Телекоммуникационные сети и устройства

Телекоммуникационные станции. Коммутационные поля и типы управления

Разбить на страницы
Показывать лекцию целиком

Общие сведения о телекоммуникационных станциях

В данном разделе будут в основном рассмотрены станции, предназначенные для работы в телефонных сетях. Эти вопросы составляют основу телекоммуникации и изучались многие десятилетия. Существует ряд учебников ([1], [28], [35], [17]), которые являются базовыми при изучении данного материала, несмотря на то, что в настоящее время многие вопросы, изложенные в указанной литературе, необходимо адаптировать к современной технике. Развитие телекоммуникационной техники привело к интеграции, охватившей сначала сети информации (например, сети передачи речи и передачи данных), а потом соответствующие услуги. Вследствие набирающих силу интеграционных процессов ограничиться рассмотрением только задач передачи речи невозможно, поэтому будут рассмотрены и другие принципы коммутации и обработки информации. Основные принципы построения коммутационных станций не зависят от того, на какой базе (механические элементы или компьютерная техника) выполняются станции. Как мы увидим дальше, решения по построению станций диктуются в первую очередь экономическими и техническими требованиями, порождая таким образом возможность осуществлять новые услуги для абонентов.

Сегодня мы можем наблюдать большое разнообразие как телефонных станций, так и коммутационных узлов обработки информации. Однако все они содержат определенные группы устройств (рис. 1.1).

Рассмотрим задачи, выполняемые каждой из частей станции.

Коммутационное поле решает задачи соединения двух или нескольких источников между собой. На первых этапах внедрения телефонной техники эту роль играли электромеханические устройства на базе электромагнитных элементов. Эти базовые элементы определили названия для первых коммутационных систем:

  • декадно-шаговая система Автоматических Телефонных Станций (АТС);
  • координатная система АТС (АТС-К) или усовершенствованная АТС-К (АТС-КУ).
  • С появлением микроэлементной базы и развитием электронной вычислительной техники был разработан целый комплекс цифровых систем передачи и соответствующих цифровых систем коммутации. В настоящее время все больше задач коммутации выполняется совместно с задачами управления. Повышение быстродействия позволяет совместить эти задачи и тем самым приводит к дальнейшему прогрессу техники коммутации информации.

    Управляющее устройство решает логические задачи, необходимые для установления соединения, а также выполняет работы, связанные с основными и дополнительными видами обслуживания. Первые системы АТС применяли управляющие устройства на базе электромагнитных реле, по сути представляющие собой медленные компьютеры. Число решаемых ими задач было ограничено вследствие их небогатых логических возможностей и большого времени выполнения. В дальнейшем, по мере развития микрокомпьютеров, для задач управления АТС стали применять универсальную компьютерную технику, и в настоящее время на ней реализованы все части телефонной станции. Поэтому наряду с существующими методами построения и управления сетей, характерными для традиционной телефонии, стали развиваться и получать все большее распространение методы, присущие компьютерным сетям (например, пакетная передача, адресная коммутация и т. п.). При переходе к управлению с помощью компьютеров появилась еще одна существенная составляющая — это программное обеспечение, которое берет на себя все задачи по управлению станцией (кроме физического и некоторых функций уровня звена данных).

    (рис 1.1) Общий вид станции, предназначенный для коммутации и обработки информации

    Общая структурная схема современной станции с программным управлением (рис. 1.1) включает также:

  • терминальные комплекты, обеспечивающие выполнение протоколов связи уровня звена данных и иногда физического уровня с абонентскими терминалами;
  • линейные комплекты, выполняющие те же функции, что и терминальные, но по отношению к объектам сети (другие станции, узлы сети).
  • Рассмотрим более подробно структуру построения станций на примере телефонных станций. Особенности построения других объектов коммутации информации будут проанализированы отдельно.

    Типы построения коммутационного поля

    Однозвенное коммутационное поле

    Для наиболее простого типа коммутационного поля — полнодоступного коммутационного поля — характерно, что каждый источник, включенный в его вход, может быть соединен с источником, включенным в выход.

    Такой тип коммутационного поля применялся в станциях очень малой емкости (до 50 номеров и меньше). Но в последнее время прогресс элементной базы расширяет возможности его применения.

    Предварительно можно сказать, что сейчас коммутаторы информационных сетей работают по однозвенному принципу, но постепенно современные коммутаторы, даже на базе программных маршрутизаторов, переходят к многозвенным схемам.

    На рис. 1.2 приведено построение условной схемы коммутатора. На каждом пересечении горизонтали и вертикали коммутатора условно показан контакт, для простоты — механический.

    Физический принцип реализации такого контакта может быть любым, в том числе и программно-адресным.

    (рис 1.2) Принцип построения однозвенной полнодоступной матрицы.

    Такие полнодоступные принципы построения коммутационного поля не нашли широкого применения из-за их неэкономичности для станций большой емкости. Только в последнее время в связи с уменьшением габаритов и удешевлением микросхем, реализующих коммутаторы, стало возможным применять этот принцип для построения станций достаточно большой емкости (более 2000 входов/выходов). Но современные станции часто имеют большие емкости, до 300000 входов и 100000 выходов. В этом случае такая матрица просто не может быть выполнена, учитывая ее реальную цену и габариты.

    В последнее время во многих важных приложениях для коммутации применяются программные способы, которые выполняются на компьютерах.

    Эти способы коммутации эквивалентны способу с применением полнодоступной схемы. Но при больших емкостях один компьютер не может обеспечить обслуживание поступающих потоков вызовов ни по быстродействию, ни по объемам памяти. Поэтому на программном уровне требуется поиск решений, эквивалентных многозвенной коммутации.

    Двухзвенные и многозвенные схемы коммутации

    При большом числе пользователей более эффективны схемы коммутации, содержащие много звеньев. На рис. 1.3 приведена двухзвенная схема коммутации. Для определения областей применения сравним предыдущую и последующую схемы по числу требуемых точек коммутации.

    (рис 1.3) Двухзвенная коммутационная схема

    На рис. 1.3 приняты следующие обозначения:

  • n — число входов в матрицу звена A ;
  • r — число матриц звена A ;
  • m — число входов матрицы звена A ;
  • s — число выходов матрицы звена B ;
  • k — число выходов из матрицы звена B ;
  • f — "связность".
  • Связность — это число промежуточных линий, которые соединяют одну определенную матрицу звена A с одной определенной матрицей звена В.

    Пусть необходимо коммутировать N входов с M выходами. Тогда будут соблюдаться следующие условия: для полнодоступной коммутационной схемы число точек коммутации равно NM ;

    Для неполнодоступной схемы коммутации число точек коммутации равно r (nm) + m/f (ks).

    Однако r (число коммутаторов звена A ) зависит от требуемого общего числа входов N и составляет

    r = N/n.

    В то же время m/f (число коммутаторов звена B ) зависит от требуемого общего числа выходов M:

    m/f = M/k.

    Тогда число точек коммутации неполнодоступной коммутационной схемы будет равно Nm + Ms.

    Тем самым определяется условие: чтобы многозвенная коммутационная схема была более эффективна, чем однозвенная, число коммутационных точек в ней должно быть меньше, чем в полнодоступной:

    NM > Nm + Ms
    1 > m/M + s/N.

    Последнему условию может соответствовать множество сочетаний параметров коммутационных схем, но для всех из них справедливо, чтобы соблюдались соотношения

    m/M < 1 и s/N < 1 (где N, M, m, s ≠ 0).

    Эти требования означают, что число выходов матрицы звена A не должно быть больше общего числа выходов всей коммутационной схемы M, а число входов звена B не должно быть больше общего числа входов в коммутационную схему N.

    Такое условие выполняется для всех реальных задач. Число выходов матриц, которые имеются к настоящему времени, для малых станций (от 100-500 входов и того же диапазона выходов) варьируется от 4 до 8, а для больших емкостей (4000-300000 входов и выходов) встречаются матрицы по 512 выходов.

    Из приведенных выше данных следует, что в современных телефонных станциях однозвенные коммутационные схемы во много раз менее экономичны, чем многозвенные.

    Однако небольшое число входов в коммутационную матрицу не позволяет построить коммутационную двухзвенную схему с достаточно большим числом выходов. Для этих случаев применяются многозвенные схемы (см., например, рис. 1.4).

    На рис. 1.4а показан блок, содержащий 8 коммутационных матриц 8х8. Он имеет общее число входов N = 64 и выходов M = 64. Для увеличения числа входов и выходов строится схема из 8 блоков (рис. 1.4б), которая позволяет увеличить число входов и выходов до N = M = 512.

    Приведенная на рис. 1.4 схема коммутации имеет равное количество входов и выходов. Однако для построения телефонных систем применяются различные типы блоков. Они различаются не только параметрами коммутаторов и числом каскадов, но и назначением.

    (рис 1.4) Пример построения 4-звенной коммутационной схемы 512x512

    Например, известно, что уровень загрузки абонентских линий довольно низок (за исключением таксофонов, линий с терминалами сети Internet). В среднем они используются в час на 10-15%. Для межстанционных линий, стоимость которых очень высока, необходимо увеличить интенсивность использования и тем самым снизить требования по числу линий, выделяемых для заданной группы абонентов. Поэтому для включения абонентских линий применяются специальные схемы с концентрацией (рис. 1.5).

    (рис 1.5) Концентрация нагрузки на звене A: а) 2-звенная схема с концентрацией; б) пример создания матрицы с концентрацией.

    Для создания концентрации применяются матрицы, которые имеют число входов большее, чем число выходов. Это может достигаться конструктивно или путем запараллеливания выходов (рис. 1.5). В цифровых системах коммутации широко применяются варианты, когда концентрация путем запараллеливания делается на абонентских (терминальных) комплектах, что вносит дополнительные удобства. При рассмотрении вопросов построения терминальных комплектов будут рассмотрены и такие варианты.

