Надо отметить, что проблема синхронизации появилась при введении на станции тактового генератора. Как мы видели, все временные каналы разделялись по времени благодаря тактам. При этом периодически необходимо отмечать начало кадров, циклов и т. п.
Следует обратить внимание, что до недавнего времени проблемы синхронизации в электромеханических АТС не существовало. В первых электронных АТС для передачи сигналов использовался метод передачи "запрос-ответ", который не требовал тактового генератора. Этот метод поясняется на рис. 6.1.
(рис 6.1) Принцип посылки импульса без использования тактового генератораЕсли необходимо переслать один импульс, система посылает в линию сигнал высокого уровня (передний фронт). После приема соседняя станция отвечает подтверждением, это вызывает прекращение
Как уже сказано выше, для нормальной работы цифровых устройств в сети необходима установка единых моментов отсчета и нумерации тактов [4].
В цифровой технике имеется два способа установки этой временной базы:
Первый способ передачи связан с каждым из передаваемых сообщений.
Начало сообщения отмечается специальной группой знаков, называемых "стартовыми", они же и завершают сообщение, поэтому комбинация называется "старт-стоповой".
С момента принятия старт-стопового знака система начинает прием информации, и генераторы не должны расходиться за время самого большого сообщения. Асинхронная система особо привлекательна для случаев невысокой нагрузки и коротких сообщений. В этом случае на станциях можно иметь генераторы невысокой точности, которые могут сохранять стабильность процесса приемо-передачи в течение короткого отрезка времени.
Синхронные системы рассчитаны на большие потоки сообщений или непрерывную передачу сообщений (иногда пустых, заполняющих паузы).
Для правильного обмена между двумя станциями должно быть идеальное совпадение частот фаз генераторов на обеих станциях. В реальной аппаратуре генераторы имеют допуски по вырабатываемой частоте. В настоящее время имеются генераторы, частота генерации импульсов которых имеет точность 10-6, 10-9. Рис. 6.2 иллюстрирует процесс, который происходит при несовпадении частот импульсов.
(рис 6.2) Нарушение синхронности местного тактового генератора и синхропоследовательности приходящей по линииНа рис. 6.2 приведена последовательность импульсов местного станционного генератора. Ниже показана серия импульсов, поступающих по линии и представляющих кодированную информацию (в дальнейшем будем ее называть "линейной последовательностью"). Для простоты изображено, что информационные импульсы идут без интервалов (пропусков). В реальной аппаратуре паузы между импульсами зависят от исходных кодов и линейного кодирования. Предположим, что в начальный момент времени передние фронты импульсов местного генератора и линейной последовательности совпадают. На рисунке серым цветом обозначены области (площади) несовпадения линейных импульсов и импульсов местного генератора. В начале они совпадают почти полностью (удлинение или укорочение импульсов порядка 10-6 или такое же несовпадение интервалов незначительно).
Далее рассмотрим 2-й момент, когда из-за разности частот (или то же самое разности длительностей импульсов и интервалов) накопился сдвиг между фазой линейной последовательности импульсов и последовательности импульсов, которые вырабатываются местным генератором. Как мы видим, площадь совпадения уменьшилась. В 3-й момент времени площадь еще больше уменьшилась. Такое уменьшение может стать причиной того, что импульс не будет принят, и это приведет в дальнейшем к сбою на других более высоких уровнях (например, на уровне синхронизации кадров). В 4-й момент площадь совпадения остается малой. При этом происходит новое явление: полное несовпадение (5-й момент) или совпадение со следующим импульсом последовательности импульсов местного тактового генератора (совпадение "на хвосте" 6-ой момент). Далее происходит увеличение площади совпадения с последующим импульсом, и затем опять полное совпадение. Таким образом, происходит изменение площади совпадения или, как говорят, "дрожание" фазы, под котор ым понимают расхождение фазы между тактовым местным генератором и линейной последовательностью.
На рис. 6.2 показана площадь совпадения импульсов рассматриваемых последовательностей. В идеальном случае (когда расхождение параметров двух частот стабильное и определяется только точностью генераторов) величина этой площади меняется периодически. При этом совпадения происходят то в начале, то в конце линейных импульсов. Поэтому часто изменение площади обозначают с помощью синусоиды (рис. 6.2), указывающей на увеличение и уменьшение площади совпадения, а знак указывает, какая из двух последовательностей является опережающей. Накопление разности фаз при большой точности генераторов и высокой стабильности передающей среды происходит достаточно медленно (сутки, недели, месяцы). Поэтому период синусоиды достаточно большой.
Выделение указанных площадей совпадений в реальной аппаратуре служит как индикатор для взаимной подстройки генераторов. Используя импульсы приходящей информации, специальное устройство (селектор тактовых импульсов) определяет частоту генератора передатчика. Это возможно, если импульсы передатчика идут без перерыва (или с небольшим перерывом), для чего используется специальное кодирование (см. "Линейное кодирование" [5]).
Кроме нестабильности генераторов, существует расхождение частот по различным параметрам (фазы, периоды и т. п.). Основными причинами фазового блуждания являются:
Изменение длины кабельной линии происходит в результате температурных воздействий или в результате атмосферных изменений, приводящих к изгибу радиотракта. При этом происходит замедление распространения, что меняет реальную скорость передачи. Наиболее значительным увеличением пути распространения обладают спутниковые каналы, где изменение пути может достигать до 300 км, что увеличивает время прохождения сигнала примерно на 1 мс. Относительное изменение скорости при температурных изменениях мало, но сопоставимо с точностью тактового генератора.
Это увеличивает необходимость регулирования частоты на приемной станции.
Усложняет дело тот факт, что блуждание носит нерегулярный характер.
Изменение скорости распространения связано с изменением физических параметров линии (например, значений индуктивности и емкости линий). Эти изменения примерно того же порядка, что и при изменении длины линии. При радиотракте большие коррективы вносят параметры среды (например, влажность).
Допплеровские сдвиги. Этот фактор является наиболее значительным источником потенциальной нестабильности тактовой частоты, возникающей при связи с подвижными объектами. Например, при движении самолета со скоростью 500 км/час нестабильность тактовой частоты может достигать 5 x 10-7.
Рассмотренные выше причины требуют взаимной подстройки частоты между взаимодействующими устройствами цифровой информации.
Имеется два типа станционных генераторов с автоподстройкой. Структурная схема первого из них показана на рис. 6.3.
(рис 6.3) Структурная схема станционного генератора, управляемого напряжениемОсновным устройством, входящим в его состав, является генератор, управляемый напряжением. Селекторы тактовых частот (СТЧ) выделяют из поступающей по каналу линейной последовательности импульсы тактовой частоты передатчика. Эти импульсы поступают на сравнивающее устройство (СУ), которая определяет площадь совпадения (см. рис. 6.2) и преобразовывает (интегрирует) ее в напряжение. Это напряжение подается на вход генератора, управляемого напряжением, который изменяет значение частоты местного генератора. Процесс продолжается, пока не наступит полное совпадение моментов поступления тактовых импульсов местного генератора и импульсов, поступающих по линии. На рис. 6.3 видно, что подстройка может производиться от нескольких соседних станций. В этом случае генератор настраивается на среднеарифметическое значение частоты.
Второй вариант показан на рис. 6.4. Он содержит общестанционный генератор импульсов (ОИГ), который работает по тактовым импульсам, получаемым от задающего генератора (ЗУ). Эти импульсы поступают через подстраивающее устройство (ПУ), которое принимает импульсы от задающего генератора, вырабатывает на выходах нужные последовательности импульсов с необходимой частотой путем их деления и подключает их к заданным устройствам.
(рис 6.4) Структурная схема генератора с импульсной подстройкой Частота задающего генератора всегда выше, чем любая другая из набора частот на станции. Например, при частоте, необходимой для управления цифровым трактом, требуется частота 2,048 МГц и для управления управляющим вычислительным комплексом — 4,096 МГц. Тогда частоту задающего генератора выбирают равной 8,192 МГц, и необходимые последовательности импульсов нужной частоты получают путем деления частоты генератора. Напомним, что делитель обычно представляет счетную схему —
По команде сравнивающее устройство может либо отсчитать еще дополнительно импульс или задержать отсчет в любом разряде, либо пропустить его. Таким образом, происходит подстройка фазы общестанционного генератора.
