СКЕЗ Концентрация абонентской нагрузки Принципы построения и функционирования концентраторов
Концентратор • У цей час функціональною частиною практично будь-якої цифрової комутаційної станції є концентратор - обладнання, що дозволяє здійснити попереднє ущільнення абонентського навантаження з метою більш раціонального використання сполучних ліній між самим концентратором і основної (опорної) комутаційною станцією. Концентратор дозволяє замінити велику кількість ліній підключення вилучених абонентів до станції високошвидкісними цифровими сполучними лініями
Концентратор
концентратор • Це економічно й технічно вигідно, оскільки інтенсивність навантаження на абонентську лінію становить 0, 1 -0, 2 Ерл, на сполучну лінію - 0, 7. . . 0, 8 Ерл. Особливо це ефективно для сільської місцевості, де абоненти розсіяні по великій території й витрати на індивідуальні кабелі від станції до кожного абонента величезні. Концентратор дозволяє сконцентрувати навантаження від абонентів і передати її на оптимально розташовану опорну АТС. • У цифрових комутаційних станціях використовуються три типи концентраторів - змішані, цифрові й аналогово-цифрові. Аналого-цифровий концентратор поєднує навантаження до аналогових каналів для передачі по цифрових каналах ( до > I). У цифрового концентратора вхідні й вихідні канали є цифровими. Концентратор, у якому вхідні канали можуть бути як аналоговими, так і цифровими, є змішаним. У змішаному концентраторі співвідношення між аналоговими й цифровими вхідними каналами може модульно змінюватися згідно з потребами. Вихідні цифрові тракти як правило є стандартними ІКМ трактами 2048 Кбит/с, відповідні до рекомендацій G. 703, G. 704 і G. 732 МСЭ-Т.
Коефіцієнт концентрації • Основною характеристикою концентратора є коефіцієнт концентрації - співвідношення між кількістю вхідних каналів і каналів у вихідної цифровій лінії. Наприклад, при об'єднанні 64 аналогових абонентських ліній в одну ІКМ-30 лінію коефіцієнт концентрації рівний 64: 30.
Вилучений комутаційний модуль • Концентратор, територіально розташований поза будинком АТС, називають вилученим, якщо між ним і опорної АТС організована ЦСП. Якщо своїм вилучений концентратор управляється керуючим пристроєм (а не з опорної АТС) і в ньому дозволений внутрішній обмін між абонентами, то він зветься вилучений комутаційний модуль. З мережної точки зору вилучений концентратор є підстанцією. До вилучених комутаційних модулів поняття «підстанція» незастосовне, тому що ці модулі стають по суті окремими АТС.
Функції концентратора • Концентратор виконує наступні основні функції: • пряме й зворотне аналого-цифрове перетворення сигналів ТЧ, що надходять по аналогових абонентських лініях; • цифрове мультиплексування/ демультиплексирование сигналів з концентрацією навантаження; • узгодження протоколів сигналізації реалізованих між концентратором і АТС із однієї сторони й між концентратором і оконечными телефонними обладнаннями -з іншої.
Склад концентратора • Виходячи з перерахованих вище функцій, концентратор у загальному випадку повинен містити: абонентський комплект (АК), кодер/декодер, блок концентрації навантаження, модуль інтерфейсу зі ЦСП, модуль керування. • Еволюція схем побудови концентраторів зв'язана в першу чергу з удосконалюванням елементної бази й принципів керування. Усі існуючі схеми концентраторів можна розділити на дві групи - з використанням власного комутаційного поля й без нього. Основною функцією КП концентратора є властиво концентрація навантаження. У принципі, концентрацію навантаження в концентраторі можна здійснити й без застосування КП, поклавши цю функцію, наприклад, на кодер (зворотна операція виконується декодером).