    Блокировка, смешивание нагрузки, доступность

    Виды искания

    Переход от однозвенных коммутационных схем к многозвенным схемам порождает новое явление — блокировку.

    Под блокировкой понимается невозможность установления соединения от заданного входа к свободному выходу из-за отсутствия свободных промежуточных линий.

    В качестве примера блокировки (рис. 1.6) показано, как между 2-м входом и 3-м выходом невозможно установить соединение, поскольку матрицы двух звеньев соединяет единственная промежуточная линия. Она занята соединением между входом 1 и выходом 4. Это может привести к отказу в соединении. Поэтому параметры двухзвенных коммутационных схем рассчитываются при заданных потерях (это одна из задач дисциплины "Теория телетрафика"). Потери можно уменьшить, увеличив число линий между матрицами (т. е. увеличить "связность"). В цифровых станциях промежуточные линии представляют ИКМ-тракты и содержат 30 каналов, что эквивалентно связности f = 30. Увеличение связности уменьшает вероятность блокировки, но все-таки такая вероятность остается и зависит от соотношения числа входов и выходов промежуточных линий, а также от числа вызовов и их продолжительности.

    (рис 1.6) Принцип блокировки свободного выхода

    Для схем с любым количеством звеньев, имеющим блокировки, применяется обусловленный способ искания. В таких схемах свободная линия на одном звене не означает свободного пути в целом из-за блокировки (как это показано на рис. 1.6). Поэтому выбор каждой свободной линии обусловливается свободностью пути в целом. В случае обусловленного искания поиск путей происходит в два этапа.

  • Между двумя точками определяются доступные и свободные пути.
  • Выбирается единственный путь.
  • Определяются номера свободных линий на каждом звене.
  • Последнее действие формирует результат искания.
  • Процесс определения и выбора свободной линии (абонентских, соединительных и промежуточных линий) часто называется "проба", а устройство, осуществляющее этот процесс, называется "пробным устройством".

    Кроме того, в связи с блокировкой возникает еще одна проблема — доступность и смешивание путей.

    Доступность и смешивание нагрузки

    Под доступностью понимается число путей (каждый из которых может состоять из нескольких линий), ведущих от одного входа к искомым выходам.

    Для уточнения этого понятия рассмотрим возможные варианты поиска от входа к выходу. Поиск классифицируется как:

  • Свободное искание, когда отыскивается любой выход коммутационного поля, с которым надо произвести коммутацию. Например, если выделена группа приборов, из которых абонент может получить сигнал "Ответ станции" (как это сделано в координатных станциях), то безразлично, какой из этих приборов будет обслуживать соединение.
  • Групповое искание, когда ведется поиск любого выхода, но в определенной группе. Например, после набора номера определяется станция, к которой пойдет вызов. Поэтому нужно найти те выходы, которые ведут к данной станции, и среди них выбрать любой.
  • Вынужденное искание, когда ведется поиск промежуточной линии только к одному из выходов.
  • Смешивание — это метод обеспечения большой доступности абонентских линий к межстанционным направлениям.

    Рассмотрим рис. 1.6. При поиске любого из выходов двухзвенной схемы доступность от входа, принадлежащего первой коммутационной матрице, к входам при свободном искании равна числу ее выходов, т. е. m.

    При групповом искании доступность зависит от включения линий, ведущих к другим станциям в выходы звена B. Если все такие линии включены в одну матрицу звена B, то доступность к направлению на эту станцию равна 1 (к ним ведет одна линия).

    При включении линий этого направления в разные матрицы и при достаточном их количестве доступность может достигнуть максимального значения m, дальнейшее возрастание этого показателя ограничено числом промежуточных линий.

    При вынужденном искании доступность будет самая низкая — она равна 1.

    Таким образом, после концентрации нагрузки должен быть обеспечен доступ всех абонентских линий к меньшему числу внутристанционных линий.

    Также должна быть включена схема, увеличивающая доступность внутристанционных линий к межстанционным направлениям. На рис. 1.7 показан пример введения двухзвенной ступени смешивания. Возможно применение большего числа ступеней (например, до 4-х).

    (рис 1.7) Двухзвенная ступень смешивания.

    Неполнодоступное включение

    В связи с проблемой доступности линий необходимо также рассмотреть, хотя бы теоретически, так называемые неполнодоступные включения, когда не каждый выход доступен каждому входу. Этот принцип включения широко применялся в системах первого поколения, и нет гарантий, что он вновь не будет применяться на новом витке технического прогресса.

    В данном примере неполнодоступного включения станционных линий (рис. 1.8) абонентские линии, включенные в каждую из матриц, могут подключиться только к определенной группе станционных линий. Например, абонентские линии, включенные в 0-ю матрицу, могут использовать 1-ю и 2-ю станционные линии, 3-ю линию совместно с 3-й матрицей, а 4-ю линию — с 1-й матрицей.

    Такое подключение приводит к неравномерному использованию станционных линий. Обычно оно употребляется при неравномерной доступности станционных линий. Например, если управляющее устройство выбирает выходы матрицы начиная с меньшего номера, то последние выходы будут заняты в последнюю очередь. Вероятность их занятости будет меньше, чем у других выходов, поэтому они могут быть отданы в распоряжение нескольких групп абонентских линий.

    (рис 1.8) Неполнодоступное подключение станционных линий

    Типы управления станциями

    Управление по ступеням искания. Индивидуальное и общее управление

    Индивидуальный способ основан на том, что задача управления соединением разбивается на ряд последовательных задач, каждая из которых выполняется последовательно отдельным устройством. Чаще всего они разнесены по месту и представляют оборудование различных станций. Поэтому для "общения" таких устройств необходима сигнализация.

    Наиболее распространенный вариант распределения задач заключается в следующем. На одну ступень (ступень абонентского искания — АИ или линейного искания — ЛИ) возлагались все задачи по взаимодействию с абонентским комплектом. По исходящей связи эта ступень принимала сигнал, инициирующий соединение, передавала акустические сигналы станции (например, "ответ станции") и устанавливала связь со следующей ступенью. При входящей связи в ее задачу входило определение состояния абонента, в зависимости от результата определения, подключались акустические сигналы и обеспечивался сигнал по сети об установлении соединения и "ответе абонента".

    Следующая ступень (ступень группового искания) принимала цифры и выбирала линии в направлении на другие станции. Для создания больших сетей применялось несколько групповых ступеней.

    (рис 1.9) Принцип распределенного по ступеням управления с общим устройством управления на ступень

    Общий вид управления по ступеням (рис. 1.9) показывает одно управляющее устройство на ступень. Однако имеются системы, в которых устройством управления снабжен каждый коммутационный прибор или группа приборов (рис. 1.10).

    (рис 1.10) Принцип управления, распределенного по ступеням, с индивидуальным устройством на каждый коммутационный прибор ступени

    Такой способ управления применялся в первых автоматических станциях. Сегодня он частично внедряется в современных АТС, когда при наличии современных цифровых коммутаторов устанавливается индивидуальное устройство для поиска свободных путей и последовательного установления соединения. Надо обратить внимание, что первые автоматические системы имели только одну задачу: установление соединения. В этом смысле современные системы с "самопоиском" аналогичны им. Однако современные станции выполняют большое число задач, не связанных непосредственно с управлением коммутационным полем. Эти задачи, как правило, выполняются другими устройствами, отделенными от коммутационного поля.

    Современные маршрутизаторы также предоставляют ступенчатое управление, несмотря на их территориальное разнесение. Они являются последовательными индивидуально управляемыми устройствами.

    Прямое и косвенное управление установлением соединения

    Прямым называется управление, при котором станция управляется непосредственно по сигналам, передаваемым с абонентского терминала (телефонного аппарата). Такой способ применялся в декадно-шаговых АТС.

    Основные его недостатки очевидны. Они состоят даже не столько в опасности непосредственного воздействия абонента на станцию, сколько в том, что в настоящее время автоматические устройства могут в процессе установления соединения совершать дополнительные действия (например, маршрутизацию вызова, накопление информации и т. п.). Человек на подобное неспособен из-за ограничений физического (быстродействие) и интеллектуального плана (объем информации и множество сигналов).

    Все без исключения современные станции применяют косвенное управление. На рис. 1.11 показано управление, распределенное по ступеням. Абонентская ступень АИ имеет управляющее устройство, называемое в координатных АТС "маркер". Аналогично групповые ступени искания имеют свои управляющие устройства — маркёры ГИ — МГИ. На рисунке показан также Абонентский комплект — АК, выполняющий интерфейс с абонентской линией, а именно: прием сигнала вызова, блокировку комплекта и в некоторых случаях посылку сигнала "занято".

    Принцип работы этого комплекта будет рассмотрен далее. На рисунке показаны следующие шнуровые комплекты:

  • Исходящий шнуровой комплект — ИШК, который выполняет следующие функции: электропитание микрофона исходящего абонента, прием и дальнейшую передачу сигналов взаимодействия, таких как отбой вызывающего абонента (абонента A). В некоторых случаях он принимает от входящей станции сигнал "отбой вызываемого абонента" (абонент B) и передает зуммерные сигналы "занято";
  • Входящий шнуровой комплект — ВШК — выполняет следующие функции:
  • электропитание микрофона вызываемого абонента;
  • принимает сигналы отбоя со стороны абонента B;
  • принимает и передает сигналы ответ абонента B;
  • передает сигнал "посылка вызова" в сторону абонента B;
  • передает сигнал "контроль посылки вызова" в сторону абонента A".
  • Вместе эти комплекты обеспечивают прием и передачу сигналов в процессе установленного соединения, называемых сигналами взаимодействия. К ним относятся:

  • Занятие. Сигнал принимается от абонента абонентским комплектом или комплектом входящих соединительных линий (ВКСЛ), иногда его называют РСЛ-В — комплект реле соединительных линий (входящий) передается на входящую станцию исходящим комплектом соединительных линий комплектом (ИКСЛ или РСЛ-И);
  • Отбой A;
  • Отбой B;
  • Запрос Автоматического Опознавания Номера (Запрос АОН).
  • Они передаются и принимаются в АТС координатной системы шнуровыми комплектами.