Отметим некоторые особые моменты в работе генераторов.
Во-первых, селекторы тактовой частоты работают от фронтов импульсов, поступающих по линии, и в случае большого перерыва в поступлении таких импульсных сигналов селекторы не могут выдать информацию. Поэтому становится понятной важная роль кодирования информации для обеспечения достаточной плотности поступления импульсов. Во-вторых, для выделения из линейных сигналов тактовой частоты селектору требуется определенное соотношение "сигнал-шум". Если уровень шума будет близок к уровню сигнала (низкое соотношение), то селектор не сможет определить моменты начала импульсов, приходящих с линии, поэтому частота приемника не будет корректироваться либо корректировка будет неверной, что приведет к дезорганизации сети.
Различие между значениями приходящей частоты и местным генератором может быть сглажено с помощью "эластичной памяти". "Эластичная память" (рис. 6.5а) представляет собой
(рис 6.5) Процесс двойного чтения и записи во временном коммутаторе. а) Процесс запись- считывание в "эластичной памяти". б) При опережении тактов считывания тактами записи происходит двукратное считывание одной и той же информации ("проскальзывание") в) При опережении тактов записи тактами считывания происходит двукратная запись.С помощью такого решения можно компенсировать только кратковременные нестабильности генераторов, при которых число переданных и принятых бит ограничено. Если между частотой импульсов, поступающих по линии, и местным генератором существует постоянный сдвиг, то "эластичная память" в конце концов либо переполнится, либо станет пустой.
По сути дела при временной коммутации каналов, которую мы уже упоминали при описании временной коммутации, информационная память представляет "эластичную память" и требует определенного соотношения между моментами записи и моментами считывания. При нарушении этого соотношения происходит искажение передаваемой информации.
При опережении тактов считывания тактами записи происходит двукратное считывание одной и той же информации ("проскальзывание") (рис. 6.5б).
При обратном соотношении происходит
Наиболее опасно, когда моменты чтения и записи для одного и того же информационного буфера почти совпадают. Тогда нестабильность может привести к тому, что оба обращения будут периодически меняться местами.
Вследствие этого "проскальзывания", вызванные двойными считываниями, могут следовать за "проскальзываниями", вызванными двойными записями.
Поэтому необходимо вводить запаздывание между записью и чтением (оно символически показано на рис. 6.4а).
Частота "проскальзывания" определяется разностью частот повторения цикла ?F. Зная точность генератора, можно определить частоту "проскальзывания" и наоборот.
В ИКМ речевом сигнале при 25 проскальзываниях возникает резкий кратковременный звук — "щелчок". Для снижения влияния на речь этих "щелчков" определена норма обеспечения качества речи — 300 "проскальзываний" в час. Это обеспечивается точностью генератора 10-4.
При передаче данных одно "проскальзывание" приводит к запросу и повторной передаче информации, а следовательно, к уменьшению реальной скорости передачи.
Кроме синхронизации станционных генераторов на канальном уровне необходима синхронизация генераторов всей сети.
Рассматриваемые ниже принципы предназначены для обеспечения приборов станции акустическими и многочастотными сигналами. В электромеханических системах это были аппаратурные устройства. В системах с программным управлением эти функции реализуются с помощью следующих программных средств:
425 ± 3Гц (Непрерывный);425 ± 3Гц (Посылка 0,3-0,4 с; пауза 0,3-0,4 с);425 ± 3Гц (Посылка 1 ± 0,1 ; пауза 4 ± 0,4 ).Стандартные фразы применяются при стабильных сообщениях. Например, при обращении к службе времени произносится стандартная фраза: "Московское время .... часов..... минут". При использовании карт с предварительной оплатой разговоров произносятся фразы "Наберите PIN-код" или "Извините, вы набрали неверный PIN-код".
Стандартные сообщения могут устанавливаться по желанию абонента.
Это примерно следующие тексты: "Абонент... изменил номер. Звоните, пожалуйста, по номеру....". Иногда он сам может их записать на станции (помимо своего автоответчика). Это, например, тексты "Я уехал, буду только .... ноября. Все сообщения передавайте маме. Ее телефон..."
Для получения частотных и акустических сигналов в цифровых АТС используются комбинации цифровых отсчетов — дискрет [36]. Для
Значения цифровых отсчетов записываются в накопители (рис. 6.6). Они разбиваются на зоны. В каждой зоне записаны цифровые отсчеты, образующие акустические (зуммерные сигналы) — ответ станции (425 ± 3Гц, (непрерывный сигнал), занятость (425 ± 3Гц (посылка 0,3с–0,4с — пауза 0,3с–0,4с ), контроль посылки вызова 425 ± 3Гц (посылка 1с ± 0,1с ; пауза 4с ± 0,4с ). В других зонах записываются многочастотные сигналы, обеспечивающие посылку комбинаций в соответствии с принятым протоколом многочастотной сигнализации.
Такие же накопители могут использоваться для передачи стандартных фраз и сообщений.
Объем памяти, необходимый для создания программного генератора цифровых, акустических и частотных сигналов, определяется следующим образом.
Количество ячеек в зоне накопителя определяется частотой зуммерного сигнала, для генерации которого эта зона предназначена.
Это число n равно числу дискретных отсчетов, которые идут с частотой fи = 8000 бит/c. Если длительность периода сигнала равна Tf (частота f ), а период появления импульсов дискретизации равен Tи = 125 мкс, то число цифровых отсчетов равно
n = Tf /Tи ;
Учитывая, что
Tf = 1/f, а Tи= 1/fи,
получим
n=fи/f.
Необходимо также учесть, что число отсчетов должно быть целым. Поэтому указанное выше соотношение должно быть умножено на число, которое позволяет сократить знаменатель. Физически такое умножение означает, что число отсчетов (время воспроизведения) увеличивается в это число раз.
В результате получим
n = k (fи /f)
В соответствии с этим уравнением зона акустических (зуммерных), многочастотных сигналов разбивается на подзоны, каждая из которых содержит n ячеек, и число таких подзон равно числу периодов k.
Для вычислений можно сформулировать следующее правило:
Для определения числа ячеек в подзоне частота дискретизации, равная 8000 бит/с, делится на частоту воспроизводимого сигнала.
После сокращения дроби знаменатель будет равен числу периодов k.
Например, для воспроизведения акустического сигнала 425 Гц (основа зуммеров "занято", "контроль посылки вызова", "готовность станции к приему номера") необходимо
n = 8000/425 = 320/17.
Это означает, что для генерации этого сигнала требуется 17 подзон и в каждой — 320 отсчетов.
В соответствии с формулой легко рассчитать число n и T для основных частот акустических сигналов (425 Гц) и для многочастной передачи (700 Гц, 900 Гц, 1100 Гц, 1300 Гц, 1500 Гц).
(рис 6.6) Накопитель акустических и многочастотных сигналовЗначение цифрового отсчета определяется мгновенным значением синусоидального сигнала в момент отсчета по следующей формуле:
$$U = Um \sin 2\pi f x \Delta t, x = 1, 2, …, kn$$,
где U — текущее значение напряжения сигнала; Um — требуемая амплитуда сигнала, f — номинал требуемой частоты, $$\Delta t$$ — период отсчета, равный 125 мкс.
x — номер отсчета внутри периода ( x = 1, 2, ....., k ; k определяется из выражения n = k (fH/f) )
Сигналы записываются в соответствии с принципами неравномерного кодирования (компандирование). В этом случае цифрой код передается в виде 8-разрядной комбинации следующего содержания: "знак" + "номер сегмента" + "код внутри сегмента".
В соответствии с законом неравномерного кодирования выбирается шаг квантования q, значение которого изменяется с увеличением номера сегмента.