Цей принцип використовується в концентраторі й вилученому концентраторі системи ЭАТС 200
в концентраторі й вилученому концентраторі системи ЭАТС 200 • Максимально в концентратор може бути включено 256 абонентів (концентрація 64: 30). Для зв'язку з опорної АТС може використовуватися від 1 до 4 ІКМ ліній. По сигналу ЕОМ обробки викликів опорної АТС кодер включає мовні сигнали абонентської лінії в заданий канальний інтервал ІКМ-30. Якщо всі 30 канальних інтервалів у всіх ІКМ 30 зайняті, то наступний абонент одержить із концентратора сигнал «Зайняте» . Концентратори ЭАТС 200 мають групові кодери й декодери, які управляються централізовано.
• На першому етапі впровадження концентраторів через високу вартість кодеров/декодерів останні використовувалися в якості групових обладнань. Керуючий пристрій виконував самі примітивні функції й управлялося командами від опорної АТС. Комутація абонентів, підключених до концентратора, також не передбачалася. Такий розв'язок був прийнятий відповідно до принципу централізованого керування, при якому досягалися максимальне спрощення концентратора й можливість виключення його постійного обслуговування.
Концентратори із власним КП • Концентратори із власним КП є більш складними, але вони більш функціональні й у них, як правило, можлива внутрішня комутація. Спочатку КП концентратора було аналоговим і будувалося на герконах. Прикладом може служити вилучений концентратор станції NEAX 61, що полягає із двох станційних модулів - модуля інтерфейсу аналогових ліній (може встановлюватися на станції як концентратор) і двох модулів інтерфейсу цифрових ліній.
Вилучений концентратор станції NEAX 61
• КП концентратора - аналогове, застосовуються групові кодеры й декодери. Такі схеми побудови концентраторів мають свої переваги: немає необхідності в спеціальних абонентських комплектах для узгодження аналогових абонентських ліній із цифровим устаткуванням АТС (виконання функції BORSCHT); подача викличних сигналів і напруги для мікрофонів здійснюються через КП концентратора; застосування групових кодеров і декодерів, вартість яких в 70 -х рр. була нижче, чим індивідуальних, робило концентратор більш дешевим.
Недоліки • • Недоліками таких концентраторів були різнотипність комутаційного встаткування опорної АТС і концентратора, ускладнення схем керування, низька технологічність виготовлення схем аналогового встаткування. Сучасні тенденції в побудові концентраторів полягають у децентралізації керування з використанням мікропроцесорів і дозволі внутрішньої комутації (перетворення концентратора у вилучений комутаційний модуль). З появою в 80 -х роках дешевих БІС і СБИС кодеров і декодерів, загальне зменшення вартості замовлених мікросхем привело до створення концентраторів із цифровим КП і індивідуальними кодерами й декодерами для кожної абонентської лінії. При цьому концентратор стає по суті цифровий АТС малої ємності. Уведення внутрішньої комутації дозволяє не тільки розвантажити опорну АТС, але й забезпечити абонентів зв'язком усередині модуля при аварії на опорній АТС, пориві кабелів і т. д. Максимально розширюється для абонентів коло додаткових видів обслуговування через можливість спільного використання встаткування опорної АТС і вилученого комутаційного модуля. Прагнення до різноманітності апаратури за допомогою максимально малого набору модулів приводить до створення концентраторів і вилучених концентраторів, принципи побудови й апаратурна реалізація яких едины. Прикладом можуть служити концентратори й вилучений комутаційний модулі систем МТ 20/25 і FETEX-150.
Концентратори й вилучені концентратори МТ-20/25 • Концентратори й вилучені концентратори МТ-20/25 побудовані однаково. В один концентратор можна максимально включити 768 аналогових АЛ. Зв'язок концентратора із цифровим КП станції здійснюється за допомогою ІКМ ліній (ЦСП ІКМ-30). Залежно від величини навантаження на концентратор і прийнятих норм втрат використовується від 2 до 6 ліній ІКМ.
