УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ТАШКНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

            

 

                                                                                         Кафедра ТС и СК

 

 

О С Н О В Ы

А В Т О М А Т И Ч Е С К О Й 

  К О М М У Т А Ц И И

 

Конспект лекций для бакалавров

 направлений образования:

 

5140900 – Профессиональное образование;

5221900 – Информатика и информационные технологии;

5340100 – Экономика (по отраслям);

5340200 – Менеджмент (по отраслям);

5840200 -  Почтовая служба; 

5522100 – Телевидение, радиосвязь и радиовещание;

5522000 -  Радиотехника.

 

 

 

Ташкент  2005

 

Тематика и содержание лекций дисциплины ОАК

 

 

№№

Вид занятия

Содержание лекционного занятия

1

Лекция

Введение. Основы телефонной передачи.

   2

Лекция

Абонентские терминалы.

   3

Лекция

Общая структура и функции коммутационного узла.

Схемотехника систем коммутации

   4

Лекция

Понятие о потоках вызовов и времени обслуживания

   5

Лекция

Способы и характеристики качества обслуживания вызовов

   6

Лекция

Коммутационные блоки и ступени аналоговых коммутационных систем

   7

Лекция

Принципы цифровой коммутации

   8

Лекция

Пространственная и временная коммутация. Коммутационное поле ЦСК

   9

Лекция

Управляющие устройства систем коммутации.

УУ систем ДШ и К

  10

Лекция

Управляющие устройства квазиэлектронных

    и цифровых систем коммутации

  11

Лекция

Принципы построения декадно-шаговых  и

 координатных систем

  12

Лекция

Функциональная схема АТСКУ. Обслуживание вызовов в системе

  13

Лекция

Квазиэлектронные системы

  14

Лекция

Общие принципы построения систем ЦСК

  15

Лекция

Сигнализация и синхронизация в ЦСК

   16

Лекция

Цифровая  система  коммутации – EWSD

   17

Лекция

Местные и зоновые телефонные сети

   18

Лекция

Междугородные и международные телефонные сети

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

     С момента зарождения человеческого общества   возникла необходимость обмена информацией. Во все времена люди прилагали множество усилий для изобретения и совершенствования способов и средств её передачи. Воткнутая в землю ветка указывала, в каком направлении, и на какое расстояние ушли люди; особо положенные камни или величина зажженного костра предупреждали о появлении врага и их количестве. Зарубки на палках или деревьях сообщали об охотничьей добыче. Существовала и примитивная передача сигналов на расстояние. Сообщения, закодированные в виде определенного числа выкриков либо ударов барабана с изменяющимся ритмом, содержали ту или иную информацию.

     Во все времена существования человеческого общества своевременная доставка информации играла решающую роль в судьбах не только отдельных людей, но и государств. Поэтому люди стремились создать такие способы и средства, которые могли бы обеспечить быструю передачу информации на любое, как можно большее, расстояние. Сюда относятся первый электромагнитный телеграф организации связи между Зимним дворцом и Министерством путей сообщения (1832г.). Следом русским академиком Б.С.Якоби (1841г.) был изобретен пишущий  телеграф и организована линия связи между Петербургом и Царским селом протяженностью 25 км. Первая линия связи в США (Вашингтон – Болтимор, 63 км.) начала действовать в 1844г.

     Рождение телеграфа дало толчок к появлению телефона. Уже с 1837г. многие изобретатели пытались передать на расстояние человеческую речь с помощью электричества. И только через 40 лет эта попытка завершилась успешно изобретением американским учёным А.Г.Беллом электромагнитного телефона (1876г.)   и русским учёным М.И.Махальским угольного микрофона (1878г.). Эти устройства в модернизированном виде применяются во всех современных телефонных аппаратах.

     Первые телефонные станции в России были построены в 1882-1883 г.г. в Москве, Петербурге, Одессе.

     Изобретение радио – заслуга   талантливого русского ученного А.С.Попова. Впервые 7 мая 1895г. была осуществлена передача текста электрическими сигналами без проводов. Этот день вошёл в историю как день изобретения радио. Первые радиовещательные станции появились в России после 1922г., а в Америке в 1935г. вступила в строй первая УКВ радиостанция. Далее во все концы земного шара протянулись цепочки  радиорелейных линий.

     Эра освоения космоса началась с 4 октября 1957г.  Сейчас на космической орбите существуют тысячи искусственных спутников, исправно служащих человечеству.

     В 1947г. появилось первое упоминание о разработанной фирмой «Белл» системе с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Система была громоздка и неработоспособна. Первая коммерческая система ИКМ-24 была внедрена в эксплуатацию в 1962г.

     В 1960г. в Америке  создается первый в мире лазер и следом появились работы по созданию лазерных линий связи.

     В 1970г. в Америке было получено сверхчистое стекло, что дало возможность создать и внедрить  оптические кабели связи.

     В последующие годы связь развивалась по пути цифровизации всех видов информации. Это стало генеральным направлением, обеспечивающим экономичные методы не только её передачи, но и распределения, хранения и обработки.  Позже  за ИКМ-24 появляются

ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920, а затем системы передачи синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

     Интенсивное развитие цифровых систем передачи объясняется существенным достоинством этих систем по сравнению с аналоговыми системами передачи: высокой помехоустойчивостью; слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи; стабильностью электрических параметров каналов связи; эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений и др.

     Особенно быстрыми темпами в мире идет развитие сети мобильной радиосвязи. Человек с сотовым телефоном, не привязанный шнуром к своему месту, превратился в своеобразный символ конца двадцатого и начало двадцать первого века. Количество людей, пользующихся мобильными телефонами в мире, составляет более 600млн, что говорит о возрастающем благосостоянии общества.

      Успешно развивается сеть всемирная сеть Интернет, растет количество ресурсов и число регулярных пользователей, особенно число пользователей электронной почтой.

     В настоящее время развитие человечества идет по пути создания Глобального информационного общества, основой которого станет Глобальная информационная инфраструктура, составляющей которой будут мощные транспортные сети связи и распределенные сети доступа, предоставляющие информацию пользователям. Глобализация связи и её персонализация (доведение услуг связи до каждого пользователя) – это две взаимосвязанные проблемы, успешно решаемые на данном этапе развития  человечества специалистами связи.

     Предполагается, что в наступившее 21-е столетие будет продолжена эволюция телекоммуникационных технологий в направлениях увеличения скорости передачи информации, интеллектуализации сетей и обеспечения мобильности пользователей.

    

                    

 

 

Л Е К Ц И Я   1

 

Основы телефонной передачи

 


     Одним из наиболее распространенных видов электрической связи является телефонная связь, которая с помощью электрической энергии позволяет осуществлять передачу речи на большие расстояния. Телефонной передачей речи называется процесс преобразования речевых сигналов в электрические на передающем конце, передача их на расстояние и преобразование последних вновь в речевые сигналы на приемном конце. Для осуществления телефонной передачи создаются телефонные тракты (рис.1.1.), содержащие акустико-электрические (микрофоны М) и электро-акустические (телефоны Т) преобразователи, являющиеся составными частями телефонных аппаратов (ТА), а также соединительные тракты, состоящие из линейных и станционных устройств (коммутационных узлов разного назначения) сети связи.                                                                                                               

                                                                                                                                  

 

            Рис.1.1. Примеры соединительных трактов с разным числом КУ

 

     Соединительные телефонные тракты могут быть двухпроводными и четырехпроводными, а также составленными из двух и четырехпроводных участков. Применение четырехпроводных трактов на городских телефонных сетях экономически невыгодно. Поэтому в схемах ТА для включения в двухпроводную линию используется трехобмоточный трансформатор, образующий дифференциальную систему ДС. Дифференциальная система   уменьшает  электрическую обратную связь между микрофоном и телефоном ТА.