Например, если порог ограничения кодера Uогр. = 3,15 В, для кодирования с числом квантов 4096 величина кванта равна
q = 3,15 В /4096 = 0,768 мВ.
Начальное положение (код шага квантования 0000, сегмент 0000) имеет значение
q/2 = 0,384мВ.
В соответствии с законом сегментного кодирования (закон A ), количество сегментов равно 8. В сегментах 000 и 001 шаг квантования одинаков. Далее размер шага квантования в каждом сегменте увеличивается вдвое (см. временное уплотнение). Само значение сигнала вычисляется по формуле либо по таблицам. Ниже приводится таблица значения
| Код шага квантования | Номер сегмента | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 000 | 001 | 010 | 011 | 100 | 101 | 110 | 111 | |
| 0000 | 0,384 | 12,67 | 25,34 | 50,69 | 101,4 | 202,7 | 405,5 | 811,0 |
| 0001 | 1.152 | 13,44 | 26,88 | 53,76 | 107,5 | 215,0 | 430,1 | 860,2 |
| 0010 | 1,920 | 14,21 | 28,41 | 56,83 | 113,7 | 227,3 | 454,7 | 909,4 |
| 0011 | 2,688 | 14,97 | 29,95 | 59,91 | 119,8 | 239,5 | 479,3 | 958,5 |
| 0100 | 3,456 | 15,74 | 31,48 | 62,98 | 126,0 | 251,8 | 503,8 | 1007,7 |
| 0101 | 4,224 | 16,51 | 33,02 | 66,05 | 132,1 | 264,1 | 528,4 | 1056,8 |
| 0110 | 4,992 | 17,28 | 34,56 | 69,12 | 138,2 | 276,5 | 553,0 | 1106,0 |
| 0111 | 5,760 | 18,05 | 36,09 | 72,19 | 144,4 | 288,8 | 577,6 | 1155,2 |
| 1000 | 6,528 | 18,81 | 37,63 | 75,27 | 150,5 | 301,1 | 602,1 | 1204,3 |
| 1001 | 7,296 | 19,58 | 39,16 | 78,34 | 156,7 | 323,3 | 626,7 | 1253,5 |
| 1010 | 8,064 | 20,35 | 40,70 | 81,41 | 162,8 | 325,6 | 651,3 | 1302,6 |
| 1011 | 8,832 | 21,12 | 42,24 | 84,48 | 169,0 | 337,9 | 675,9 | 1351,8 |
| 1100 | 9,600 | 21,89 | 43,78 | 87,56 | 175,1 | 350,2 | 700,5 | 1400,9 |
| 1101 | 10,368 | 22,65 | 45,31 | 90,63 | 181,3 | 362,3 | 724,9 | 1449,2 |
| 1110 | 11,136 | 23,42 | 46,84, | 93,70 | 187,4 | 374,8 | 749,6 | 1499,2 |
| 1111 | 11,904 | 24,19 | 48,38 | 96,77 | 193,6 | 387,1 | 774,2 | 1548,4 |
| Шаг | 0,768 | 0,768 | 1,536 | 3,072 | 6,144 | 12,28 | 24,75 | 49,15 |
Интервалы прерывания для акустических сигналов формируются программным путем, например при частоте 425 ± 3Гц нужно сформировать следующие интервалы:
0,3c-0,4с ; пауза 0,3c-0,4с, занятость — 300 Гц (посылка 0,3с–0,4с - пауза 0,3с–0,4с ), контроль посылки вызова 425 ± 3Гц (посылка 1c ± 0,1с ; пауза 4c ± 0,4с );1c ± 0,1c ; пауза 4c ± 0,4c ).Многочастотные сигналы (например, при передаче двухчастотным кодом) формируются путем сложения в цифровом виде используемых частот в соответствующих модулях.
Для соответствующей обработки в модулях акустические, частотные сигналы, стандартные фразы и сообщения разводятся по станции. При этом организуется 30-канальный цифровой тракт. В этом тракте акустические, многочастотные сигналы и стандартные сообщения закрепляются за различными каналами тракта, как это показано на рис. 6.7.
Электропитающие установки являются частью системы телекоммуникаций и играют важную роль в обеспечении надежной и бесперебойной работы системы [22].
Они обеспечивают оборудование электрической энергией постоянного и переменного тока необходимых номиналов и с требуемыми характеристиками.
Система электропитания содержит:
(рис 6.7) Пример разводки акустических и многочастотных сигналов по аппаратурным модулям
Номинальное постоянное напряжение на российских коммутационных станциях обычно соответствует значению –60 В. В настоящее время в связи с массовой поставкой на сети зарубежного оборудования допускается использовать номинал со значением –48В.
Для номинала 60 В допустимые нормы отклонения от –54 В до –66 В (±10%).
Для номинала 48 В они составляют –48 В; — 40 В; — 56В.
Напряжение должно быть замерено на входе токораспределительного щита.
Строгие определения относят эти нормы к статическим, т. е. медленным отклонениям.
Динамические, или кратковременные отклонения относятся скорее к самому оборудованию потребителя, чем к установке электропитания.
Это оборудование должно сохранять работоспособность при многократных включениях и выключениях электропитания или при снижениях номинала (в техническом задании на аппаратуру следует оговаривать пределы электробезопасности для аппаратуры).
В современных коммутационных системах применяются источники бесперебойного питания, сохраняющие свои параметры при достаточно длительных перерывах в базовом электропитании от сети переменного тока (от 4 до 8 часов). Однако при катастрофическом выключении (внезапное выключение, не сопровождаемое заранее оговоренными процедурами и программами) все оборудование станции должно обеспечивать возврат к рабочему состоянию.
На крупных телекоммуникационных объектах должны вводиться два силовых кабеля от независимых источников переменного тока. Требования к параметрам вводимого напряжения и частоты переменного тока следующие:
f=50 Гц;187 В —242 В, а по частоте 47,5 —52,5 Гц.При этом коэффициент нелинейных искажений допускается не более 10%;
Например, для станции 10 000 номеров ток, потребляемый аппаратурой, может составить до 170 А в ЧНН. Для станций электромеханической системы потребление будет выше. Например, для АТСК-У это 450 А в ЧНН. Следует только обратить внимание, что на электромеханических станциях потребление тока зависит в большой степени от числа установленных соединений. При небольшой нагрузке потребление энергии резко падает. Станции, построенные только на микроэлементной базе, потребляют ток непрерывно.
С помощью номинального напряжения на станциях получают следующие номиналы:
±5В — для электропитания микросхем;
±12В, +24В — для электропитания реле.
Кроме этого, для электропитания служебных приборов, принимающих существенную часть обслуживания (например, дисплеев), необходимо обеспечивать гарантированное электропитание переменным током номиналом 220 В.
Это делается специальными преобразователями постоянного тока в переменный, которые называются инверторами.
Токораспределительная сеть строится одним из нескольких способов:
При магистральном способе токораспределительная сеть строится на основе одной магистрали, разводящей электропитание по всем устройствам станции (рис. 6.8). Часто эта магистраль выполняется в виде "кольца" для повышения надежности при разрывах цепи, которые могут быть результатом работ по техническому обслуживанию.
(рис 6.8) Магистральная система разводки электропитанияПри таком способе по магистрали проходят довольно значительные токи. На рис. 6.8 проходящие токи показаны линиями различной толщины. Если учитывать сопротивление токопроводящей шины, то в наиболее неблагоприятных условиях находятся устройства в конце магистрали. Напряжение в конце токопроводящих проводов имеет более низкое значение, чем в начале. Поскольку величина протекающего тока зависит от загрузки станции, обязательно возникают перепады напряжения на проводах, особенно обратных (сигнальное заземление, в отличие от защитного заземления; см. далее раздел "Электробезопасность").