Структурна схема концентратора МТ 25 АК - абонентський комплект КП АИМ комутаційне поле з амплітудноімпульсною модуляцією; КП - цифрове КП (S/Т-Ступень); УУ - керуючий пристрій; ПРО - визначник; ОКС -устаткування загального каналу сигналізації; М - маркер.
концентратор МТ-25 АК - абонентський комплект • В концентратор можна включати два типи абонентських комплектів: для включення звичайних АЛ і для включення ліній телефонів-автоматів. Абонентський комплект звичайної АЛ здійснює наступні функції (виконується лише частина функцій BORSCHT): перехід із двухпроводной лінії на четырехпроводную; харчування мікрофона телефонного апарата, визначення стану АЛ; посилку виклику в телефонний апарат; підключення обладнань контролю до абонентського комплекту.
Блок КП АИМ • • Блок КП АИМ призначено для комутації 64 АЛ в один імпульсно-часовий тракт АИМ і перетворення аналогового мовного сигналу в сигнал з амплітудно-імпульсною модуляцією (АИМ). Цей блок здійснює концентрацію навантаження 64: 30. Для концентратора максимальної ємності 768 АЛ необхідно мати 12 блоків КП АИМ і 12 трактів АИМ на 30 часових каналів у кожному. Груповий кодер робить кодування АИМ сигналу в ІКМ сигнал, що надходить на вхід КП, і зворотне перетворення сигналу, пришедшего із КП. Цифрове КП відноситься до типу S/ Т-Ланок, S/T: (12/32)х(N /32), де N = 2, . . . , 6 - число ІКМ ліній між концентратором і цифровим КП станції. Система керування концентратора складається з керуючого пристрою, маркера й визначника. Визначник по черзі сканує всі абонентські комплекти й визначає їхній стан. Ці відомості передаються в керуючий пристрій. Маркер управляє комутаційними полями в блоках КП АИМ і КП відповідно до команд, отриманих з керуючого пристрою, який є програмувальним (контролером).
Структурна схема концентратора станції FETEX-150 ( схема вилученого комутаційного модуля )
• У концентратор може бути включене до 1920 аналогових абонентів навантаження, що обслуговується, - 90 Ерл, інтерфейс із опорної АТС до чотирьох ЦСП ІКМ-30. Відзначимо, що ці обладнання в значній мірі відповідають сучасним вимогам до концентраторів (індивідуальні комплекти, що реалізують функцію BORSCHT, цифрове КП, мікропроцесорне керування і т. д. ). • Слід зазначити, що в якості цифрового КП у концентраторах у цей час застосовується в основному часова ( Т-Ступень) і просторовочасова (S/ T-Ступень) ступені комутації. • Іншим напрямком розвитку концентраторів з'явилася розробка, у якій концентратор розділений на два окремі модулі - основний і абонентський. Як приклад розглянемо лінійний концентратор KN 1000 (назва «лінійний концентратор» дане розроблювачами встаткування).
Лінійний концентратор KN 1000 складається з дубльованого основного модуля концентрації (MCU), місцевого (LSM) і вилученого (RSM) абонентських модулів.
Лінійний концентратор KN 1000 • Абонентські модулі з'єднуються з MCU стандартними ІКМ лініями, що передають мовну й керуючу інформацію. Модулі RSM підключаються до MCU за допомогою кільцевої цифрової системи передачі. До одній такій системі передачі може бути підключене до 8 RSU, кожний з 160 абонентськими лініями. Максимальна загальна кількість LSU і RSU у концентраторі рівно 16. Синхронізація абонентських модулів здійснюється за принципом « ведучий-відомий» , а сигналізація по ОКС із використанням системи сигналізації № 7 МККТТ.
Структурна схема місцевого абонентського модуля LSM • Вона містить: лінійний блок LU, що здійснює функції BORSCHT, КП SN, процесор керування СР, послідовний передавальний блок STU і блок синхронізації ТВ.