     Звуком называют колебательное движение частиц упругой среды, вызывающей слуховое ощущение. Источником звуковых колебаний является колеблющееся тело, создающее колебания частиц окружающей среды. Звуковые колебания могут быть периодическими и непериодическими. Периодические колебания, в свою очередь, делятся на синусоидальные и несинусоидальные. Примером несинусоидальных периодических колебаний являются звуки музыкальных инструментов. Звуки разговорной речи относятся к непериодическим колебаниям.

     Звуковые колебания распространяются от источника звука во всех направлениях в виде звуковых волн. Пространство, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. Звуковые колебания могут распространяться в газах, жидкостях и твердых телах. Для передачи речевой информации рассмотрим распространение звуковых колебаний в воздухе. Распространение звуковых колебаний сопровождается колебательными движениями молекул среды, поэтому происходит периодическое изменение давления.

     Сигналы звукового поля характеризуются энергетическими характеристиками: звуковым давлением и интенсивностью звука.

Звуковым давлением называется избыточное, по сравнению с атмосферным, давление в данной точке звукового поля, создаваемое источником звука.

                                             Р = Рат + Р (t),

где:   Рат    - атмосферное давление;

         Р(t)    - избыточное давление.

Простой гармонический звук характеризуется выражением Р(t) = PmSinwt.

Единица измерения давления – Паскаль (Па)  или Ньютон/м2 (Н/м2).

Музыка представляет собой несинусоидальную периодическую функцию. Речь - несинусоидальная непериодическая функция.

Величина звукового давления зависит от расстояния между источником звука и приёмником: 

источник звука   –   расстояние (5-10см)   - давление  (1-1,5)Н/м2;

источник звука   –   расстояние (1м)    –     давление (0,05-0,1)Н/м2.

Интенсивностью звука называется удельная мощность, переносимая звуковой волной (мощность, приходящаяся на единицу площади) J = P*V. Единица измерения интенсивности - (Вт/м2).

Для удобства расчетов и сравнения используются не абсолютные значения звукового давления и интенсивности звука, а их уровни, соответствующие определенным физиологическим ощущениям.

За начальные значения звукового давления и интенсивности звука

(Р и J) принимают значения: J0 = 10-12 Вт/м2; Р0 = 2*10-5 Па.

Звук, воздействуя на барабанную перепонку, вызывает слуховое ощущение. Ухо человека воспринимает спектр частот 16Гц – 20кГц. Минимальная интенсивность, когда возникает слуховое ощущение, называется порогом слышимости (ПС).  Кривая, соединяющая точки порога слышимости разных частот, называется кривой ПС (рис.1.2.). Для каждой частоты звукового давления с увеличением интенсивности звука возрастает громкость звука данной частоты до тех пор, пока в ухе не возникает ощущение боли. Максимальная интенсивность звука, вызывающая болевое ощущение, называется порогом болевого ощущения (ПБО). Указанными кривыми, как по частоте, так и по интенсивности ограничена область слухового ощущения. Пороги слышимости могут быть моноуральным ПСМ (одним ухом) и биноуральным ПСБ (двумя ушами).

Каждая кривая рисунка соответствует тонам разных частот, имеющих равную громкость.

 

 


 

 

Рис.1.2. Область слухового восприятия и кривые  равной громкости

 

При f=1000Гц минимальная и максимальная интенсивности равны:

Jmin = 10-12  Вт/м2  и  Jmax = 1 соответственно.

Логарифм отношения этих величин, равный 120 дБ, представляет собой динамический диапазон слуха.

Человеческое ухо обладает свойством изменять свою чувствительность, приспосабливаясь к громкости воспринимаемого звука вследствие изменения порога слышимости. Это свойство называется адаптацией слуха. На восстановление порога слышимости требуется время восстановления, равное  3 – 5 секунд. При воздействии звуков разной громкости происходит маскировка звука. Маскировкой звука называется уменьшение уровня ощущения звука одной или нескольких частот при воздействии уровня одной или нескольких частот большей громкости, действующих одновременно.

Звуки речи характеризуются  – частотными параметрами (спектром);

                                                   -  временными параметрами;

                                                   - энергетическими параметрами.

Речь  любого человека характеризуется основным тоном звука. Бас характеризуется спектром частот основного тона звука  80 – 320 Гц, сопрано 250 – 1200 Гц. Независимо от спектра частот 65% энергии передается в спектре до 500Гц. Речь представляет собой основной тон и гармонические составляющие. Речевой аппарат  одни гармонические составляющие усиливает, а другие ослабляет. Всплески гармонических составляющих называются формантами. Количество их в любой речи – 6, из которых первые две основные. Разборчивость речи определяется тем, сколько формант дошло до уха слушающего. Области, лежащие между формантами, характеризуют индивидуальные особенности голосового аппарата.

Русская речь характеризуется спектром 80 – 12000Гц. Основные тоны лежат в спектре 80 – 350Гц. Диапазон формант 200 – 8600 Гц. Большая часть формант находится в спектре 300 -–3400Гц, чем и объясняется выбор спектра низкочастотного канала. Примеры частотных спектров формант некоторых звуков:

- «звук Э» - спектр  600 – 1000 Гц (первая форманта),

1600 –2500 Гц(вторая форманта);     

- «звук А»  - спектр 1100 - 1400 Гц (первая и основная форманта), вторая за частотой 3400Гц.

 - «звук Ж» - спектр 200 – 600 Гц(первая форманта), 1350 – 6300 Гц (вторая форманта);

 - «звук Ф» спектр 7000 – 12000 Гц (первая форманта лежит за пределами частоты      3400 Гц).

Временные характеристики звуков речи: средняя длительность звуков речи от 20 до   260 мс. Длительность звучания гласных больше длительности звучания согласных и достигает значения 350 мс. Из всего времени разговора на паузу приходится до 16% .

Энергетический параметр характеризует мощность звуковых колебаний. Мощность звуковых колебаний мала и составляет для шепота – 0,01 мкВт, нормальный разговор порядка 10 мкВт и  мощность крика составляет – 5000 мкВт. Логарифм отношения максимального  и минимального значения мощности звука оценивают динамический диапазон речи человека и он равен 57 дБ. Хорошей передаче соответствует  диапазон 40 дБ.

 

 

Коммутационная аппаратура рассчитывается  на диапазон в 40 дБ.

 

 

 

 

 

 

 

Л Е К Ц И Я   2

 

Абонентские терминалы

 

Основное оконечное терминальное оборудование  телефонных сетей  представляет собой  большое разнообразие от простых электромеханических телефонных аппаратов (ТА) до оконечных терминалов типа “многофункциональные ТА”, системные ТА, модемы, факсмодемы, бесшнуровые ТА, радиотелефоны и т.д., а в скором времени и “медленное видео” (видеотелефон).

