Рассмотрим для начала структуру цифрового тракта, который должен быть скоммутирован через цифровое поле, и назначение различных временных интервалов.
Изучение изложенных в этой лекции сведений можно дополнить из [8], [35].
Каналы, полученные путем мультиплексирования в системе ИКМ30, распределяются следующим образом (рис. 2.1).
(рис 2.1) Распределение временных положений в тракте ИКМ при отдельном канале сигнализации.На рис. 2.1 показано размещение информации в цикле. Каждый состоит из 32 временных каналов. 0-й и 16-й каналы переносят служебную информацию.
В 0-м канале каждый четный цикл передается информация для синхронизации цикла. Она представляет собой 7-битовую комбинацию 0011011, размещенную в 1-7 битах. Первый бит, обозначенный на рисунке S, либо равен 1, либо используется для контроля правильности передачи информации цикла [35]. В нечетных циклах 0-й бит предоставлен для использования национальным администрациям.
Вариант, показанный на рис. 2.1, применяется для передачи сигнальной информации по принципу "общий канал сигнализации". При этом способе сигнализация для всех 30 речевых каналов передается по 16-му каналу.
Второй способ образования сигнального канала получил название "выделенный канал". В этом случае за каждым информационным каналом закрепляется сигнальный канал.
Принцип этого выделения показан на рис. 2.2. Он заключается в том, что вводится нумерация 32-канальных циклов. Выделяются 16 циклов, в каждом из которых информация сигнализации 16-го канала закрепляется за информационным каналом (рис. 2.2).
Каждое временное положение 16-го канала разбивается на две части.
В первом цикле передается сигнальная информация 1-го и 17-го канала, во втором — 2-го и 18-го, в третьем — 3-го и 19-го и т. д., в пятнадцатом — 15-го и 31-го.
В нулевом и шестнадцатом циклах передается служебная информация.
(рис 2.2) Образование выделенного канала
Цифровая коммутация указывает на то, что коммутируются потоки с импульсно-кодовой или другой, но цифровой модуляцией. На ранних стадиях разработки электронных АТС проводилась коммутация сигналов с амплитудно-импульсной модуляцией. Но она не получила распространения из-за недостатков такого типа модуляции — чувствительности к искажениям и помехам.
В дальнейшем изложении вид модуляции не оговаривается, подразумевается цифровая коммутация.
Различаются следующие принципы цифровой комутации: временная и пространственная.
Временная коммутация. Этот вид коммутации основан на том, что весь поток информации распределен во времени. В каждый временной интервал будем далее кратко называть его англоязычным термином слот (
(рис 2.3) Принцип временной коммутацииВременной коммутатор должен перенести информацию из одного временного положения в другое заданное положение. На рис. 2.3 показан пример, когда информация, содержащаяся в 5-м временном интервале, переносится в 21-й интервал.
Следует обратить внимание, что, поскольку электронная коммутация имеет однонаправленный характер (в силу того, что электронные компоненты имеют только одно направление), а связь должна быть двухсторонней, то коммутация, как правило, осуществляется не только прямая (5-го канала с 21-м каналом), но и обратная (21 канал с 5). Этот принцип показан на рис. 2.3.
(рис 2.4) Принцип пространственной коммутацииПространственная коммутация заключается в том, что информация переносится из одного временного тракта в другой без изменения временного положения. Это показано в примере на рис. 2.4, где информация переносится из тракта 1 (временное положение 5) во второй тракт в то же положение. На том же рисунке показано второе пространственное соединение.
В реальных телефонных станциях используются оба варианта, но часто применяют комбинированные пространственно-временные коммутаторы, когда коммутация проводится одновременно в другой тракт и другое временное положение (рис. 2.5).
(рис 2.5) Принцип пространственно-временной коммутации
Наиболее распространенный способ временной коммутации, т. е. перенос информации из одного временного положения в другое, состоит в записи информации в память и считывании с задержкой в другом временном положении (рис. 2.6).
Последовательный цифровой поток поступает на вход схемы, которая преобразует информацию из последовательной формы в параллельную.
Далее эта информация записывается в запоминающее устройство. Адрес записи устанавливается счетчиком временных каналов, который генерирует последовательно номера временных положений.
Поэтому сообщения располагаются в информационной памяти по мере возрастания номера канала.
Считывание этой информации в исходящий тракт производится в соответствии с информацией, записанной в адресной памяти. Опрос этой памяти также производится по тактовым импульсам, приходящим от счетчика временных каналов. Каждый такт соответствует номеру слота в исходящем потоке.
Информация, которая записывается в это временное положение из информационной памяти, определяется адресом, поступающим от памяти адресов.
На рис. 2.6 адрес входящего канала i записан в адресной памяти на месте временного положения j. И наоборот, адрес входящего канала j записан в адресной памяти на месте временного положения i. Это означает, что при чтении из адресной памяти во временное положение j на вход информационной памяти поступит адрес i. В результате в этом временном положении ( j ) будет считана информация, поступившая по входящему каналу ( i ). Так реализуется временная коммутация, принцип которой приведен на рис. 2.3.
(рис 2.6) Схема коммутации временных каналов
На рис. 2.7 показан элемент пространственной коммутации на 16 входящих цифровых трактов и 16 исходящих (выходных) временных цифровых трактов каждый на 32 временных положения. Эта схема состоит из 16 включенных параллельно по входу мультиплексоров, управляемых по времени информацией, которая поступает по управляющей шине из адресновременной памяти. Одно слово временной памяти содержит 16x64 бита. На каждый мультиплексор поступает 4 бита. Они указывают, какой тракт надо подключить в данном мультиплексоре в данном временном положении.
На приемном конце устанавливается аналогичная схема, но с подключенными
(рис 2.7) Элемент пространственной коммутации каналов с разделением по времени (16 входных трактов на 16 выходных трактов по 32 временных положения в каждом.)Пространственные коммутаторы широко применялись на начальных этапах создания цифровых АТС. Их главное достоинство — малая задержка коммутируемой информации. В настоящее время, в связи с увеличением скорости работы микросхем, почти везде употребляется пространственно-временная коммутация.
Принцип реализации пространственно-временного коммутатора с использованием запоминающего устройства (рис. 2.8) почти тот же самый, что и для временного коммутатора.
(рис 2.8) Реализация пространственно-временной коммутации на базе запоминающего устройства (N цифровых трактов по 32 временных положения в каждом)Информационная память устанавливается для каждого цифрового тракта. Адресная память устанавливается в объеме, равном суммарному числу каналов всех трактов, и управляет всеми трактами по принципу временной коммутации. Суммарное число каналов, которое может быть обслужено адресной памятью, зависит от ее быстродействия. Время опроса всех каналов должно быть равно времени одного цикла (кадра), т. е. 125 мкс = 125x10-6 с. При работе коммутатора происходит два обращения к памяти: первое — когда внешнее управляющее устройство определяет номер временного положения адреса записи в запоминающем устройстве; второе — когда содержимое управляющей памяти, соответствующее временному интервалу, выбирается в качестве адреса считывания. Это время обозначим tc. Операции записи и считывания должны выполняться для каждого временного канала (предполагая, что эти времена равны). Получим максимальное число каналов для данной скорости работы памяти:
C=125мкс/2tcмкс,
где значение 125 мкс означает длительность цикла в микросекундах для частоты дискретизации речевого сигнала, равной 8 кГц,
tc — длительность обращения к ЗУ в микросекундах.
В качестве примера предположим, что одно обращение к ЗУ требует 0,5 мкс.
Тогда число каналов C = 125 каналов.
Современные ЗУ имеют гораздо меньший цикл обращения. Поэтому суммарное количество каналов по всем цифровым трактам может достигать 1024-2048 каналов, т. е. 32-64 тракта по 32 канала в каждом.
Для организации пространственно-временной коммутации на базе запоминающего устройства можно мультиплексировать несколько потоков и проводить коммутацию этого высокоскоростного потока. На выходе можно снова разделить поток на несколько исходящих (рис. 2.8).
Для построения пространственно-временных коммутаторов применяются более сложные схемы. На рис. 2.9 показана схема, содержащая 16 двусторонних портов на 32 цифровых канала каждый. Под названием "порт" подразумевается часть схемы коммутации, принимающая и передающая цифровой поток. Как видно на рис. 2.9, она подразделяется на исходящую и входящую часть. На рисунке подробно показана входящая часть 0-го тракта и исходящая часть 16-го тракта. Проводность соединяющих эти порты шин показана на рисунке. Магистраль шины данных содержит 16 шин, магистраль "порт" — 4 шины, а магистраль "канал" — 5 шин, 14 шин для передачи обратных сигналов и для разводки тактовых.
