 В; S – Supervision – контроль состояния шлейфа абонентской линии с целью обнаружения сигналов «Вызов» , «Ответ» «Отбой» , цифр номера, передаваемых декадными импульсами; С – Coding – аналого цифровое и цифроаналоговое преобразование сигнала; H – Hybrid – переход от двухпроводной схемы дуплексной связи к четырехпроводной, в которой разделены тракты прямого и обратного направлений передачи; Т – Test – подключение испытательного оборудования для проверки, как минимум, основных параметров абонентской линии, таких как сопротивление каждого провода, емкость, сопротивление изоляции. Первые буквы английских названий этих семи функций, реализуемых в модельной АТС, как и во всех современных системах коммутации, со составляют аббревиатуру BORSCHT.

Абонентские комплекты

Функциональная схема абонентского комплекта

Функции аналоговых абонентских комплектов Подача питания в ТЛФ (функция В) может осуществляться по трансформаторной или по конденсаторной схеме. В первом случае используются источники напряжения, во втором – источники тока. Источники напряжения включаются последовательно с разговорным трактом, источники тока – параллельно. Защита от перенапряжений (функция О) осуществляется в двух местах: в кроссе – от высоких напряжений свыше 200 В и в АК – от пониженных напряжений до 200 В с помощью встречно включенных диодов, ограничивающих дальнейшее прохождение напряжения в схему АК. Наиболее распространенный способ подачи вызывного напряжения в телефонный аппарат абонента (110 В частотой 25 Гц) (функция R) – через контакты реле, управляемое по шине данных и управления (ШДУ). Для предохранения контактов реле от обгорания сигнал ПВ синхронизируется с моментами включения и отключения реле. Функционирование АК происходит под воздействием управляющего устройства УУ АК, которое от шины данных и управления (ШДУ) принимает команды на исполнение и отдает информацию обо всех изменениях, регистрируемых схемой обработки линейной сигнализации на абонентском участке (функция S).

Функции аналоговых абонентских комплектов Принципиальная схема, реализующая функцию S: При разомкнутом шлейфе абонентской линии транзистор Т закрыт. При замыкании шлейфа напряжение на резисторе R уменьшается (изменяется состояние контрольной точки) и транзистор Т открывается. Это событие обнаруживается процессором прибора Пр. П при очередном сканировании контрольной точки и фиксируется управляющим устройством абонентского комплекта УУ АК при очередном опросе процессора прибора. Таким образом, можно обнаружить линейные сигналы ВЫЗОВ, ОТВЕТ, ОТБОЙ абонента и управляющие (адресные) сигналы декадного кода.

Функции аналоговых абонентских комплектов Преобразование аналогового сигнала в цифровой и обратно (функция С) производится кодером и декодером, соответственно, которые конструктивно исполнены в виде единого устройства кодека. Для аналоговых ОУ преобразование производится согласно Рекомендации MKKTTG. 711. Основной метод преобразования – импульсно кодовая модуляция. Дифференциальная система (функция Н) реализуется на основе трансформаторных схем или операционных усилителей и обеспечивает стык двухпроводной абонентской линии и четырехпроводного внутристанционного тракта ИКМ. Балансный контур (БК), состоящий из резистора R 1 и конденсатора СЗ, настраивается на среднестатистическую длину абонентской линии.

Функции аналоговых абонентских комплектов Контроль целостности абонентской линии и абонентского комплекта (функция Т) реализуется с помощью двух реле, первое из которых подключает тестовое оборудование для контроля трех параметров АЛ: сопротивления каждого провода относительно земли, сопротивления шлейфа и емкости между проводами. Второе реле предназначено для обеспечения контроля параметров станционного окончания АК: напряжения питания, асимметрии, напряжения вызывного сигнала.

Комплект соединительных линий устанавливается только при сопряжении цифровых станций с другими типами станций. КСЛ предназначены для согласования унифицированного интерфейса КП с конкретным типом СЛ (с 3 х проводной физической СЛ, с 4 х проводной аналоговой системой передачи СП и т. д. ). Функциями линейного комплекта (КСЛ) являются: восстановления биполярного сигнала из квазитроичного кода на приеме; выделение тактовой частоты из группового тракта для устранения "проскальзываний" информации (обеспечение синхронности) с помощью выделителя тактовой частоты (ВТЧ); синхронизация тракта для определения порядка следования каналов (обеспечение синфазности); выравнивание фаз различных трактов на входе коммутационного поля; преобразование биполярного сигнала, приходящего из коммутационного поля, в квазитроичный на передаче.

Коммутационное поле (КП, SN – Switching Network) предназначено для коммутации любого канала входящего тракта с любым каналом исходящего тракта. Структурная схема КП содержит: последовательно-параллельные преобразователи (S – P) на входе; параллельно-последовательные (P – S) – на выходе; информационное запоминающее устройство (ИЗУ); адресное ЗУ (АЗУ). В ИЗУ хранится разговорная информация, а в АЗУ – данные об устанавливаемых соединениях.