Телефонные аппараты можно подразделить на следующие 3 группы:

-  “классический“ (простой электромеханический или электронный ТА, включенный в городскую или учрежденческую АТС по двухпроводной линии);

-  бесшнуровой ТА, отличающийся от “классического”  тем, что микротелефонная трубка связана со станционной частью не шнуром, а радиоканалом;

-   радиотелефон мобильной связи РТА (сотовый,  спутниковый телефон, транкинговый и др.), отличающийся от других видов полным  отсутствием проводной линии  связи с АТС.

Классификацию “классических” ТА (без ТА специального назначения, таксофонов, громкоговорящих ТА) можно представить так:

-        ТА с дисковым номеронабирателем, электромеханическим приемником вызова, угольным и неугольным микрофоном – третий класс;

-        ТА с кнопочным номеронабирателем, тональным приемником вызова, неугольным микрофоном – второй класс;

-        ТА с дополнительными функциональными возможностями – первый класс.

Оконечные терминалы ТА также классифицируются:

-  по назначению ТА могут быть общего пользования (обычные и таксофоны) и специального назначения (шахтные, корабельные, военно-полевые, с запоминающим устройством, с громкоговорителем и т.д.);

-  по способу питания ТА местной (МБ) и центральной (ЦБ) батареи;

-  по способу обслуживания вызова ТА РТС, ТА АТС;

-  по конструкции стационарные и переносные.

Основными элементами схема ТА являются электроакустические (ЭАП) и акустико-электрические преобразователи (АЭП), называемые ЭАП и вызывные приборы.  По принципу действия ЭАП делятся на   электромагнитные, электродинамические, электростатические (конденсаторные), пьезоэлектрические, угольные, транзисторные и т.д.

По назначению ЭАП могут быть передающими (микрофоны и ларингофоны) и приемными (телефоны и громкоговорители). По частотным свойствам ЭАП делятся на резонансные и широкополосные. Наибольшее распространение в силу простоты и дешевизны получили электромагнитные телефоны и угольные микрофоны.

Электромагнитный телефон. Основными элементами его конструкции являются (рис.2.1.): постоянный магнит ПМ - 1,  катушки электромагнита - 2 на полюсной надставке  ПН и  мембрана М - 3. При отсутствии сигнала (состояние покоя) мембрана находится в прогнутом состоянии за счет силы постоянного магнита. При воздействии синусоидального тока (рабочее состояние) в катушке индуктивности создается переменный магнитный поток, взаимодействующий с потоком постоянного магнита. Суммарный магнитный поток то уменьшается, то  увеличивается  и приводит в колебательное движение мембрану по закону поступающего электрического сигнала.

 

 

1). i~ = 0 ; F = Kп * (Ф=)2 ; Кп =1/4 pS – коэф. конструкции.

2). i~ ¹ 0 ; F = Kп(Ф=+ Ф~sinvt)2 =

 

  Kп Ф=2+2 Ф= Ф~sinvt+ Kп Ф~2 sin2vt

                  Основная

                Составляющая

                преобразования
 

3
 
                                                           

 

 

 

 
 

2
 

1
 

N
 

S
 

 

Рис.2.1.  Простой электромагнитный телефон

 

Преобразователь должен вносить минимальные нелинейные искажения (до 5%), для чего постоянный магнитный поток должен быть больше переменного магнитного потока. Но если постоянный поток будет очень большим, то мембрана залипнет и переменный магнитный поток не раскачает мембрану. Если из конструкции убрать постоянный магнит, то при поступлении переменного электрического сигнала мембрана будет колебаться с удвоенной частотой, т.к. простая не магнитная система   не различает знака полуволны «плюс» или «минус» и в обоих случаях будет притягиваться. Примерами наиболее употребимых телефонных капсюлей являются: ТА-4, ТК-67 и т.д.

Телефонный капсюль характеризуется чувствительностью. Чувствительностью телефона Sт называется отношение величины звукового давления Р, развиваемое в камере искусственного уха (ИУ) к величине действующего значения переменного напряжения Ит, приложенного к его зажимам                   

                                                            Sт  =  Р/Ит     Па/В.

 

Зависимость  Sт  от f   называется частотной характеристикой чувствительности телефона. Частотная характеристика чувствительности телефона неравномерна.

Угольный микрофон. Простейшим АЭП является угольный микрофон, принцип действия которого основан на изменении сопротивления угольного порошка при изменении давления на мембрану. Понять принцип работы  микрофона как преобразователя можно по  рис.2.2.

 


 


 

 


 

 

 

 

 

 


                      Рис.2.2. Угольный микрофон

 

При воздействии на микрофон синусоидального звукового давления мембрана оказывает воздействие на угольный порошок. Под воздействием этого давления меняется сопротивление «мостиков» между зернами угольного порошка, а следовательно, и сопротивление микрофона. В первичной обмотке трансформатора (рис.2.2.) появляется пульсирующий ток, изменяющийся по времени. При этом во вторичной обмотке наводится ЭДС и в нагрузке (телефоне на приемном конце) появляется переменный ток. Микрофон характеризуется сопротивлением статическим  (покоя) Rст,   динамическим – средним значением сопротивления  в рабочем состоянии  Rд и переменной составляющей сопротивления в рабочем состоянии, зависящей от звукового давления, действующего на мембрану r м. В зависимости от конструкции и диаметра зерен угольного порошка они подразделяются на низкоомные (НО), среднеомные (СО) и высокоомные (ВО).

Микрофон как преобразователь характеризуется чувствительностью. Чувствительностью микрофона  Sм называется отношение действующего значения ЭДС Ем, развиваемого микрофоном к звуковому давлению Р, действующему на его мембрану и измеренному в той же точке поля, в которой помещен микрофон

                                                           Sм  =  Ем/Р       В/Па

Зависимость чувствительности микрофона Sм от f  называется частотной характеристикой чувствительности микрофона, которая неравномерна.

Микрофон, как источник переменной ЭДС вырабатывает ток, который определяется по схеме рис.2.3. и по приведенной формуле:
 
                                                                                                                        

 

 


m = rm/R – коэффициент модуляции, современные микрофоны имеют m » 0,2 , что соответствует нелинейности

 15-20%
 
                                                                                                                        

 

 

 

 

 

 

                  Рис.2.3. Схема включения микрофона на активную нагрузку

 

Угольные микрофоны существуют второе столетие благодаря простоте конструкции, дешевизне и, самое главное, усилительной способности. Однако они обладают и рядом недостатков: гигроскопичность, зависимость от положения в пространстве, отрицательный температурный коэффициент.

Основные элементы схемы ТА: разговорные приборы (телефон, микрофон, трансформатор); вызывные приборы (звонок, номеронабиратель).

Звонок служит устройством, извещающим абонента о входящем вызове. Звонок  представляет собой простое электромагнитное устройство, основанное на взаимодействии магнитных потоков постоянного магнита и магнитного потока, создаваемого поступающим вызывным  сигналом. Частота звонка 25 Гц.

Простейшим устройством  выдачи адресной информации с ТА служит номеронабиратель, который может быть дисковым (ННД) и кнопочным (ННК).