Временные тракты включаются во входящую часть порта. Далее информация накапливается в преобразователе последовательной информации в параллельную. Параллельная передача информации позволяет уменьшить время обмена между портами в 16 раз и тем самым увеличить число обслуживаемых портов. Затем в соответствии с временным интервалом из адресной памяти считываются заданные адреса порта и канала.
Форматы управления этим элементом показаны на рис. 2.10.
(рис 2.9) Элемент пространственно – временной коммутации каналов с разделением по времени (16 входных на 16 выходных трактов по 32 временных положения в каждом).Формат состоит из 16 битов, что требует увеличения скорости передачи по сравнению с байтовым форматом в два раза, т. е. до 4096 Кбит/с.
Первые два бита указывают тип режима работы управляющего устройства элемента (его логики). Первый режим (признак 00) характеризует поступление формата, не содержащего информацию, и соответствует свободному временному каналу. В данном случае коммутация не производится.
Второй режим — режим установления соединения (признак 01). Работа элемента заключается в определении и записи информации в соответствии с вариантами поиска, записанными в поле тип поиска (в отличие от наименования поля формата, принятого разработчиками в телефонии, используется термин "вид искания").
Возможны следующие типы поиска.
Q в портах с номером P = 12 по 15 (для выходов звена A ).Q в портах с номером P= 0 по 11 (для входов звена A ).Q в портах с номером P= 7 по 15 (для выходов звена B, C ).Q в портах с номером P= 0 по 7 (для входов звена B, C ).Q в любом порту P (для каждого из типов матриц).Q в портах с конкретным номером P, содержащимся в формате коммутируемого сообщения (рис. 2.9б).Для каждого из значений ( 0-11, 12-15, 0-7, 8-15, 0-15 ) в формате указывается отдельный код типа поиска.
Q в порту с конкретным номером P.В режиме установления соединения в соответствии с типом поиска управляющее устройство элемента определяет в памяти порт, в котором есть свободные каналы, и передает в этот порт информацию о поиске канала, после чего по обратной шине получает информацию о номере канала и записывает ее в собственную память. При этом учитывается число оставшихся каналов. Если канал задан в формате, показанном на рис. 2.9б, то информация просто записывается в память.
(рис 2.10) Форматы управления коммутацийВ режиме коммутации речи (данные) формат поступает в соответствии с временным положением. Из адресной памяти считывается сначала адрес порта, а в следующем такте — адрес канала.
На исходящей стороне порта дешифраторы принимают адреса порта и канала и записывают информацию с шины данных в память. В дальнейшем эта информация считывается в соответствии с временным промежутком исходящей стороны.
Чтобы обеспечить дуплексную передачу, устанавливаются пары исходящих и входящих портов.
В соответствии с типом поиска элемент может настраиваться на различные модификации, которые условно показаны на рис. 2.10. Отметим, что можно коммутировать информацию не только от входов к выходам, но и между любыми входами одной матрицы. Информация нулевого канала воспринимается самим элементом коммутации для поддержания синхронизации порта с внешними источниками и передается автоматически в другие нулевые каналы.
Обратим внимание, что при современных скоростях элементная база порта может поддерживать тракт до 64 каналов, что равно двойной потребности. Поэтому каждый порт имеет два входа и два выхода и называется "дуальный порт".
Одним из узких мест системы является центральная шина, по которой проходит коммутация от 16 портов. Для ее разгрузки применяется прием мультиплексирования, когда в один и тот же момент времени каждая группа шин используется для передачи в различные порты (рис. 2.9).
Первым по шине передается адрес порта. Входная часть должна расшифровать его и открыть порт для принятия адреса канала. Порт должен оставаться открытым для принятия информации по следующей группе шин, а информация о порте может быть снята. В следующий момент эта информация передается по группе шин номера канала, и одновременно по группе передается адрес порта. Далее процесс повторяется для других групп шин, как это показано на рис. 2.11. Это позволяет не занимать шину свыше одного времени цикла "чтение — запись".
(рис 2.11) Принцип уплотнения шин внутри коммутационной матрицы.Показанный элемент в соответствии с форматом (полем "тип поиска) позволяет использовать его в трех модификациях. В отличие от ранее рассмотренных элементов все модификации создаются программным путем, а точнее по значению в поле тип поиска. Эти модификации показаны на рис. 2.12.
Первая модификация позволяет коммутировать информацию от любого из 16 входов к любому из 16 выходов (тип поиска "любой канал Q к любому каналу P "). Эта модификация в дальнейшем будет употребляться для построения группообразования на звене D.
Вторая модификация разделяет порты на входные (номера 0-7 ) и выходные (номера 8-15 ). Коммутация производится в основном от входного порта к выходному, но возможна коммутация между входными портами (выходными портами). Тип поиска — любой канал в портах 0-7 или с любым портом 0-15. Эта модификация в дальнейшем будет употребляться для построения группообразования на звеньях B и C.
Третья модификация дает возможность осуществлять концентрацию и позволяет коммутировать 12 входных портов с 0 по 11-й с 4-мя выходными портами с 12-15 и наоборот. Тип поиска — любой канал с любым каналом в портах с 0-11. Также возможна коммутация между входными (выходными) портами. Эта модификация в дальнейшем будет употребляться для построения группообразования на звене A. Форматы команд управления приведены на рис. 2.10.
Модификации матрицы показаны на рис. 2.12.
(рис 2.12) Модификации матрицы пространственно-временной коммутации в зависимости от значения поля формата "тип поиска"
Как уже отмечалось в предыдущих разделах, В-П-В ).
(рис 2.13) Пример группообразования с применением временной и пространственной коммутации временных потоков на 64 групповых входных тракта и 32 выходных трактаОно имеет на входе 64 временных тракта. Величина каналов тракта может быть разная, например 32 канала. Тогда количество каналов на входе составляет 2048 (или 1024 дуплексных соединений).
Если ввести еще одну ступень пространственной коммутации, то коммутируемую емкость можно увеличить в несколько раз.
В случае применения только пространственно-временной коммутации большой интерес представляет так называемое одностороннее группообразование (со ступенью "отражения") (рис. 2.14).
(рис 2.14) Группообразование со звеном отражения (звено D)Этот тип группообразования характерен тем, что все источники нагрузки сосредоточены в одних и тех же матрицах. По сравнению с уже изучавшимися типами группообразования отсутствует сторона, в которую включаются только источники одного типа (например, абонентские комплекты, таксофоны и другие терминалы), а с другой стороны — только объекты канального типа (входящие и исходящие комплекты). В предыдущих системах это вызывало необходимость создания ступеней концентрации. В данном случае подключение источников с резко различающейся нагрузкой требует первоначального их распределения по различным матрицам первой ступени таким образом, чтобы средняя нагрузка на вход соответствовала заданному качеству обслуживания и определялась расчетами по теории телетрафика. Однако, как показано на рис. 2.15а, в случае необходимости можно поставить ступень сжатия в виде матрицы 12x4 (звено A ). Ступень сжатия также выполняет функции обеспечения надежности во многих конфигурациях станции. В данном случае она обеспечивает доступ от входных трактов к четырем плоскостям
Этим реализуется четырехкратный резерв
Согласно рис. 2.14б, плоскость имеет 16 групп (звенья B и C, группы от 0-й до 15-й). Каждая группа предназначена для включения 64 трактов. Это составляет 1024 тракта. При включении в них ступени концентрации (с учетом резервной ступени концентрации) общее число входов будет 1024. 12/2 = 6192 тракта, каждый тракт по 32 канала, что вполне достаточно для создания станций большой емкости (например, 65000 абонентов и 32000 каналов).
Первой матрице каждой группы (звено B ) доступно 8 матриц звена C. Последнее звено D называют звеном "отражения". Соединение на этой ступени как бы "отражается", и установление соединения к другому входу идет в направлении, противоположном первому этапу. Следует отметить, что если устанавливается соединение между портами в этой схеме группообразования, то до этой ступени проводится свободное искание, а после нее — вынужденное искание.
Несмотря на потенциально большое число включаемых линий, это группообразование позволяет постепенно наращивать станцию от минимальной емкости до максимальной, не изменяя алгоритма поиска и управления. Это свойство обеспечивается свойством коммутационных матриц, а также особенностями управления полем. Как уже было отмечено (рис. 2.12), соединение может осуществляться в пределах одной матрицы любого звена, поэтому любое звено может быть отражающим.
На рис. 2.15 проиллюстрирован принцип наращивания станции на указанных выше матрицах.
