Л Е К Ц И Я   6

Коммутационные блоки и ступени

аналоговых коммутационных систем

6.1. Общие принципы построения коммутационных блоков и ступеней искания коммутационных систем

Соединения между оконечными терминалами осуществляются посредством  сетей телекоммуникации и систем коммутации, количество которых в тракте определяется назначением телекоммуникационного тракта. Любая система коммутации, независимо от назначения, имеет следующую обобщенную упрощенную структуру (рис.6.1.).

Коммутационное поле системы коммутации любого назначения и ёмкости представляет собой многополюсник с N входами  и М выходами и может состоять из одной общей или нескольких частей. Каждая часть представляет собой ступень искания, выполненную на основе одного или нескольких однотипных коммутационных блоков (КБ), имеющих индивидуальные или общие выходы (Рис.6.2.).

Все N входов  включаются в коммутационную систему через КБ первой ступени искания, число которых равно:

n_КБ  = N / N_КБ  ,

где N_КБ  - число входов в один КБ.

         Аналогично определяется число КБ на любой другой ступени искания.

         В каждом КБ соединение входа с выходом может осуществляться через одну или несколько коммутационных точек. Если для коммутации входа с выходом в КБ используется одна точка коммутации, то такой КБ называется    о д н о з в е н н ы м. Однозвенные коммутационные блоки и ступени применяются в декадно-шаговых системах ДШ. Реализуются такие КБ на базе коммутационных приборов типа «искатели». В однозвенном КБ с параметрами  N входов и М выходов для реализации требуется N х М    коммутационных точек как, например, в схеме на рис.6.3.

Удельное количество точек коммутации для такой схемы определяется:

С₁` = Т₁ / N = М

      Значение С₁` при однозвенной реализации КБ показывает, что каждому входу из N должно быть доступно М или часть из М выходов, то есть такие схемы характеризуются низким использованием точек коммутации.

6.2.  Принципы построения однозвенных ступеней искания

в декадно-шаговых коммутационных системах

     Коммутационное поле АТС-ДШ представляет собой многоступенчатую  структуру. Каждая ступень искания комплектуется однозвенными блоками (стативами), реализованными на базе коммутационных приборов типа «искатели». В соответствии с конструкцией и принципом действия коммутационных приборов типа «искатели» в системе типа АТС-ДШ используется    н е п о с р е д с т в е н  н о е    управление  и  п р я м о й  способ установления соединений. Непосредственное управление – это такое управление, при котором импульсы набираемого номера от оконечного терминала поступают непосредственно в управляющие устройства соответствующих приборов коммутации. Прямой способ установления соединения – это такой способ, при  котором установление соединения через коммутационную систему происходит одновременно  с выбором соединительного пути, т.к. коммутационный прибор на ступени искания, обеспечивающий соединение входа с требуемым выходом, одновременно выполняет и функции выбора этого выхода.

     Число ступеней искания в системе зависит от емкости АТС, принципа построения сети, сетевого окружения и ёмкости  ГТС. Максимальная ёмкость АТС-ДШ составляет 10000 оконечных терминалов. Рассмотрим построение коммутационного поля на примере функциональной схемы простейшей  АТС-ДШ с двумя ступенями ГИ ёмкостью 6000 номеров для нерайонированной сети (рис.6.4.).      Коммутационное поле АТС такой ёмкости состоит из ступеней предварительного (ПИ), двух ступеней группового (1ГИ и ПГИ) и ступени линейного искания  (ЛИ).

     Первая ступень коммутационного поля ПИ имеет однозвенную структуру и комплектуется     приборами ШИ-17, имеющих один вход и 15 выходов. Статив ПИ содержит 100 приборов для подключения ста абонентских линий.       Запараллеливанием выходов этих приборов для 100 входящих линий организуется полнодоступные или неполнодоступные пучки линий с числом линий на выходе блока (статива) 15,  20 или 25 и т.д. линий в следующую ступень искания. Затем на промежуточном  щите ПЩ ПИ выходы десяти стативов ПИ одной тысячной группы абонентов объединяются в общий укрупненный неполнодоступный пучок линий к следующей ступени искания (1ГИ).  Режим коммутации на ступени ПИ свободный.  Общее количество  таких стативов ПИ, из которых комплектуется ступень ПИ, зависит от ёмкости АТС. В примере рис.6.4.  таких стативов будет 60.