При этом сказывается различная чувствительность элементов. Например, если для реле с номиналами электропитания 60В, 24В, 12В перепады величиной 0,5В не являются критическими, то для микросхем они сравнимы с величиной входного сигнала. При этом, учитывая физические основы полупроводниковой техники, перепады напряжения на обратном проводе имеют большие негативные последствия, чем на прямом направлении. В связи с этим во многих случаях рекомендуют отделять сигнальное заземление электронной базы от заземления других номиналов.
Радиальный способ токоразводки (рис. 6.9) позволяет уменьшить эти недостатки.
(рис 6.9) Радиальная система разводки электропитанияРазделение цепей, подводящих ток по потребителям, снижает сопротивление проводов, разводящих токи. Иногда применяют смешанный способ — радиально-магистральную разводку (рис. 6.10). Он более прост в монтаже, для этого потребителей разделяют по группам. Например, до каждого ряда оборудования идет радиальная разводка, а внутри ряда — магистральная.
(рис 6.10) Магистрально-радиальная система разводки электропитанияНаиболее распространен способ, когда разводится по станции только один номинал напряжения, а другие получаются с помощью Вторичных Источников Электропитания (ВИП), которые устанавливаются на каждой стойке потребителя тока. Такой способ показан на рис. 6.11: потребителям разводят электропитание постоянным током (на рисунке для примера указан наиболее частый случай —60В).
(рис 6.11) Система разводки электропитания постоянным токомЭтот способ требует несколько больших затрат, но гарантирует развязку цепей по электропитанию и установку индивидуальных стабилизаторов меньшей мощности на каждой стойке. При меньших мощностях проблема стабилизации решается гораздо проще.
Однако для большого упрощения преобразователей применяется метод магистральной разводки переменным током (рис. 6.12).
(рис 6.12) Система разводки электропитания переменным токомТакой метод заключается в том, что в центральном электропитающем устройстве (на рисунке — крайнее слева) производится преобразование переменного тока напряжением 380В (220В) частотой 50 Гц к постоянному току, после чего он преобразуется к переменному, но большой частоты (например, 20 кГц) и меньшего напряжения. Далее на стойках потребителя он снова преобразуется в постоянный. Увеличение частоты позволяет уменьшить габариты трансформаторов, которые являются основными габаритными элементами. Уменьшение напряжения позволяет применять малогабаритную элементную базу.
Вариантом такого способа является разводка с помощью широкополосных импульсов. Этот способ заключается в передаче от центрального устройства электропитания "широких" импульсов, перекрывающихся по времени. Наложенные друг на друга, они образуют, таким образом, имитацию источника постоянного тока.
Бесперебойность электропитания (
В первом случае используется параллельная работа двух электропитающих установок (рис. 6.13).
(рис 6.13) Безбуферная система подключенияПри дублировании иногда (на больших станциях) применяют введение двух силовых кабелей (фидеров) от сети промышленного тока напряжением 380/220В. Фидера подводятся либо от разных источников, либо от разных фаз трехфазовой сети (при использовании однофазных выпрямителей).
Электропитание постоянным током производится непосредственно от выпрямителей, снабженных стабилизаторами тока (напряжения). Мощность каждого из выпрямителей должна быть рассчитана на обеспечение пиковой нагрузки.
При выключении сети переменного тока происходит полная остановка работы станции. Это является серьезным недостатком такой системы, так как большинство энергосетей не гарантируют непрерывность электропитания даже в случае подключения двух вводов. Обычно в договорах на поставку оговаривается право поставщика на перерыв на время до 2 с.
Для всех типов станции такой перерыв влечет разъединение установленных соединений.
Для АТС, использующих электронные системы и системы с программным управлением, это приводит, как правило, к полному перезапуску системы, что означает также полную остановку станции.
Кроме того, надо учитывать большую социальную роль телефонной связи. При выходе из строя электрической сети она остается единственным средством получения информации и связи.
Поэтому чаще всего применяется буферная система электропитания (рис. 6.14).
(рис 6.14) Буферная система подключенияРежим ее работы заключается в том, что параллельно с работой выпрямителей на нагрузку работает аккумуляторная батарея. При наличии напряжения сети переменного тока выпрямители обеспечивают питание аппаратуры и режим подзарядки батареи.
При исчезновении напряжения в сети переменного тока работа выпрямителей прекращается. Питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторной батареи, работающей в режиме разряда.
Мощность батареи рассчитывается на работу в Час Наибольшей Нагрузки (ЧНН) в течение 4, а в более ответственных случаях и 8 часов.
Основными достоинствами системы являются простота, высокая надежность и хорошие динамические характеристики системы. Аккумуляторные батареи позволяют сгладить все резкие кратковременные колебания параметров сети.
Недостаток — большие колебания выходного напряжения из-за заряда и разряда аккумуляторной батареи. Поэтому применяются различные решения, позволяющие при отсутствии напряжения в сети постепенно, по мере разряда батареи подключать дополнительные группы аккумуляторов. Во время восстановления электропитания и заряда эти группы отключаются.
Большинство современных станций пользуется решением, основанным на применении максимально повышенного напряжения и использовании стабилизаторов при преобразовании на стойках. Такой стабилизатор устанавливается также в целях сохранения напряжения в управляющих устройствах независимо от колебаний нагрузки (рис. 6.15).
(рис 6.15) Принцип построения стабилизатора постоянного токаСтабилизатор обычно устанавливается на выходе выпрямителя или преобразователя. Наиболее удобно применять его при децентрализованном способе разводки электропитания, так как стабилизаторы большой мощности обычно имеют большие габариты и стоимость. На его вход подается повышенное по сравнению с требуемым номиналом напряжение. Регулирующий элемент снижает его до требуемой величины. Параметры выходного напряжения контролируются элементом обратной связи. При изменении параметров на выходе он вырабатывает сигнал на вход регулирующего элемента. И тот либо увеличивает, либо уменьшает напряжение.
Регулирующие элементы строятся по принципу регулируемого сопротивления. При импульсной разводке возможно его построение на базе комбинирования широты импульсов при преобразовании импульсной последовательности в постоянный ток.
Элемент обратной связи содержит эталонный элемент (например, стабилитрон) и схему сравнения выходного напряжения с напряжением на стабилитроне. Сигнал регулировки вырабатывается на основе разности этих напряжений.
Большое значение при буферной системе имеют устройства, подключающие аккумуляторные батареи к токоразводящей сети. Они должны подключать и выключать батареи без изменения значений напряжения (без "выбросов"). При больших значениях токов это является проблемой и решается с помощью специальных переключателей, построенных, например, на стабилитронах.
Для обеспечения надежной работы в условиях ненадежной сети электроснабжения предусматривается возможность подключения дизель-генераторов. Не останавливаясь подробно на этом способе электроснабжения, можно заметить, что основная его проблема — нестабильность частоты вращения и, как следствие, большие колебания по частоте вырабатываемого электропитания.
В целях обеспечения защиты АТС от наружных и внутренних перенапряжений применяются защитные устройства, устанавливаемые на всех уровнях распределения энергии (распределительная сеть, уровень отдельного потребителя). Основные требования к этим устройствам — динамические характеристики. Они должны работать быстрее, чем защищаемое ими оборудование. Поэтому обычно оговаривается время реакции таких систем на те или иные изменения напряжения.
Система заземления должна иметь защитное заземление металлических стативов и шасси. Оно объединяется с сигнальным заземлением только на основном источнике электропитания.
Электропитающие установки оборудуются фильтрами для отделения частот, создающих радиопомехи. Все устройства станции должны быть оборудованы защитным заземлением от внешних воздействий и излучений самой аппаратуры во внешний мир.
При электропитании приборов речевого тракта необходимо учитывать, что органы слуха человека имеют различную чувствительность к звукам разной частоты, и поэтому помехи, возникающие при преобразовании электрического тока, должны иметь различные нормы при различных частотах. Для этого рекомендуется ставить в цепи, предназначенные для электропитания разговорного тракта, специальные фильтры, создающие различное затухание в зависимости от частоты. Характеристика такого фильтра показана на рис. 6.16
(рис 6.16) Псофометрическая характеристика электропитания речевого тракта
Надо отметить, что проблема синхронизации появилась при введении на станции тактового генератора. Как мы видели, все временные каналы разделялись по времени благодаря тактам. При этом периодически необходимо отмечать начало кадров, циклов и т. п.