(рис 2.15) Принцип наращивания емкости коммутационного поля и связь его с числом командНа рис. 2.15 показано наращивание звеньев по мере увеличения емкости станции. Одновременно должно увеличиваться число команд поиска свободной линии. Это число нечетное и равно 1, 3, 5, и полная схема требует 7 команд (на рис. 2.15 она не показана, так как повторяет рис. 2.14).
Эти команды выдаются внешним источником, включенным во входы ступени A. Он определяет число команд путем сравнения исходящего и входящего адресов. Каждый вход в
A (11 входов требуют для кодировки 4 бита);B (8 выходов требуют для кодировки 3 бита);C (8 выходов требуют для кодировки 3 бита);D (16 портов требуют для кодировки 4 бита).Всего — 14 битов.
Количество необходимых команд определяется контролирующим устройством модуля, который управляет соединением. Предположим, надо установить соединение между исходящей точкой, включенной в порт с номером ABCD и A1B1C1D1. Поразрядное сравнение этих номеров позволяет определить необходимое количество команд для установления соединения.
Если $$A \ne A^{1}$$, $$B=B^{1}$$, C=C1 и D=D1, то соединение устанавливается только в пределах звена A и надо передать 1 команду.
Если $$A\ne A^{1}$$, $$B\ne B^{1}$$, C=C1 и D=D1, то соединение устанавливается в пределах звеньев A и B и передается 3 команды.
Если $$A\ne A^{1}$$, $$B\ne B^{1}$$, $$C\ne C^{1}$$ и D=D1, то соединение устанавливается в пределах звеньев A, B и C и необходимо передать 5 команд.
Если $$A\ne A^{1}$$, $$B\ne B^{1}$$, $$C\ne C^{1}$$, $$D\ne D^{1}$$ то соединение устанавливается в пределах звеньев A, B, C и D, при этом необходимо передать 7 команд.
Такой принцип управления позволяет не менять алгоритм работы внешних модулей и поиска промежуточных путей в зависимости от состава и емкости станции.
Итак, рассмотрены три принципа построения коммутационных полей.
Знакомство с ними позволяет рассматривать и создавать другие типы. На основе рассмотренных типов полей строятся коммутационные системы.
Рассмотрим распределенную систему, где обслуживающее оборудование и функции распределены по модулям [57]. Каждый из модулей имеет ограниченную емкость и выполняет определенные функции. Это позволяет иметь систему, гибко адаптирующуюся как по емкости, так и по функциям.
В основе такой системы лежит понятие "модуль". Модули уже упоминались в лекции 1. Главное свойство модуля — он позволяет громадное разнообразие внешних терминалов и протоколов привести к единому виду, принятому для передачи и обработки в данной коммутационной системе. Идет согласование одновременно двух потоков — информационного и сигнализации (протоколов обмена).
Информационный поток подразумевает переход от различного типа трактов (цифровых асинхронных и синхронных, аналоговых и других) к одному типу, используемому внутри системы (в настоящее время это синхронный цифровой тракт).
Поток сигнализации приводит многочисленные системы сигнализации (например, аналоговую или сигнализацию DSS, рассмотренную в разделе ISDN) к единому виду (в настоящее время это подобно отдельному каналу сигнализации, который будет рассмотрен в дальнейшем). Для выполнения этих целей стандартный вид модуля выглядит следующим образом (рис. 2.15).
Модуль содержит две части — одна терминальная, вторая управляющая (рис. 2.15а).
Задача терминальной части — взаимодействие с внешними источниками заданного типа и преобразование информационного потока к внутристанционному виду.
Терминальная часть выделяет (или устанавливает в обратном направлении) сигналы взаимодействия и управления от/к внешнего источника и передает их в управляющем канале (в некоторых системах — по управляющим шинам) в управляющую часть терминала.
Управляющая часть терминала содержит универсальный компьютер с ресурсами, достаточными для обработки задач, которые поступают от источников, включенных в данный модуль.
Программное обеспечение этого компьютера можно разделить на две части:
Состав и объем этого обеспечения имеет постоянную часть для обслуживания источников и стандартного взаимодействия. В зависимости от емкости и задач, выполняемых системой, резервные ресурсы (память и время) могут быть заняты общегрупповыми или общесистемными задачами.
В больших станциях для решения задач, не связанных с конкретными источниками, могут быть выделены групповые (например, модуль абонентских услуг для группы аналоговых абонентских модулей) или общесистемные модули (например, задача маршрутизации). Поскольку такие задачи не связаны с обработкой сигналов физического интерфейса, они содержат только управляющую часть.
В управляющем оборудовании имеются две части:
На рис. 2.16бпоказаны основные составляющие, процессор и память. На рис. 2.16 в показано условное обозначение этого модуля. Часть, закрашенная серым цветом, соответствует части, содержащей управляющую и коммутирующую части.
(рис 2.16) Принцип построения модуля: а) общий вид; б) состав управляющих и коммутационных устройств; в ) условное обозначение.Процессор подключен через промежуточную память (для обеспечения синхронизации) к одному из портов
Это позволяет ему непосредственно подключаться к центральному полю и в сторону внешних источников передавать необходимые сигналы управления. Кроме того, при наличии специальной операционной системы он может иметь доступ к памяти другого модуля, что создает большие программные возможности и увеличивает возможность наращивания ресурсов.
Число информационных портов составляет два (как в сторону
Структурная схема станции с полностью распределенным управлением приведена на рис. 2.17.
На рис. 2.17 приведен один из возможных вариантов компоновки станции. Набор модулей позволяет реализовать внутристанционное соединение.
На рисунке не показаны модули вызывных сигналов и технического обслуживания, которые являются обязательной принадлежностью станции и в том или ином количестве присутствуют при любой комплектации.
(рис 2.17) Примерная структура полностью распределенной станции (S-12)Перечислим задачи изображенных на рисунке модулей.
Модуль аналоговых абонентских линий предназначен для взаимодействия с данным типом линии, получает и преобразует сигналы "абонент снял трубку", "абонент положил трубку". Осуществляет передачу в сторону абонента акустических сигналов "ответ станции", "посылка вызова", "контроль посылки вызова", "занято" и др. Все они, кроме сигнала посылки вызова, подключаются ко входу модуля. Сигнал "посылка вызова" из-за относительно высокого напряжения коммутируется в абонентском модуле. Туда же подключаются некоторые цепи, контролирующие параметры абонентского шлейфа (абонентский комплект будет рассмотрен далее).
Модуль цифровых абонентских линий. Этот тип модуля предназначен для работы с цифровыми абонентскими линиями. Он также обеспечивает обмен сигналами при инсталляции цифровых линий и при обслуживании линии.
Модуль аналоговых соединительных линий. Модуль предназначен для обеспечения работы с существующими станциями, которые передают информацию в аналоговой форме. Комплект будет рассмотрен в разделе 2.6.
Модуль цифровых трактов. Он обеспечивает работу с цифровыми трактами. Наиболее распространенными являются комплекты для работы с системами импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).
Модуль многочастотных приемопередатчиков. Модуль применяется при внутристанционной связи для принятия сигналов набора номера от частотного номеронабирателя. При входящей и исходящей связи он обеспечивает передачу управляющих сигналов к станциям координатной системы (например, АТС-КУ).
Далее идет группа модулей, не содержащих терминальной части. Это процессоры, обеспечивающие выполнения определенных задач. На рисунках они окрашены серым цветом.
Групповые модули управления абонентскими услугами. Они управляют основными и дополнительными видами услуг: например, проверяют возможность абонента пользоваться "исходящей связью" (в случае если он принадлежит абонентской группе), можно ли на него переадресовать вызов и т. д. В станциях малой емкости эти модули не употребляются, а их функции распределяются по другим модулям.
Системный модуль. Он следит за наличием ресурсов в системе (например, при наличии нескольких модулей многочастотных приемопередатчиков собирает сведения о наличии в них свободного приемопередатчика). Он выполняет системные задачи, например, выбора направления и маршрута, тарификации.
(рис 2.18) Пример установления соединения в полностью децентрализованной системе коммутацииРассмотрим теперь алгоритм работы этой системы при установлении внутристанционного соединения (рис. 2.18).
А снял телефонную трубку (замкнулся шлейф абонентской линии), и посылает команды установления соединения с модулем управления абонентскими услугами. Это требуется для проверки возможных дополнительных видов обслуживания.После установления соединения посылается номер вызывающего абонента.