      Ступени 1ГИ и ПГИ также имеют однозвенную структуру и комплектуются одноименными стативами (блоками) реализованными на базе приборов ДШИ-100 по 20 приборов на одном стативе. Выходы одноименных декад всех 20-ти приборов статива запаралеливаются и из них организуются полнодоступные или неполнодоступные  п у ч к и  линий в требуемом направлении, т.е. на ступенях ГИ выполняется режим группового искания.  Количество блоков (стативов) на ступенях искания ГИ в отличие от ступени ПИ определяется не ёмкостью, а интенсивностью потоков сообщений на соответствующих участках схемы.

     Ступень 1ГИ служит для организации пучков линий в требуемых направлениях. Для рис.6.4. это направления к шести тысячным  абонентским группам, а также к АМТС и УСС.

          Ступень ПГИ в схеме рис.6.4. служит для организации пучков линий к каждой сотенной группе соответствующей тысячи, выбранной на ступени 1ГИ.

Рис.6.4. Функциональная схема АТС-ДШ ёмкостью 6000 номеров

                                         с двумя ступенями ГИ

     Ступень ЛИ,   также как и ступени  ПИ, ГИ реализуется однозвенными стативами (блоками), построенными  на  приборах  ДШИ-100. Каждый статив ЛИ содержит до 20 приборов. Каждый из 100 одноименных выходов каждого прибора статива (блока) запараллеливается и организует пучок линий М=100 для подключения к ста линиям вызываемых абонентов. На этой ступени выполняется режим линейного (вынужденного) искания. Число  стативов ЛИ определяется емкостью АТС. Для примера рис.6.4 число стативов ЛИ будет равно 60, т.е. равно числу стативов ПИ.

      Для сетей большей емкости до 80000 и 800000 оконечных терминалов

местная телекоммуникационная сеть будет строиться по районированному

 принципу «каждая с каждой» или «с узлами УВС». В этом случае функциональная схема каждой АТС сети будет реализована на трёх или

четырёх ступенях ГИ (добавляются ступени ШГИ и 1УГИ). Элементная база и принцип реализации однозвенных ступеней ШГИ и 1УГИ  будут такими же, как 1ГИ и ПГИ.

6.3.  Общие принципы построения многозвенных ступеней и блоков

         В тех системах коммутации, в которых к качеству разговорного тракта предъявляются высокие требования (координатные, квазиэлектронные, электронные), стоимость образующих коммутационную систему элементов значительно повышается, т.е. увеличивается стоимость коммутационного оборудования. Поэтому необходимо найти такие способы построения коммутационной системы, которые позволили бы уменьшить число точек коммутации, а, следовательно, и стоимость коммутационной системы в целом.

Поставленная задача решается применением так называемых звеньевых включений. Если для коммутации одного из N входов с одним из М выходов используются две и более коммутационных точки (два и более звена), то такой КБ называется   м н о г о з в е н н ы м. Многозвенный КБ характеризуется входящими N, промежуточными V и исходящими М линиями.

           На рис.6.5. приведена обобщенная структура односвязной двухзвенной схемы. Римскими цифрами справа и слева обозначены части коммутационной схемы, называемые  к о м м у т а т о р а м и   звеньев А и В (К_A  и  К_В соответственно)

Рис.6.5. Структура односвязной двухзвенной схемы

Такая двухзвенная схема характеризуется следующими структурными параметрами:

n_A -  число входов в один коммутатор звена А;

m_A-  число выходов из одного коммутатора звена А;

к_A -  число коммутаторов на звене А;     

n_B -  число входов в один коммутатор звена В;

m_В – число выходов из одного коммутатора звена В;

к_В -  число коммутаторов на звене В.

При этом имеет место следующие простые соотношения:

N = n_A · к_A  -  число входов в КБ;

М = m_В · к_В -  число выходов из КБ;

V_AB = m_A · к_A = n_B · к_В -  общее число промежуточных линий.

f_AB  = m_A / к_В -  связность, или  количество промежуточных линий, связывающих каждый коммутатор звена А с каждым коммутатором звена В. В односвязной схеме коммутационного блока f_AB=1 и тогда справедливо соотношение m_A  = к_В  и   n_B =  к_A.

Многозвенные схемы характеризуются также параметром d -  коэффициентом сжатия или расширения (блока звена)

;        ;     .

Если d>1, то на звене или в КБ имеет место расширение, если d<1 – имеет место сжатие. При d =1 – схема без сжатия и расширения. Значение d определяется назначением ступени искания, в которой работает КБ.

В двухзвенной схеме без сжатия и расширения коэффициент d равен 1 и тогда справедливо соотношение

n_A = m_A = n_B = m_В = m_.

В режиме подключения любого входа к любому выходу (режим свободного искания) такая двухзвенная схема равноценна однозвенной и не будет иметь потерь. В этом случае коммутационные схемы рис.6.3 и рис.6.5 могут сравниваться по числу точек коммутации.

