СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ

 

	Кафедра Автоматическая Электросвязь

 

 

СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ

Часть 2

Конспект лекций

для студентов специальности

5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

 

Алматы 2013

Составители: Ю.М. Гармашова, А.Д. Мухамеджанова. Системы коммутации. Часть 2. Конспект лекций для студентов специальности 5В071900 – Радиотехника,…   Изложены конспекты одиннадцати лекций по дисциплине "Системы коммутации". В них представлены основные…

Введение

 

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.

Учебным планом для данной дисциплины отводится 3 кредита, всего -135 часов, из них для аудиторных занятий - 60, для самостоятельной работы – 75 час.

 

Креди-ты	Курс	Семестр	Аудитор-ные занятия	Лекции	Практи-ческие занятия	Лабора-торные занятия	Курсо-вая работа	Экза-мен
			60 час.	1,5 (22 час.)	1 (15 час.)	0,5 (15 час.)

 

 

Лекция. Основные понятия электросвязи

 

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

Содержание:

- 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, обеспечивающую 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:

-телефонные;

-телеграфные;

-передачи данных;

-факсимильные;

-телевизионного вещания;

-звукового вещания.

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]:

- городские;

Таблица 1.1 – Классификация сетей

Классификационный признак	Название сети
Категория	- сети общего пользования - выделенные сети - технологические сети - сети специального назначения
Функциональное назначение	- сети доступа - транспортные сети
Тип присоединяемых абонентских терминалов	- сети фиксированной связи - сети подвижной связи
Способ организации каналов	- первичные сети - вторичные сети
Территориальное деление	- международные - междугородные - зоновые - местные
Коды нумерации	- 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	- моносервисные - мультисервисные
Вид коммутации	- коммутируемые - некоммутируемые
Метод коммутации	- с коммутацией каналов - с коммутацией пакетов - с коммутацией сообщений

- сельские;

- учрежденческие;

- зоновые;

- междугородные.

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

Классификационный признак	Коммутационная система
Тип коммутационного и управляющего оборудования	- декадно-шаговые - координатные - квазиэлектронные - электронные
Форма представления сигналов	- аналоговые - цифровые
Вид передаваемой информации	- телефонные - телеграфные - передачи данных - вещания
Место, занимаемое в телекоммуникационной сети	- центральные - узловые - оконечные - транзитные - узлы входящих сообщений (УВС) - узлы исходящих сообщений (УИС)
Территориальное деление	- междугородные - городские - сельские - учрежденческие
Емкость	- малой емкости - средней емкости - большой емкости
Разделение каналов	- с пространственным разделением - с временным разделением
Способ коммутации	- коммутация каналов - коммутация пакетов - коммутация сообщений

 

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

Лекция. Принципы коммутации

 

Цель лекции: изучение студентами основных понятий и определений коммутации

 

Содержание:

- 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.

Р=С_пот / С_пост (1.1)

 

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;

- организация сквозного физического канала– оборудование коммутационной системы по полученной заявке осуществляет соединение соответствующих абонентских линий, если абоненты принадлежат одной коммутационной системе, или магистральных линий между коммутационными системами, к которым принадлежат участвующие в сеансе связи абоненты. После организации сквозного канала вызывающий абонент получает из коммутационной системы сигнал установления соединения, а вызываемый абонент - сигнал вызова;

- 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

Известны две разновидности коммутации с накоплением: - коммутация сообщений; - коммутация пакетов.

Лекция. Принципы временной коммутации

 

Цель лекции: изучение студентами принципов временной коммутации

Содержание:

- принцип временной коммутации;

- временной коммутатор;

- пример коммутации во временном коммутаторе.

 

Принцип временной коммутации

Принцип временной коммутации заключается в перемещении речевой информации (кодовой комбинации) из одного временного интервала в другой. Иначе… При временной коммутации имеет место задержка цифрового сигнала (tЗ). Для…  

Временной коммутатор

В самом общем виде временной коммутатор представляет собой запоминающее устройство (ЗУ), содержащее массивы памяти двух типов: - ЗУИ – ЗУ информационное (речевое); - ЗУА – ЗУ адресное (управляющее).