А и Б.Б устанавливает соединение со своим модулем управления абонентскими услугами для осуществления дополнительных видов обслуживания (переадресация вызова).A ) устанавливается соединение с модулем управления абонентскими услугами, и это порождает межмодульный обмен для процесса "отбой".В предыдущем разделе были рассмотрены только процессы установления внутристанционных соединений. Изучив основные этапы этого типа соединений, можно представить себе и другие типы соединений. Некоторые из них будут рассмотрены далее, после изучения разделов по сигнализации. Ниже приведем только краткое описание дополнительных видов обслуживания.
Соединение без набора
В определенных случаях соединение может устанавливаться сразу же после подъема абонентом трубки. Для этого используется либо самостоятельно введенный номер, либо (что гораздо чаще) номер, введенный оператором.
Такая услуга означает, что в любое время или по заранее заданному расписанию в определенные промежутки времени после подъема трубки устанавливается постоянный канал между портами данной АТС либо между портом данной станции и портом другой станции. Как вариант, возможно установление
Сокращенный или именной набор
Эта услуга позволяет вызывать других абонентов путем набора постоянного кода, набора букв имени или вызовом из справочника.
В данном случае вызов переадресуется к другому абоненту, либо на пульт оператора, либо к механическим голосам (стандартным или записанным абонентом). Эта услуга устанавливается или оператором, или абонентом. Имеются следующие варианты этой услуги:
Безусловная переадресация. Перевод вызова в любых случаях.
Переадресация по занятости входящего абонента.
Переадресация по неответу в течение определенного промежутка времени.
Ограничение услуги переадресации. Абонент имеет право запретить переадресацию на свой номер.
Перевод вызова во время соединения. Позволяет абоненту устанавливать соединение между вызывающим и третьим абонентами либо между двумя вызванными абонентами.
Услуга устанавливается либо оператором, либо абонентом. Во время разговора абонент (входящий для второго вызова) получает предупреждающий сигнал и переводит другого в
Продолжение соединения после освобождения предыдущего (установка в очередь)
Эта услуга позволяет вызывающему абоненту (абонент Б ) положить трубку. После освобождения вызываемой линии устанавливается обратное соединение.
Если услуга предусматривает установление очереди, то учитывается приоритет по очереди и изменяется номер местоположения в очереди.
Трехсторонняя конференц-связь
В этом случае абонент может подключить к разговору третьего участника.
Конференц-связь с неограниченным числом абонентов
Предусматривается проведение совещаний с односторонней связью или диалогом всех или части участников, циркулярный вызов по списку, добавление и удаление участников.
Встречная конференц-связь
При этом вызываемый абонент добавляет число участников (возможна иерархическая конференц-связь).
Определение номера вызывающего абонента
Эта услуга позволяет по запросу оператора или оборудования определить номер вызывающего абонента.
Запрос от абонента о поступлении злонамеренного вызова делается набором 1 либо нажатием рычажного переключателя или специального кода регистрации (процедура стандартизирована Европейским Союзом Электросвязи).
При внутреннем вызове операторы получают распечатку с указанием номеров обеих сторон, времени суток и даты. При установке на контроль право на отбой закрепляется за вызванным абонентом.
В случае внешних злонамеренных вызовов действия и информация зависят от межстанционной сигнализации.
Запрет связи
Администрация может установить для отдельного абонента запрет на выход в некоторые направления. Имеются следующие разновидности запретов:
Вмешательство
В сетях РФ оператор междугородней или некоторых других служб может вмешаться в установленное соединение. Например, при междугороднем соединении абонент получает предупредительный сигнал, после чего оператор междугородней связи извещает его о поступлении входящего вызова.
Если абонент согласен принять вызов, он кладет трубку и первоначальное соединение разъединяется в пользу нового. Некоторые соединения могут иметь защиту против подключения с внешней стороны. Это определяется либо по составу участников, либо по типу соединения (например, при передаче по линии данных).
Будильник
Абонент может установить время, когда на его аппарат будет выдан сигнал "посылка вызова".
Обратный вызов с проверкой абонентской линии
Абонент может проверить свою линию и, набрав код доступа, повесить трубку. После проверки параметров линии ему поступит сигнал "посылка вызова".
Пароль
Оператором может быть установлен пароль, по которому абонент может пользоваться определенными услугами.
Обслуживание по приоритетам
Каждому абоненту присваивается приоритет (например, от 0 до 3).
В зависимости от приоритета участвующих в соединении абонентов вступают в действие ограничения по внутристанционной, местной или междугородней связи.
Такая служба имитирует для заданной группы абонентов Учрежденческую АТС с сокращенным набором внутри учреждения и специфическими услугами для учреждения:
Услуги перехвата при:
Также в настоящее время активно развиваются услуги, связанные с передачей данных.
Услуги абонентов ISDN были рассмотрены в разделе 1 (Абонентские линии и терминалы), а услуги Интеллектуальной сети будут рассмотрены далее.
В настоящее время схемы абонентских комплектов в электронных АТС во многом унифицированы и выполняются на микроэлектронных элементах (кроме релейных и трансформаторных цепей). Полный перечень функций к комплекту, выполненному на основе электронных схем, принято обозначать аббревиатурой BORSCHT:
B — (Battery feed) — электропитание;O — (Overload Protection) — защита от опасных напряжений;R — (Ringing) — посылка вызывных сигналов;S — (Supervision) — контроль за состоянием шлейфа;C — (Coding) — кодирование;H — (Hybrid) — реализация дифсистемы;T — Testing — испытания абонентских линий.Схема такого комплекта приведена на рис. 2.19. Электропитание терминала (например, микрофона и логической части) осуществляется от станционной батареи номиналом 60 В с заземленным положительным полюсом (функция B ), максимальный ток в этой цепи ограничивается сопротивлениями, поставленными симметрично в провода A и B. Эти же сопротивления служат для контроля состояния шлейфа (функция S ).
Функции защиты от опасных напряжений ( O ) выполняются в двух точках абонентского шлейфа: в кроссе станции и в абонентском комплекте.
Первая защищает от кратковременных перенапряжений (например, от напряжения молнии, попадающего на линию). Поэтому устройства защиты в кроссе получили название "грозоразрядники". Они работают "на пробой", т. е. под влиянием перенапряжения замыкают накоротко вход станции и при исчезновении импульса снова восстанавливают нормальную цепь.
В абонентском комплекте защита работает по принципу предохранителя, т. е. при увеличении тока или напряжения защитная вставка "перегорает" и обрывает абонентский шлейф. В электронных станциях одна из главных проблем защиты заключается в том, что быстродействие защитных устройств должно быть больше, чем быстродействие основных цепей. Иными словами, защита должна сработать раньше, чем нарушится работа основных цепей. В связи с этим к характеристикам работы защитных цепей предъявляются высокие требования.
Оговаривается время реакции на импульсы с очень жесткими требованиями на длительность передних фронтов и время блокировки основных цепей.
Функция R обеспечивает передачу сигнала посылки вызова. Величина напряжения этого сигнала равна 90В. Параметры этого сигнала и возможные варианты его выполнения рассматривались в первом разделе. Наиболее распространен в настоящее время сигнал переменного тока частотой 25 Гц. Для предохранения перегорания контактов реле его отключение и включение синхронизируется с моментами, когда сигнал равен нулю.
Кодирование и декодирование (Функция C ). Оно происходит с помощью кодера и декодера, выполненных в виде одного устройства (кодек).
Реализация функций дифференциальной системы (функция H ). Функция реализуется с помощью трансформаторных схем. Принцип ее работы был показан в книге [7] (см. рис. 6.1). Балансный контур, построенный на резисторах и конденсаторах, может быть программно регулируемым и настраиваться на конкретную линию.
Испытание абонентских линий (функция T ). Контроль параметров абонентской линии осуществляется с помощью контактов двух реле. Они позволяют подключить испытательную аппаратуру к абонентской линии или в сторону станции.
Тестовая аппаратура (общая на группу или на станцию) позволяет производить контроль параметров абонентской линии или проводить испытание станции с абонентской стороны, подключать автоабонента, имитировать нагрузку и т. п.
Абонентский комплект — одно из наиболее массовых устройств станции, поэтому проводятся большие работы по его микро-миниатюризации. Наборы микросхем, реализующих его функции, сокращенно называют SLIC (Subscriber Line Interface Circuit).
(рис 2.19) Абонентский аналоговый комплект электронной АТС
Рассмотрим для начала структуру цифрового тракта, который должен быть скоммутирован через цифровое поле, и назначение различных временных интервалов.
Изучение изложенных в этой лекции сведений можно дополнить из [8], [35].
Каналы, полученные путем мультиплексирования в системе ИКМ30, распределяются следующим образом (рис. 2.1).