Общее число точек коммутации в рассматриваемой двухзвенной схеме будет равно:

Т₂ = Т_А + Т_В = n_A · m_A · к_A + n_B · m_B · к_В = 2 m³.

Так как n_A · к_A = N = m², то m = .

В этом случае общее количество точек коммутации двухзвенной схемы будет определено Т₂ = 2 ()³ = 2N · .

  Удельное количество точек коммутации составит:

С₁``  = Т₂ / N = 2, то есть уже при N больше 4 двухзвенная схема будет иметь меньше точек коммутации по сравнению с однозвенной.

  Однако многозвенные схемы обладают недостатком, называемым явление внутренних блокировок (ЯВБ). ЯВБ – это такое состояние схемы, когда входящая линия не может быть подключена к свободной исходящей линии из-за отсутствия свободной доступной промежуточной линии из V.

  Поэтому в зависимости от параметров, назначения и режима искания КБ строится на разном числе звеньев.

  При свободном режиме коммутации, когда входу может быть подключена любая свободная исходящая линия, достаточно двух звеньев коммутации.

Аналогично и в режиме группового искания, схема КБ содержит два звена коммутации, т.к. и в этом режиме входящей линии должна быть подключена одна линия из множества (группы) на выходе, организуемого всеми коммутаторами звена В.

Однако в режиме линейного (абонентского) искания к входящей линии требуется подключить одну единственную, конкретную абонентскую линию и двух звеньев в этом случае недостаточно. Поэтому в АИ-100  и АИ-1000 при входящей связи используются соответственно трех- и четырехзвенные схемы.

Для реализации коммутационных полей в технике автоматической коммутации большое распространение получили звеньевые включения, построенные на МКС (координатные системы), на соединителях типа МГС, МФС, МИС (квазиэлектронные системы). В цифровых коммутационных системах ЦСК реализация коммутационных полей осуществляется также несколькими ступенями и звеньями.

6.4.  Коммутационное поле координатной коммутационной системы

В системе АТСКУ коммутационное поле представляет собой многоступенчатую многозвенную структуру, содержащую ступени абонентского искания (АИ),группового искания (ГИ) и ступени регистрового искания (РИА и РИВ). Каждая ступень искания состоит из отдельных конструктивных единиц – коммутационных блоков (КБ). Рассмотрим принципы реализации этих ступеней.

     Ступень АИ (исходящая связь). Для организации абонентам исходящей и входящей связи, т.е. для подключения абонентских терминалов, служит двусторонняя ступень искания АИ. Функцией ступени искания АИ при исходящей связи является определение поступившего от абонента вызова и подключение этой вызывающей линии к любому свободному доступному исходящему  шнуровому комплекту ИШК. Для подключения вызывающей абонентской линии к свободному ИШК достаточно двух звеньев коммутации. Схема КБ построена со сжатием, т.е. на каждом звене число исходящих линий меньше числа входящих линий. Во входы двухзвенных схем, работающих в режиме предварительного искания, включаются абонентские линии, а в выходы – ИШК, число которых значительно меньше числа абонентских линий. Это объясняется тем, что ИШК являются устройствами коллективного пользования, т.е. являются общими для большой группы абонентов. Статистическими данными установлено, что для обслуживания 100 абонентских терминалов при исходящей связи достаточно 15 – 20 ИШК и  подключение может быть к любому ИШК. Поэтому при исходящей связи использован с в о б о д н ы й    режим искания линий.

     Коммутационный блок АИ-100 (рис.6.6.) при исходящей связи имеет параметры 100 абонентских терминалов, 60 промежуточных линий между звеньями А и В и 20  ИШК, т.е. схема КБ АИ построена со сжатием (100х60х20). Коммутационные блоки со сжатием реализуются схемами типа ПВПВ (поле-вертикаль – поле-вертикаль).

      При ёмкости КБ в сто терминалов и свободном режиме искания требуемое качество обслуживания терминалов достигается двухзвенной схемой. Большие абонентские группы  ёмкостью по 1000 номеров

(АИ-1000 в системах АТСК и АТСКУ)  комплектуются для исходящей связи десятью  абонентскими группами ёмкостью по 100 терминалов. На выходе каждой группы АИ-1000 для этих десяти сотен одной тысячи организуется общий НПД пучок линий, куда подключаются ИШК. Число требуемых ИШК для каждой тысячной группы определяется расчетом.АИ.                           

     Ступень АИ (входящая связь).  На ступени АИ при входящей связи осуществляется задача подключения станционного тракта к   конкретной требуемой (вызываемой) абонентской линии. Задача поиска по набранному адресу конкретной линии из множества гораздо сложнее, чем задача, выполняемая блоком при исходящей связи, когда идет поиск любой свободной линии пучка. Поэтому для реализации вынужденного (линейного) искания и уменьшения явлений внутренних блокировок при организации входящей связи увеличивается число звеньев коммутации. 