Следует обратить внимание, что до недавнего времени проблемы синхронизации в электромеханических АТС не существовало. В первых электронных АТС для передачи сигналов использовался метод передачи "запрос-ответ", который не требовал тактового генератора. Этот метод поясняется на рис. 6.1.
(рис 6.1) Принцип посылки импульса без использования тактового генератораЕсли необходимо переслать один импульс, система посылает в линию сигнал высокого уровня (передний фронт). После приема соседняя станция отвечает подтверждением, это вызывает прекращение
Как уже сказано выше, для нормальной работы цифровых устройств в сети необходима установка единых моментов отсчета и нумерации тактов [4].
В цифровой технике имеется два способа установки этой временной базы:
Первый способ передачи связан с каждым из передаваемых сообщений.
Начало сообщения отмечается специальной группой знаков, называемых "стартовыми", они же и завершают сообщение, поэтому комбинация называется "старт-стоповой".
С момента принятия старт-стопового знака система начинает прием информации, и генераторы не должны расходиться за время самого большого сообщения. Асинхронная система особо привлекательна для случаев невысокой нагрузки и коротких сообщений. В этом случае на станциях можно иметь генераторы невысокой точности, которые могут сохранять стабильность процесса приемо-передачи в течение короткого отрезка времени.
Синхронные системы рассчитаны на большие потоки сообщений или непрерывную передачу сообщений (иногда пустых, заполняющих паузы).
Для правильного обмена между двумя станциями должно быть идеальное совпадение частот фаз генераторов на обеих станциях. В реальной аппаратуре генераторы имеют допуски по вырабатываемой частоте. В настоящее время имеются генераторы, частота генерации импульсов которых имеет точность 10-6, 10-9. Рис. 6.2 иллюстрирует процесс, который происходит при несовпадении частот импульсов.
(рис 6.2) Нарушение синхронности местного тактового генератора и синхропоследовательности приходящей по линииНа рис. 6.2 приведена последовательность импульсов местного станционного генератора. Ниже показана серия импульсов, поступающих по линии и представляющих кодированную информацию (в дальнейшем будем ее называть "линейной последовательностью"). Для простоты изображено, что информационные импульсы идут без интервалов (пропусков). В реальной аппаратуре паузы между импульсами зависят от исходных кодов и линейного кодирования. Предположим, что в начальный момент времени передние фронты импульсов местного генератора и линейной последовательности совпадают. На рисунке серым цветом обозначены области (площади) несовпадения линейных импульсов и импульсов местного генератора. В начале они совпадают почти полностью (удлинение или укорочение импульсов порядка 10-6 или такое же несовпадение интервалов незначительно).
Далее рассмотрим 2-й момент, когда из-за разности частот (или то же самое разности длительностей импульсов и интервалов) накопился сдвиг между фазой линейной последовательности импульсов и последовательности импульсов, которые вырабатываются местным генератором. Как мы видим, площадь совпадения уменьшилась. В 3-й момент времени площадь еще больше уменьшилась. Такое уменьшение может стать причиной того, что импульс не будет принят, и это приведет в дальнейшем к сбою на других более высоких уровнях (например, на уровне синхронизации кадров). В 4-й момент площадь совпадения остается малой. При этом происходит новое явление: полное несовпадение (5-й момент) или совпадение со следующим импульсом последовательности импульсов местного тактового генератора (совпадение "на хвосте" 6-ой момент). Далее происходит увеличение площади совпадения с последующим импульсом, и затем опять полное совпадение. Таким образом, происходит изменение площади совпадения или, как говорят, "дрожание" фазы, под котор ым понимают расхождение фазы между тактовым местным генератором и линейной последовательностью.
На рис. 6.2 показана площадь совпадения импульсов рассматриваемых последовательностей. В идеальном случае (когда расхождение параметров двух частот стабильное и определяется только точностью генераторов) величина этой площади меняется периодически. При этом совпадения происходят то в начале, то в конце линейных импульсов. Поэтому часто изменение площади обозначают с помощью синусоиды (рис. 6.2), указывающей на увеличение и уменьшение площади совпадения, а знак указывает, какая из двух последовательностей является опережающей. Накопление разности фаз при большой точности генераторов и высокой стабильности передающей среды происходит достаточно медленно (сутки, недели, месяцы). Поэтому период синусоиды достаточно большой.
Выделение указанных площадей совпадений в реальной аппаратуре служит как индикатор для взаимной подстройки генераторов. Используя импульсы приходящей информации, специальное устройство (селектор тактовых импульсов) определяет частоту генератора передатчика. Это возможно, если импульсы передатчика идут без перерыва (или с небольшим перерывом), для чего используется специальное кодирование (см. "Линейное кодирование" [5]).
Кроме нестабильности генераторов, существует расхождение частот по различным параметрам (фазы, периоды и т. п.). Основными причинами фазового блуждания являются:
Изменение длины кабельной линии происходит в результате температурных воздействий или в результате атмосферных изменений, приводящих к изгибу радиотракта. При этом происходит замедление распространения, что меняет реальную скорость передачи. Наиболее значительным увеличением пути распространения обладают спутниковые каналы, где изменение пути может достигать до 300 км, что увеличивает время прохождения сигнала примерно на 1 мс. Относительное изменение скорости при температурных изменениях мало, но сопоставимо с точностью тактового генератора.
Это увеличивает необходимость регулирования частоты на приемной станции.
Усложняет дело тот факт, что блуждание носит нерегулярный характер.
Изменение скорости распространения связано с изменением физических параметров линии (например, значений индуктивности и емкости линий). Эти изменения примерно того же порядка, что и при изменении длины линии. При радиотракте большие коррективы вносят параметры среды (например, влажность).
Допплеровские сдвиги. Этот фактор является наиболее значительным источником потенциальной нестабильности тактовой частоты, возникающей при связи с подвижными объектами. Например, при движении самолета со скоростью 500 км/час нестабильность тактовой частоты может достигать 5 x 10-7.
Рассмотренные выше причины требуют взаимной подстройки частоты между взаимодействующими устройствами цифровой информации.
Имеется два типа станционных генераторов с автоподстройкой. Структурная схема первого из них показана на рис. 6.3.
(рис 6.3) Структурная схема станционного генератора, управляемого напряжениемОсновным устройством, входящим в его состав, является генератор, управляемый напряжением. Селекторы тактовых частот (СТЧ) выделяют из поступающей по каналу линейной последовательности импульсы тактовой частоты передатчика. Эти импульсы поступают на сравнивающее устройство (СУ), которая определяет площадь совпадения (см. рис. 6.2) и преобразовывает (интегрирует) ее в напряжение. Это напряжение подается на вход генератора, управляемого напряжением, который изменяет значение частоты местного генератора. Процесс продолжается, пока не наступит полное совпадение моментов поступления тактовых импульсов местного генератора и импульсов, поступающих по линии. На рис. 6.3 видно, что подстройка может производиться от нескольких соседних станций. В этом случае генератор настраивается на среднеарифметическое значение частоты.
Второй вариант показан на рис. 6.4. Он содержит общестанционный генератор импульсов (ОИГ), который работает по тактовым импульсам, получаемым от задающего генератора (ЗУ). Эти импульсы поступают через подстраивающее устройство (ПУ), которое принимает импульсы от задающего генератора, вырабатывает на выходах нужные последовательности импульсов с необходимой частотой путем их деления и подключает их к заданным устройствам.
(рис 6.4) Структурная схема генератора с импульсной подстройкойЧастота задающего генератора всегда выше, чем любая другая из набора частот на станции. Например, при частоте, необходимой для управления цифровым трактом, требуется частота 2,048 МГц и для управления управляющим вычислительным комплексом — 4,096 МГц. Тогда частоту задающего генератора выбирают равной 8,192 МГц, и необходимые последовательности импульсов нужной частоты получают путем деления частоты генератора. Напомним, что делитель обычно представляет счетную схему —
По команде сравнивающее устройство может либо отсчитать еще дополнительно импульс или задержать отсчет в любом разряде, либо пропустить его. Таким образом, происходит подстройка фазы общестанционного генератора.