(рис 2.1) Распределение временных положений в тракте ИКМ при отдельном канале сигнализации.На рис. 2.1 показано размещение информации в цикле. Каждый состоит из 32 временных каналов. 0-й и 16-й каналы переносят служебную информацию.
В 0-м канале каждый четный цикл передается информация для синхронизации цикла. Она представляет собой 7-битовую комбинацию 0011011, размещенную в 1-7 битах. Первый бит, обозначенный на рисунке S, либо равен 1, либо используется для контроля правильности передачи информации цикла [35]. В нечетных циклах 0-й бит предоставлен для использования национальным администрациям.
Вариант, показанный на рис. 2.1, применяется для передачи сигнальной информации по принципу "общий канал сигнализации". При этом способе сигнализация для всех 30 речевых каналов передается по 16-му каналу.
Второй способ образования сигнального канала получил название "выделенный канал". В этом случае за каждым информационным каналом закрепляется сигнальный канал.
Принцип этого выделения показан на рис. 2.2. Он заключается в том, что вводится нумерация 32-канальных циклов. Выделяются 16 циклов, в каждом из которых информация сигнализации 16-го канала закрепляется за информационным каналом (рис. 2.2).
Каждое временное положение 16-го канала разбивается на две части.
В первом цикле передается сигнальная информация 1-го и 17-го канала, во втором — 2-го и 18-го, в третьем — 3-го и 19-го и т. д., в пятнадцатом — 15-го и 31-го.
В нулевом и шестнадцатом циклах передается служебная информация.
(рис 2.2) Образование выделенного канала
Цифровая коммутация указывает на то, что коммутируются потоки с импульсно-кодовой или другой, но цифровой модуляцией. На ранних стадиях разработки электронных АТС проводилась коммутация сигналов с амплитудно-импульсной модуляцией. Но она не получила распространения из-за недостатков такого типа модуляции — чувствительности к искажениям и помехам.
В дальнейшем изложении вид модуляции не оговаривается, подразумевается цифровая коммутация.
Различаются следующие принципы цифровой комутации: временная и пространственная.
Временная коммутация. Этот вид коммутации основан на том, что весь поток информации распределен во времени. В каждый временной интервал будем далее кратко называть его англоязычным термином слот (
(рис 2.3) Принцип временной коммутацииВременной коммутатор должен перенести информацию из одного временного положения в другое заданное положение. На рис. 2.3 показан пример, когда информация, содержащаяся в 5-м временном интервале, переносится в 21-й интервал.
Следует обратить внимание, что, поскольку электронная коммутация имеет однонаправленный характер (в силу того, что электронные компоненты имеют только одно направление), а связь должна быть двухсторонней, то коммутация, как правило, осуществляется не только прямая (5-го канала с 21-м каналом), но и обратная (21 канал с 5). Этот принцип показан на рис. 2.3.
(рис 2.4) Принцип пространственной коммутацииПространственная коммутация заключается в том, что информация переносится из одного временного тракта в другой без изменения временного положения. Это показано в примере на рис. 2.4, где информация переносится из тракта 1 (временное положение 5) во второй тракт в то же положение. На том же рисунке показано второе пространственное соединение.
В реальных телефонных станциях используются оба варианта, но часто применяют комбинированные пространственно-временные коммутаторы, когда коммутация проводится одновременно в другой тракт и другое временное положение (рис. 2.5).
(рис 2.5) Принцип пространственно-временной коммутации
Наиболее распространенный способ временной коммутации, т. е. перенос информации из одного временного положения в другое, состоит в записи информации в память и считывании с задержкой в другом временном положении (рис. 2.6).
Последовательный цифровой поток поступает на вход схемы, которая преобразует информацию из последовательной формы в параллельную.
Далее эта информация записывается в запоминающее устройство. Адрес записи устанавливается счетчиком временных каналов, который генерирует последовательно номера временных положений.
Поэтому сообщения располагаются в информационной памяти по мере возрастания номера канала.
Считывание этой информации в исходящий тракт производится в соответствии с информацией, записанной в адресной памяти. Опрос этой памяти также производится по тактовым импульсам, приходящим от счетчика временных каналов. Каждый такт соответствует номеру слота в исходящем потоке.
Информация, которая записывается в это временное положение из информационной памяти, определяется адресом, поступающим от памяти адресов.
На рис. 2.6 адрес входящего канала i записан в адресной памяти на месте временного положения j. И наоборот, адрес входящего канала j записан в адресной памяти на месте временного положения i. Это означает, что при чтении из адресной памяти во временное положение j на вход информационной памяти поступит адрес i. В результате в этом временном положении ( j ) будет считана информация, поступившая по входящему каналу ( i ). Так реализуется временная коммутация, принцип которой приведен на рис. 2.3.
(рис 2.6) Схема коммутации временных каналов
На рис. 2.7 показан элемент пространственной коммутации на 16 входящих цифровых трактов и 16 исходящих (выходных) временных цифровых трактов каждый на 32 временных положения. Эта схема состоит из 16 включенных параллельно по входу мультиплексоров, управляемых по времени информацией, которая поступает по управляющей шине из адресновременной памяти. Одно слово временной памяти содержит 16x64 бита. На каждый мультиплексор поступает 4 бита. Они указывают, какой тракт надо подключить в данном мультиплексоре в данном временном положении.
На приемном конце устанавливается аналогичная схема, но с подключенными
(рис 2.7) Элемент пространственной коммутации каналов с разделением по времени (16 входных трактов на 16 выходных трактов по 32 временных положения в каждом.)Пространственные коммутаторы широко применялись на начальных этапах создания цифровых АТС. Их главное достоинство — малая задержка коммутируемой информации. В настоящее время, в связи с увеличением скорости работы микросхем, почти везде употребляется пространственно-временная коммутация.
Принцип реализации пространственно-временного коммутатора с использованием запоминающего устройства (рис. 2.8) почти тот же самый, что и для временного коммутатора.
(рис 2.8) Реализация пространственно-временной коммутации на базе запоминающего устройства (N цифровых трактов по 32 временных положения в каждом)Информационная память устанавливается для каждого цифрового тракта. Адресная память устанавливается в объеме, равном суммарному числу каналов всех трактов, и управляет всеми трактами по принципу временной коммутации. Суммарное число каналов, которое может быть обслужено адресной памятью, зависит от ее быстродействия. Время опроса всех каналов должно быть равно времени одного цикла (кадра), т. е. 125 мкс = 125x10-6 с. При работе коммутатора происходит два обращения к памяти: первое — когда внешнее управляющее устройство определяет номер временного положения адреса записи в запоминающем устройстве; второе — когда содержимое управляющей памяти, соответствующее временному интервалу, выбирается в качестве адреса считывания. Это время обозначим tc. Операции записи и считывания должны выполняться для каждого временного канала (предполагая, что эти времена равны). Получим максимальное число каналов для данной скорости работы памяти:
C=125мкс/2tcмкс,
где значение 125 мкс означает длительность цикла в микросекундах для частоты дискретизации речевого сигнала, равной 8 кГц,
tc — длительность обращения к ЗУ в микросекундах.
В качестве примера предположим, что одно обращение к ЗУ требует 0,5 мкс.
Тогда число каналов C = 125 каналов.
Современные ЗУ имеют гораздо меньший цикл обращения. Поэтому суммарное количество каналов по всем цифровым трактам может достигать 1024-2048 каналов, т. е. 32-64 тракта по 32 канала в каждом.
Для организации пространственно-временной коммутации на базе запоминающего устройства можно мультиплексировать несколько потоков и проводить коммутацию этого высокоскоростного потока. На выходе можно снова разделить поток на несколько исходящих (рис. 2.8).
Для построения пространственно-временных коммутаторов применяются более сложные схемы. На рис. 2.9 показана схема, содержащая 16 двусторонних портов на 32 цифровых канала каждый. Под названием "порт" подразумевается часть схемы коммутации, принимающая и передающая цифровой поток. Как видно на рис. 2.9, она подразделяется на исходящую и входящую часть. На рисунке подробно показана входящая часть 0-го тракта и исходящая часть 16-го тракта. Проводность соединяющих эти порты шин показана на рисунке. Магистраль шины данных содержит 16 шин, магистраль "порт" — 4 шины, а магистраль "канал" — 5 шин, 14 шин для передачи обратных сигналов и для разводки тактовых.
Временные тракты включаются во входящую часть порта. Далее информация накапливается в преобразователе последовательной информации в параллельную. Параллельная передача информации позволяет уменьшить время обмена между портами в 16 раз и тем самым увеличить число обслуживаемых портов. Затем в соответствии с временным интервалом из адресной памяти считываются заданные адреса порта и канала.