     В сотенном блоке АИ-100 исходящая связь организуется через два звена А и В (свободный режим коммутации), а при входящей связи через три звена С, В и А (вынужденный или линейный режим коммутации). Такие КБ АИ-100 (рис.6.6.) используются в системе АТСК-100/2000. Элементная реализация МКС 20х10х6.

Рис.6.6. Блок  АИ-100 в режиме свободного и вынужденного искания

      Однако в некоторых случаях и трехзвенные схемы не могут обеспечить безотказное соединение входа с требуемым выходом, особенно когда речь идет о крупных тысячных пучках линий (АИ-1000). Поэтому в  тысячном блоке АИ-1000 при входящей связи (вынужденный режим) используется четырёхзвенная схема. 

      Тысячная группа АИ-1000 реализуется блоками двух типов: десятью двухзвенными блоками АК – АВ, а для организации входящей связи  добавляются 2 – 4  двухзвенных блока СД. Требуемое количество блоков СД зависит от категории обслуживаемых источников нагрузки, т.е. от интенсивности входящего сообщения к оконечным терминалам рассматриваемой тысячной группы. На рис.6.7. представлены структурные схемы блоков АК-АВ и СД из которых комплектуется тысячная группа  АИ-1000.

          Блок  АК – АВ                                                 Блок СД

Рис.6.7. Коммутационные блоки для реализации АИ-1000

     Ступени ГИ. Функциональные схемы АТСКУ содержат несколько ступеней искания ГИ в зависимости от структуры местной сети, сетевого окружения и емкости рассматриваемой АТСКУ. На выходах ступеней (коммутационных блоках)  ГИ любой ступени искания должны быть организованы пучки линий (направлений) для организации связи в требуемых направлениях. Емкость каждого пучка определяется доступностью направления. Поэтому коммутационные блоки для ступеней ГИ строятся с расширением. При правильном распределении выходов направлений схема КБ реализуется двумя звеньями коммутации.   Например, на ступени 1ГИ могут использоваться блоки на  80 входов и 400 выходов. Конструктивно эти выходы могут быть использованы для организации на ступени 1ГИ двадцати направлений Н доступностью D=20 выходов. При необходимости параметр D может быть равен и 40, и 60, но при этом уменьшается количество организуемых направлений Н. В любом варианте значений Н и D соотношение  входов N блоков ГИ и выходов М равно N< М. Следовательно, блоки ГИ строятся с расширением. Режим коммутации   г р у п п о в о й. На рис.6.8. представлены схемы КБ ГИ с параметрами 80 х 120 х 400.(«а» структурная, «б» группообразования).

Из структурной схемы и схемы группообразования КБ ГИ 80х12х400 видно, что блок имеет двухзвенную структуру с расширением. На звене В организованы направления «Н» (максимальное количество 20) с доступностью D=20 линий  в каждом направлении.

Рис.6.8. Схема КБ ступени ГИ

                           а) структурная,                     б) группообразование.

      При необходимости увеличить доступность какого-либо направления  линии пучка этого направления организуются двумя или тремя выходами  из каждого коммутатора звена В (ёмкость пучка линий в этом случае будет равна  D=40 или 60 линий  соответственно). В этом случае число организуемых направлений Н будет соответственно меньше 20. Режим коммутации групповой, может заниматься любая линия из D выбранного направления в соответствии с положением распределителя преимуществ.

      В зависимости от назначения и местоположения в функциональной схеме АТСКУ число ступеней искания ГИ может быть разным. Общие принципы построения ступеней ГИ одинаковые: число звеньев коммутации – 2, режим искания групповой, схемы строятся с расширением. Параметры КБ ГИ, также как и проводность, могут быть разными. В системе АТСКУ в качестве блоков ГИ могут использоваться коммутационные блоки с параметрами: 80х120х400 (трехпроводный), 60х80х400 (шестипроводный), 60х60х200 (трехпроводный), 40х40х200 (трехпроводный).

Ступень РИА. Координатные системы относятся к системам с косвенным (регистровым) управлением. Регистры, применяемые в координатных АТС, предназначены для приема, подсчета запоминания адресной информации о номере вызываемой абонентской линии и передачи этой информации в нужном объёме в управляющие устройства соответствующих ступеней искания.       По назначению регистры  делятся на абонентские АР, АРБ, ЭАРБ, входящие ВР, исходящие ИР и т.д.