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:

10111000 –	цикловой синхросигнал, определяющий начало цикла ИКМ, записанный в 0 ячейку памяти ЗУИ.
00001111–	кодовая комбинация (число 15), записанная в 5–ю ячейку памяти ЗУИ, соответствующую 5–му входящему временному интервалу.
00000 –	число 0, записанное в 0-ю ячейку памяти ЗУА, означающее, что 0 – й ВИ всегда коммутируется с 0–м ВИ.
00101–	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.

 

 

Лекция. Принципы пространственной коммутации

 

Цель лекции: изучение студентами принципов пространственной коммутации

Содержание:

- принцип пространственной коммутации;

- пространственный коммутатор.

 

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

 

Пространственный коммутатор

а) матрица электронных контактов ЭК предназначена для временной коммутации одноименных каналов. Число ЭК зависит от количества входящих цифровых… Рисунок 4.2 – Пространственный эквивалент ПК 16х1

Лекция. Системы управления ЦСК

Цель лекции: изучение студентами систем управления ЦСК. Содержание: - классификация систем управления;

Лекция. Структура цифровой системы коммутации

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

Лекция. Стыки (интерфейсы) цифровых АТС

 

Цель лекции: изучение студентами стыков цифровых АТС.

Содержание:

- 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:

- абонентские:

1) аналоговый;

2) цифровой;

3) стык ISDN;

- интерфейсы сети доступа:

1) интерфейс V 5.1;

2) интерфейс V 5.2;

- сетевые интерфейсы:

1) интерфейс А;

2) интерфейс В;

3) интерфейс С.

Абонентские интерфейсы.

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

 

Таблица 7.1 – Типы абонентских интерфейсов

Тип интерфейса	Тип подключае-мого ОУ	Примечания
Z - интерфейс	Аналоговые 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). Цифровые ОУ.	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.
U- интерфейс	Участок NT1 – LN (линейное окончание)	Скорость передачи 160 кбит/с

 

Интерфейсы сети доступа

Основное назначение сети доступа (AN) – экономия линейно-кабельных сооружений абонентской распределительной сети за счет временного уплотнения (мультиплексирования) на участке: сеть доступа - оконечная ЦСК. Интерфейс V5 является общим понятием для обозначения семейства интерфейсов между сетью доступа и узлом коммутации. В настоящее время в этом семействе определены два типа интерфейсов: V5.1 и V5.2 [2, 3, 7, 6].

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.

Сетевые интерфейсы

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].

B (battery feed) – электропитание абонентского терминала - ток питания абонентского телефонного аппарата (ТА) в ЦСК подается из АК. Напряжение питания –48В или –60В;

O (over voltage) – защита от перенапряжений на АЛ - обеспечивает защиту линий отдельных элементов ЦСК и оконечных устройств, как от разовых случайных воздействий (например, удар молнии), так и от постоянных воздействий индуктивного характера со стороны высоковольтных линий;

R (ringing) – посылка вызова - в аналоговых ТА для срабатывания звонка используется подача высокого переменного напряжения » 90В и частотой 25 Гц. Таким образом, выполняется одна из функций абонентской сигнализации – вызов абонента с помощью сигнала ПВ;

S (supervision, signaling) – наблюдение и сигнализация - обеспечивает контроль за состоянием абонентской линии с целью обнаружения вызова от абонента, ответа, отбоя, адресной информации декадным кодом. Для аналоговой линии эти сигналы обнаруживаются по замыканию и размыканию цепи постоянного тока;

C (coding) – кодирование - обеспечивает переход от аналоговых сигналов к цифровым. Наиболее распространенным способом является

импульсно-кодовая модуляция ИКМ;

H (hybrid) – дифференциальная система - обеспечивает разделение цепей передачи и приема при переходе от двухпроводной АЛ к четырехпроводному тракту ИКМ;

T (testing) – тестирование - обеспечивает установление причины и места неисправности. Производится с помощью контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), которая подключается к АЛ помощью, например, герконовых реле. Возможны основные проверки:

- 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].

Для абонентов сети ISDN организуется цифровой абонентский доступ - совокупность аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие между цифровыми абонентскими терминалами и ЦСК.

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-

вычислительные 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.

 

 

Лекция. Сигнализация в цифровых системах коммутации

 

Цель лекции: изучение студентами основных понятий сигнализации.