    Сигналы, передаваемые между регистрами и управляющими устройствами (в координатной АТС это маркёры), называются сигналами управления. Сигналы управления представляют информацию о набранных цифрах (адрес конечного пункта), а также информацию о ходе соединения.

    Это могут быть следующие сигналы: "нет свободных линий", занятость абонента местным или междугородним вызовом и много других, передаваемых в процессе выполнения основных и дополнительных услуг.

    При косвенном управлении все эти сигналы принимаются и обрабатываются управляющим устройством станции. В координатной АТС такими устройствами являются регистр и многочастотный приемопередатчик, которые позволяют обеспечить надежную передачу этих сигналов на большие расстояния. На рис. 1.11 показаны два основных способа передачи сигналов управления: первый (рис. 1.11а) — "эстафета" и второй (рис. 1.11б) — "из конца в конец".

    Сигналы от абонента, передаваемые с помощью частотного или дискового номеронабирателя, накапливаются в выделенном для этой цели приборе — регистре. Далее процесс установления соединения осуществляется под управлением регистра с помощью специальных средств, позволяющих осуществлять обмен сигналами с управляющими устройствами.

    На рис. 1.11а сигналы управления передаются регистром исходящей станции во все устройства управления сети.

    На рис. 1.11б сигнал передается "по эстафете". Каждое устройство принимает полную информацию, необходимую для установления соединения, и передает ее самостоятельно дальше.

    Это два крайних случая. Имеются промежуточные варианты, когда информацию следует накапливать только при переходе на сеть с другими принципами установления соединения.

    (рис 1.11) Принцип передачи сигналов управления: а) "из конца в конец" б) "эстафета"

    Общее управление

    Рассмотренное в начале этой лекции общее управление (рис. 1.1), характерное для первых станций с программным управлением, заключается в том, что всей станцией управляет одно устройство. Однако сегодня такое решение уже не рационально, на смену ему появились иные варианты. Но принципы основного решения по-прежнему весьма полезны и в разных видах появляются в различных частях других, более современных принципов управления. Поэтому рассмотрим основные соображения, которые влияют на выбор того или иного решения при построении системы управления телефонных станций.

    Система с централизованным управлением

    Главными факторами, влияющими на выбор системы управления, являются:

  • адаптация управления по количеству абонентских и станционных терминалов и качеству и количеству услуг;
  • обеспечение надежности управления.
  • Каждый из потребителей коммутационной системы хочет, чтобы его система развивалась от малой емкости до максимально большой. Это экономит начальные затраты и при эксплуатации станции позволяет постепенно, по мере появления доходов, наращивать ее емкость. Аналогично потребление услуг растет постепенно по мере их внедрения, поэтому гибкость во внедрении услуг также является одним из важных показателей системы. На рис.1.12 показана желательная адаптация системы в случае наращивания емкости станции.

    (рис 1.12) Желательная адаптация стоимости при наращивании емкости станции

    При централизованном управлении (рис. 1.13) всегда велика постоянная составляющая оборудования, которая устанавливается на станции независимо от емкости.

    (рис 1.13) Адаптация стоимости при наращивании емкости станции в случае централизованного управления

    В первую очередь это управляющие устройства, которые по сей день составляют значительную часть стоимости. При рассматриваемом способе централизованное управление требует установки управляющего оборудования, рассчитанного по основным характеристикам для управления станцией от минимальной и максимальной стоимости. Поэтому стоимость станции особенно велика для малых емкостей в начале запуска станции.

    Обеспечение надежности средств управления позволяет увеличить живучесть станции. Понятно, что роль связи в жизни общества велика и поэтому даже временное прекращение работы телефонных станций влечет за собой очень тяжелые последствия. Управляющее устройство телефонной станции — одна из наиболее важных систем, влияющих на ее надежность.

    Центральная система управления станцией очень уязвима. Ее надежность определяется надежностью управляющего устройства. В технических условиях указывается полное время простоя станции — 2 часа за 40 лет. В теории надежности применяется более строгий термин — коэффициент готовности ( Kгот ).

    Кгот=(Трабпр)/Траб=1-(Тпрраб)=0,9999943

    Для обеспечения такого коэффициента готовности необходимо по меньшей мере дублирование управляющего устройства. Теоретически возможны следующие варианты:

  • Одно управляющее устройство работает, другое — в резерве ("горячем" или "холодном").
  • Работают параллельно оба устройства.
  • На практике предпочтителен второй вариант. В первом случае при аварии "рабочего" устройства резервное не имеет оперативной информации об установленных и устанавливаемых соединениях. Приходится приводить всю станцию к исходному положению и работать с данными, которые имеют исходное состояние. Этот процесс называется полной перезагрузкой станции.

    Название режима восстановления Условия проведения режима Ориентировочное время восстановления работоспособности (для телефонной станции) Возможные действия
    Сохранение устанавливаемых соединений Время локализации и перехода на резерв не должно превышать время существования самого короткого внешнего сигнала 10 мс (Время распознавания самого короткого импульса набора номера) Исправление данных в оперативной памяти
    Сохранение установленных соединений Время локализации и перехода на резерв не превышает время занятия приборов одним соединением 3 мин. (среднее время разговора) Переход на периферийное резервное устройство управления
    Сохранение работоспособности управляющего устройства Сигнал о сбое программного обеспечения, который требует времени локализации и восстановления, большего, чем указано в предыдущих случаях Время анализа сигналов аварии программного обеспечения и компьютера. И восстановление программного обеспечения Перезагрузка программного обеспечения с резервных копий
    Восстановление исходного состояния станции Выход из строя основных средств аппаратуры или программного обеспечения Время диагностики всех приборов и программного обеспечения станции, время перезаписи резервного программного обеспечения, восстановление исходного состояния всех приборов станции и системных установок Восстановление исходного положения всех приборов станции и программного обеспечения с автоматическим или ручным контролем. Системные установки и послеаварийное включение

    Хотя не всегда исходное состояние может дать гарантию правильной работы. Например, может быть потеряна блокировка неисправных приборов и т. п.

    Теоретически на телефонной станции можно отметить четыре уровня восстановления (таблица 1.1). Следует отметить, что эти уровни существуют и в нетелефонных системах, но условия, определяющие режимы (времена восстановления), у них другие.

    Для ограничения последствий потери оперативной информации применяется метод дублирования "с разделением трафика". В этом случае каждое из управляющих устройств в нормальном режиме работает со своим оборудованием. В случае же аварии исправный компьютер принимает на себя всю нагрузку. При этом оперативная информация для части оборудования теряется, а информация, касающаяся долговременного состояния станции (например, сведения о долговременных блокировках), может дублироваться в обоих управляющих устройствах.

    Для уменьшения времени перехода на резерв и устранения потери информации наиболее распространена система "дублирование с синхронизацией". В этом случае сигналы из внешней среды поступают в оба устройства управления, а команды управления внешней средой идут в нормальном режиме из одного устройства. При аварийном режиме исправное устройство работает без необходимости корректировки информации.

    Такой режим позволяет также контролировать нормальную работу устройств и выявлять сбои и ошибки на ранних стадиях их появления. Для этого между дублирующими устройствами устанавливают канал связи, по которому возможно сравнение результатов их работы: например, при выводе команд во внешнюю среду или при записи результатов в память. Чем детальнее будет сравнение, тем точнее и оперативнее будет контроль и диагностика. Но при этом на процессы, связанные с техническим обслуживанием, затрачивается много ресурсов ЭВМ и программного обеспечения (памяти и времени выполнения), а на основные услуги остается небольшой процент производительности, что приводит к снижению пропускной способности, или уменьшению группы обслуживания, или уменьшению перечня услуг абонентам.

    Иерархические системы управления

    Иерархические системы управления — это промежуточный тип между централизованным и децентрализованным способами управления. В "чистом виде" он применяется редко. По очень схожим принципам построена использующаяся в эксплуатации и сетях коммутационная система AXE (фирма Ericsson, Швеция). Блок-схема управляющего устройства, построенного по иерархическому принципу, показана на рис. 1.14.

    В рассматриваемом случае все задачи разбиваются на уровни иерархии и распределяются по процессорам. Первое и основное достоинство такого разбиения — снижение требований к производительности процессоров.

    Кроме этого, разбиение задач по процессорам ограничивает последствия выхода из строя отдельных процессоров, — при такой локальной аварии прекращается работа только какой-либо одной функции системы. Для более высокой надежности может применяться резервирование на любом уровне и по любому принципу ("горячий резерв", разделение нагрузки и т. п.).

    (рис 1.14) Иерархический принцип управления

    Децентрализованные системы управления

    Эти системы получили наибольшее распространение на телефонных станциях, так как они удовлетворяют основным принципам адаптации систем и обеспечения их надежности [8], [35], [9]. Система разбивается на модули (часто в требованиях на систему записывается, что "система построена по модульному принципу"). Каждый модуль предназначен для обслуживания ограниченной группы внешних источников или для выполнения ограниченной задачи (иногда ограничения касаются и количества, и функций) (рис. 1.15).

    (рис 1.15) Один блок системы с децентрализованным управлением

    Каждая из станций набирается из таких модулей в соответствии с требуемой на данный момент емкостью и задачами. Чем меньше емкость линий или приборов, содержащихся в модуле, тем точнее адаптация.