Отметим некоторые особые моменты в работе генераторов.
Во-первых, селекторы тактовой частоты работают от фронтов импульсов, поступающих по линии, и в случае большого перерыва в поступлении таких импульсных сигналов селекторы не могут выдать информацию. Поэтому становится понятной важная роль кодирования информации для обеспечения достаточной плотности поступления импульсов. Во-вторых, для выделения из линейных сигналов тактовой частоты селектору требуется определенное соотношение "сигнал-шум". Если уровень шума будет близок к уровню сигнала (низкое соотношение), то селектор не сможет определить моменты начала импульсов, приходящих с линии, поэтому частота приемника не будет корректироваться либо корректировка будет неверной, что приведет к дезорганизации сети.
Различие между значениями приходящей частоты и местным генератором может быть сглажено с помощью "эластичной памяти". "Эластичная память" (рис. 6.5а) представляет собой
(рис 6.5) Процесс двойного чтения и записи во временном коммутаторе. а) Процесс запись- считывание в "эластичной памяти". б) При опережении тактов считывания тактами записи происходит двукратное считывание одной и той же информации ("проскальзывание") в) При опережении тактов записи тактами считывания происходит двукратная запись.С помощью такого решения можно компенсировать только кратковременные нестабильности генераторов, при которых число переданных и принятых бит ограничено. Если между частотой импульсов, поступающих по линии, и местным генератором существует постоянный сдвиг, то "эластичная память" в конце концов либо переполнится, либо станет пустой.
По сути дела при временной коммутации каналов, которую мы уже упоминали при описании временной коммутации, информационная память представляет "эластичную память" и требует определенного соотношения между моментами записи и моментами считывания. При нарушении этого соотношения происходит искажение передаваемой информации.
При опережении тактов считывания тактами записи происходит двукратное считывание одной и той же информации ("проскальзывание") (рис. 6.5б).
При обратном соотношении происходит
Наиболее опасно, когда моменты чтения и записи для одного и того же информационного буфера почти совпадают. Тогда нестабильность может привести к тому, что оба обращения будут периодически меняться местами.
Вследствие этого "проскальзывания", вызванные двойными считываниями, могут следовать за "проскальзываниями", вызванными двойными записями.
Поэтому необходимо вводить запаздывание между записью и чтением (оно символически показано на рис. 6.4а).
Частота "проскальзывания" определяется разностью частот повторения цикла ?F. Зная точность генератора, можно определить частоту "проскальзывания" и наоборот.
В ИКМ речевом сигнале при 25 проскальзываниях возникает резкий кратковременный звук — "щелчок". Для снижения влияния на речь этих "щелчков" определена норма обеспечения качества речи — 300 "проскальзываний" в час. Это обеспечивается точностью генератора 10-4.
При передаче данных одно "проскальзывание" приводит к запросу и повторной передаче информации, а следовательно, к уменьшению реальной скорости передачи.
Кроме синхронизации станционных генераторов на канальном уровне необходима синхронизация генераторов всей сети.
Рассматриваемые ниже принципы предназначены для обеспечения приборов станции акустическими и многочастотными сигналами. В электромеханических системах это были аппаратурные устройства. В системах с программным управлением эти функции реализуются с помощью следующих программных средств:
425 ± 3Гц (Непрерывный);425 ± 3Гц (Посылка 0,3-0,4 с; пауза 0,3-0,4 с);425 ± 3Гц (Посылка 1 ± 0,1 ; пауза 4 ± 0,4 ).Стандартные фразы применяются при стабильных сообщениях. Например, при обращении к службе времени произносится стандартная фраза: "Московское время .... часов..... минут". При использовании карт с предварительной оплатой разговоров произносятся фразы "Наберите PIN-код" или "Извините, вы набрали неверный PIN-код".
Стандартные сообщения могут устанавливаться по желанию абонента.
Это примерно следующие тексты: "Абонент... изменил номер. Звоните, пожалуйста, по номеру....". Иногда он сам может их записать на станции (помимо своего автоответчика). Это, например, тексты "Я уехал, буду только .... ноября. Все сообщения передавайте маме. Ее телефон..."
Для получения частотных и акустических сигналов в цифровых АТС используются комбинации цифровых отсчетов — дискрет [36]. Для
Значения цифровых отсчетов записываются в накопители (рис. 6.6). Они разбиваются на зоны. В каждой зоне записаны цифровые отсчеты, образующие акустические (зуммерные сигналы) — ответ станции (425 ± 3Гц, (непрерывный сигнал), занятость (425 ± 3Гц (посылка 0,3с–0,4с — пауза 0,3с–0,4с ), контроль посылки вызова 425 ± 3Гц (посылка 1с ± 0,1с ; пауза 4с ± 0,4с ). В других зонах записываются многочастотные сигналы, обеспечивающие посылку комбинаций в соответствии с принятым протоколом многочастотной сигнализации.
Такие же накопители могут использоваться для передачи стандартных фраз и сообщений.
Объем памяти, необходимый для создания программного генератора цифровых, акустических и частотных сигналов, определяется следующим образом.
Количество ячеек в зоне накопителя определяется частотой зуммерного сигнала, для генерации которого эта зона предназначена.
Это число n равно числу дискретных отсчетов, которые идут с частотой fи = 8000 бит/c. Если длительность периода сигнала равна Tf (частота f ), а период появления импульсов дискретизации равен Tи = 125 мкс, то число цифровых отсчетов равно
n = Tf /Tи ;
Учитывая, что
Tf = 1/f, а Tи= 1/fи,
получим
n=fи/f.
Необходимо также учесть, что число отсчетов должно быть целым. Поэтому указанное выше соотношение должно быть умножено на число, которое позволяет сократить знаменатель. Физически такое умножение означает, что число отсчетов (время воспроизведения) увеличивается в это число раз.
В результате получим
n = k (fи /f)
В соответствии с этим уравнением зона акустических (зуммерных), многочастотных сигналов разбивается на подзоны, каждая из которых содержит n ячеек, и число таких подзон равно числу периодов k.
Для вычислений можно сформулировать следующее правило:
Для определения числа ячеек в подзоне частота дискретизации, равная 8000 бит/с, делится на частоту воспроизводимого сигнала.
После сокращения дроби знаменатель будет равен числу периодов k.
Например, для воспроизведения акустического сигнала 425 Гц (основа зуммеров "занято", "контроль посылки вызова", "готовность станции к приему номера") необходимо
n = 8000/425 = 320/17.
Это означает, что для генерации этого сигнала требуется 17 подзон и в каждой — 320 отсчетов.
В соответствии с формулой легко рассчитать число n и T для основных частот акустических сигналов (425 Гц) и для многочастной передачи (700 Гц, 900 Гц, 1100 Гц, 1300 Гц, 1500 Гц).
(рис 6.6) Накопитель акустических и многочастотных сигналовЗначение цифрового отсчета определяется мгновенным значением синусоидального сигнала в момент отсчета по следующей формуле:
$$U = Um \sin 2\pi f x \Delta t, x = 1, 2, …, kn$$,
где U — текущее значение напряжения сигнала; Um — требуемая амплитуда сигнала, f — номинал требуемой частоты, $$\Delta t$$ — период отсчета, равный 125 мкс.
x — номер отсчета внутри периода ( x = 1, 2, ....., k ; k определяется из выражения n = k (fH/f) )
Сигналы записываются в соответствии с принципами неравномерного кодирования (компандирование). В этом случае цифрой код передается в виде 8-разрядной комбинации следующего содержания: "знак" + "номер сегмента" + "код внутри сегмента".
В соответствии с законом неравномерного кодирования выбирается шаг квантования q, значение которого изменяется с увеличением номера сегмента.