ННД – выдача  адресной информации осуществляется простым замыканием и размыканием шлейфа абонентской линии с помощью импульсных контактов. Частота импульсов 10 имп/с с допустимыми отклонениями плюс- минус один импульс. Период   выдачи    импульсов

Т = 100 мс.  Импульсный коэффициент  «К» - это отношение разомкнутого состояния импульсных контактов к замкнутому состоянию и равен 1,66. Среднее время набора одной цифры равно 1,5 с. Для обеспечения нормальной работы приборов систем коммутации в конструкцию ННД заложены два холостых импульса, позволяющие увеличить межсерийное время. Эти импульсы в линию не выдаются, т.к. шунтируются контактами холостого хода. Если абонент завел ННД на цифре «5», то ННД  импульсными контактами генерирует 7 импульсов, первые пять из которых выдаются в линию, а два последних шунтируются контактами холостого хода. Контакты холостого хода включены параллельно импульсным контактам. Выдача импульсов в тракт осуществляется при возвратном движении диска ННД. Это сделано для того, чтобы скорость манипуляций абонента не сказывалась на параметрах импульсов, выдаваемых с ТА.

Для удобства абонентов  и для ускорения выдачи импульсов с ТА. используется ННК. Время выдачи одной цифры с такого номеронабирателя 0,75 с ( в два раза быстрее скорости выдачи цифр с ННД). Информация с ННК может выдаваться батарейным способом как с ННД, но может выдаваться и ускоренным двухчастотным кодом. Для этого в ТА предусматривается два транзисторных генератора с самовозбуждением Г1 и Г2. Каждый из генераторов обеспечивает организацию четырех частот своей группы. Первая группа част от: 1209, 1336, 1477, 1633 Гц.          Вторая группа частот:     697,  770,   852,   941 Гц.

Каждой цифре соответствует одна частота из первой группы и одна частота из второй группы (например, цифра «5» – частоты 1336 Гц и 770 Гц). Комбинация частот имеет длительность в соответствии с многочастотным кодированием от 30 до 50 мс. Время выдачи цифры с ННК равное 0,75 с. определяется скоростью манипуляций абонента. В ННК предусматриваются четыре резервные комбинации, кроме того, есть комбинация  «сброс» и повторная выдача последней набранной комбинации.

Перевод схемы ТА из режима «прием вызова» в режим «разговор» или «выдачи адресной информации» осуществляется рычажным переключателем РП. С целью создания дифференциальной системы для разделения цепей микрофона и телефона, схема ТА реализуется на  многообмоточном трансформаторе. Это позволило устранить в схеме ТА явление местного эффекта (ЯМЭ). Явление местного эффекта – это такое явление, когда говорящий слышит собственную речь через свой телефон, причем громче, чем по воздуху благодаря усилительной способности микрофона. Приходящий  с противоположного конца сигнал поступает с более низким уровнем из-за затухания тракта. Смена уровней сигнала, воздействующего на ухо говорящего, приводит к адаптации слуха. Ухо слушающего абонента приспосабливается к  громкому сигналу и не воспринимает сигнал низкого уровня. В этом случае от воздействия звуков разных уровней происходит увеличение порога слышимости.

Для устранения ЯМЭ ТА реализуются противоместными схемами двух типов мостовой и компенсационной. Общие принципы построения мостовых и компенсационных схем ТА представлены на рис.2.4. Сущность подавления явления местного эффекта заключается в том, что создаются многоконтурные схемы, создающие дополнительные токи (потоки), компенсирующие наведенные   в телефонной обмотке ЭДС от линейной обмотки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                     Рис.2.4. Мостовая и компенсационная схемы ТА

ТА последних выпусков  реализованы на микросхемой технике, обеспечивающей лучшие параметры и характеристики ТА. Для удобства   в схемах ТА предусматривается память последнего набранного абонентам номера, который выдается,  в случае необходимости, нажатием кнопки «повтор». С этой же целью к ТА предусматривается приставка с памятью на  множество многозначных номеров, выдача которых осуществляется нажатием одной кнопки. Форма сигналов выдаваемой адресной информации может быть или обычной импульсной или частотной.

 

 

 

 

 

 

 


       Разовая память                                             Память множества номеров

 

                      Рис.2.5. Схемы номерной памяти ТА

Кроме того, в современных ТА громоздкая звонковая конструкция заменяется на тональное вызывное устройство – электронный звонок. На рис.2.6.  представлена упрощенная схема электронного звонка, выполненного на микросхеме К176ЛА7. Приемником служит телефонный капсюль. Поступающий вызывной сигнал частоты 25 Гц выпрямляется и запускает мультивибратор, на выходе которого стоит интегрирующая цепочка, позволяющая регулировать уровень громкости и частоту звучания вызывного сигнала в телефоне.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.2.6. Схема упрощенного электронного звонка

 


В настоящее время получили большое распространение сотовые сети связи (ССС) оконечными терминалами которых являются радиоустройства двустороннего действия. На рис.2.7. приведена упрощенная  схема терминала ССС.

 

Рис.2.7. Упрощенная схема ТАссс

 

   Схема ТАссс состоит из блока управления; приемо – передающего блока  и антенного блока. Приемопередающий блок, в свою очередь, включает передатчик, приемник и логический блок. Наиболее прост по составу антенный блок: он включает собственно антенну – в простейшем случае четвертьволновой штырь – и коммутатор прием-передачи. Последний для цифровой станции может представлять собой электронный коммутатор, подключающий антенну либо на выход передатчика, либо на вход приемника.

      Функционально несложен и блок управления. Он включает микротелефонную трубку – микрофон и динамик, клавиатуру и дисплей. Клавиатура (наборное поле с цифровыми и функциональными клавишами) служит для набора номера телефона вызываемого абонента, а также команд, определяющих режим работы подвижной станции. Дисплей служит для отображения различной информации, предусматриваемой устройством и режимом работы станции.

     Приемопередающий блок значительно сложнее. В состав передатчика входит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который преобразует в цифровую форму сигнал с выхода микрофона и вся последующая обработка и передача сигнала речи производится в цифровой форме, вплоть до обратного цифро-аналогового преобразования.

     Приемник по составу  в основном соответствует передатчику, но с обратными функциями входящих в него блоков. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует принятый сигнал речи в аналоговую форму и подает его на вход динамика;

      Логический блок – это микрокомпьютер со своей оперативной и постоянной памятью, осуществляющий управление работой подвижной станции.

     Для обеспечения конфиденциальности передачи информации в некоторых системах возможна использование режима шифрования. В этих случаях передатчик и приемник подвижной станции включают соответственно блоки шифровки и дешифровки сообщений.

Перспективные схемы терминалов, которые появятся на сетях позволят передавать цветные изображения с высокой скоростью. Помимо основных функций в них предусматриваются: фотоаппарат, наручные часы, противоударная конструкция для случаев экстремальной ситуации, высвечивание различных участков географических карт из Интернета, номера дорог, ключевым пунктов, протяженности  пути и т.д.   Значительной занимательной функцией является    функция  Friend Find («Найди друга»).  С помощью этой функции телефон определит местонахождение коллеги, обладающего таким же телефоном. В новые разработки терминалов ССС заложена и функция посылки сигнала SOS с точными координатами «терпящего бедствие», функция записной книжки, ежедневника, будильника и т.д.

Л Е К Ц И Я   3

 

Общая структура и функции коммутационного узла.

Схемотехника систем коммутации

 

Коммутация - это процесс замыкания, размыкания и переключения электрических цепей. На сетях электросвязи посредством коммутации абонентские устройства - АУ (терминалы - приемники и передатчики) соединяются между собой для передачи (приема) информации. Коммутация осуществляется на коммутационных узлах (КУ), являющихся составными частями сети электросвязи.