Элементная база систем коммутации Под коммутацией понимается любой вид переключения электрических цепей (замыкание, размыкание, переключение с одной цепи на другую). Для реализации процесса коммутации применяются коммутационные приборы. Коммутационным прибором называется устройство, обеспечивающее замыкание, размыкание и переключение электрических цепей, подключенных к его входам и выходам, при поступлении управляющего сигнала. Замыкание или размыкание электрической цепи в коммутационном приборе осуществляется коммутационным элементом, который в простейшем случае представляет собой один контакт на замыкание.

Элементная база систем коммутации Цикл работы коммутационного прибора состоит из трех фаз: - фаза срабатывания (замыкания), длительность которой определяется временем переключения прибора из нерабочего состояния в рабочее и зависит от конструктивных особенностей и схемы включения управляющих цепей; - фаза удержания (активное состояние), длительность которой зависит от функций прибора; фаза выключения (отпускания), длительность которой определяется скоростью возврата прибора в нерабочее состояние и зависит от конструкции прибора и схемы включения управляющих цепей.

Элементная база систем коммутации Коммутационные приборы могут быть классифицированы по следующим признакам: 1. По назначению: коммутация цепей управления (реле); коммутация трактов в поле (искатели, соединители различных типов). 2. По способу удержания точки коммутации в рабочем состоянии: механическое удержание; электрическое (магнитный поток создается током, протекающим по обмоткам прибора); магнитное (магнитный поток для удержания создается либо постоянным магнитом, либо за счет остаточной индукции сердечника или контактных пружин). 3. По структурным параметрам : число входов n; число выходов m; доступность D; число одновременно коммутируемых линий (проводность) р. Производными от этих параметров являются общее число точек коммутации и коммутационных элементов, максимальное число одновременных соединений.

Элементная база систем коммутации 3. По структурным параметрам (число входов n; число выходов m; доступность D; число одновременно коммутируемых линий (проводность) р): Производными от этих параметров являются общее число точек коммутации и коммутационных элементов, максимальное число одновременных соединений. коммутационные приборы типа реле (1× 1): коммутационные приборы типа искателей (1×m):

Элементная база систем коммутации коммутационные приборы типа соединителей (n×m): коммутационные приборы типа многократных соединителей n(1×m):

Элементная база систем коммутации 4. По временным параметрам : время срабатывания (tср) – интервал времени между подключением питания к управляющим входам и переключением всех коммутационных элементов в рабочее состояние; время отпускания (tотп) – интервал времени между подачей команды на отключение и возвратом всех коммутационных элементов в нерабочее состояние.

Виды цифровой коммутации 1. Пространственная коммутация, при которой процесс приема и передачи информации из входящего тракта в исходящий осуществляется в одном временном интервале. Для реализации функций пространственной коммутации используются модули пространственной коммутации МПК.

Виды цифровой коммутации 2. Временная коммутация, при которой осуществляется процесс передачи информации, принятой в одном временном интервале течение одного временного интервала. Для реализации функций пространственной коммутации используются модули временной коммутации.

Классификация систем управления Система управления состоит из нескольких управляющих устройств (УУ) , которые определенным образом взаимодействуют друг с другом. 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

Классификация систем управления

Классификация систем управления Централизованное управление. Система управления состоит из одного центрального управляющего устройства (ЦУУ) в пределах всей системы коммутации. Достоинства централизованных систем управления: простота построения; 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. Возможны два способа реализации ЦУУ: 1. На базе одного дублированного процессорного модуля; 2. На базе нескольких процессорных модулей.

Классификация систем управления 1. На базе одного дублированного процессорного модуля ЭУМ электронные управляющие машины. В этом случае ЦУУ выполняет как общестанционные, так и местные задачи по управлению оборудованием ЦСК.

Классификация систем управления 2. На базе нескольких процессорных модулей При этом повышается надежность системы управления и появляется возможность наращивания ее производительности.

Классификация систем управления Иерархическое управление. Система управления состоит из ЦУУ и нескольких групп периферийных управляющих устройств ПУУ, находящихся между собой в отношении иерархического подчинения 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.

Классификация систем управления 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, 5 ESS, NEAX.

Классификация систем управления Децентрализованное (распределенное) 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. Достоинства децентрализованных систем управления: простота реализации; 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. Возможны два способа реализации ДУУ: 1. Полностью распределенной; 2. Частично распределенной.

Классификация систем управления 1. Полностью распределенной системы управления. В каждом функциональном блоке (модуле) находится УУ, а взаимодействие между модулями осуществляется через цифровое коммутационное поле ЦКП

Классификация систем управления 2. Частично распределенная система управления. 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.

Классификация систем управления По типу системного интерфейса. 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: 1. Непосредственная связь УУ – одновременно обеспечивается взаимодействие между парой УУ (организуется при небольшом количестве УУ); 2. Связь УУ через общую шину – 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;

Классификация систем управления 3. Связь УУ через коммутационное поле – 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).