Форматы управления этим элементом показаны на рис. 2.10.
(рис 2.9) Элемент пространственно – временной коммутации каналов с разделением по времени (16 входных на 16 выходных трактов по 32 временных положения в каждом).Формат состоит из 16 битов, что требует увеличения скорости передачи по сравнению с байтовым форматом в два раза, т. е. до 4096 Кбит/с.
Первые два бита указывают тип режима работы управляющего устройства элемента (его логики). Первый режим (признак 00) характеризует поступление формата, не содержащего информацию, и соответствует свободному временному каналу. В данном случае коммутация не производится.
Второй режим — режим установления соединения (признак 01). Работа элемента заключается в определении и записи информации в соответствии с вариантами поиска, записанными в поле тип поиска (в отличие от наименования поля формата, принятого разработчиками в телефонии, используется термин "вид искания").
Возможны следующие типы поиска.
Q в портах с номером P = 12 по 15 (для выходов звена A ).Q в портах с номером P= 0 по 11 (для входов звена A ).Q в портах с номером P= 7 по 15 (для выходов звена B, C ).Q в портах с номером P= 0 по 7 (для входов звена B, C ).Q в любом порту P (для каждого из типов матриц).Q в портах с конкретным номером P, содержащимся в формате коммутируемого сообщения (рис. 2.9б).Для каждого из значений ( 0-11, 12-15, 0-7, 8-15, 0-15 ) в формате указывается отдельный код типа поиска.
Q в порту с конкретным номером P.В режиме установления соединения в соответствии с типом поиска управляющее устройство элемента определяет в памяти порт, в котором есть свободные каналы, и передает в этот порт информацию о поиске канала, после чего по обратной шине получает информацию о номере канала и записывает ее в собственную память. При этом учитывается число оставшихся каналов. Если канал задан в формате, показанном на рис. 2.9б, то информация просто записывается в память.
(рис 2.10) Форматы управления коммутацийВ режиме коммутации речи (данные) формат поступает в соответствии с временным положением. Из адресной памяти считывается сначала адрес порта, а в следующем такте — адрес канала.
На исходящей стороне порта дешифраторы принимают адреса порта и канала и записывают информацию с шины данных в память. В дальнейшем эта информация считывается в соответствии с временным промежутком исходящей стороны.
Чтобы обеспечить дуплексную передачу, устанавливаются пары исходящих и входящих портов.
В соответствии с типом поиска элемент может настраиваться на различные модификации, которые условно показаны на рис. 2.10. Отметим, что можно коммутировать информацию не только от входов к выходам, но и между любыми входами одной матрицы. Информация нулевого канала воспринимается самим элементом коммутации для поддержания синхронизации порта с внешними источниками и передается автоматически в другие нулевые каналы.
Обратим внимание, что при современных скоростях элементная база порта может поддерживать тракт до 64 каналов, что равно двойной потребности. Поэтому каждый порт имеет два входа и два выхода и называется "дуальный порт".
Одним из узких мест системы является центральная шина, по которой проходит коммутация от 16 портов. Для ее разгрузки применяется прием мультиплексирования, когда в один и тот же момент времени каждая группа шин используется для передачи в различные порты (рис. 2.9).
Первым по шине передается адрес порта. Входная часть должна расшифровать его и открыть порт для принятия адреса канала. Порт должен оставаться открытым для принятия информации по следующей группе шин, а информация о порте может быть снята. В следующий момент эта информация передается по группе шин номера канала, и одновременно по группе передается адрес порта. Далее процесс повторяется для других групп шин, как это показано на рис. 2.11. Это позволяет не занимать шину свыше одного времени цикла "чтение — запись".
(рис 2.11) Принцип уплотнения шин внутри коммутационной матрицы.Показанный элемент в соответствии с форматом (полем "тип поиска) позволяет использовать его в трех модификациях. В отличие от ранее рассмотренных элементов все модификации создаются программным путем, а точнее по значению в поле тип поиска. Эти модификации показаны на рис. 2.12.
Первая модификация позволяет коммутировать информацию от любого из 16 входов к любому из 16 выходов (тип поиска "любой канал Q к любому каналу P "). Эта модификация в дальнейшем будет употребляться для построения группообразования на звене D.
Вторая модификация разделяет порты на входные (номера 0-7 ) и выходные (номера 8-15 ). Коммутация производится в основном от входного порта к выходному, но возможна коммутация между входными портами (выходными портами). Тип поиска — любой канал в портах 0-7 или с любым портом 0-15. Эта модификация в дальнейшем будет употребляться для построения группообразования на звеньях B и C.
Третья модификация дает возможность осуществлять концентрацию и позволяет коммутировать 12 входных портов с 0 по 11-й с 4-мя выходными портами с 12-15 и наоборот. Тип поиска — любой канал с любым каналом в портах с 0-11. Также возможна коммутация между входными (выходными) портами. Эта модификация в дальнейшем будет употребляться для построения группообразования на звене A. Форматы команд управления приведены на рис. 2.10.
Модификации матрицы показаны на рис. 2.12.
(рис 2.12) Модификации матрицы пространственно-временной коммутации в зависимости от значения поля формата "тип поиска"
Как уже отмечалось в предыдущих разделах, В-П-В ).
(рис 2.13) Пример группообразования с применением временной и пространственной коммутации временных потоков на 64 групповых входных тракта и 32 выходных трактаОно имеет на входе 64 временных тракта. Величина каналов тракта может быть разная, например 32 канала. Тогда количество каналов на входе составляет 2048 (или 1024 дуплексных соединений).
Если ввести еще одну ступень пространственной коммутации, то коммутируемую емкость можно увеличить в несколько раз.
В случае применения только пространственно-временной коммутации большой интерес представляет так называемое одностороннее группообразование (со ступенью "отражения") (рис. 2.14).
(рис 2.14) Группообразование со звеном отражения (звено D)Этот тип группообразования характерен тем, что все источники нагрузки сосредоточены в одних и тех же матрицах. По сравнению с уже изучавшимися типами группообразования отсутствует сторона, в которую включаются только источники одного типа (например, абонентские комплекты, таксофоны и другие терминалы), а с другой стороны — только объекты канального типа (входящие и исходящие комплекты). В предыдущих системах это вызывало необходимость создания ступеней концентрации. В данном случае подключение источников с резко различающейся нагрузкой требует первоначального их распределения по различным матрицам первой ступени таким образом, чтобы средняя нагрузка на вход соответствовала заданному качеству обслуживания и определялась расчетами по теории телетрафика. Однако, как показано на рис. 2.15а, в случае необходимости можно поставить ступень сжатия в виде матрицы 12x4 (звено A ). Ступень сжатия также выполняет функции обеспечения надежности во многих конфигурациях станции. В данном случае она обеспечивает доступ от входных трактов к четырем плоскостям
Этим реализуется четырехкратный резерв
Согласно рис. 2.14б, плоскость имеет 16 групп (звенья B и C, группы от 0-й до 15-й). Каждая группа предназначена для включения 64 трактов. Это составляет 1024 тракта. При включении в них ступени концентрации (с учетом резервной ступени концентрации) общее число входов будет 1024. 12/2 = 6192 тракта, каждый тракт по 32 канала, что вполне достаточно для создания станций большой емкости (например, 65000 абонентов и 32000 каналов).
Первой матрице каждой группы (звено B ) доступно 8 матриц звена C. Последнее звено D называют звеном "отражения". Соединение на этой ступени как бы "отражается", и установление соединения к другому входу идет в направлении, противоположном первому этапу. Следует отметить, что если устанавливается соединение между портами в этой схеме группообразования, то до этой ступени проводится свободное искание, а после нее — вынужденное искание.
Несмотря на потенциально большое число включаемых линий, это группообразование позволяет постепенно наращивать станцию от минимальной емкости до максимальной, не изменяя алгоритма поиска и управления. Это свойство обеспечивается свойством коммутационных матриц, а также особенностями управления полем. Как уже было отмечено (рис. 2.12), соединение может осуществляться в пределах одной матрицы любого звена, поэтому любое звено может быть отражающим.
На рис. 2.15 проиллюстрирован принцип наращивания станции на указанных выше матрицах.
(рис 2.15) Принцип наращивания емкости коммутационного поля и связь его с числом командНа рис. 2.15 показано наращивание звеньев по мере увеличения емкости станции. Одновременно должно увеличиваться число команд поиска свободной линии. Это число нечетное и равно 1, 3, 5, и полная схема требует 7 команд (на рис. 2.15 она не показана, так как повторяет рис. 2.14).