       Составными частями любой сети электросвязи являются оконечные абонентские устройства,  средства телекоммуникаций КУ и соединительные линии. На рис.3.1. приведен пример структуры телефонной сети с тремя КУ.

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3.1. Схема сети с тремя КУ

 

Для осуществления соединения на КУ устанавливается коммутационная аппаратура, обеспечивающая соединение линии вызывающего абонента с линией вызываемого абонента.

Совокупность линейных и станционных средств, предназначенных для соединения оконечных терминалов, называется соединительным трактом (рис.3.2.). Число КУ между терминалами зависит от структуры сети и направления соединения. Для осуществления требуемого соединения на КУ от вызывающего АУ должна поступать информация о номере вызываемого абонентского устройства (адресная информация).

            КУ соединяются между собой посредством физических, уплотненных, РРЛ спутниковых линий.     Под каналом или линией понимается совокупность технических средств (линейных и станционных), обеспечивающих соединение АУс КУ и  КУ между собой.

 

 

 

 

 

 

 

 


              

              Рис.3.2. Пример схемы соединительного тракта

 

      В приведенной  схеме соединительным  трактом называется тракт подключения двух оконечных абонентских – ТА.       Трактом передачи информации называется соединительный тракт  при снятых микротелефонных трубках, т.е. он содержит звуковые участки.

         КУ посылают информационные сигналы для оповещения абонентов о различных ситуациях, возникающих в процессе установления соединения (СС – сигнал ответа станции,  СЗ  - сигнал «занято», КПВ – сигнал контроля посылки вызова, ПВ – сигнал «посылки вызова»  и т.д.).

            Примерами сетей для передачи разных видов информации могут служить национальные сети России (Взаимоувязанная сеть связи – ВСС),  Телекоммуникационная сеть Узбекистана или  сети других государств.

Каждая национальная телекоммуникационная сеть состоит из множества подсистем – вторичных сетей телефонных, телеграфных, вещания,  сети телевидения и т.д.

         На КУ соединение может устанавливаться на время, необходимое для передачи одного сообщения (одного телефонного разговора) или на длительное время (больше одного сообщения). В первом случае это оперативная коммутация, во втором - кроссовая (долговременная). Оперативная коммутация – это коммутация, выполняемая абонентами по скорой системе эксплуатации.       Кроссовая - соединение каналов вручную или автоматически по требованиям абонентов, или в соответствии с расписанием сеанса связи. На рис.3.3. приведена упрощенная схема КУ, описывающая модели большого разнообразия систем коммутации.

В состав любого КУ входит: кросс, коммутационное поле (КП), управляющее устройство (УУ), линейные комплекты (ЛК), шнуровые комплекты для внутристанционной связи (ШК), станционные комплекты для приема и выдачи адресной информации (регистры -    комплекты приема номера КПН), источники электропитания, устройства сигнализации,  генераторное оборудование, контрольно-испытательное оборудование.        

 

 

 

 


                                                                                                                                                       M

                                                                                                                                  N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3.3. Упрощенная структура КУ

 

Коммутационные узлы классифицируются по ряду признаков:

  - по виду передаваемой информации (телефонная, телеграфная, ПД, вещания, телеуправление и т.д.);

  - по способу обслуживания соединений (ручной, полуавтоматический, автоматический);

  - по месту, занимаемому в сети электросвязи (РАТС, ЦС, УС, ОС, АМТС, МН, УВС, УИС, СТ, УЗСЛ, УВСМ и т.д.);

  - по типу сети связи (городская, сельская, учрежденческая, междугородная, международная);

  - по типу коммутационного и управляющего оборудования (электромеханический, МЭ, КЭ, Э, Ц);

  - по типу систем применяемого оборудования (ДШ, К, Маш., КЭ, Э, ЦСК);

  - по емкости линий или каналов (малая, средняя, большая);

  - по типу коммутации (оперативная, кроссовая, смешанная);

  - по способу разделения каналов (пространственный, пространственно-временной, пространственно-частотный);

  - по способу передачи информации (коммутация каналов, коммутация сообщений, коммутация пакетов).

На телефонных сетях наиболее распространенным способом коммутации является коммутация каналов (линий) КК. Он характеризуется тем, что по переданному адресу предоставляется физический канал (электрическую цепь) между передатчиком и приемником на все время передачи информации в реальном масштабе времени. Эта физическая цепь «из конца в конец»  может состоять из нескольких участков передачи (каналов), которые соединяются друг с другом в узлах коммутации УК с помощью коммутационных полей. Характеристики обслуживания вызовов описываются  вероятностью отказа в предоставлении канала из конца в конец, временем установления и разъединения соединения. Для сетей с КК установлены протоколы соединения и разъединения. Под протоколом        соединения (разъединения) понимают:

а) состав (перечень) сигналов, которыми обмениваются абонентские устройства с сетью, а также станции и узлы сети друг с другом;

б) логику обмена сигналами;

в) способы сигнализации (от звена к звену или из конца в конец);

г) параметры сигналов (длительности, уровни и т.д.).    

        Речевое сообщение передается с паузами. Все это приводит к неполному использованию каналов. Следовательно, нужно увеличивать число линий и каналов для поддержания требуемого качества обслуживания вызовов. Все качественные показатели нормируются.

Способ коммутации сообщений КС характеризуется тем, что тракт между передатчиком и приемником заранее не устанавливается, а канал в нужном направлении предоставляется по адресу, приписываемому в начале сообщения, только для передачи сообщения, а в паузах этот канал может использоваться для других сообщений. Пришедшее на КУ сообщение поступает в ЗУ, после приема и анализа адреса сообщение устанавливается в очередь для передачи его в нужном направлении. Системы КС - это системы с ожиданием. Качество оценивается по t  задержки. Этот способ используется при ТЛГ передаче     и передаче ПД, когда не требуется работа в реальном масштабе времени. Преимущества КС по сравнению с КК: повышается использование каналов, появляется возможность лучшего использования разнотипных линий и каналов, регистрируются и хранятся проходящие через узел сообщения.

Способ коммутации пакетов КП - сообщение разбивается на части одинакового объема (это пакет). Передача пакетов одного сообщения происходит аналогично передаче в системе КС и может осуществляться по одному пути или разным путям. В последнем узле или оконечном пункте (приемнике) пакеты собираются и выдаются адресату.

Каждый из указанных способов коммутации имеет свои преимущества и недостатки и может быть эффективно использован в определенных условиях и для определенных видов информации.

     Идея автоматической коммутации можно рассмотреть на примере обслуживания вызова на коммутаторе РТС (ручной телефонной станции). На коммутаторе РТС при поступлении вызова телефонистка отвечает на вызов с помощью опросного штепселя шнуровой пары (ОШ), принимает адрес требуемого абонента, находит линию требуемого абонента в коммутационном поле и с помощью вызывного штепселя (ВШ) обеспечивает создание коммутационного тракта. В случае если аб.линия вызываемого аб.свободна, телефонистка посылает вызываемому абоненту сигнал вызова на звонок. При снятии абонентом микротелефонной   трубки создается разговорный тракт между терминалами аб.А и аб.В через посредство шнуровой пары ОШ – ВШ.. По окончании разговора  телефонистка производит разъединение.    В процессе установления соединения на РТС выполняются функции: чисто механические и функции, требующие мышления (прием информации о номере абонента, поиск его линии в поле коммутатора и т.п.).