    Модуль имеет собственное управление в виде микропроцессора и коммутационные приборы для осуществления взаимодействия с внешним миром (чаще всего на физическом и канальном уровнях). Небольшое коммутационное поле позволяет наиболее эффективно подключать терминалы к центральному коммутационному полю. Известны несколько способов построения систем с децентрализованным способом управления.

    Применение непосредственного соединения блоков

    Для такого способа (рис. 1.16) характерно соединение блоков непосредственно друг с другом без применения центрального коммутационного поля. Тогда каждый модуль имеет пучок линий или цифровых трактов, соединяющих его с каждым другим модулем. Внутри модуля мы должны иметь в необходимом объеме ступени концентрации и смешивания, последняя предназначена для доступа к необходимому пучку линий. При установлении соединения внутри модуля должно быть определено направление (номер модуля), в котором устанавливается соединение.

    (рис 1.16) Блок-схема децентрализованной станции с непосредственными связями между блоками

    Кроме этого, мы имеем дело с разделенными пучками, т. е. вся нагрузка разбивается по различным направлениям. В этом случае уменьшается использование межстанционных линий: чем больше емкость станции (число модулей), тем меньше пучки линий, что является неудобным при наращивании.

    Решение без применения коммутационного поля допускалось в первых вариантах системы Linea UT фирмы Italtel. Величина модуля при этом была принята 2000 номеров, максимальное количество модулей составляло 16.

    Станция с применением центрального коммутационного поля

    Для межмодульной коммутации с использованием всех выходов модулей устанавливают коммутационное поле. Последнее требует установки Рис. 1.16. Блок-схема децентрализованной станции с непосредственными связями между блоками специального управляющего устройства для управления коммутацией показана на рис. 1.17а.

    (рис 1.17) Децентрализованное управление: а) с применением процессора коммутационного поля б) с самомаршрутизацией

    Коммутационное поле с самомаршрутизацией

    Наличие процессора коммутационного поля нарушает децентрализацию, так как появляется элемент, при выходе из строя которого выходит из строя и вся станция. Поэтому коммутационное поле как минимум дублируется, а в некоторых системах ставится целых 4 блока. В нормальном режиме все эти блоки работают в режиме разделения нагрузки, что улучшает качество обслуживания.

    Одним из достижений построения телефонных станций стала разработка системы с самомаршрутизацией. Такая система не требует процессора, управляющего поиском путей в коммутационном поле, децентрализует управление, увеличивает надежность и позволяет производить постепенное наращивание коммутационного поля. Вариант такого поля показан на рис. 1.17б, принцип его работы будет рассмотрен далее. Разделение станций на модули требует обмена сигналами внутри станции, в связи с этим на уровне блок-схемы возникают следующие варианты организации такой сигнализации:

  • Использование сигнализации внутри информационного канала.
  • Выделение отдельного сигнального канала:
  • фиксированного;
  • с коммутацией через отдельный коммутатор (обычно коммутатор сообщений).
  • На рис. 1.18 показан общий вид модуля.

    Структура модуля характерна для всех типов станций. Модуль состоит из типовой управляющей части — коммутационное поле и процессор. Комплекты в каждом из типов модуля могут отличаться. Они выполняют задачу согласования с внешней средой и компонуют модуль в зависимости от его задачи.

    (рис 1.18) Общий принцип построения модуля станции

    Коммутационное поле модуля может быть однозвенным (система S-12), распределенным по ступеням, содержащим абонентскую и групповую часть (в системе EWSD — ступени DU и CDU) и многозвенным для обеспечения доступа к направлениям, ведущим к разным блокам (система Linea UT). Принципы применения модулей при установлении соединения рассмотрены в лекции 2.

    Комплекты управляются от процессора модуля либо по отдельной группе шин, либо по одному из каналов тракта, связывающего комплекты с коммутационным полем. Принцип включения комплектов (рис. 1.19) демонстрирует объединение комплектов в группы и подключение к групповому тракту.

    (рис 1.19) Принцип подключения комплектов к абонентскому полю модуля

    Обычно он содержит 32 канала, один из которых предназначен для сигнализации. Этот же канал может использоваться для приема и передачи сигналов управления периферийными устройствами. Две группы трактов для компоновки позволяют применять различные условия резервирования.

    На рис. 1.19 показаны два варианта подключения сигнального канала.

    Один из вариантов состоит в том, что устройство сигнализации включается в коммутационное поле модуля. Это позволяет коммутировать исходящие от него сигналы в любой канал любого выхода. Обычно для сигнализации применяют фиксированный канал. Как правило, это 16-й канал, однако возможно применение в качестве фиксированных и других каналов.

    Само устройство сигнализации реализует обработку сигналов на первом и втором уровнях. Напомним, что это включает в себя синхронизацию, исправление ошибок и перезапросы. Логические операции осуществляются процессором модуля.

    Штриховой линией показан непосредственный вывод сигнального канала от процессора. В этом случае наряду с коммутатором информации может применяться коммутатор межстанционной сигнализации. В его задачу входит коммутация сигнальных каналов и информации между модулями.

    Одной из возможных целей такого отделения сигнальных каналов может служить их использование для передачи информации в виде сообщений.

    В некоторых системах (например, ESS № 5) сигнализация идет по фиксированному каналу, но на входе коммутационного поля она выделяется для коммутации через коммутатор сообщений.

    На рис. 1.20 показан общий вид модульной станции с двумя типами коммутации — информационной и сигнальной.

    (рис 1.20) Принцип работы модулей с отдельными коммутаторами сигнализации

    Краткие итоги

  • Все телефонные станции содержат определенные группы устройств: коммутационное поле, управляющие устройства, абонентские линии, межстанционные линии, устройства отображения и технического обслуживания.
  • Коммутационное поле реализует задачи соединения двух или нескольких источников между собой.
  • Управляющее устройство решает логические задачи, необходимые для установления соединения, а также выполняет задачи, связанные с основными и дополнительными видами обслуживания.
  • Для полнодоступного коммутационного поля характерно, что каждый источник, включенный в его вход, может быть соединен с источником, включенным в выход.
  • Такие полнодоступные принципы построения коммутационного поля не нашли широкого применения из-за их неэкономичности для станций большой емкости. В последнее время во многих важных приложениях для коммутации применяются программные способы, которые выполняются на компьютерах. Эти способы коммутации эквивалентны способу с применением полнодоступной схемы.
  • При большом числе пользователей более эффективны схемы коммутации, содержащие много звеньев.
  • Для межстанционных линий, стоимость которых очень высока, необходимо увеличить интенсивность использования и тем самым снизить требования по числу линий, выделяемых для заданной группы абонентов. Поэтому для включения абонентских линий применяются специальные схемы с концентрацией.
  • Переход от однозвенных коммутационных схем к многозвенным схемам порождает новое явление — блокировку. Под блокировкой понимается невозможность установления соединения от заданного входа к свободному выходу из-за отсутствия свободных промежуточных линий.
  • Для схем с любым количеством звеньев, имеющих блокировки, применяется обусловленный способ искания. Поэтому выбор каждой свободной линии обусловливается свободой пути в целом. В случае обусловленного искания поиск путей происходит в два этапа.
  • Под доступностью понимается число путей (каждый из которых может состоять из нескольких линий), ведущих от одного входа к искомым выходам.
  • Возможные варианты поиска от входа к выходу классифицируется как: свободное искание, когда ищется любой выход коммутационного поля, с которым надо произвести коммутацию; групповое искание, когда ведется поиск любого выхода, но в определенной группе; вынужденное искание, когда ведется поиск промежуточной линии только к одному из выходов.
  • Прямым называется управление, при котором станция управляется непосредственно по сигналам, передаваемым с абонентского терминала (телефонного аппарата).
  • Сигналы, передаваемые между регистрами и управляющими устройствами (в координатной АТС это маркёры), называются сигналами управления. Сигналы управления представляют информацию о набранных цифрах (адрес конечного пункта), а также информацию о ходе соединения.
  • При централизованном управлении всегда велика постоянная составляющая оборудования, которая устанавливается на станции независимо от емкости.
  • Для ограничения последствий потери оперативной информации применяется метод дублирования "с разделением трафика". В этом случае каждое из управляющих устройств в нормальном режиме работает со своим оборудованием. В случае же аварии исправный компьютер принимает на себя всю нагрузку.
  • Для уменьшения времени перехода на резерв и устранения потери информации наиболее распространена система "дублирование с синхронизацией". В этом случае сигналы из внешней среды поступают в оба устройства управления, а команды управления внешней средой идут в нормальном режиме из одного устройства. При аварийном режиме исправное устройство работает без необходимости корректировки информации.
  • Иерархические системы управления — это промежуточный тип между централизованным и децентрализованным способами управления. В "чистом виде" он применяется редко. В рассматриваемом случае все задачи разбиваются на уровни иерархии и распределяются по процессорам.
  • Система разбивается на модули, каждый модуль предназначен для обслуживания ограниченной группы внешних источников или для выполнения ограниченной задачи, каждая из станций набирается из таких модулей в соответствии с требуемой на данный момент емкостью и задачами.
  • Непосредственное соединение блоков — это соединение непосредственно друг с другом без применения центрального коммутационного поля. Тогда каждый модуль имеет пучок линий или цифровых трактов, соединяющих его с каждым другим модулем.
  • В станциях с применением центрального коммутационного поля для межмодульной коммутации с использованием всех выходов модулей устанавливают коммутационное поле.
  • Система с самомаршрутизацией не требует процессора, управляющего поиском путей в коммутационном поле, децентрализует управление, увеличивает надежность и позволяет производить постепенное наращивание коммутационного поля.
  • Структура модуля характерна для всех типов станций. Модуль состоит из типовой управляющей части — коммутационного поля и процессора. Комплекты в каждом из типов модуля могут отличаться. Они выполняют задачу согласования с внешней средой и компонуют модуль в зависимости от его задачи.
  • Страницы:

    Общие сведения о телекоммуникационных станциях

    В данном разделе будут в основном рассмотрены станции, предназначенные для работы в телефонных сетях. Эти вопросы составляют основу телекоммуникации и изучались многие десятилетия. Существует ряд учебников ([1], [28], [35], [17]), которые являются базовыми при изучении данного материала, несмотря на то, что в настоящее время многие вопросы, изложенные в указанной литературе, необходимо адаптировать к современной технике. Развитие телекоммуникационной техники привело к интеграции, охватившей сначала сети информации (например, сети передачи речи и передачи данных), а потом соответствующие услуги. Вследствие набирающих силу интеграционных процессов ограничиться рассмотрением только задач передачи речи невозможно, поэтому будут рассмотрены и другие принципы коммутации и обработки информации. Основные принципы построения коммутационных станций не зависят от того, на какой базе (механические элементы или компьютерная техника) выполняются станции. Как мы увидим дальше, решения по построению станций диктуются в первую очередь экономическими и техническими требованиями, порождая таким образом возможность осуществлять новые услуги для абонентов.