• Поле підключає 160 абонентських ліній до 60 вихідних канальних інтервалів. Воно дозволяє здійснити внутрішній обмін (з'єднання абонентів того самого модуля в LSM без виходу на опорну АТС). Процесор керування СР побудований на 16 -бітовому мікропроцесорі. Через 8 бітову шину він посилає сигнали керування в обладнання, що виробляють сигнали для абонентської лінії (викличні сигнали, переполюсовка, контроль стану), і обробляє сигнали, одержувані з абонентської лінії (включаючи сигнали набору номера). Передача цих функцій процесору СР робить місцевий абонентський модуль LSM досить автономним від MCU. • Вилучений абонентський модуль RSM відрізняється від модуля LSM тільки блоками, які підключають його до кільцевої цифрової системи передачі. Крім того, RSM містить блок, використовуваний для контролю абонентських ліній і лінійних блоків.
Основний блок концентрації MCU • складається із цифрового КП DSN, процесора керування СР, послідовного передавального блоку STU, сигнального інтерфейсу SI з опорної АТС, блоку контролю TU місцевих абонентських модулів і інтерфейсу кільцевої системи передачі R 1 для підключення вилучених абонентських модулів. • Цифрове КП, побудоване на S/ TМодулях, є неблокуємим і забезпечує концентрацію навантаження. DSN також забезпечує внутрішній зв'язок між абонентськими модулями, включеними в MCU. • Процесор керування СР, побудований так само, як і в абонентських модулях, управляє передачею сигналів в опорну АТС по загальному каналу сигналізації й здійснює доступ абонентських модулів до ІКМ лініям у напрямку до опорної АТС.
• Ділення лінійного концентратора KN 1000 на абонентські модулі й основний модуль концентрації має наступні переваги: • функції концентратора майже незалежні від керуючих пристроїв опорної АТС. Це означає, що концентратор може бути використаний у різних типах комутаційних систем; • така структура, у силу автономності абонентських ліній і опорної АТС, дозволяє легко вводити додаткові види послуг і зв'язки; • аварія в одному з модулів не виявляє впливу на роботу концентратора в цілому по обслуговуванню навантаження; • програмне забезпечення концентратора й опорної АТС побудоване так, що, незважаючи на розподіл абонентських модулів по території телефонного району, концентратор розглядається опорної АТС як одиночний місцевий блок; • структура концентратора дозволяє майже лінійно нарощувати його ємність, яка може досягати 16 абонентських модулів по 160 абонентських ліній у кожного, тобто 2560 абонентів.
• Схожим розв'язком є двоступінчаста схема концентрації, застосовувана, наприклад, у цифровому абонентському концентраторі АТС SI 2000
• З'єднання вторинного концентратора DLX з первинним RBM здійснюється по ISDN лініям (базовий доступ), інтерфейс U.
Модуль DLX • • • Модуль DLX підключається до станції за допомогою 30 каналів ІКМ із загальноканальною сигналізацією CCS, що містить також повідомлення технічного обслуговування й діагностики. При цьому використовується протокол DSS 1 ( відповідно до рекомендацій Q. 921 і Q. 931 МККТТ), швидкість передачі - 2 Мбит/с. Модуль DLX забезпечує підключення максимальне 30 первинних концентраторів. Блок RBM установлюється поблизу абонентів. Є три варіанти виконання цього блоку. Блок RBM-2 V призначений для двох аналогових абонентів, RBM-4 V призначений для чотирьох аналогових абонентів, RBM-8 V призначений для восьми аналогових абонентів. Оскільки коефіцієнт концентрації першому щабля становить 8: 4, то в останньому випадку з восьми абонентів активними можуть бути тільки чотири. У такий спосіб при повній комплектації концентратора є до 240 аналогових точок підключення при використанні блоків RBM-8 V (де виконується перший Ступень концентрації). Другий Ступень концентрації 120: 30 виконується в модулі DLX. Електроживлення блоків RBM забезпечується модулем DLX.