         Идея автоматической коммутации заключается в том, что вторая группа функций передается вызывающему абоненту, а первая передается коммутационным приборам АТС. На рис.3.4.приведена схема АТС на 10 номеров. Нумерация ТА один знак  0 -  9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

                                        Рис.3.4. Схема АТС на 10 номеров

 

Абонентские линии заводятся в поле искателей вызова (ИВ) и в поле линейных искателей (ЛИ). При появлении вызова от абонента запускается распределитель вызова  (РВ) и запускаются  искатели вызовов ИВ, один из которых подключается к линии вызывающего абонента (по аналогии с ОШ на РТС). Затем абоненту выдается сигнал станции, по получении которого абонент набирает номер абонента В, поступающего в прибор ЛИ, связанного с соответствующим ИВ. ЛИ находит линию требуемого абонента. Далее определяется состояние линии и в случае, если она свободна, абоненту посылается сигнал вызова на звонок. Одновременно абонент А получает  сигнал контроля посылки вызова. Если абонент В снимает трубку, то устанавливается разговорный тракт между абонентами А и В. Для выдачи абонентам акустических сигналов на АТС предусматривается СВУ (сигнально-вызывное устройство).

 
 
         Для коммутации каналов (линий) и построения устройств управления в КУ используются различные коммутационные приборы. Коммутационным прибором называется устройство, обеспечивающее замыкание, размыкание и переключение цепей при поступлении в прибор управляющего сигнала. Коммутационные приборы делятся на 4-вида:

          R
 

R
 

а) Реле

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                                                  

в) Многократные координатные соединители  МКС

 

г) Соединители МС-Г, Ф, И, Э.

 
                                                     

 

 

               Рис.3.5. Разновидности коммутационных приборов

Реле могут быть однообмоточные и многообмоточные (2-3). Обозначение реле и контактных групп приведены на рис.3.6.:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


              

            Рис.3.6. Разновидности реле и контактных групп

Наибольшее распространение получили электромагнитные реле РПН и РЭС –14. Ниже в таблице приводятся основные параметры этих реле.

 

Параметры реле

РПН

РЭС-14

Наибольшее число контактных групп

3

4

Наибольшее число пружин

18

24

Дополнительная мощность рассеивания, Вт

4-5

4-5

Время срабатывания нормального реле, мс                      

8-30

10-30

Время отпускания нормального реле, мс

8-20

5-12

Время срабатывания замедленного реле, мс

20-80

15-100

Время отпускания замедленного реле, мс

50-200

30-250

Срок службы (число срабатываний)

107

108

 

     Для улучшения качества коммутации контактные группы реле размещают в стеклянные баллоны с инертной средой, уменьшают габариты и увеличивают быстродействие. На этой основе реализуются  герконовые (ферридовые) реле.

          

Рис.3.7. Устройство и принцип действия геркона и феррида

Электромеханический искатель - это устройство, в котором коммутируется вход с одним из выходов механическим контактом скольжения. Искатели состоят из трех основных частей:

1) статор (контактное поле или выходы);

2) ротор (подвижная часть или щетки), выполняющий роль входа;

3) привод (движущийся механизм).

Различают искатели с одним движением – шаговые искатели ШИ и с двумя движениями – декадно-шаговые искатели ДШИ. Искатели различаются по количеству выходов и проводности. На рис.3.8. приведено графическое обозначение искателей

 

 

 

 

 

 


                Рис.3.8. Схемное изображение искателей

 

Многократный координатный соединитель МКС  представляет собой устройство, имеющее “n” входов и «n» х «m» выходов. Для коммутации  необходимо срабатывание выбирающего электромагнита (выбор горизонтали) и удерживающего электромагнита (выбор вертикали). После коммутации в работе остается удерживающий магнит (УМ), то есть удержание точки коммутации электрическое. Обозначение МКС 20х10х6

(20 - число вертикальных блоков;10 - емкость блока; 6 – проводность).

  С целью увеличения емкости поля в конструкцию добавляется третья позиция, позволяющая из емкости вертикали 10 выходов с шестипроводной коммутацией организовать 20 выходов с трехпроводной коммутацией. Роль переключающей третьей позиции выполняют переключающие выбирающие электромагниты ПЭ1 (выходы вертикали 1-10), ПЭ2 (выходы вертикали 11-20). Обозначение 3 –х позиционного МКС 20х20х3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           Шестипроводный выход 1

 

                      Рис.3.9. Схема вертикали двухпозиционного МКС

 

     Соединители, относятся к четвертой группе приборов  и используются в квазиэлектронных и электронных коммутационных узлах. Коммутационной основой соединителей является герконовое  или ферридовое реле. На рис3.10. приведена схема включения управляющих элементов многократного ферридового соединителя МСФ 4х4.

 

 

               Рис.3.10. Схема включения управляющих обмоток МФС 8х8

 

      Для коммутации какой-либо точки в коммутационной матрице необходимо срабатывание соответствующих горизонтального Г и вертикального В  реле. Контактами этих реле будет обеспечено замыкание цепи тока от импульсного генератора ИГ через две вертикальные полуобмотки и две горизонтальные полуобмотки дифференциальной схемы включения обмоток. Ферридовый сердечник в точке пересечения перейдет в состояние «1»  и контакты этой точки коммутации замкнутся. Для управления работой феррида требуются импульс тока большой величины  (до 10 А). Однако, длительность импульса мала и составляет  0,1 – 0,5мс. Этого времени достаточно для перемагничивания магнитной системы. Размыкание точки коммутации осуществляется подачей аналогичного управляющего импульса только по горизонтали или вертикали.

Коммутационными системами последних поколений являются электронные и цифровые системы коммутации, в которых в качестве коммутационных приборов используется бесконтактная электроника в виде элементарных электронных схем и интегральных схем типа модулей, выполняющих разные логические функции и имеющие разную степень сложности в зависимости от решаемой задачи. Такими логическими устройствами являются серийные микросхемы и модули разной степени интеграции.

 

      Ниже приводится перечень некоторых логических устройств

цифровых систем коммутации:

      Дешифратор – логический автомат, устанавливающий взаимное однозначное соответствие между входным многоразрядным кодом и номером выхода.

     Мультиплексор – логический автомат, осуществляющий временное уплотнение входных сигналов путем последовательного проключения информационных входов в соответствии с заданным кодом.

     Триггер – логический автомат, способный хранить один бит информации.

     Счетчики-регистры  -  логические автоматы, способные хранить несколько бит информации  и производить операции прямого и обратного счета.

     Сдвиговые регистры – логические автоматы, способные сдвигать информацию в обе (вправо или влево) стороны.

     Схемы памяти разделяются на статические и динамические. В статической памяти используются раздельные шины для записываемой и считываемой информации, в динамической – считывание и запись производится с одних и тех же шин с разделением во времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л Е К Ц И Я   4

 

Понятие о потоках вызовов и времени обслуживания

 


     Для передачи информации создаются соединительные тракты. Количество коммутируемых участков а, следовательно, и число коммутационных узлов КУ, зависит от вида организуемой связи. Количество включаемых в КУ абонентских линий зависит от емкости КУ (РАТС), а число соединительных линий между КУ зависит от интенсивности телефонного сообщения между ними. На рис.4.1. приведены приметы трактов с разным количеством КУ. 