    Сегодня мы можем наблюдать большое разнообразие как телефонных станций, так и коммутационных узлов обработки информации. Однако все они содержат определенные группы устройств (рис. 1.1).

    Рассмотрим задачи, выполняемые каждой из частей станции.

    Коммутационное поле решает задачи соединения двух или нескольких источников между собой. На первых этапах внедрения телефонной техники эту роль играли электромеханические устройства на базе электромагнитных элементов. Эти базовые элементы определили названия для первых коммутационных систем:

  • декадно-шаговая система Автоматических Телефонных Станций (АТС);
  • координатная система АТС (АТС-К) или усовершенствованная АТС-К (АТС-КУ).
  • С появлением микроэлементной базы и развитием электронной вычислительной техники был разработан целый комплекс цифровых систем передачи и соответствующих цифровых систем коммутации. В настоящее время все больше задач коммутации выполняется совместно с задачами управления. Повышение быстродействия позволяет совместить эти задачи и тем самым приводит к дальнейшему прогрессу техники коммутации информации.

    Управляющее устройство решает логические задачи, необходимые для установления соединения, а также выполняет работы, связанные с основными и дополнительными видами обслуживания. Первые системы АТС применяли управляющие устройства на базе электромагнитных реле, по сути представляющие собой медленные компьютеры. Число решаемых ими задач было ограничено вследствие их небогатых логических возможностей и большого времени выполнения. В дальнейшем, по мере развития микрокомпьютеров, для задач управления АТС стали применять универсальную компьютерную технику, и в настоящее время на ней реализованы все части телефонной станции. Поэтому наряду с существующими методами построения и управления сетей, характерными для традиционной телефонии, стали развиваться и получать все большее распространение методы, присущие компьютерным сетям (например, пакетная передача, адресная коммутация и т. п.). При переходе к управлению с помощью компьютеров появилась еще одна существенная составляющая — это программное обеспечение, которое берет на себя все задачи по управлению станцией (кроме физического и некоторых функций уровня звена данных).

    (рис 1.1) Общий вид станции, предназначенный для коммутации и обработки информации

    Общая структурная схема современной станции с программным управлением (рис. 1.1) включает также:

  • терминальные комплекты, обеспечивающие выполнение протоколов связи уровня звена данных и иногда физического уровня с абонентскими терминалами;
  • линейные комплекты, выполняющие те же функции, что и терминальные, но по отношению к объектам сети (другие станции, узлы сети).
  • Рассмотрим более подробно структуру построения станций на примере телефонных станций. Особенности построения других объектов коммутации информации будут проанализированы отдельно.

    Типы построения коммутационного поля

    Однозвенное коммутационное поле

    Для наиболее простого типа коммутационного поля — полнодоступного коммутационного поля — характерно, что каждый источник, включенный в его вход, может быть соединен с источником, включенным в выход.

    Такой тип коммутационного поля применялся в станциях очень малой емкости (до 50 номеров и меньше). Но в последнее время прогресс элементной базы расширяет возможности его применения.

    Предварительно можно сказать, что сейчас коммутаторы информационных сетей работают по однозвенному принципу, но постепенно современные коммутаторы, даже на базе программных маршрутизаторов, переходят к многозвенным схемам.

    На рис. 1.2 приведено построение условной схемы коммутатора. На каждом пересечении горизонтали и вертикали коммутатора условно показан контакт, для простоты — механический.

    Физический принцип реализации такого контакта может быть любым, в том числе и программно-адресным.

    (рис 1.2) Принцип построения однозвенной полнодоступной матрицы.

    Такие полнодоступные принципы построения коммутационного поля не нашли широкого применения из-за их неэкономичности для станций большой емкости. Только в последнее время в связи с уменьшением габаритов и удешевлением микросхем, реализующих коммутаторы, стало возможным применять этот принцип для построения станций достаточно большой емкости (более 2000 входов/выходов). Но современные станции часто имеют большие емкости, до 300000 входов и 100000 выходов. В этом случае такая матрица просто не может быть выполнена, учитывая ее реальную цену и габариты.

    В последнее время во многих важных приложениях для коммутации применяются программные способы, которые выполняются на компьютерах.

    Эти способы коммутации эквивалентны способу с применением полнодоступной схемы. Но при больших емкостях один компьютер не может обеспечить обслуживание поступающих потоков вызовов ни по быстродействию, ни по объемам памяти. Поэтому на программном уровне требуется поиск решений, эквивалентных многозвенной коммутации.

    Двухзвенные и многозвенные схемы коммутации

    При большом числе пользователей более эффективны схемы коммутации, содержащие много звеньев. На рис. 1.3 приведена двухзвенная схема коммутации. Для определения областей применения сравним предыдущую и последующую схемы по числу требуемых точек коммутации.

    (рис 1.3) Двухзвенная коммутационная схема

    На рис. 1.3 приняты следующие обозначения:

  • n — число входов в матрицу звена A ;
  • r — число матриц звена A ;
  • m — число входов матрицы звена A ;
  • s — число выходов матрицы звена B ;
  • k — число выходов из матрицы звена B ;
  • f — "связность".
  • Связность — это число промежуточных линий, которые соединяют одну определенную матрицу звена A с одной определенной матрицей звена В.

    Пусть необходимо коммутировать N входов с M выходами. Тогда будут соблюдаться следующие условия: для полнодоступной коммутационной схемы число точек коммутации равно NM ;

    Для неполнодоступной схемы коммутации число точек коммутации равно r (nm) + m/f (ks).

    Однако r (число коммутаторов звена A ) зависит от требуемого общего числа входов N и составляет

    r = N/n.

    В то же время m/f (число коммутаторов звена B ) зависит от требуемого общего числа выходов M:

    m/f = M/k.

    Тогда число точек коммутации неполнодоступной коммутационной схемы будет равно Nm + Ms.

    Тем самым определяется условие: чтобы многозвенная коммутационная схема была более эффективна, чем однозвенная, число коммутационных точек в ней должно быть меньше, чем в полнодоступной:

    NM > Nm + Ms
    1 > m/M + s/N.

    Последнему условию может соответствовать множество сочетаний параметров коммутационных схем, но для всех из них справедливо, чтобы соблюдались соотношения

    m/M < 1 и s/N < 1 (где N, M, m, s ≠ 0).

    Эти требования означают, что число выходов матрицы звена A не должно быть больше общего числа выходов всей коммутационной схемы M, а число входов звена B не должно быть больше общего числа входов в коммутационную схему N.

    Такое условие выполняется для всех реальных задач. Число выходов матриц, которые имеются к настоящему времени, для малых станций (от 100-500 входов и того же диапазона выходов) варьируется от 4 до 8, а для больших емкостей (4000-300000 входов и выходов) встречаются матрицы по 512 выходов.

    Из приведенных выше данных следует, что в современных телефонных станциях однозвенные коммутационные схемы во много раз менее экономичны, чем многозвенные.

    Однако небольшое число входов в коммутационную матрицу не позволяет построить коммутационную двухзвенную схему с достаточно большим числом выходов. Для этих случаев применяются многозвенные схемы (см., например, рис. 1.4).

    На рис. 1.4а показан блок, содержащий 8 коммутационных матриц 8х8. Он имеет общее число входов N = 64 и выходов M = 64. Для увеличения числа входов и выходов строится схема из 8 блоков (рис. 1.4б), которая позволяет увеличить число входов и выходов до N = M = 512.

    Приведенная на рис. 1.4 схема коммутации имеет равное количество входов и выходов. Однако для построения телефонных систем применяются различные типы блоков. Они различаются не только параметрами коммутаторов и числом каскадов, но и назначением.

    (рис 1.4) Пример построения 4-звенной коммутационной схемы 512x512

    Например, известно, что уровень загрузки абонентских линий довольно низок (за исключением таксофонов, линий с терминалами сети Internet). В среднем они используются в час на 10-15%. Для межстанционных линий, стоимость которых очень высока, необходимо увеличить интенсивность использования и тем самым снизить требования по числу линий, выделяемых для заданной группы абонентов. Поэтому для включения абонентских линий применяются специальные схемы с концентрацией (рис. 1.5).

    (рис 1.5) Концентрация нагрузки на звене A: а) 2-звенная схема с концентрацией; б) пример создания матрицы с концентрацией.

    Для создания концентрации применяются матрицы, которые имеют число входов большее, чем число выходов. Это может достигаться конструктивно или путем запараллеливания выходов (рис. 1.5). В цифровых системах коммутации широко применяются варианты, когда концентрация путем запараллеливания делается на абонентских (терминальных) комплектах, что вносит дополнительные удобства. При рассмотрении вопросов построения терминальных комплектов будут рассмотрены и такие варианты.