Эти команды выдаются внешним источником, включенным во входы ступени A. Он определяет число команд путем сравнения исходящего и входящего адресов. Каждый вход в
A (11 входов требуют для кодировки 4 бита);B (8 выходов требуют для кодировки 3 бита);C (8 выходов требуют для кодировки 3 бита);D (16 портов требуют для кодировки 4 бита).Всего — 14 битов.
Количество необходимых команд определяется контролирующим устройством модуля, который управляет соединением. Предположим, надо установить соединение между исходящей точкой, включенной в порт с номером ABCD и A1B1C1D1. Поразрядное сравнение этих номеров позволяет определить необходимое количество команд для установления соединения.
Если $$A \ne A^{1}$$, $$B=B^{1}$$, C=C1 и D=D1, то соединение устанавливается только в пределах звена A и надо передать 1 команду.
Если $$A\ne A^{1}$$, $$B\ne B^{1}$$, C=C1 и D=D1, то соединение устанавливается в пределах звеньев A и B и передается 3 команды.
Если $$A\ne A^{1}$$, $$B\ne B^{1}$$, $$C\ne C^{1}$$ и D=D1, то соединение устанавливается в пределах звеньев A, B и C и необходимо передать 5 команд.
Если $$A\ne A^{1}$$, $$B\ne B^{1}$$, $$C\ne C^{1}$$, $$D\ne D^{1}$$ то соединение устанавливается в пределах звеньев A, B, C и D, при этом необходимо передать 7 команд.
Такой принцип управления позволяет не менять алгоритм работы внешних модулей и поиска промежуточных путей в зависимости от состава и емкости станции.
Итак, рассмотрены три принципа построения коммутационных полей.
Знакомство с ними позволяет рассматривать и создавать другие типы. На основе рассмотренных типов полей строятся коммутационные системы.
Рассмотрим распределенную систему, где обслуживающее оборудование и функции распределены по модулям [57]. Каждый из модулей имеет ограниченную емкость и выполняет определенные функции. Это позволяет иметь систему, гибко адаптирующуюся как по емкости, так и по функциям.
В основе такой системы лежит понятие "модуль". Модули уже упоминались в лекции 1. Главное свойство модуля — он позволяет громадное разнообразие внешних терминалов и протоколов привести к единому виду, принятому для передачи и обработки в данной коммутационной системе. Идет согласование одновременно двух потоков — информационного и сигнализации (протоколов обмена).
Информационный поток подразумевает переход от различного типа трактов (цифровых асинхронных и синхронных, аналоговых и других) к одному типу, используемому внутри системы (в настоящее время это синхронный цифровой тракт).
Поток сигнализации приводит многочисленные системы сигнализации (например, аналоговую или сигнализацию DSS, рассмотренную в разделе ISDN) к единому виду (в настоящее время это подобно отдельному каналу сигнализации, который будет рассмотрен в дальнейшем). Для выполнения этих целей стандартный вид модуля выглядит следующим образом (рис. 2.15).
Модуль содержит две части — одна терминальная, вторая управляющая (рис. 2.15а).
Задача терминальной части — взаимодействие с внешними источниками заданного типа и преобразование информационного потока к внутристанционному виду.
Терминальная часть выделяет (или устанавливает в обратном направлении) сигналы взаимодействия и управления от/к внешнего источника и передает их в управляющем канале (в некоторых системах — по управляющим шинам) в управляющую часть терминала.
Управляющая часть терминала содержит универсальный компьютер с ресурсами, достаточными для обработки задач, которые поступают от источников, включенных в данный модуль.
Программное обеспечение этого компьютера можно разделить на две части:
Состав и объем этого обеспечения имеет постоянную часть для обслуживания источников и стандартного взаимодействия. В зависимости от емкости и задач, выполняемых системой, резервные ресурсы (память и время) могут быть заняты общегрупповыми или общесистемными задачами.
В больших станциях для решения задач, не связанных с конкретными источниками, могут быть выделены групповые (например, модуль абонентских услуг для группы аналоговых абонентских модулей) или общесистемные модули (например, задача маршрутизации). Поскольку такие задачи не связаны с обработкой сигналов физического интерфейса, они содержат только управляющую часть.
В управляющем оборудовании имеются две части:
На рис. 2.16бпоказаны основные составляющие, процессор и память. На рис. 2.16 в показано условное обозначение этого модуля. Часть, закрашенная серым цветом, соответствует части, содержащей управляющую и коммутирующую части.
(рис 2.16) Принцип построения модуля: а) общий вид; б) состав управляющих и коммутационных устройств; в ) условное обозначение.Процессор подключен через промежуточную память (для обеспечения синхронизации) к одному из портов
Это позволяет ему непосредственно подключаться к центральному полю и в сторону внешних источников передавать необходимые сигналы управления. Кроме того, при наличии специальной операционной системы он может иметь доступ к памяти другого модуля, что создает большие программные возможности и увеличивает возможность наращивания ресурсов.
Число информационных портов составляет два (как в сторону
Структурная схема станции с полностью распределенным управлением приведена на рис. 2.17.
На рис. 2.17 приведен один из возможных вариантов компоновки станции. Набор модулей позволяет реализовать внутристанционное соединение.
На рисунке не показаны модули вызывных сигналов и технического обслуживания, которые являются обязательной принадлежностью станции и в том или ином количестве присутствуют при любой комплектации.
(рис 2.17) Примерная структура полностью распределенной станции (S-12)Перечислим задачи изображенных на рисунке модулей.
Модуль аналоговых абонентских линий предназначен для взаимодействия с данным типом линии, получает и преобразует сигналы "абонент снял трубку", "абонент положил трубку". Осуществляет передачу в сторону абонента акустических сигналов "ответ станции", "посылка вызова", "контроль посылки вызова", "занято" и др. Все они, кроме сигнала посылки вызова, подключаются ко входу модуля. Сигнал "посылка вызова" из-за относительно высокого напряжения коммутируется в абонентском модуле. Туда же подключаются некоторые цепи, контролирующие параметры абонентского шлейфа (абонентский комплект будет рассмотрен далее).
Модуль цифровых абонентских линий. Этот тип модуля предназначен для работы с цифровыми абонентскими линиями. Он также обеспечивает обмен сигналами при инсталляции цифровых линий и при обслуживании линии.
Модуль аналоговых соединительных линий. Модуль предназначен для обеспечения работы с существующими станциями, которые передают информацию в аналоговой форме. Комплект будет рассмотрен в разделе 2.6.
Модуль цифровых трактов. Он обеспечивает работу с цифровыми трактами. Наиболее распространенными являются комплекты для работы с системами импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).
Модуль многочастотных приемопередатчиков. Модуль применяется при внутристанционной связи для принятия сигналов набора номера от частотного номеронабирателя. При входящей и исходящей связи он обеспечивает передачу управляющих сигналов к станциям координатной системы (например, АТС-КУ).
Далее идет группа модулей, не содержащих терминальной части. Это процессоры, обеспечивающие выполнения определенных задач. На рисунках они окрашены серым цветом.
Групповые модули управления абонентскими услугами. Они управляют основными и дополнительными видами услуг: например, проверяют возможность абонента пользоваться "исходящей связью" (в случае если он принадлежит абонентской группе), можно ли на него переадресовать вызов и т. д. В станциях малой емкости эти модули не употребляются, а их функции распределяются по другим модулям.
Системный модуль. Он следит за наличием ресурсов в системе (например, при наличии нескольких модулей многочастотных приемопередатчиков собирает сведения о наличии в них свободного приемопередатчика). Он выполняет системные задачи, например, выбора направления и маршрута, тарификации.
(рис 2.18) Пример установления соединения в полностью децентрализованной системе коммутацииРассмотрим теперь алгоритм работы этой системы при установлении внутристанционного соединения (рис. 2.18).
А снял телефонную трубку (замкнулся шлейф абонентской линии), и посылает команды установления соединения с модулем управления абонентскими услугами. Это требуется для проверки возможных дополнительных видов обслуживания.После установления соединения посылается номер вызывающего абонента.
А и Б.Б устанавливает соединение со своим модулем управления абонентскими услугами для осуществления дополнительных видов обслуживания (переадресация вызова).A ) устанавливается соединение с модулем управления абонентскими услугами, и это порождает межмодульный обмен для процесса "отбой".В предыдущем разделе были рассмотрены только процессы установления внутристанционных соединений. Изучив основные этапы этого типа соединений, можно представить себе и другие типы соединений. Некоторые из них будут рассмотрены далее, после изучения разделов по сигнализации. Ниже приведем только краткое описание дополнительных видов обслуживания.