Содержание:

- основные понятия сигнализации;

- абонентская сигнализация;

- 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);

Рисунок 8.1 – Виды сигнализации в телефонных сетях

 

- управляющие (регистровые или сигналы маршрутизации) – сигналы, 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

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

- линейные:

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

аппарата;

- управляющие – адресные сигналы;

- информационные акустические:

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

При импульсном наборе импульсы посылаются путем поочередного размыкания и замыкания абонентского шлейфа (цепи постоянного тока) со скоростью 10… Для передачи адресной информации тональным набором используют многочастотный… - нижняя группа - 697, 770, 852, и 941 Гц;

Лекция. Сигнализация в цифровых системах коммутации

 

Цель лекции: изучение студентами систем межстанционной сигнализации.

Содержание:

- классы систем межстанционной сигнализации;

- сигнализация 2ВСК;

- сигнализация токами тональных частот;

- пример протокола сигнализации токами тональных частот.

Классы систем межстанционной сигнализации

Различают три класса систем межстанционной сигнализации:

1) Внутриканальная (внутриполосная) сигнализация - передача сигнальной информации непосредственно по разговорному каналу (см. рисунок 9.1) [1, 2, 3, 7, 9].

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 2ВСК

Рисунок 9.5 – Сигнализация «от звена к звену»  

Сигнализация токами тональных частот

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

- по составу частот;

- 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)

где n = 2,

m = 6.

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 (рисунок 7.12).

 

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

 

Лекция. Цифровые системы коммутации

 

Цель лекции: изучение студентами цифровой системы коммутации типа EWSD.

Содержание:

- 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 может 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.

- Групповое оборудование:

Рисунок 10.1– Базовая структура ЦСК EWSD

 

- SN (Switching Network) – цифровое коммутационное поле. Имеет модульную структуру и может строится по двум вариантам в зависимости от емкости: T - S - T (время – пространство – время) или T – S – S – S – T (время - пространство-пространство – пространство – время). Коммутационное поле осуществляет коммутацию между разными LTG, а также между LTG и координационным процессором СР (для обмена данными). Поле имеет две плоскости, каждое соединение устанавливается одновременно через обе плоскости, но информация используется только с одной. Установлением соединения управляет процессор SGC (Switch Group Control), который получает команды от координационного процессора СР.

2) Центральное управляющее устройство:

- CP (Coordination Processor) координационный процессор, который выполняет следующие функции:

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:

- 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;

- CCG (Central Clock Generation) – центральный генератор тактовых и синхроимпульсов, который используется для синхронизации генераторов тактовых импульсов отдельных устройств системы и , при необходимости, сети;

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

- 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;

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

3) Оборудование сети общеканальной сигнализации ОКС№7:

- 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.

Обобщенные технические данные действующих систем EWSD.V10 и EWSD.V15 приведены в таблице 10.1.

 

Таблица 10.1 – Технические данные ЦСК EWSD

Параметр	Значения параметров
EWSD.V10	EWSD.V15
Количество абонентских линий	до 250000	до 600000
Количество соединительных линий	до 60000	до 240000
Пропускная способность	до 25200 Эрл	до 100000 Эрл
Число попыток установления соединений в ЧНН	до 1000000	до 4000000
Управляющее устройство сетью ОКС№7	до 254 сигнальных каналов	до 1500 сигнальных каналов
Координационный процессор:
- емкость ЗУ	до 64 Мбайт	до 64 Мбайт
- емкость адресации	до 4 Гбайт	до 4 Гбайт
Рабочее напряжение	- 48В или – 60В	- 48В или – 60В
Потребляемая мощность	1,5 Вт/линию	менее 1 Вт/линию
Стабильность тактовых генераторов:
- плезиохронно	10-9	10-9
- принудительная синхрониза-ция	10-11	10-11

 

Лекция. Цифровые системы коммутации

 

Цель лекции: изучение студентами цифровой системы коммутации типа АХЕ-10.

Содержание:

- характеристика ЦСК типа АХЕ-10, технические характеристики;

- структура системы, состав оборудования.

Характеристика цифровой системы коммутации типа АХЕ-10, технические характеристики.