Фазы работы систем управления 1 этап. Обнаружение события (поступление вызова от абонента, набор номера, отбой абонента, ответ абонента). Событие обнаруживается путем сканирования – периодического опроса контрольных точек приборов. Результат текущего опроса сравнивается с предыдущим состоянием контрольной точки, которое хранится в памяти управляющего устройства. Если текущее состояние отличается от предыдущего, то делается вывод о том, что произошло событие. 2 этап. Формирование управляющих воздействий (управляющих команд). На данном этапе происходит определение характера события. В зависимости от характера события формируются управляющие команды. Также на данном этапе происходит поиск свободных соединительных путей в коммутационном поле. Поиск происходит без непосредственного (электрического) обращения к самим приборам в памяти управляющего устройства. 3 этап. Выдача управляющих команд. На данном этапе происходит выдача управляющих команд в блоки периферийного оборудования. После выполнения команд приборы и вызовы переводятся в новое состояние.

Эволюция систем коммутации

Декадно шаговые АТС (АТСДШ) Коммутация в декадно шаговых АТС производится под непосредственным управлением сигналов набора номера вызывающим абонентом, без использования каких бы то ни было централизованных управляющих устройств. Каждая набираемая вызывающим абонентом цифра управляла одним искателем, и каждый искатель мог обслуживать всякий раз только один вызов.

Декадно шаговые АТС (АТСДШ) Шаговый искатель Движение щеток искателя, управляемое импульсами тока, поступающими в обмотку в результате набора номера абонентом, называется вынужденным исканием. Шаговые и декадно шаговые искатели. Искатели называют шаговыми (ШИ) потому, что их контактные щетки передвигаются по ламелям контактного поля шаг за шагом при каждом притяжении якоря электромагнита и совершают только вращательное движение.

Декадно шаговые АТС (АТСДШ) АТСДШ на 100 номеров Каждая абонентская лини включена в щетки линейного искателя ЛИ и параллельно в ламели контактного поля всех линейных искателей данной станции. Вследствие того, что каждая абонентская лини непосредственно соединена со своим (индивидуальным) искателем, для стономерной АТС потребуется сто достаточно сложных и дорогих искателей ДШИ 100, использование которых ограничено, так как из ста абонентов одновременно разговаривают не более 10 15 пар. Кроме того, емкость такой АТС ограничена емкостью контактного поля ДШИ 100 (не более 100 номеров).

Декадно шаговые АТС (АТСДШ) Функциональная схема АТСДШ Для сокращения количества ДШИ 100 и увеличения емкости АТС до необходимого числа номеров применяют способ последовательного (группового) искания. Ступень предварительного искания позволяет сократить объем коммутационного оборудования.

Декадно шаговые АТС (АТСДШ) Функциональная схема АТСДШ Если емкость АТС больше 1000 номеров, то в схему группообразования вводится дополнительная ступень ГИ. В функции I ГИ входит выбор свободного II ГИ, обслуживающего определенную тысячную группу абонентов

Декадно шаговые АТС (АТСДШ) АТСДШ на 8 000 абонентов

Координатные АТС (АТСК) Коммутация в координатных АТС производится косвенным (регистровым) управлением. Характеризуются применением в качестве основного коммутационного устройства многократного координатного соединителя (МКС), звеньевым построением ступеней искания, регистровым управлением. В состав коммутационного оборудования АТСК входит коммутационное поле, имеющее три вида ступеней искания: 1. Абонентского (АИ), которая обеспечивает непосредственное обслуживание абонентских линий по исходящей и входящей связи. При исходящей связи работает в режиме свободного искания (поиск свободного ИШК), а при входящей связи – в режиме линейного искания (поиск требуемой АЛ); 2. Группового (ГИ), на которой используется режим группового искания (выбор группы линий); 3. Регистрового (РИ), на которой используется режим свободного искания (поиск свободного абонентского регистра). В коммутационное поле внутристанционные линии включаются через шнуровые комплекты – исходящий (ИШК) и входящий – (ВШК).

Координатные АТС (АТСК)

Координатные АТС (АТСК) Основными конструктивными элементами МКС являются вертикальные блоки (вертикали) и выбирающие планки с выбирающими электромагнитами. Подключение любого входа к выходу осуществляется срабатыванием выбирающего и удерживающего электромагнитов.

Квазиэлектронные АТС (АТСКЭ) характеризуются тем, что в качестве управляющих устройств используются электронные управляющие машины ЭУМ, которые работают по записанной программе, хранящейся в памяти, а коммутационное поле строится на разных типах матричных соединителей. Блоки БАЛ выполняют функции ступени АИ, блоки БСЛ – ступени ГИ. Количество звеньев в блоках зависит от емкости станции. Для построения коммутационного поля используются различные типы матричных соединителей: ферридовые, интегральные, гезаконовые. В качестве коммутационных элементов в этих соединителях применяются герметизированные контакты – герконы. Геркон имеет стеклянный корпус, в который запаяны две или три контактные пружины. В коммутационных полях применяются герконы с контактными группами на замыкание. При прохождении тока по обеим обмоткам управления в матрице обмоток создается магнитное поле, которое обеспечивает замыкание герконов в соответствующей точке коммутации. Удержание герконов в замкнутом состоянии осуществляется за счет остаточной магнитной индукции. Для выключения точки коммутации ток пропускается по одной из обмоток в матрице обмоток.

Квазиэлектронные АТС (АТСКЭ)