Например, если порог ограничения кодера Uогр. = 3,15 В, для кодирования с числом квантов 4096 величина кванта равна
q = 3,15 В /4096 = 0,768 мВ.
Начальное положение (код шага квантования 0000, сегмент 0000) имеет значение
q/2 = 0,384мВ.
В соответствии с законом сегментного кодирования (закон A ), количество сегментов равно 8. В сегментах 000 и 001 шаг квантования одинаков. Далее размер шага квантования в каждом сегменте увеличивается вдвое (см. временное уплотнение). Само значение сигнала вычисляется по формуле либо по таблицам. Ниже приводится таблица значения
| Код шага квантования | Номер сегмента | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 000 | 001 | 010 | 011 | 100 | 101 | 110 | 111 | |
| 0000 | 0,384 | 12,67 | 25,34 | 50,69 | 101,4 | 202,7 | 405,5 | 811,0 |
| 0001 | 1.152 | 13,44 | 26,88 | 53,76 | 107,5 | 215,0 | 430,1 | 860,2 |
| 0010 | 1,920 | 14,21 | 28,41 | 56,83 | 113,7 | 227,3 | 454,7 | 909,4 |
| 0011 | 2,688 | 14,97 | 29,95 | 59,91 | 119,8 | 239,5 | 479,3 | 958,5 |
| 0100 | 3,456 | 15,74 | 31,48 | 62,98 | 126,0 | 251,8 | 503,8 | 1007,7 |
| 0101 | 4,224 | 16,51 | 33,02 | 66,05 | 132,1 | 264,1 | 528,4 | 1056,8 |
| 0110 | 4,992 | 17,28 | 34,56 | 69,12 | 138,2 | 276,5 | 553,0 | 1106,0 |
| 0111 | 5,760 | 18,05 | 36,09 | 72,19 | 144,4 | 288,8 | 577,6 | 1155,2 |
| 1000 | 6,528 | 18,81 | 37,63 | 75,27 | 150,5 | 301,1 | 602,1 | 1204,3 |
| 1001 | 7,296 | 19,58 | 39,16 | 78,34 | 156,7 | 323,3 | 626,7 | 1253,5 |
| 1010 | 8,064 | 20,35 | 40,70 | 81,41 | 162,8 | 325,6 | 651,3 | 1302,6 |
| 1011 | 8,832 | 21,12 | 42,24 | 84,48 | 169,0 | 337,9 | 675,9 | 1351,8 |
| 1100 | 9,600 | 21,89 | 43,78 | 87,56 | 175,1 | 350,2 | 700,5 | 1400,9 |
| 1101 | 10,368 | 22,65 | 45,31 | 90,63 | 181,3 | 362,3 | 724,9 | 1449,2 |
| 1110 | 11,136 | 23,42 | 46,84, | 93,70 | 187,4 | 374,8 | 749,6 | 1499,2 |
| 1111 | 11,904 | 24,19 | 48,38 | 96,77 | 193,6 | 387,1 | 774,2 | 1548,4 |
| Шаг | 0,768 | 0,768 | 1,536 | 3,072 | 6,144 | 12,28 | 24,75 | 49,15 |
Интервалы прерывания для акустических сигналов формируются программным путем, например при частоте 425 ± 3Гц нужно сформировать следующие интервалы:
0,3c-0,4с ; пауза 0,3c-0,4с, занятость — 300 Гц (посылка 0,3с–0,4с - пауза 0,3с–0,4с ), контроль посылки вызова 425 ± 3Гц (посылка 1c ± 0,1с ; пауза 4c ± 0,4с );1c ± 0,1c ; пауза 4c ± 0,4c ).Многочастотные сигналы (например, при передаче двухчастотным кодом) формируются путем сложения в цифровом виде используемых частот в соответствующих модулях.
Для соответствующей обработки в модулях акустические, частотные сигналы, стандартные фразы и сообщения разводятся по станции. При этом организуется 30-канальный цифровой тракт. В этом тракте акустические, многочастотные сигналы и стандартные сообщения закрепляются за различными каналами тракта, как это показано на рис. 6.7.
Электропитающие установки являются частью системы телекоммуникаций и играют важную роль в обеспечении надежной и бесперебойной работы системы [22].
Они обеспечивают оборудование электрической энергией постоянного и переменного тока необходимых номиналов и с требуемыми характеристиками.
Система электропитания содержит:
(рис 6.7) Пример разводки акустических и многочастотных сигналов по аппаратурным модулям
Номинальное постоянное напряжение на российских коммутационных станциях обычно соответствует значению –60 В. В настоящее время в связи с массовой поставкой на сети зарубежного оборудования допускается использовать номинал со значением –48В.
Для номинала 60 В допустимые нормы отклонения от –54 В до –66 В (±10%).
Для номинала 48 В они составляют –48 В; — 40 В; — 56В.
Напряжение должно быть замерено на входе токораспределительного щита.
Строгие определения относят эти нормы к статическим, т. е. медленным отклонениям.
Динамические, или кратковременные отклонения относятся скорее к самому оборудованию потребителя, чем к установке электропитания.
Это оборудование должно сохранять работоспособность при многократных включениях и выключениях электропитания или при снижениях номинала (в техническом задании на аппаратуру следует оговаривать пределы электробезопасности для аппаратуры).
В современных коммутационных системах применяются источники бесперебойного питания, сохраняющие свои параметры при достаточно длительных перерывах в базовом электропитании от сети переменного тока (от 4 до 8 часов). Однако при катастрофическом выключении (внезапное выключение, не сопровождаемое заранее оговоренными процедурами и программами) все оборудование станции должно обеспечивать возврат к рабочему состоянию.
На крупных телекоммуникационных объектах должны вводиться два силовых кабеля от независимых источников переменного тока. Требования к параметрам вводимого напряжения и частоты переменного тока следующие:
f=50 Гц;187 В —242 В, а по частоте 47,5 —52,5 Гц.При этом коэффициент нелинейных искажений допускается не более 10%;
Например, для станции 10 000 номеров ток, потребляемый аппаратурой, может составить до 170 А в ЧНН. Для станций электромеханической системы потребление будет выше. Например, для АТСК-У это 450 А в ЧНН. Следует только обратить внимание, что на электромеханических станциях потребление тока зависит в большой степени от числа установленных соединений. При небольшой нагрузке потребление энергии резко падает. Станции, построенные только на микроэлементной базе, потребляют ток непрерывно.
С помощью номинального напряжения на станциях получают следующие номиналы:
±5В — для электропитания микросхем;
±12В, +24В — для электропитания реле.
Кроме этого, для электропитания служебных приборов, принимающих существенную часть обслуживания (например, дисплеев), необходимо обеспечивать гарантированное электропитание переменным током номиналом 220 В.
Это делается специальными преобразователями постоянного тока в переменный, которые называются инверторами.
Токораспределительная сеть строится одним из нескольких способов:
При магистральном способе токораспределительная сеть строится на основе одной магистрали, разводящей электропитание по всем устройствам станции (рис. 6.8). Часто эта магистраль выполняется в виде "кольца" для повышения надежности при разрывах цепи, которые могут быть результатом работ по техническому обслуживанию.
(рис 6.8) Магистральная система разводки электропитанияПри таком способе по магистрали проходят довольно значительные токи. На рис. 6.8 проходящие токи показаны линиями различной толщины. Если учитывать сопротивление токопроводящей шины, то в наиболее неблагоприятных условиях находятся устройства в конце магистрали. Напряжение в конце токопроводящих проводов имеет более низкое значение, чем в начале. Поскольку величина протекающего тока зависит от загрузки станции, обязательно возникают перепады напряжения на проводах, особенно обратных (сигнальное заземление, в отличие от защитного заземления; см. далее раздел "Электробезопасность").