Коммутационная система АХЕ-10 разработана фирмой Ericsson (Швеция). ЦСК АХЕ-10 может использоваться как международная, междугородная, городская (оконечная и транзитная), а также как центральная станция сотовой сети. Предусмотрена стыковка со всеми существующими системами и типами АТС, используются все стандарты систем сигнализации по соединительным и абонентским линиям [2, 3, 7, 11].

АХЕ 10 разработана так, что узлы с различными функциями мо­гут создаваться на базе одной системы. Это достигается универсальной модульностью программных и аппаратных средств:

- Модульность программного обеспечения.

АХЕ 10 состоит из независимых блоков (называемых функцио­нальными

блоками), каждый из которых выполняет определенные функ­ции и взаимодействует с другими блоками с помощью определенных сигналов и интерфейсов. Модульность программных средств означает, что функциональные блоки могут добавляться, обновляться или моди­фицироваться, не затрагивая другие блоки, входящие в систему.

- Модульность аппаратных средств.

Структура АХЕ предполагает высокую степень гибкости, обеспе­чивающую простоту работы на этапах разработки, производства, уста­новки, эксплуатации и технического обслуживания станции. Базовыми системными блоками являются печатные платы, которые вставляются в магазин. Необходимые печатные платы могут быть извлечены или заме­нены, без затрагивания других печатных плат.

- Технологическая модульность.

АХЕ 10 является открытой системой. Это позволяет внедрять новые технологии и функции, что делает возможным использование АХЕ 10 в течение длительного времени.

- Прикладная модульность.

В АХЕ 10 разработка программного обеспечения направлена на расширение архитектуры программных средств для уменьшения вре­менных, затрат на разработку программных приложений и для эффек­тивного контроля комплексных приложений.

Основные технические характеристики системы [2, 3, 7, 11]:

- система управления иерархическая;

- количество абонентских линий – до 200000;

- количество соединительных линий – до 60000;

- пропускная способность 30000 Эрл;

- количество вызов в ЧНН – до 200000;

- емкость выносных концентраторов – до 2048 АЛ и до 480 СЛ;

- электропитание от –48В до –51В постоянного тока.

Структура системы, состав оборудования.

АХЕ-10 состоит из двух основных частей (см. рисунок 11.1): управляющей системы (APZ) и коммутационного оборудования (APT) [2, 3, 11].

 

 

Рисунок 11.1 – Структура АХЕ-10

Системы APZ и APT структурно состоят из подсистем. Каждая подсистема делится на несколько частей, называемых функциональными блоками, которые, в свою, очередь, могут состоять из функциональных модулей. Состав подсистем АХЕ-10 показан на рисунке 11.2.

Рисунок 11.2 – Состав подсистем АХЕ-10

 

Подсистема SSS (subscriber switching subsystem) - подсистема абонентского искания (АИ) управляет нагрузкой от абонентов, подключенных к станции. Предназначена для выполнения индивидуальных функций BORSCHT,а также групповых функций, к которым относятся:

–концентрация нагрузки в сторону GSS;

–прием адресной информации от номеронабирателя декадным кодом и многочастотным кодом.

Подсистема АИ комплектуется из абонентских модулей LSM, в каждый из которых можно включить:

–128 аналоговых абонентских линий;

–64 линии базового доступа 2В+D;

–4 линии первичного доступа 30В+D.

16 LSM объединяются в блок SSS с максимальной емкостью 2048 абонентов. Подсистема SSS может быть местной (SSS) и (RSS) удаленной.

Подсистема GSS (group switching subsystem) – подсистема группового искания (ГИ). Устанавливает, контролирует и разъединяет соединения через ступень ГИ. Выбор пути через эту ступень определяется программными средствами.

Существует 4 варианта построения GSS:

- емкость 512 трактов;

- емкость 1024 тракта;

- емкость 1536 трактов;

- емкость 2048.

Для надежности ступень GSS имеет 2 плоскости (плоскость А и плоскость В). Информация передается через обе плоскости, но используется только с плоскости А. Если какой-то прибор из плоскости выйдет из строя ,он будет заблокирован. Обслуживание нагрузки на себя возьмет соответствующий прибор другой плоскости.