Рис.4.1. Соединительные тракты с разным числом КУ

 

Каждый из коммутируемых участков содержит число линий или каналов, которое зависит от интенсивности телефонного сообщения на данном участке, в данном направлении.

Интенсивность телефонного сообщения и количество каналов (линий) в данном направлении определяется в соответствии с принципами теории распределения информации и соответствующими разделами математики.

Математическая модель  процесса обслуживания, исследуемая в ТРИ,    включает четыре основных элемента:

-         поток поступающих сообщений;

-         систему распределения информации (систему обслуживания);

-         характеристику качества  обслуживания;

-         дисциплину обслуживания.

     Понятие потока сообщений   включает в себя информацию о модели потока вызовов  (требований на соединение), закон распределения длительности обслуживания вызовов (передачи сообщений), множестве адресов источников и приемников сообщений, а также                             типе занимаемого для передачи сообщений канала и способе передачи  (аналоговый или дискретный).

     Система обслуживания  характеризуется структурой построения и набором структурных параметров.

     Характеристика обслуживания характеризуется вероятностью явной или условной потери сообщения , средним временем задержки сообщения, вероятностью потери поступившего вызова,   интенсивностью обслуживаемой нагрузки и т.д.

     Дисциплина обслуживания    характеризует систему с точки зрения способа обслуживания (с явными потерями, с ожиданием), порядка обслуживания (очередь или случайный порядок, либо приоритетное обслуживание), а также режима искания выхода в коммутационной системе (свободный, групповой или индивидуальный).      

Системы коммутации представляют собой системы массового обслуживания (СМО). Примером систем массового обслуживания могут быть транспортные системы (авиа, городской, железнодорожный транспорт и т.д.), сети бытового обслуживания (ателье, ремонтные мастерские), торговля, связь и т.д.

СМО взаимодействуют со случайным числом потребителей, клиентов. Длительность пребывания клиента в обслуживающей системе также случайная величина.

Схема КУ как СМО приведставлена на рис.4.2.:

 


 

Рис.4.2. Коммутационная система как СМО

 

Характеристика коммутационной системы как  СМО:

а) источники вызовов, создающие входящий случайный поток вызовов. Поток вызовов – это случайный дискретный  процесс последовательности однородных событий, происходящих в случайные интервалы времени, при непрерывном его отсчете;

б) источники вызовов создают входящий поток вызовов (Спост.);

в) входящие вызовы образуют очередь на входе коммутационной системы. Система обслуживает эти вызовы в порядке :

-  строгая очередь;

-  случайный выбор;

-  приоритетное обслуживание   категорированных абонентов и т.д.

Вызовы обслуживаются с явными  « потерями» или с «ожиданием».

г) обслуживающая система обслуживает вызовы в зависимости от механизма доступности к обслуживающим устройствам. Доступность абонентов к приборам   V  зависит от параметров коммутационных приборов и может быть ПД или НПД.

ПД – это полная доступность входа ко всем приборам  на выходе  V.

НПД – это неполная доступность входа к приборам на выходе  V.

Время обслуживания – это длительность пребывания вызова в обслуживающей системе и это случайная величина.

Познакомимся с основными терминами теории распределения информации:

-  сообщение – это совокупность информации, имеющая признаки начала и конца и предназначенная для передачи по сети или через КУ;

-  вызов – это требование источника на установление соединения, и характеризуется моментом поступления. Вызов может быть обслуженным, потерянным, задержанным, первичным, повторным;

-  поток вызовов – это множество последовательных моментов поступления вызовов.

Поток вызовов может быть детерминированным и случайным.

Детерминированный поток – это такой поток, последовательность поступления вызовов которого определена. Сюда относятся передачи радио и телевидения, сеансы связи с ИСЗ и т.д. К случайным потокам относится поток вызовов на телефонных сетях, они характеризуются стационарностью, ординарностью, отсутствием последействия.

1) Стационарность потока характеризует, что вероятность поступления вызова не меняется в течении определенного  времени, т.е. за промежуток t  = Const.

2) Ординарность потока – это практически невозможность группового поступления вызовов, т.е. вероятность поступления более одного вызова за бесконечно малый промежуток времени   t есть величина бесконечно малая.

3) Последействие характеризует зависимость вероятностных характеристик потока от предыдущих событий. В малых потоках ощущается последействие, а в больших потоках можно считать отсутствие последействия.

Каждому пользователю телефонной сети известно, что не все попытки установления соединения с вызываемым абонентом заканчиваются успешно. Статистическими данными о вызовах в телефонных сетях установлено, что доля состоявшихся разговоров составляет 50-70%, доля несостоявшихся -  50-30%. При удачных попытках (когда разговор состоялся) время занятия коммутационных приборов, устанавливающих соединение входа с выходом, больше чем при неудачных.

 

Спост = Собсл. + Снеобсл. = Ссост. + Ссз + Сно + Сош + Спот. + Стехн. = 1

                                     0,6     0,2    0,1      0,02  0,03     0,05                                                                    

                                                   0,9                          0,1

 


                                                Создают повторные вызовы

 

        Не все попытки в СМО заканчиваются успешно, но каждая из них                     создает нагрузку на СМО и это обстоятельство должно быть учтено при расчете трафика СМО.

Телефонное сообщение – это совокупность процессов, связанных с занятием, использованием и освобождением линий и приборов коммутационного тракта. На рис.4.3 приведена обобщенная структура тракта.

                        КУ                 КУ  …………КУ                   КУ

 

 

 


 

Рис.4.3. Обобщенная структура тракта

 

Чем выше интенсивность телефонного сообщения, тем больше требуется коммутационных приборов и соединительных линий. Количественной оценкой интенсивности телефонного сообщения является телефонная нагрузка. Телефонная нагрузка – это общая длительность занятия коммутационных приборов за период    t2 -   t1.

где:             N  - число источников нагрузки;

      *    - среднее число вызовов за период  t2 -   t1;

                     - средняя продолжительность занятия приборов и линий одним соединением.

Интенсивность телефонной нагрузки – это телефонная нагрузка,  отнесенная к продолжительности периода для которого она рассчитывается. Единица измерения – Эрланг. Трафик величиной в 1 Эрл.   – это такая интенсивность нагрузки, при которой в течение одного часа будет обслужена нагрузка в одно часозанятие, т.е. размерность телефонной нагрузки – время.

С учетом категорий источников нагрузки формула нагрузки будет выглядеть так:

Категории абонентов могут быть: квартирные индивидуальные (ки), квартирные спаренные (кс), народнохозяйственные (нх), коллективные (кк), таксофоны (тсф) и т.д.

Трафик телефонных сетей существенно колеблется  во времени и в течение суток может иметь два и даже три всплеска. Часом наибольшей нагрузки (ЧНН) называется промежуток времени продолжительностью

 60 мин = 1 час, когда на систему поступает максимальная нагрузка. ЧНН приходится на разное время суток, в зависимости от того, где расположена коммутационная система в деловой части города или микрорайоне. Ориентировочный характер зависимости “С” от времени суток представлен на рис 4.4. Характер зависимости  “С” зависит от множества факторов: какой административный район обслуживает система  (деловую часть или микрорайон), от времени суток, климатического сезона, дня недели, праздничный день или его канун,  день после праздника и т.д. Трафик одного и того же дня недели имеет сезонные колебания. Если день недели является предпраздничным, ЧНН этого дня выше, чем в день после праздника. С ростом количества служб и услуг, предоставляемых абонентам, трафик также увеличивается. Правила изменения трафика разработаны МСЭ-Т и используются администрациями национальных сетей для того, чтобы удовлетворить требованиям качества предоставляемых услуг, как для абонентов своей национальной сети, так и для абонентов других сетей, связанных с ней.