Висновки • На закінчення відзначимо, що концентратори цифрових АТС, установлювані разом з устаткуванням (на самої АТС), схожі по побудові з вилученими концентраторами й здійснюють в основному функції узгодження АТС із абонентською лінією й концентрації навантаження для кращого використання ліній цифрового КП станції.
Особливості використання концентраторів • Застосування вилучених концентраторів і вилучених комутаційних модулів повною мірою задовольняє прагненню адміністрації зв'язки зменшити вартість мережі абонентських ліній за рахунок більш повного їхнього використання (у результаті концентрації навантаження). Однак це певною мірою суперечить іншій особливості - соціальному замовленню на все більшу кількість послуг, надаваних абонентам. Розширення області додаткових послуг - це нове джерело збільшення доходів адміністрації зв'язки. З одного боку, реалізація основної (телефонна розмова) і додаткових (скорочений набір номера, автопобудка, що супроводжує виклик і т. д. ) послуг економічно виправдана на станціях великої ємності, де мінімальний об'єм устаткування доступний максимальному числу абонентів. Це говорить про те, що необхідно включати прямо в станцію максимальна кількість абонентських ліній. З іншого боку, досвід показує, що застосування вилучених концентраторів і вилучених комутаційних модулів дозволяє знизити вартість мережі абонентських ліній на 30 -40%. Тому що загальна вартість такої мережі досить висока, те й зниження вартості буде виражатися в значних сумах. Але при використанні вилучених концентраторів і вилучених комутаційних модулів доводиться вирішувати задачу оптимального розподілу функцій і послуг між ними й опорної АТС, що приводить до збільшення вартості вилучених концентраторів і вилучених комутаційних модулів.
• Вирішення виниклого протиріччя залежить від множини причин (технічного стану й розвитку мережі, рівня технології виробництва засобів зв'язку, економічного й географічного положення конкретного місця й країни в цілому і т. д. ). Вибір того або іншого розв'язку проводиться після ретельного технікоекономічного аналізу й обґрунтування. • Наприклад, у телефонній мережі Японії застосовуються три варіанти впровадження вилучених концентраторів.
Заміна старої АТС концентратором • Заміна АТС невеликої ємності вилученими концентраторами. Ця схема застосовується при впровадженні цифровий АТС великої ємності у випадку, коли в зону її дії попадають старі, що підлягають заміні АТС невеликої ємності.
• Такий підхід має наступні переваги: • дозволяє використовувати без змін існуючу мережу абонентських ліній; • зберігаються існуючі кабельні лінії зв'язку до колишніх АТС, ці лінії доустатковуються апаратурою ЦСП; • для установки концентратора використовується приміщення старої АТС, що значно зменшує вартість впровадження концентраторів. • Тому що внутрішньостанційний обмін таких невеликих АТС досить великий, для розвантаження сполучних ліній з опорної АТС повинна бути дозволена комутація абонентських ліній усередині концентратора ( тобто необхідно встановлювати вилучені комутаційні модулі).
Впровадження цифровий АТС і вилучених концентраторів в одному телефонному районі
• Невеликі й прості концентратори встановлюються по всьому телефонному району, причому кількість абонентів, що включаються в них, набагато менше, чим у першому випадку. Такі концентратори можуть бути використані, наприклад, для забезпечення зв'язком мешканців великого житлового будинку. Через малий телефонний обмін між абонентами житлового будинку в концентраторах не дозволений внутрішній обмін. • Крім загальних для всіх схем застосування вилучених концентраторів, даний розв'язок має й один істотний недолік - складність технічного обслуговування великої кількості малих вилучених концентраторів.