    Блокировка, смешивание нагрузки, доступность

    Виды искания

    Переход от однозвенных коммутационных схем к многозвенным схемам порождает новое явление — блокировку.

    Под блокировкой понимается невозможность установления соединения от заданного входа к свободному выходу из-за отсутствия свободных промежуточных линий.

    В качестве примера блокировки (рис. 1.6) показано, как между 2-м входом и 3-м выходом невозможно установить соединение, поскольку матрицы двух звеньев соединяет единственная промежуточная линия. Она занята соединением между входом 1 и выходом 4. Это может привести к отказу в соединении. Поэтому параметры двухзвенных коммутационных схем рассчитываются при заданных потерях (это одна из задач дисциплины "Теория телетрафика"). Потери можно уменьшить, увеличив число линий между матрицами (т. е. увеличить "связность"). В цифровых станциях промежуточные линии представляют ИКМ-тракты и содержат 30 каналов, что эквивалентно связности f = 30. Увеличение связности уменьшает вероятность блокировки, но все-таки такая вероятность остается и зависит от соотношения числа входов и выходов промежуточных линий, а также от числа вызовов и их продолжительности.

    (рис 1.6) Принцип блокировки свободного выхода

    Для схем с любым количеством звеньев, имеющим блокировки, применяется обусловленный способ искания. В таких схемах свободная линия на одном звене не означает свободного пути в целом из-за блокировки (как это показано на рис. 1.6). Поэтому выбор каждой свободной линии обусловливается свободностью пути в целом. В случае обусловленного искания поиск путей происходит в два этапа.

  • Между двумя точками определяются доступные и свободные пути.
  • Выбирается единственный путь.
  • Определяются номера свободных линий на каждом звене.
  • Последнее действие формирует результат искания.
  • Процесс определения и выбора свободной линии (абонентских, соединительных и промежуточных линий) часто называется "проба", а устройство, осуществляющее этот процесс, называется "пробным устройством".

    Кроме того, в связи с блокировкой возникает еще одна проблема — доступность и смешивание путей.

    Доступность и смешивание нагрузки

    Под доступностью понимается число путей (каждый из которых может состоять из нескольких линий), ведущих от одного входа к искомым выходам.

    Для уточнения этого понятия рассмотрим возможные варианты поиска от входа к выходу. Поиск классифицируется как:

  • Свободное искание, когда отыскивается любой выход коммутационного поля, с которым надо произвести коммутацию. Например, если выделена группа приборов, из которых абонент может получить сигнал "Ответ станции" (как это сделано в координатных станциях), то безразлично, какой из этих приборов будет обслуживать соединение.
  • Групповое искание, когда ведется поиск любого выхода, но в определенной группе. Например, после набора номера определяется станция, к которой пойдет вызов. Поэтому нужно найти те выходы, которые ведут к данной станции, и среди них выбрать любой.
  • Вынужденное искание, когда ведется поиск промежуточной линии только к одному из выходов.
  • Смешивание — это метод обеспечения большой доступности абонентских линий к межстанционным направлениям.

    Рассмотрим рис. 1.6. При поиске любого из выходов двухзвенной схемы доступность от входа, принадлежащего первой коммутационной матрице, к входам при свободном искании равна числу ее выходов, т. е. m.

    При групповом искании доступность зависит от включения линий, ведущих к другим станциям в выходы звена B. Если все такие линии включены в одну матрицу звена B, то доступность к направлению на эту станцию равна 1 (к ним ведет одна линия).

    При включении линий этого направления в разные матрицы и при достаточном их количестве доступность может достигнуть максимального значения m, дальнейшее возрастание этого показателя ограничено числом промежуточных линий.

    При вынужденном искании доступность будет самая низкая — она равна 1.

    Таким образом, после концентрации нагрузки должен быть обеспечен доступ всех абонентских линий к меньшему числу внутристанционных линий.

    Также должна быть включена схема, увеличивающая доступность внутристанционных линий к межстанционным направлениям. На рис. 1.7 показан пример введения двухзвенной ступени смешивания. Возможно применение большего числа ступеней (например, до 4-х).

    (рис 1.7) Двухзвенная ступень смешивания.

    Неполнодоступное включение

    В связи с проблемой доступности линий необходимо также рассмотреть, хотя бы теоретически, так называемые неполнодоступные включения, когда не каждый выход доступен каждому входу. Этот принцип включения широко применялся в системах первого поколения, и нет гарантий, что он вновь не будет применяться на новом витке технического прогресса.

    В данном примере неполнодоступного включения станционных линий (рис. 1.8) абонентские линии, включенные в каждую из матриц, могут подключиться только к определенной группе станционных линий. Например, абонентские линии, включенные в 0-ю матрицу, могут использовать 1-ю и 2-ю станционные линии, 3-ю линию совместно с 3-й матрицей, а 4-ю линию — с 1-й матрицей.

    Такое подключение приводит к неравномерному использованию станционных линий. Обычно оно употребляется при неравномерной доступности станционных линий. Например, если управляющее устройство выбирает выходы матрицы начиная с меньшего номера, то последние выходы будут заняты в последнюю очередь. Вероятность их занятости будет меньше, чем у других выходов, поэтому они могут быть отданы в распоряжение нескольких групп абонентских линий.

    (рис 1.8) Неполнодоступное подключение станционных линий

    Типы управления станциями

    Управление по ступеням искания. Индивидуальное и общее управление

    Индивидуальный способ основан на том, что задача управления соединением разбивается на ряд последовательных задач, каждая из которых выполняется последовательно отдельным устройством. Чаще всего они разнесены по месту и представляют оборудование различных станций. Поэтому для "общения" таких устройств необходима сигнализация.

    Наиболее распространенный вариант распределения задач заключается в следующем. На одну ступень (ступень абонентского искания — АИ или линейного искания — ЛИ) возлагались все задачи по взаимодействию с абонентским комплектом. По исходящей связи эта ступень принимала сигнал, инициирующий соединение, передавала акустические сигналы станции (например, "ответ станции") и устанавливала связь со следующей ступенью. При входящей связи в ее задачу входило определение состояния абонента, в зависимости от результата определения, подключались акустические сигналы и обеспечивался сигнал по сети об установлении соединения и "ответе абонента".

    Следующая ступень (ступень группового искания) принимала цифры и выбирала линии в направлении на другие станции. Для создания больших сетей применялось несколько групповых ступеней.

    (рис 1.9) Принцип распределенного по ступеням управления с общим устройством управления на ступень

    Общий вид управления по ступеням (рис. 1.9) показывает одно управляющее устройство на ступень. Однако имеются системы, в которых устройством управления снабжен каждый коммутационный прибор или группа приборов (рис. 1.10).

    (рис 1.10) Принцип управления, распределенного по ступеням, с индивидуальным устройством на каждый коммутационный прибор ступени

    Такой способ управления применялся в первых автоматических станциях. Сегодня он частично внедряется в современных АТС, когда при наличии современных цифровых коммутаторов устанавливается индивидуальное устройство для поиска свободных путей и последовательного установления соединения. Надо обратить внимание, что первые автоматические системы имели только одну задачу: установление соединения. В этом смысле современные системы с "самопоиском" аналогичны им. Однако современные станции выполняют большое число задач, не связанных непосредственно с управлением коммутационным полем. Эти задачи, как правило, выполняются другими устройствами, отделенными от коммутационного поля.

    Современные маршрутизаторы также предоставляют ступенчатое управление, несмотря на их территориальное разнесение. Они являются последовательными индивидуально управляемыми устройствами.

    Прямое и косвенное управление установлением соединения

    Прямым называется управление, при котором станция управляется непосредственно по сигналам, передаваемым с абонентского терминала (телефонного аппарата). Такой способ применялся в декадно-шаговых АТС.

    Основные его недостатки очевидны. Они состоят даже не столько в опасности непосредственного воздействия абонента на станцию, сколько в том, что в настоящее время автоматические устройства могут в процессе установления соединения совершать дополнительные действия (например, маршрутизацию вызова, накопление информации и т. п.). Человек на подобное неспособен из-за ограничений физического (быстродействие) и интеллектуального плана (объем информации и множество сигналов).

    Все без исключения современные станции применяют косвенное управление. На рис. 1.11 показано управление, распределенное по ступеням. Абонентская ступень АИ имеет управляющее устройство, называемое в координатных АТС "маркер". Аналогично групповые ступени искания имеют свои управляющие устройства — маркёры ГИ — МГИ. На рисунке показан также Абонентский комплект — АК, выполняющий интерфейс с абонентской линией, а именно: прием сигнала вызова, блокировку комплекта и в некоторых случаях посылку сигнала "занято".

    Принцип работы этого комплекта будет рассмотрен далее. На рисунке показаны следующие шнуровые комплекты:

  • Исходящий шнуровой комплект — ИШК, который выполняет следующие функции: электропитание микрофона исходящего абонента, прием и дальнейшую передачу сигналов взаимодействия, таких как отбой вызывающего абонента (абонента A). В некоторых случаях он принимает от входящей станции сигнал "отбой вызываемого абонента" (абонент B) и передает зуммерные сигналы "занято";
  • Входящий шнуровой комплект — ВШК — выполняет следующие функции:
  • электропитание микрофона вызываемого абонента;
  • принимает сигналы отбоя со стороны абонента B;
  • принимает и передает сигналы ответ абонента B;
  • передает сигнал "посылка вызова" в сторону абонента B;
  • передает сигнал "контроль посылки вызова" в сторону абонента A".
  • Вместе эти комплекты обеспечивают прием и передачу сигналов в процессе установленного соединения, называемых сигналами взаимодействия. К ним относятся:

  • Занятие. Сигнал принимается от абонента абонентским комплектом или комплектом входящих соединительных линий (ВКСЛ), иногда его называют РСЛ-В — комплект реле соединительных линий (входящий) передается на входящую станцию исходящим комплектом соединительных линий комплектом (ИКСЛ или РСЛ-И);
  • Отбой A;
  • Отбой B;
  • Запрос Автоматического Опознавания Номера (Запрос АОН).
  • Они передаются и принимаются в АТС координатной системы шнуровыми комплектами.