      Поскольку регистр участвует только в установлении соединения, он должен подключаться временно к соединительному тракту через шнуровой или линейный комплект.

      Рассмотрим подключение абонентских регистров к приборам соединительного тракта. Для этого в схеме АТСК и АТСКУ используются однозвенные или двухзвенные ступени регистрового искания, работающие в режиме свободного искания. Длительность занятия регистра много меньше общей длительности занятия тракта и поэтому коммутационные блоки регистрового искания (РИ и РИА) строятся со сжатием. На рис.6.9. в качестве примера представлена структурная схема блока РИА АТСКУ с параметрами  120х60х40.

                                                Рис.6.9.  Блок    РИА

6.5.  Коммутационное поле квазиэлектронной системы

     Коммутационные поля систем коммутации, выполненные на приборах типа «искатели» и «МКС» с негерметизированными контактами, характеризуются повреждениями в виде загрязнения контактов, покрытия их пылью и различными органическими пленками, а также коррозией под действием окружающей среды. Загрязнение контактов и покрытие их пленками особенно сильно сказываются на передаче сигналов малой мощности.     Идеальным способом защиты контактов от влияния внешней среды оказалось размещение металлического контакта в герметизированном стеклянном баллоне, при котором обмотки возбуждения находятся вне баллона. Эти принципы положены в основу конструкции герметизированного контакта (геркона)  и приборов в виде герконовых реле, а также коммутационных матриц, построенных на основе герконов.

     Любая система коммутации – это система массового обслуживания, в ней одновременно существует и устанавливается множество соединений. Для рационального построения коммутационного поля элементы объединяются в коммутационные матрицы и коммутационные блоки, которые группируются определенным образом и образуют коммутационное поле станции.

     Коммутационные элементы размещаются на печатной плате в горизонтальных и вертикальных рядах, образуя прямоугольную матрицу, называемую коммутационной. Ёмкость матрицы определяется произведением числа входов «n» на число коммутируемых выходов «m». Число входов и выходов в коммутационной матрице берется равным  2  в различной степени, где n = 1, ….4). Значения  «n» и  «m» могут колебаться в пределах от 2 до 16. В таких коммутационных матрицах, в отличие от искателя и МКС, и горизонталь и вертикаль могут быть как входом, так и выходом. В зависимости от того, какой коммутационный элемент используется в точке коммутации матрицы, коммутационные матрицы могут быть: МГС (многократный герконовый соединитель), МФС (многократный ферридовый соединитель), МИС (многократный интегральный соединитель).  

      Коммутационное поле квазиэлектронной системы имеет многоступенчатую, многозвенную структуру и должно быть построено таким образом, чтобы при минимальном числе точек коммутации обеспечивалось пропускание возникающей нагрузки с требуемым качеством обслуживания, и сохранялась возможность расширения емкости станции и изменений в системе при перестройке сети, а также сетевого окружения.

     Коммутационные блоки и ступени искания в системах КЭ реализуются, как и в координатных системах, на базе многозвенных структур. Каждая матрица первого звена соединяется с каждой матрицей второго звена одной (односвязная схема), двумя (двухсвязная схема)  или большим числом промежуточных линий.

Принципы реализации коммутационных полей квазиэлектронных систем рассмотрим на примере системы Кварц – АМТС.

      Система Кварц – АМТС.  Коммутационное поле квазиэлектронной

системы Кварц - АМТС представляет собой единое поле междугородных соединений, реализованное на базе блоков двух видов: блоков входящих линий БВЛ и блоков исходящих линий БИЛ, соединенных междублочными линиями. Коммутационная основа  –  матрица МФС 8х8, из которых строятся двухзвенные коммутационные группы (КГ) с параметрами 64х64х64 (рис.6.10).

Рис.6.10. Коммутационная группа  64х64х64

      На рис.6.11.  представлена структура   четырехзвенных блоков БВЛ и БИЛ без сжатия и расширения на 1024 входящих и 1024 исходящих линий. Для реализации этих блоков используется по 16  коммутационных  групп КГ на звеньях А – В  и  С – Д. Количество матриц в блоках или коммутационных групп в больших блоках также подчинено двоичной системе счисления, принятой в управляющих устройствах квазиэлектронных систем.                   

                               1      А – В     64                             1      С – Д   64                               

                                                                      4

                                  961      1024                                        

                                                                                         961     1024

                                                                      4

Рис.6.11. Четырехзвенные коммутационные блоки БВЛ и БИЛ

      Восьмизвенное коммутационное поле системы Кварц - АМТС рассчитано на максимальную ёмкость 16384 входящих и исходящих линий и каналов. Такое коммутационное поле реализуется шестнадцатью блоками БВЛ и шестнадцатью блоками БИЛ. На рис.6.12. представлена структура такого поля.