• Використання вилучених комутаційних модулів (рис. 5. 11, б). У цій схемі вилучені комутаційні модулі наділені функціями оконечних АТС, а опорна АТС є сполученої місцевою/транзитної АТС. Особливо більші переваги така схема має при впровадженні в мережі нетелефонних послуг. Ця схема щонайкраще підходить для міських телефонних мереж великої ємності. Число абонентських ліній, що включаються у вилучені комутаційні модулі, може досягати декількох десятків тисяч. • У Швеції, де в якості основних цифрових АТС застосовується, як правило, комутаційна система АХЕ 10, при збереженні загальних рис цих трьох варіантів є свої особливості. Насамперед використовуються тільки вилучені комутаційні модулі. Крім того, дозволене спільне використання в одному районі старої аналогової АТС і вилученого комутаційного модуля. Устаткування вилученого комутаційного модуля таке, що при необхідності воно складе частину АТС АХЕ 10, яка буде розгорнута на місці модуля при значному збільшенні числа абонентів у даному районі.
Фрагмент міської телефонної мережі з вилученими комутаційними модулями Частина телефонної мережі в одному з міст, де широко використовуються вилучені комутаційні модулі.
• В 17 вилучених комутаційних модулів включено 27000 абонентських ліній, у той час як в опорну АТС АХЕ 10 - тільки 8000. Кількість абонентських ліній, що включаються в один вилучений комутаційний модуль, коливається від 580 до 1870. Модулі зв'язуються з опорної АТС волоконно-оптичними лініями, по яких інформація передається зі швидкістю 34 Мбит/с. • Шведські фахівці припускають, що при достатньому тяжінні можлива прокладка сполучних ліній між вилученими комутаційними модулями (або модулем і аналогової АТС). У цьому випадку вилучені комутаційні модулі зв'язуються між собою, минаючи опорну АТС. Таке ж розв'язок запатентований, наприклад, у США. • Іншим потужним економічно ефективним засобом є конфігурація з багаторазовим доступом.
Приклад конфігурації з багаторазовим доступом
• Як випливає из малюнка, немає необхідності підключення всіх вилучених концентраторів до ІКМ трактам. Опорна АТС підтримує систему багаторазового доступу до тракту ІКМ, до якого може бути підключено кілька вилучених концентраторів. Така структура може легко розширюватися додаванням нових концентраторів (звичайно до восьми), реконфігурація проводиться з використанням відповідних команд через програмне забезпечення (ПО).
Kонфігурація багаторазового доступу з одним шлейфом і трьома концентраторами. • Керуюча інформація для всіх концентраторів посилає від опорної АТС по каналу 16 тракту ІКМ. Тільки адресуемый концентратор виконує необхідні дії. Відповіді від усіх концентраторів також передаються в 16 каналі. Вхідне й вихідне навантаження передається по каналах з 1 по 15, с17 по 31 в ІКМ тракту.
• • Шлях сигналу, показаний на рис. 5. 14, використовується при нормальному режимі роботи. При несправності концентратора, яка може порушити передачу по шлейфу, концентратор ізолюється від ІКМ тракту за допомогою реле обходу. Наприклад, при відмові в концентраторі 2, спрацьовує реле обходу концентратора 2 і вихід концентратора 1 підключається до входу концентратора 3. При несправності ІКМ тракту між концентраторами, яка може порушити передачу по шлейфу, для ізоляції тракту використовується реле завороту. Наприклад, якщо несправність виникла в лінії між концентраторами 2 і 3. концентратор 2 включає своє реле завороту й підключає свій вихід до концентратора 1 замість концентратора 3. Для підвищення пропускної здатності обробки викликів у конфігурації з багаторазовим доступом, з'єднання між абонентами, підключеними до тому самому концентратору здійснюються усередині, а з'єднання між абонентами, підключеними до різних концентраторів, але по тому ж багаторазовому доступу, установлюються місцевим образом ( тобто через КП АТС проключається тільки один канал для кожного виклику).
Висновки • На закінчення відзначимо, що розвиток елементної бази й удосконалення вилучених комутаційних модулів є одним із пріоритетних напрямків роботи фірм-виробників комутаційного встаткування. • Сучасні зразки вилучених комутаційних модулів у цей час можуть обслуговувати до 50 000 абонентів.
Скачать презентацию СКЕЗ Концентрация абонентской нагрузки Принципы построения и функционирования
Концентраторы.ppt