    Сигналы, передаваемые между регистрами и управляющими устройствами (в координатной АТС это маркёры), называются сигналами управления. Сигналы управления представляют информацию о набранных цифрах (адрес конечного пункта), а также информацию о ходе соединения.

    Это могут быть следующие сигналы: "нет свободных линий", занятость абонента местным или междугородним вызовом и много других, передаваемых в процессе выполнения основных и дополнительных услуг.

    При косвенном управлении все эти сигналы принимаются и обрабатываются управляющим устройством станции. В координатной АТС такими устройствами являются регистр и многочастотный приемопередатчик, которые позволяют обеспечить надежную передачу этих сигналов на большие расстояния. На рис. 1.11 показаны два основных способа передачи сигналов управления: первый (рис. 1.11а) — "эстафета" и второй (рис. 1.11б) — "из конца в конец".

    Сигналы от абонента, передаваемые с помощью частотного или дискового номеронабирателя, накапливаются в выделенном для этой цели приборе — регистре. Далее процесс установления соединения осуществляется под управлением регистра с помощью специальных средств, позволяющих осуществлять обмен сигналами с управляющими устройствами.

    На рис. 1.11а сигналы управления передаются регистром исходящей станции во все устройства управления сети.

    На рис. 1.11б сигнал передается "по эстафете". Каждое устройство принимает полную информацию, необходимую для установления соединения, и передает ее самостоятельно дальше.

    Это два крайних случая. Имеются промежуточные варианты, когда информацию следует накапливать только при переходе на сеть с другими принципами установления соединения.

    (рис 1.11) Принцип передачи сигналов управления: а) "из конца в конец" б) "эстафета"

    Общее управление

    Рассмотренное в начале этой лекции общее управление (рис. 1.1), характерное для первых станций с программным управлением, заключается в том, что всей станцией управляет одно устройство. Однако сегодня такое решение уже не рационально, на смену ему появились иные варианты. Но принципы основного решения по-прежнему весьма полезны и в разных видах появляются в различных частях других, более современных принципов управления. Поэтому рассмотрим основные соображения, которые влияют на выбор того или иного решения при построении системы управления телефонных станций.

    Система с централизованным управлением

    Главными факторами, влияющими на выбор системы управления, являются:

  • адаптация управления по количеству абонентских и станционных терминалов и качеству и количеству услуг;
  • обеспечение надежности управления.
  • Каждый из потребителей коммутационной системы хочет, чтобы его система развивалась от малой емкости до максимально большой. Это экономит начальные затраты и при эксплуатации станции позволяет постепенно, по мере появления доходов, наращивать ее емкость. Аналогично потребление услуг растет постепенно по мере их внедрения, поэтому гибкость во внедрении услуг также является одним из важных показателей системы. На рис.1.12 показана желательная адаптация системы в случае наращивания емкости станции.

    (рис 1.12) Желательная адаптация стоимости при наращивании емкости станции

    При централизованном управлении (рис. 1.13) всегда велика постоянная составляющая оборудования, которая устанавливается на станции независимо от емкости.

    (рис 1.13) Адаптация стоимости при наращивании емкости станции в случае централизованного управления

    В первую очередь это управляющие устройства, которые по сей день составляют значительную часть стоимости. При рассматриваемом способе централизованное управление требует установки управляющего оборудования, рассчитанного по основным характеристикам для управления станцией от минимальной и максимальной стоимости. Поэтому стоимость станции особенно велика для малых емкостей в начале запуска станции.

    Обеспечение надежности средств управления позволяет увеличить живучесть станции. Понятно, что роль связи в жизни общества велика и поэтому даже временное прекращение работы телефонных станций влечет за собой очень тяжелые последствия. Управляющее устройство телефонной станции — одна из наиболее важных систем, влияющих на ее надежность.

    Центральная система управления станцией очень уязвима. Ее надежность определяется надежностью управляющего устройства. В технических условиях указывается полное время простоя станции — 2 часа за 40 лет. В теории надежности применяется более строгий термин — коэффициент готовности ( Kгот ).

    Кгот=(Трабпр)/Траб=1-(Тпрраб)=0,9999943

    Для обеспечения такого коэффициента готовности необходимо по меньшей мере дублирование управляющего устройства. Теоретически возможны следующие варианты:

  • Одно управляющее устройство работает, другое — в резерве ("горячем" или "холодном").
  • Работают параллельно оба устройства.
  • На практике предпочтителен второй вариант. В первом случае при аварии "рабочего" устройства резервное не имеет оперативной информации об установленных и устанавливаемых соединениях. Приходится приводить всю станцию к исходному положению и работать с данными, которые имеют исходное состояние. Этот процесс называется полной перезагрузкой станции.

    Название режима восстановления Условия проведения режима Ориентировочное время восстановления работоспособности (для телефонной станции) Возможные действия
    Сохранение устанавливаемых соединений Время локализации и перехода на резерв не должно превышать время существования самого короткого внешнего сигнала 10 мс (Время распознавания самого короткого импульса набора номера) Исправление данных в оперативной памяти
    Сохранение установленных соединений Время локализации и перехода на резерв не превышает время занятия приборов одним соединением 3 мин. (среднее время разговора) Переход на периферийное резервное устройство управления
    Сохранение работоспособности управляющего устройства Сигнал о сбое программного обеспечения, который требует времени локализации и восстановления, большего, чем указано в предыдущих случаях Время анализа сигналов аварии программного обеспечения и компьютера. И восстановление программного обеспечения Перезагрузка программного обеспечения с резервных копий
    Восстановление исходного состояния станции Выход из строя основных средств аппаратуры или программного обеспечения Время диагностики всех приборов и программного обеспечения станции, время перезаписи резервного программного обеспечения, восстановление исходного состояния всех приборов станции и системных установок Восстановление исходного положения всех приборов станции и программного обеспечения с автоматическим или ручным контролем. Системные установки и послеаварийное включение

    Хотя не всегда исходное состояние может дать гарантию правильной работы. Например, может быть потеряна блокировка неисправных приборов и т. п.

    Теоретически на телефонной станции можно отметить четыре уровня восстановления (таблица 1.1). Следует отметить, что эти уровни существуют и в нетелефонных системах, но условия, определяющие режимы (времена восстановления), у них другие.

    Для ограничения последствий потери оперативной информации применяется метод дублирования "с разделением трафика". В этом случае каждое из управляющих устройств в нормальном режиме работает со своим оборудованием. В случае же аварии исправный компьютер принимает на себя всю нагрузку. При этом оперативная информация для части оборудования теряется, а информация, касающаяся долговременного состояния станции (например, сведения о долговременных блокировках), может дублироваться в обоих управляющих устройствах.

    Для уменьшения времени перехода на резерв и устранения потери информации наиболее распространена система "дублирование с синхронизацией". В этом случае сигналы из внешней среды поступают в оба устройства управления, а команды управления внешней средой идут в нормальном режиме из одного устройства. При аварийном режиме исправное устройство работает без необходимости корректировки информации.

    Такой режим позволяет также контролировать нормальную работу устройств и выявлять сбои и ошибки на ранних стадиях их появления. Для этого между дублирующими устройствами устанавливают канал связи, по которому возможно сравнение результатов их работы: например, при выводе команд во внешнюю среду или при записи результатов в память. Чем детальнее будет сравнение, тем точнее и оперативнее будет контроль и диагностика. Но при этом на процессы, связанные с техническим обслуживанием, затрачивается много ресурсов ЭВМ и программного обеспечения (памяти и времени выполнения), а на основные услуги остается небольшой процент производительности, что приводит к снижению пропускной способности, или уменьшению группы обслуживания, или уменьшению перечня услуг абонентам.

    Иерархические системы управления

    Иерархические системы управления — это промежуточный тип между централизованным и децентрализованным способами управления. В "чистом виде" он применяется редко. По очень схожим принципам построена использующаяся в эксплуатации и сетях коммутационная система AXE (фирма Ericsson, Швеция). Блок-схема управляющего устройства, построенного по иерархическому принципу, показана на рис. 1.14.

    В рассматриваемом случае все задачи разбиваются на уровни иерархии и распределяются по процессорам. Первое и основное достоинство такого разбиения — снижение требований к производительности процессоров.

    Кроме этого, разбиение задач по процессорам ограничивает последствия выхода из строя отдельных процессоров, — при такой локальной аварии прекращается работа только какой-либо одной функции системы. Для более высокой надежности может применяться резервирование на любом уровне и по любому принципу ("горячий резерв", разделение нагрузки и т. п.).

    (рис 1.14) Иерархический принцип управления

    Децентрализованные системы управления

    Эти системы получили наибольшее распространение на телефонных станциях, так как они удовлетворяют основным принципам адаптации систем и обеспечения их надежности [8], [35], [9]. Система разбивается на модули (часто в требованиях на систему записывается, что "система построена по модульному принципу"). Каждый модуль предназначен для обслуживания ограниченной группы внешних источников или для выполнения ограниченной задачи (иногда ограничения касаются и количества, и функций) (рис. 1.15).

    (рис 1.15) Один блок системы с децентрализованным управлением

    Каждая из станций набирается из таких модулей в соответствии с требуемой на данный момент емкостью и задачами. Чем меньше емкость линий или приборов, содержащихся в модуле, тем точнее адаптация.