       БВЛ                                                        БИЛ

                                                 64

Рис.6.12. Восьмизвенное коммутационное поле Кварц - АМТС на  16384 линий и каналов

Л Е К Ц И Я    7

Принципы цифровой коммутации

     Разработанный ранее принцип импульсно-кодовой модуляции ИКМ получил широкое распространение в используемой на соединительных линиях ГТС  системе передачи ИКМ на 32 канала. Принцип ИКМ открыл новые возможности  в использовании ИКМ не только в системах передачи, но  и системах коммутации. При этом и передача сообщения по соединительным линиям, и коммутация каналов на станции, осуществляется посредством цифровых сигналов (последовательностей импульсов). В основу построения системы положен единый способ, как передачи, так и коммутации цифровых сигналов, что очень важно  при коммутации на сетях не только телефонных каналов, но и телеграфных, передаче данных и т.д., работающих на едином импульсном принципе. Появляется возможность к одной и той же линии подключить, например, совершенно разные устройства – телефонный аппарат и персональный компьютер.   

Разработка методов передачи по линиям связи и коммутация на узлах речевых (аналоговых) сигналов в цифровой форме, привели  к созданию цифровых систем коммутации ЦСК. Для изучения принципов цифровой коммутации необходимо знать процессы преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму и процессы обратного преобразования.

     Функции образования цифрового сигнала на ЭАТС выполняются в модулях подключения аналоговых линий (абонентских или соединительных) с помощью АЦП на передающем конце и ЦАП преобразований на приёмном конце.

     Основы этого преобразования заключаются в следующем:

      - необходимо выполнить дискретизацию непрерывного сигнала по времени;

      -  представить дискретный сигнал в виде соответствующего уровня квантования  (квантование импульсов по амплитуде);

      -  закодировать полученный квантованный сигнал в виде кодовой группы.

     Полученная кодовая группа представлена в виде последовательности импульсов (1 и 0), что и представляет собой цифровой сигнал.

     В телефонии при передаче речи используют определенную полосу частот, называемую каналом тональной частоты (КТЧ), с шириной диапазона 300-3400 Гц. С учетом защитного интервала расчётную ширину полосы КТЧ  принято брать равной  F = 4000 Гц.

Дискретизация непрерывного сигнала во времени может быть показана в виде электронного ключа, который периодически замыкается с периодом Тд (рис.7.1.). Частота дискретизации Fд = 1/Тд. На выходе соответствующей системы создается АИМ сигнал, который представляет собой совокупность отсчетов непрерывного сигнала. Этот  процесс преобразования непрерывного сигнала в последовательность импульсов называется амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ), а форма предоставления АИМ сигнала – дискретизацией.     Отсчеты непрерывного аналогового сигнала  должны повторяться  с такой частотой, чтобы можно было отследить       все изменения сигнала и, чтобы форма восстановленного сигнала не отличалась бы от формы исходного сигнала, т.е. чтобы при преобразовании не было искажений.   

     Для восстановления непрерывного сигнала из дискретного  необходимо в соответствии с теоремой В.А.Котельникова частоту дискретизации Fд  выбрать в 2 и более раз больше максимальной частоты спектра КТЧ. И при F= 4000 Гц частота дискретизации будет Fд = 8 кГц. и период следования модулированных импульсов Т = 125 мкс

.

                                                                      Кодер

                                           сигнал

Квантование - это установление уровней, разрешенных для передачи. На выходе дискретизатора в результате преобразования получается серия АИМ импульсов. При квантовании амплитуда каждого импульса делится на отрезки, называемые  шагами квантования. Шагом квантования Di (рис.7.2.) называется промежуток  между двумя ближайшими разрешенными отрезками (уровнями). Если на вход квантующего устройства попадает отсчет сигнала А, то значение его будет определяться уровнями, разрешенными для передачи Сi и Сi_+1.

                             Рис.7.2. Выбор уровня передачи сигнала

Т.е. сигнал А передается квантованным импульсом Сi  или С_i+1. Какой именно будет его амплитуда, зависит от соотношения /С_i - А/ и /С_i+1  - А/. Если /С_i – А/ < /С_i+1  - А/  то  передается кантованный импульс С_{i. .}  В противном случае, если /C_i - А/ > /C_i+1  - A/, то передается квантованный импульс С_I+1.

 Шаг квантования    Di  ₌ C_{i + 1}  - С_{i .}   Если шаги  квантования одинаковы и не зависят от уровня квантования, то квантование называется равномерным. Возможно неравномерное квантование, при котором шаги квантования меняются от одного уровня квантования к другому.   