Соединение без набора
В определенных случаях соединение может устанавливаться сразу же после подъема абонентом трубки. Для этого используется либо самостоятельно введенный номер, либо (что гораздо чаще) номер, введенный оператором.
Такая услуга означает, что в любое время или по заранее заданному расписанию в определенные промежутки времени после подъема трубки устанавливается постоянный канал между портами данной АТС либо между портом данной станции и портом другой станции. Как вариант, возможно установление
Сокращенный или именной набор
Эта услуга позволяет вызывать других абонентов путем набора постоянного кода, набора букв имени или вызовом из справочника.
В данном случае вызов переадресуется к другому абоненту, либо на пульт оператора, либо к механическим голосам (стандартным или записанным абонентом). Эта услуга устанавливается или оператором, или абонентом. Имеются следующие варианты этой услуги:
Безусловная переадресация. Перевод вызова в любых случаях.
Переадресация по занятости входящего абонента.
Переадресация по неответу в течение определенного промежутка времени.
Ограничение услуги переадресации. Абонент имеет право запретить переадресацию на свой номер.
Перевод вызова во время соединения. Позволяет абоненту устанавливать соединение между вызывающим и третьим абонентами либо между двумя вызванными абонентами.
Услуга устанавливается либо оператором, либо абонентом. Во время разговора абонент (входящий для второго вызова) получает предупреждающий сигнал и переводит другого в
Продолжение соединения после освобождения предыдущего (установка в очередь)
Эта услуга позволяет вызывающему абоненту (абонент Б ) положить трубку. После освобождения вызываемой линии устанавливается обратное соединение.
Если услуга предусматривает установление очереди, то учитывается приоритет по очереди и изменяется номер местоположения в очереди.
Трехсторонняя конференц-связь
В этом случае абонент может подключить к разговору третьего участника.
Конференц-связь с неограниченным числом абонентов
Предусматривается проведение совещаний с односторонней связью или диалогом всех или части участников, циркулярный вызов по списку, добавление и удаление участников.
Встречная конференц-связь
При этом вызываемый абонент добавляет число участников (возможна иерархическая конференц-связь).
Определение номера вызывающего абонента
Эта услуга позволяет по запросу оператора или оборудования определить номер вызывающего абонента.
Запрос от абонента о поступлении злонамеренного вызова делается набором 1 либо нажатием рычажного переключателя или специального кода регистрации (процедура стандартизирована Европейским Союзом Электросвязи).
При внутреннем вызове операторы получают распечатку с указанием номеров обеих сторон, времени суток и даты. При установке на контроль право на отбой закрепляется за вызванным абонентом.
В случае внешних злонамеренных вызовов действия и информация зависят от межстанционной сигнализации.
Запрет связи
Администрация может установить для отдельного абонента запрет на выход в некоторые направления. Имеются следующие разновидности запретов:
Вмешательство
В сетях РФ оператор междугородней или некоторых других служб может вмешаться в установленное соединение. Например, при междугороднем соединении абонент получает предупредительный сигнал, после чего оператор междугородней связи извещает его о поступлении входящего вызова.
Если абонент согласен принять вызов, он кладет трубку и первоначальное соединение разъединяется в пользу нового. Некоторые соединения могут иметь защиту против подключения с внешней стороны. Это определяется либо по составу участников, либо по типу соединения (например, при передаче по линии данных).
Будильник
Абонент может установить время, когда на его аппарат будет выдан сигнал "посылка вызова".
Обратный вызов с проверкой абонентской линии
Абонент может проверить свою линию и, набрав код доступа, повесить трубку. После проверки параметров линии ему поступит сигнал "посылка вызова".
Пароль
Оператором может быть установлен пароль, по которому абонент может пользоваться определенными услугами.
Обслуживание по приоритетам
Каждому абоненту присваивается приоритет (например, от 0 до 3).
В зависимости от приоритета участвующих в соединении абонентов вступают в действие ограничения по внутристанционной, местной или междугородней связи.
Такая служба имитирует для заданной группы абонентов Учрежденческую АТС с сокращенным набором внутри учреждения и специфическими услугами для учреждения:
Услуги перехвата при:
Также в настоящее время активно развиваются услуги, связанные с передачей данных.
Услуги абонентов ISDN были рассмотрены в разделе 1 (Абонентские линии и терминалы), а услуги Интеллектуальной сети будут рассмотрены далее.
В настоящее время схемы абонентских комплектов в электронных АТС во многом унифицированы и выполняются на микроэлектронных элементах (кроме релейных и трансформаторных цепей). Полный перечень функций к комплекту, выполненному на основе электронных схем, принято обозначать аббревиатурой BORSCHT:
B — (Battery feed) — электропитание;O — (Overload Protection) — защита от опасных напряжений;R — (Ringing) — посылка вызывных сигналов;S — (Supervision) — контроль за состоянием шлейфа;C — (Coding) — кодирование;H — (Hybrid) — реализация дифсистемы;T — Testing — испытания абонентских линий.Схема такого комплекта приведена на рис. 2.19. Электропитание терминала (например, микрофона и логической части) осуществляется от станционной батареи номиналом 60 В с заземленным положительным полюсом (функция B ), максимальный ток в этой цепи ограничивается сопротивлениями, поставленными симметрично в провода A и B. Эти же сопротивления служат для контроля состояния шлейфа (функция S ).
Функции защиты от опасных напряжений ( O ) выполняются в двух точках абонентского шлейфа: в кроссе станции и в абонентском комплекте.
Первая защищает от кратковременных перенапряжений (например, от напряжения молнии, попадающего на линию). Поэтому устройства защиты в кроссе получили название "грозоразрядники". Они работают "на пробой", т. е. под влиянием перенапряжения замыкают накоротко вход станции и при исчезновении импульса снова восстанавливают нормальную цепь.
В абонентском комплекте защита работает по принципу предохранителя, т. е. при увеличении тока или напряжения защитная вставка "перегорает" и обрывает абонентский шлейф. В электронных станциях одна из главных проблем защиты заключается в том, что быстродействие защитных устройств должно быть больше, чем быстродействие основных цепей. Иными словами, защита должна сработать раньше, чем нарушится работа основных цепей. В связи с этим к характеристикам работы защитных цепей предъявляются высокие требования.
Оговаривается время реакции на импульсы с очень жесткими требованиями на длительность передних фронтов и время блокировки основных цепей.
Функция R обеспечивает передачу сигнала посылки вызова. Величина напряжения этого сигнала равна 90В. Параметры этого сигнала и возможные варианты его выполнения рассматривались в первом разделе. Наиболее распространен в настоящее время сигнал переменного тока частотой 25 Гц. Для предохранения перегорания контактов реле его отключение и включение синхронизируется с моментами, когда сигнал равен нулю.
Кодирование и декодирование (Функция C ). Оно происходит с помощью кодера и декодера, выполненных в виде одного устройства (кодек).
Реализация функций дифференциальной системы (функция H ). Функция реализуется с помощью трансформаторных схем. Принцип ее работы был показан в книге [7] (см. рис. 6.1). Балансный контур, построенный на резисторах и конденсаторах, может быть программно регулируемым и настраиваться на конкретную линию.
Испытание абонентских линий (функция T ). Контроль параметров абонентской линии осуществляется с помощью контактов двух реле. Они позволяют подключить испытательную аппаратуру к абонентской линии или в сторону станции.
Тестовая аппаратура (общая на группу или на станцию) позволяет производить контроль параметров абонентской линии или проводить испытание станции с абонентской стороны, подключать автоабонента, имитировать нагрузку и т. п.
Абонентский комплект — одно из наиболее массовых устройств станции, поэтому проводятся большие работы по его микро-миниатюризации. Наборы микросхем, реализующих его функции, сокращенно называют SLIC (Subscriber Line Interface Circuit).
(рис 2.19) Абонентский аналоговый комплект электронной АТС
Для получения официальных документов о завершении программы дополнительного профессионального образования (удостоверения о повышении квалификации, дипломов о профессиональной переподготовке и MBA) необходимо предоставить:
Внимание! Вы можете не заказывать доставку бумажной версии официального документы, а скачать его в электронном виде и распечатать самостоятельно. Информация о выданном документе в течение 1 месяца загружается в Федеральную информационную систему «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» - ФИС ФРДО.
Доступ на новый сайт осуществляется с использованием адреса электронной почты, который был указан вами при регистрации на "старом". Мы постарались перенести все ваши данные с прежнего ресурса, однако не исключена вероятность потери части информации.
При возникновении проблемы со входом, воспользуйтесь функцией сброса пароля
Если вы обнаружите несоответствия, пожалуйста, сообщите нам.