       Доля числа вызовов в ЧНН «к» от общего объёма суточного значения “С” в ЧНН имеет значения 0,1 – 0,15 и даже 0,2.

Знание трафика ЧНН принципиально важно, так как по нему определяется объём оборудования узлов коммутации. Теория телетрафика  используется для практических расчетов потерь и объёма оборудования коммутационных узлов только в том случае, сети трафик стационарный (статистически установившийся). Этому условию приближенно удовлетворяет трафик в ЧНН для рассматриваемой сети.

Коэффициент концентрации к ЧНН К=10%
 

Коэффициент концентрации к ЧНН К=15%
 

 

 

Рис.4.4. Зависимость числа «С» от времени суток 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л Е К Ц И Я   5

 

Способы и характеристики качества

обслуживания вызовов

 

     В системах коммутации находят применение две основные дисциплины обслуживания вызовов: без потерь и с потерями телефонного сообщения. При обслуживании без потерь всем поступившим вызовам немедленно предоставляется требуемое соединение. Реальные коммутационные системы в большинстве случаев по экономическим сообщениям проектируются с потерями сообщения. Различают системы с явными и условными потерями телефонного сообщения. В первом случае вызов получает немедленный отказ, во втором случае вызов не теряется, а ставится на ожидание. В случае, обслуживание вызовов с ожиданием накладывается ограничение на количество ожидающих вызовов (в зависимости от допустимой длины очереди). При таком обслуживании часть вызовов обслуживается с ожиданием, а остальные с явными потерями.

       Качество обслуживания вызовов – основной показатель оценки работы телефонных сетей. Показатель качества обслуживания вызовов- это нормы, при которых рассчитывается оборудование телефонных станций и сетей. Каждый участок и каждый КУ характеризуется предельно допустимой нормой потерь.

Потери тракта Ртракта = Р1 + Р2 + ……….+Рn , где каждое Рi есть норма потерь на отдельный участок.

Единица измерения потерь промилля () – тысячная доля или число вызовов, теряемых на тысячу поступивших.

  =  0,001  - потеря  1 вызова на тысячу поступивших;

3  =  0,003  - потеря  3 вызова на тысячу поступивших.

Потери можно определять по нагрузке, по  вызова и  по времени.

Основная задача теории распределения информации – разработка математических методов расчета количества приборов, необходимых для обслуживания поступающей нагрузки  при заданном качестве обслуживания и эффективным функционированием системы, т.е.

                                             V = F (Учнн,  Р,  S)

где: Учнн – нагрузка, т.е. пропускная способность  V обслуживающих           устройств;

           Р – качество обслуживания при заданном числе V приборов и величине нагрузки Учнн;

           S   – характеристика обслуживающей системы, ее доступность и механизм обслуживания.

Существует множество методов расчета числа обслуживающих устройств: инженерный, табличный, графический, номограммы и т.д.

Число приборов  V на каждом участке соединительного тракта определяется не только значениями  У  и  Р, но и способом подключения линий к выходам коммутационных приборов, а также структурой пучка линий.

Пучком линий называется совокупность линий, принимающих нагрузку от некоторой определенной группы источников нагрузки, для передачи ее в определенном направлении. Пучки линий могут быть полнодоступными (ПД) и неполнодоступными (НПД).

ПД пучком называется такой пучок,  когда входу доступны все линии пучка на выходе. Это возможно при условии  D>V, т.е. когда доступность прибора  D больше или равна количеству линий в направлении.

НПД пучком называется такой пучок, когда входу доступны не все линии пучка на выходе. Это может быть при условии   D<V, т.е. когда доступность прибора D меньше количества линий в направлении. Неполнодоступное включение НПД может подразделяться на прямое, равномерное, ступенчатое со сдвигом и с перехватом.

Тот или иной способ подключения линий может быть использован в разных типах систем коммутации и на разных ступенях искания в зависимости от доступности D   коммутационных приборов и количества линий V на выходе. На рис.5.1. представлены примеры схем ПД и НПД на приборах типа «искатели».

 


       

 

 

 

 

 

 

                                 

       

 

 

 

 

                         а)

 

                                                                                                    

 

                                                                                                  б)

 

Рис.5.1. Схемы ПД и НПД на приборах типа «искатели»

 

 

На рис.5.1.а представлена схема полнодоступного включения выходов на базе приборов ШИ-17 с параметрами  N входов равно 100, число выходов  V равно 15. Схема получена запараллеливанием одноименных выходов всех 100 приборов ШИ-17, т.к. D = V.

На рис.5.1.б представлена схема неполнодоступного включения выходов на базе приборов ШИ-11 с параметрами N входов равно 100, число выходов V равно 15. Доступность прибора ШИ-11 равна D=10. Поскольку в данном примере D<V, то для получения требуемого числа выходов 100 входов разбиты на две подгруппы по N\2 = 50  (созданы две нагрузочные группы по 50 входов). Для получения   требуемого числа выходов V  =  15  выполняется          следующее:  выходы коммутационных приборов 1 – 5 запараллелены в каждой пятидесятке входов и получены соответственно 1 – 5 и 6 – 10 выходы. Оставшиеся 6 – 10 выходы коммутационных приборов запараллелены у всех 100 приборов ШИ-11 и получены последние пять выходов (11 -  15).  Полученная схема неполнодоступная, т.к. первым пятидесяти приборам недоступны 6 – 10 выходы пучка линий, второй пятидесятке входов недоступны 1 – 5 выходы пучка. Выходы 10 – 15 доступны всем 100 входам. Такая неравномерная доступность объясняется тем, что в коммутационных приборах типа «искатели» нагрузка на выходы распределяется неравномерно, т.к. каждый следующий выход занимается в случае занятости предыдущих. Подобные  схемы называются схемами НПД ступенчатого включения.

В системах, в которых нагрузка на выходы распределяется равномерно, используются схемы равномерного НПД включения. Примером может служить схема НПД (рис. 5.2.), используемая в АТСКУ.

В этой схеме выходы десяти нагрузочных групп g =10  нужно подключить

к V = 60 приборам пучка линий  следующей ступени искания.  Каждая нагрузочная группа характеризуется параметром «доступность». Доступностью D называется то количество линий из пучка  V, к которому имеет доступ одна нагрузочная группа. Для системы АТСКУ при D=20 коэффициент уплотнения (запараллеливания) выходов нагрузочных групп γ будет равен

                                     γ = g D/ V = 10х20/60 = 3,33.

       Полученное число показывает, что выходы десяти нагрузочных групп должны быть равномерно запараллелены по три и четыре выхода. При рассмотрении рис.5.2. видны отдельные схемы запараллеливания, построенные на разных шагах искания доступности D. Эти отдельные составляющие схемы запараллеливания называются цилиндрами. При γ = 3,33 на рис.5.2  видны: всего цилиндров шесть, два из которых четырёх  шаговые (запараллелены выходы у  четырех нагрузочных групп) и  четыре трёх шаговых (запараллелены выходы   у трёх нагрузочных групп).