  В процессе квантования возникает ошибка вследствие того, что передаваемый квантованный сигнал отличается от истинного на /A – Ci/. Эту ошибку можно рассматривать как специфическую помеху - шум квантования. Последний представляет собой случайную последовательность импульсов, максимальное значение амплитуды которых не превышает половины шага квантования Di/2 .  Чем меньше шаг квантования, тем меньше шум квантования, но больше число передаваемых разрешенных уровней (количество уровней квантования может быть до 2000).

Уровень

     Кодирование – последний этап преобразования аналогового сигнала в цифровую форму.  В процессе кодирования квантованных АИМ сигналов каждый дискретный импульс кодируется с помощью двоичного кода (двоичной цифрой): 0 и 1. Число уровней шкалы квантования устанавливается равным 2ⁿ , где n – разрядность кодовой группы (целое число). Для качественной передачи аналоговой информации с оценкой «отлично» в системе кодирования    принято 256 уровней квантования, что обеспечивается применением 8-ми разрядного кода (n=8). При n=5 число уровней квантования будет равно 32, а оценка качества будет «удовлетворительной». Для примера рис.7.3. принято  n=3, число уровней квантования равно 8, а оценка качества преобразования в этом случае будет «очень плохой».

                            Рис.7.3. Принцип кодирования АИМ сигнала

     Результатом АЦП преобразования является кодированный сигнал одного КТЧ. Для передачи кодовых групп от большого числа источников используют формирование ГЦС (группового цифрового сигнала). Такое решение является наиболее эффективным использованием линейных и станционных сооружений.

     В настоящее время современные ЦСП позволяют организовывать от десятков до тысяч каналов передачи по одной цепи. Для того чтобы первичные сигналы от N источников могли существовать одновременно и занимать одинаковые полосы частот (300 – 3400 Гц), необходимо, чтобы после АЦП на передаче сигналы находились, например, в разных канальных интервалах  (при использовании СП с ВРК). В этом случае на приёме возможно выделение каждой кодовой группы каждого канального интервала. Для этого используется аппаратура уплотнения и СП, например, с ИКМ.

     Функция объединения кодовых групп в один ГЦС выполняется с помощью аппаратуры мультиплексирования или просто мультиплексором (Мх), а разделение  - демультиплексором (Дх)

где       а, в, с – циклы передачи

            1, 2…n – источники сигнала

Рис. 7.4. Формирование ГЦС  ЦСП  с ИКМ

     На рисунке 7.4. показан упрощенный принцип группообразования цифрового сигнала с циклами передачи  а, в, с … и т.д. следовательно,  в ЦСП информация каждого КТЧ, а именно их соответствующие кодовые группы (на рис.7.4.  1а, 2а, n а ….. и т.д.) подаются в линию поочередно, образуя циклы передачи. В таком виде, в виде ГЦС, информация передается по линиям связи. На приемной стороне циклы разбираются по соответствующим каналам к каждому получателю информации с помощью оборудования демультиплексирования. Длительность цикла передачи определяется периодом дискретизации и по рекомендациям МСЭ составляет Тц = Тд = 125 мкс.

     В каждом цикле передачи в зависимости от СП ИКМ определённого порядка передаются свои N объединенных канала (канальных интервалов).

     На приемном конце ИКМ сигнал восстанавливается обратным преобразованием цифрового сигнала (последовательность двоичных импульсов) в квантованный АИМ - сигнал (декодирование) с последующей демодуляцией, т.е. выделения из АИМ - сигнала  аналогового. Полученный на приемном конце аналоговый сигнал отличается от переданного, так как образуется из квантованных импульсов, амплитуды которых равны не мгновенным значениям исходного аналогового сигнала, а ближайшим разрешенным значениям. Следовательно, операция квантования вносит в процесс передачи сигнала неустранимую ошибку, которая тем меньше, чем больше уровней квантования. Этим объясняется, что информация канала кодируется 8-ю элементами.                                                                                                                                                       

     В системе ИКМ-30 (рис.7.4.) помимо 30 речевых каналов предусмотрены два служебных канала.  Один временной канал служит для передачи линейных и управляющих сигналов, необходимых для  установления между источниками  соединения по каждому речевому каналу и их разъединения после окончания разговора (16-ый канал), Ещё один временной канал, используется для синхронизации генераторного оборудования оконечных станции систем передачи (0-ой канал). Из 32 каналов мультиплексор формирует цифровой поток со скоростью

2048 кбит/с.

Информация, передаваемая по 32-м каналам, формируется на передающей станции в единый групповой цифровой сигнал  (ГЦС),  представленный на рис. 7.5.