При этом сказывается различная чувствительность элементов. Например, если для реле с номиналами электропитания 60В, 24В, 12В перепады величиной 0,5В не являются критическими, то для микросхем они сравнимы с величиной входного сигнала. При этом, учитывая физические основы полупроводниковой техники, перепады напряжения на обратном проводе имеют большие негативные последствия, чем на прямом направлении. В связи с этим во многих случаях рекомендуют отделять сигнальное заземление электронной базы от заземления других номиналов.
Радиальный способ токоразводки (рис. 6.9) позволяет уменьшить эти недостатки.
(рис 6.9) Радиальная система разводки электропитанияРазделение цепей, подводящих ток по потребителям, снижает сопротивление проводов, разводящих токи. Иногда применяют смешанный способ — радиально-магистральную разводку (рис. 6.10). Он более прост в монтаже, для этого потребителей разделяют по группам. Например, до каждого ряда оборудования идет радиальная разводка, а внутри ряда — магистральная.
(рис 6.10) Магистрально-радиальная система разводки электропитанияНаиболее распространен способ, когда разводится по станции только один номинал напряжения, а другие получаются с помощью Вторичных Источников Электропитания (ВИП), которые устанавливаются на каждой стойке потребителя тока. Такой способ показан на рис. 6.11: потребителям разводят электропитание постоянным током (на рисунке для примера указан наиболее частый случай —60В).
(рис 6.11) Система разводки электропитания постоянным токомЭтот способ требует несколько больших затрат, но гарантирует развязку цепей по электропитанию и установку индивидуальных стабилизаторов меньшей мощности на каждой стойке. При меньших мощностях проблема стабилизации решается гораздо проще.
Однако для большого упрощения преобразователей применяется метод магистральной разводки переменным током (рис. 6.12).
(рис 6.12) Система разводки электропитания переменным токомТакой метод заключается в том, что в центральном электропитающем устройстве (на рисунке — крайнее слева) производится преобразование переменного тока напряжением 380В (220В) частотой 50 Гц к постоянному току, после чего он преобразуется к переменному, но большой частоты (например, 20 кГц) и меньшего напряжения. Далее на стойках потребителя он снова преобразуется в постоянный. Увеличение частоты позволяет уменьшить габариты трансформаторов, которые являются основными габаритными элементами. Уменьшение напряжения позволяет применять малогабаритную элементную базу.
Вариантом такого способа является разводка с помощью широкополосных импульсов. Этот способ заключается в передаче от центрального устройства электропитания "широких" импульсов, перекрывающихся по времени. Наложенные друг на друга, они образуют, таким образом, имитацию источника постоянного тока.
Бесперебойность электропитания (
В первом случае используется параллельная работа двух электропитающих установок (рис. 6.13).
(рис 6.13) Безбуферная система подключенияПри дублировании иногда (на больших станциях) применяют введение двух силовых кабелей (фидеров) от сети промышленного тока напряжением 380/220В. Фидера подводятся либо от разных источников, либо от разных фаз трехфазовой сети (при использовании однофазных выпрямителей).
Электропитание постоянным током производится непосредственно от выпрямителей, снабженных стабилизаторами тока (напряжения). Мощность каждого из выпрямителей должна быть рассчитана на обеспечение пиковой нагрузки.
При выключении сети переменного тока происходит полная остановка работы станции. Это является серьезным недостатком такой системы, так как большинство энергосетей не гарантируют непрерывность электропитания даже в случае подключения двух вводов. Обычно в договорах на поставку оговаривается право поставщика на перерыв на время до 2 с.
Для всех типов станции такой перерыв влечет разъединение установленных соединений.
Для АТС, использующих электронные системы и системы с программным управлением, это приводит, как правило, к полному перезапуску системы, что означает также полную остановку станции.
Кроме того, надо учитывать большую социальную роль телефонной связи. При выходе из строя электрической сети она остается единственным средством получения информации и связи.
Поэтому чаще всего применяется буферная система электропитания (рис. 6.14).
(рис 6.14) Буферная система подключенияРежим ее работы заключается в том, что параллельно с работой выпрямителей на нагрузку работает аккумуляторная батарея. При наличии напряжения сети переменного тока выпрямители обеспечивают питание аппаратуры и режим подзарядки батареи.
При исчезновении напряжения в сети переменного тока работа выпрямителей прекращается. Питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторной батареи, работающей в режиме разряда.
Мощность батареи рассчитывается на работу в Час Наибольшей Нагрузки (ЧНН) в течение 4, а в более ответственных случаях и 8 часов.
Основными достоинствами системы являются простота, высокая надежность и хорошие динамические характеристики системы. Аккумуляторные батареи позволяют сгладить все резкие кратковременные колебания параметров сети.
Недостаток — большие колебания выходного напряжения из-за заряда и разряда аккумуляторной батареи. Поэтому применяются различные решения, позволяющие при отсутствии напряжения в сети постепенно, по мере разряда батареи подключать дополнительные группы аккумуляторов. Во время восстановления электропитания и заряда эти группы отключаются.
Большинство современных станций пользуется решением, основанным на применении максимально повышенного напряжения и использовании стабилизаторов при преобразовании на стойках. Такой стабилизатор устанавливается также в целях сохранения напряжения в управляющих устройствах независимо от колебаний нагрузки (рис. 6.15).
(рис 6.15) Принцип построения стабилизатора постоянного токаСтабилизатор обычно устанавливается на выходе выпрямителя или преобразователя. Наиболее удобно применять его при децентрализованном способе разводки электропитания, так как стабилизаторы большой мощности обычно имеют большие габариты и стоимость. На его вход подается повышенное по сравнению с требуемым номиналом напряжение. Регулирующий элемент снижает его до требуемой величины. Параметры выходного напряжения контролируются элементом обратной связи. При изменении параметров на выходе он вырабатывает сигнал на вход регулирующего элемента. И тот либо увеличивает, либо уменьшает напряжение.
Регулирующие элементы строятся по принципу регулируемого сопротивления. При импульсной разводке возможно его построение на базе комбинирования широты импульсов при преобразовании импульсной последовательности в постоянный ток.
Элемент обратной связи содержит эталонный элемент (например, стабилитрон) и схему сравнения выходного напряжения с напряжением на стабилитроне. Сигнал регулировки вырабатывается на основе разности этих напряжений.
Большое значение при буферной системе имеют устройства, подключающие аккумуляторные батареи к токоразводящей сети. Они должны подключать и выключать батареи без изменения значений напряжения (без "выбросов"). При больших значениях токов это является проблемой и решается с помощью специальных переключателей, построенных, например, на стабилитронах.
Для обеспечения надежной работы в условиях ненадежной сети электроснабжения предусматривается возможность подключения дизель-генераторов. Не останавливаясь подробно на этом способе электроснабжения, можно заметить, что основная его проблема — нестабильность частоты вращения и, как следствие, большие колебания по частоте вырабатываемого электропитания.
В целях обеспечения защиты АТС от наружных и внутренних перенапряжений применяются защитные устройства, устанавливаемые на всех уровнях распределения энергии (распределительная сеть, уровень отдельного потребителя). Основные требования к этим устройствам — динамические характеристики. Они должны работать быстрее, чем защищаемое ими оборудование. Поэтому обычно оговаривается время реакции таких систем на те или иные изменения напряжения.
Система заземления должна иметь защитное заземление металлических стативов и шасси. Оно объединяется с сигнальным заземлением только на основном источнике электропитания.
Электропитающие установки оборудуются фильтрами для отделения частот, создающих радиопомехи. Все устройства станции должны быть оборудованы защитным заземлением от внешних воздействий и излучений самой аппаратуры во внешний мир.
При электропитании приборов речевого тракта необходимо учитывать, что органы слуха человека имеют различную чувствительность к звукам разной частоты, и поэтому помехи, возникающие при преобразовании электрического тока, должны иметь различные нормы при различных частотах. Для этого рекомендуется ставить в цепи, предназначенные для электропитания разговорного тракта, специальные фильтры, создающие различное затухание в зависимости от частоты. Характеристика такого фильтра показана на рис. 6.16
(рис 6.16) Псофометрическая характеристика электропитания речевого тракта
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.