Подсистема TSS (trunk and signaling subsystem) – подсистема соединительных линий и сигнализации. Управляет сигнализацией и контролем связей с другими станциями. Функции TSS:

- адаптация системы к различным системам сигнализации:

1) выделенный сигнальный канал;

2) общий канал сигнализации;

- контроль и тестирование соединительных линий;

- передача сигналов между внешними и внутренними программными обеспечением.

Подсистема CCS (common channel signaling subsystem) – подсистема сигнализации ОКС№7. Выполняет функции сигнализации, маршрутизации и контроля передачи и приема сигнальных сообщений.

Подсистема CPS (central processor subsystem) – подсистема центрального процессора. В состав подсистемы входят два одинаковых процессора СР-А и СР-В. каждый из которых имеет собственное ЗУ (см. рисунок 11.3). Процессоры работают в синхронном режиме. Обнаружение неисправностей, контроль аппаратных средств, испытание неисправных блоков осуществляет подсистема MAS (maintenance subsystem).

Подсистема RPS (regional processor subsystem) – подсистема региональных процессоров. Региональные процессоры помогают (центральный процессор) при выполнении часто проводимых задач и передают в центральный процессор информацию о важных событиях, которые происходят в системе. Взаимодействие между центральными и региональными процессорами осуществляется через шину регионального

Рисунок 11. 3 – Структура подсистемы центрального процессора

Процессора RPB. Региональный процессор принимает команды, проверяет на четность, но выполняет команду ведущей стороны (ведущего процессора). Для надежности все региональные процессоры удвоены и работают по принципу разделения нагрузки.

Подсистема I/O – подсистема ввода/вывода выполняет следующие функции:

- подключение абонентов;

- изменение категорий абонентов;

- вывод данных о тарификации;

- измерения;

- сохранение резервного ПО;

- распечатка сообщений об авариях и неисправностях;

- связь с центрами и технической эксплуатации ЦТЭ.

 

Список литературы

 

 

1. Автоматическая коммутация: Учебник для вузов/ Под ред. Ивановой О. Н. – М.: Радио и связь, 1988. – 624 с.

2. Сети связи и системы коммутации: Учебное пособие / Е.В. Букрина. - Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2007. – 186 с.

3. Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной коммутации.- М.: Эко-Трендз, 2001.

4. Кожанов Ю.Ф. Основы автоматической коммутацией. Справочное пособие. – Санкт-Петербург.: SIEMENS, 1999.

5. Джангозин А.Д., Шкрыгунова Е.А., Гармашова Ю.М. Цифровая коммутация. Учебное пособие. - Алматы.: АИЭС, 2004.

6. Гольдштейн Б.С. Протоколы сети доступа – М.: Радио и связь, 1998.

7. Гольдштейн Б.С. Системы коммутации. – СПб.: Радио и связь, 2004.

8. Абилов А.В. Сети связи и системы коммутации: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 2004. – 288 с.

9. Гольдштейн Б.С. Системы сигнализации – М.: Радио и связь, 1998.

10. Мейкшан В.И., Ромашова Т.И. Цифровая система коммутации EWSD: Учебное пособие. – Н.: СибГУТИ, 2003. – 62 с.

11. Карташевский В.Г. Цифровая система коммутации АХЕ-10. – М.: Радио и связь, 2001. - 148 с.

12. В.Г. Карташевский. Цифровые системы коммутации для ГТС/ под ред. В.Г. Карташевского и А.В. Рослякова. – М.: Эко-Трендз, 2008.

 

Содержание

Введение
1 Лекция. Введение
2 Лекция. Принципы коммутации
3 Лекция. Принципы временной коммутации
4 Лекция. Принципы пространственной коммутации
5 Лекция. Системы управления ЦСК
6 Лекция. Структура цифровой системы коммутации
7 Лекция. Стыки (интерфейсы) цифровых АТС
8 Лекция. Сигнализация в цифровых системах коммутации
9 Лекция. Сигнализация в цифровых системах коммутации
10 Лекция. Цифровые системы коммутации
11 Лекция. Цифровые системы коммутации
Список литературы

Сводный план 2013 г., поз 320

 

Юлия Михайловна Гармашова

Альмира Далелхановна Мухамеджанова

СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ Часть 2