    Модуль имеет собственное управление в виде микропроцессора и коммутационные приборы для осуществления взаимодействия с внешним миром (чаще всего на физическом и канальном уровнях). Небольшое коммутационное поле позволяет наиболее эффективно подключать терминалы к центральному коммутационному полю. Известны несколько способов построения систем с децентрализованным способом управления.

    Применение непосредственного соединения блоков

    Для такого способа (рис. 1.16) характерно соединение блоков непосредственно друг с другом без применения центрального коммутационного поля. Тогда каждый модуль имеет пучок линий или цифровых трактов, соединяющих его с каждым другим модулем. Внутри модуля мы должны иметь в необходимом объеме ступени концентрации и смешивания, последняя предназначена для доступа к необходимому пучку линий. При установлении соединения внутри модуля должно быть определено направление (номер модуля), в котором устанавливается соединение.

    (рис 1.16) Блок-схема децентрализованной станции с непосредственными связями между блоками

    Кроме этого, мы имеем дело с разделенными пучками, т. е. вся нагрузка разбивается по различным направлениям. В этом случае уменьшается использование межстанционных линий: чем больше емкость станции (число модулей), тем меньше пучки линий, что является неудобным при наращивании.

    Решение без применения коммутационного поля допускалось в первых вариантах системы Linea UT фирмы Italtel. Величина модуля при этом была принята 2000 номеров, максимальное количество модулей составляло 16.

    Станция с применением центрального коммутационного поля

    Для межмодульной коммутации с использованием всех выходов модулей устанавливают коммутационное поле. Последнее требует установки Рис. 1.16. Блок-схема децентрализованной станции с непосредственными связями между блоками специального управляющего устройства для управления коммутацией показана на рис. 1.17а.

    (рис 1.17) Децентрализованное управление: а) с применением процессора коммутационного поля б) с самомаршрутизацией

    Коммутационное поле с самомаршрутизацией

    Наличие процессора коммутационного поля нарушает децентрализацию, так как появляется элемент, при выходе из строя которого выходит из строя и вся станция. Поэтому коммутационное поле как минимум дублируется, а в некоторых системах ставится целых 4 блока. В нормальном режиме все эти блоки работают в режиме разделения нагрузки, что улучшает качество обслуживания.

    Одним из достижений построения телефонных станций стала разработка системы с самомаршрутизацией. Такая система не требует процессора, управляющего поиском путей в коммутационном поле, децентрализует управление, увеличивает надежность и позволяет производить постепенное наращивание коммутационного поля. Вариант такого поля показан на рис. 1.17б, принцип его работы будет рассмотрен далее. Разделение станций на модули требует обмена сигналами внутри станции, в связи с этим на уровне блок-схемы возникают следующие варианты организации такой сигнализации:

  • Использование сигнализации внутри информационного канала.
  • Выделение отдельного сигнального канала:
  • фиксированного;
  • с коммутацией через отдельный коммутатор (обычно коммутатор сообщений).
  • На рис. 1.18 показан общий вид модуля.

    Структура модуля характерна для всех типов станций. Модуль состоит из типовой управляющей части — коммутационное поле и процессор. Комплекты в каждом из типов модуля могут отличаться. Они выполняют задачу согласования с внешней средой и компонуют модуль в зависимости от его задачи.

    (рис 1.18) Общий принцип построения модуля станции

    Коммутационное поле модуля может быть однозвенным (система S-12), распределенным по ступеням, содержащим абонентскую и групповую часть (в системе EWSD — ступени DU и CDU) и многозвенным для обеспечения доступа к направлениям, ведущим к разным блокам (система Linea UT). Принципы применения модулей при установлении соединения рассмотрены в лекции 2.

    Комплекты управляются от процессора модуля либо по отдельной группе шин, либо по одному из каналов тракта, связывающего комплекты с коммутационным полем. Принцип включения комплектов (рис. 1.19) демонстрирует объединение комплектов в группы и подключение к групповому тракту.

    (рис 1.19) Принцип подключения комплектов к абонентскому полю модуля

    Обычно он содержит 32 канала, один из которых предназначен для сигнализации. Этот же канал может использоваться для приема и передачи сигналов управления периферийными устройствами. Две группы трактов для компоновки позволяют применять различные условия резервирования.

    На рис. 1.19 показаны два варианта подключения сигнального канала.

    Один из вариантов состоит в том, что устройство сигнализации включается в коммутационное поле модуля. Это позволяет коммутировать исходящие от него сигналы в любой канал любого выхода. Обычно для сигнализации применяют фиксированный канал. Как правило, это 16-й канал, однако возможно применение в качестве фиксированных и других каналов.

    Само устройство сигнализации реализует обработку сигналов на первом и втором уровнях. Напомним, что это включает в себя синхронизацию, исправление ошибок и перезапросы. Логические операции осуществляются процессором модуля.

    Штриховой линией показан непосредственный вывод сигнального канала от процессора. В этом случае наряду с коммутатором информации может применяться коммутатор межстанционной сигнализации. В его задачу входит коммутация сигнальных каналов и информации между модулями.

    Одной из возможных целей такого отделения сигнальных каналов может служить их использование для передачи информации в виде сообщений.

    В некоторых системах (например, ESS № 5) сигнализация идет по фиксированному каналу, но на входе коммутационного поля она выделяется для коммутации через коммутатор сообщений.

    На рис. 1.20 показан общий вид модульной станции с двумя типами коммутации — информационной и сигнальной.

    (рис 1.20) Принцип работы модулей с отдельными коммутаторами сигнализации

    Краткие итоги

  • Все телефонные станции содержат определенные группы устройств: коммутационное поле, управляющие устройства, абонентские линии, межстанционные линии, устройства отображения и технического обслуживания.
  • Коммутационное поле реализует задачи соединения двух или нескольких источников между собой.
  • Управляющее устройство решает логические задачи, необходимые для установления соединения, а также выполняет задачи, связанные с основными и дополнительными видами обслуживания.
  • Для полнодоступного коммутационного поля характерно, что каждый источник, включенный в его вход, может быть соединен с источником, включенным в выход.
  • Такие полнодоступные принципы построения коммутационного поля не нашли широкого применения из-за их неэкономичности для станций большой емкости. В последнее время во многих важных приложениях для коммутации применяются программные способы, которые выполняются на компьютерах. Эти способы коммутации эквивалентны способу с применением полнодоступной схемы.
  • При большом числе пользователей более эффективны схемы коммутации, содержащие много звеньев.
  • Для межстанционных линий, стоимость которых очень высока, необходимо увеличить интенсивность использования и тем самым снизить требования по числу линий, выделяемых для заданной группы абонентов. Поэтому для включения абонентских линий применяются специальные схемы с концентрацией.
  • Переход от однозвенных коммутационных схем к многозвенным схемам порождает новое явление — блокировку. Под блокировкой понимается невозможность установления соединения от заданного входа к свободному выходу из-за отсутствия свободных промежуточных линий.
  • Для схем с любым количеством звеньев, имеющих блокировки, применяется обусловленный способ искания. Поэтому выбор каждой свободной линии обусловливается свободой пути в целом. В случае обусловленного искания поиск путей происходит в два этапа.
  • Под доступностью понимается число путей (каждый из которых может состоять из нескольких линий), ведущих от одного входа к искомым выходам.
  • Возможные варианты поиска от входа к выходу классифицируется как: свободное искание, когда ищется любой выход коммутационного поля, с которым надо произвести коммутацию; групповое искание, когда ведется поиск любого выхода, но в определенной группе; вынужденное искание, когда ведется поиск промежуточной линии только к одному из выходов.
  • Прямым называется управление, при котором станция управляется непосредственно по сигналам, передаваемым с абонентского терминала (телефонного аппарата).
  • Сигналы, передаваемые между регистрами и управляющими устройствами (в координатной АТС это маркёры), называются сигналами управления. Сигналы управления представляют информацию о набранных цифрах (адрес конечного пункта), а также информацию о ходе соединения.
  • При централизованном управлении всегда велика постоянная составляющая оборудования, которая устанавливается на станции независимо от емкости.
  • Для ограничения последствий потери оперативной информации применяется метод дублирования "с разделением трафика". В этом случае каждое из управляющих устройств в нормальном режиме работает со своим оборудованием. В случае же аварии исправный компьютер принимает на себя всю нагрузку.
  • Для уменьшения времени перехода на резерв и устранения потери информации наиболее распространена система "дублирование с синхронизацией". В этом случае сигналы из внешней среды поступают в оба устройства управления, а команды управления внешней средой идут в нормальном режиме из одного устройства. При аварийном режиме исправное устройство работает без необходимости корректировки информации.
  • Иерархические системы управления — это промежуточный тип между централизованным и децентрализованным способами управления. В "чистом виде" он применяется редко. В рассматриваемом случае все задачи разбиваются на уровни иерархии и распределяются по процессорам.
  • Система разбивается на модули, каждый модуль предназначен для обслуживания ограниченной группы внешних источников или для выполнения ограниченной задачи, каждая из станций набирается из таких модулей в соответствии с требуемой на данный момент емкостью и задачами.
  • Непосредственное соединение блоков — это соединение непосредственно друг с другом без применения центрального коммутационного поля. Тогда каждый модуль имеет пучок линий или цифровых трактов, соединяющих его с каждым другим модулем.
  • В станциях с применением центрального коммутационного поля для межмодульной коммутации с использованием всех выходов модулей устанавливают коммутационное поле.
  • Система с самомаршрутизацией не требует процессора, управляющего поиском путей в коммутационном поле, децентрализует управление, увеличивает надежность и позволяет производить постепенное наращивание коммутационного поля.
  • Структура модуля характерна для всех типов станций. Модуль состоит из типовой управляющей части — коммутационного поля и процессора. Комплекты в каждом из типов модуля могут отличаться. Они выполняют задачу согласования с внешней средой и компонуют модуль в зависимости от его задачи.
  • Вернуться к учебному плану