Каждый из 16-ти циклов характеризуется следующими параметрами:

            Количество организуемых каналов – 32.

            Частота дискретизации Fд = 8 кГц.

           Период следования цикла Т = 125 мкс.

          Длительность канального  интервала (или промежуток времени

между отсчётами соседних каналов) равна

            Число элементов кода в группе n=8.

            Число уровней квантования 2ⁿ  = 256.

            Время передачи одного элемента кода или промежуток времени между двумя соседними импульсами одной кодовой группы называется тактовым периодом или длительностью одного разряда и при n=8 равно

Величина, обратная тактовому интервалу, называется  тактовой частотой

f т = 1:  τ_т   = Fд х N х m , Гц.                     

(для ИКМ-30  это будет     8кГц х 32 х 8 = 2048 кГц).   

   С тактовой частотой связано такое понятие как скорость передачи цифровой информации или скорость группового сигнала (потока), которая определяется как число переданных двоичных бит (знаков) в секунду. Следовательно для ИКМ₃₀  скорость    передачи информации в линии связи: 2,048 Мбит/с.

     Тактовая частота основного цифрового канала равна

f т = 8кГц х 1 х 8  =   64 кГц

 64 кбит/с – это скорость передачи основного канала (за секунду разговорный ток от микрофона изменяется 8000 раз. Значит, каждую секунду в линию отправляется 8бит х 8000 = 64000 бит, т.е. скорость следования одного цифрового канала  будет равна 64 кбит/с).

Рис. 7.5. Структура (образование) тракта ИКМ 30/32

Итак, в СП  ИКМ₃₀  информация пользователя (например, речь) и служебные данные (0-й и 16-й канал), объединенные в циклы передачи, в виде ГЦС передаются на приемную станцию, где происходит распознавание, выделение и распределение каналов по назначению принимаемого цифрового потока. Групповой цифровой сигнал представляет собой последовательность следующих друг за другом 512-ти восьмиразрядных кодовых групп, которые образуют сверхцикл передачи. Частота следования f_сц сверхцикла равна 500 гц, а его длительность

Т_сц =  2мс. Сверхцикл состоит из 16 циклов, каждый из которых объединяет 32 импульсных канала.

        Успехи в развитии интегральной микросхемной техники позволили объединить в корпусе одной небольшой микросхемы электронный ключ и кодер. Такая микросхема преобразует непрерывную аналоговую  электрическую величину в двоичный цифровой код и называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Микросхемы АЦП выпускаются

 с 8-, 10-  и 12- разрядными двоичными кодами. 

На рис.7.6. представлен пример реализации ИКМ в абонентском интерфейсе.

Рис. 7.6. Пример реализации ИКМ в абонентском интерфейсе

В настоящее время на цифровых сетях широко используются СП ИКМ различных порядков. На основе СП ИКМ-30 можно, например,  из четырех потоков 2048 кбит/с (2-х Мбит/с) получить второй уровень ЦСП (сверхуплотнение) со скоростью 8 мбит/с.

       Увеличение числа коммутируемых каналов широко используется  в блоках  временной коммутации ЦСК, что  можно получить не изменяя числа трактов путем:

- увеличения скорости передачи каждого канала за счёт уменьшения длительности каждого канального интервала;

-  осуществления перехода с последовательной (по-битовой) передачи импульсов кодовой группы каждого канала на параллельную (по-байтную) передачу.

     Первый способ увеличения числа каналов можно разобрать по  рис.7.7.

Рис. 7.7. Увеличение скорости передачи в тракте уменьшением длительности КИ

На рис.7.7 показан отрезок времени 125 мкс, равный времени одного цикла системы ИКМ. На этом отрезке показано 32 канальных интервала (0……31) системы, скорость передачи в которой 2048 кбит/с. Если скорость передачи в таком блоке временной коммутации БВК будет увеличена в 4 раза, т.е. до 8192 кбит/с, то длительность каждого символа будет уменьшена в 4 раза. Это значит, что вместо прежних восьми символов в каждом канале  размещаются новые 32 символа. Эти 32 символа соответствуют четырем восьмиэлементным кодовым группам (каналам). Длительность четырех новых временных каналов равна длительности одного исходного (неуплотненного) канала с . Это значит, что вместо исходных 32 каналов в тракте можно получить 128 временных канала, что соответствует скорости 8192 кбит/с.

Символы кодовой группы можно передавать не только последовательно, но и параллельно. Построив схему взаимосвязанных информационно запоминающих устройство ИЗУ, можно произвести отдельно запись символа каждой кодовой группы всех 32-х каналов тракта. Запись каждого символа кодовой группы  по отдельности позволяет передавать в течение длительности  τ одной кодовой группы кодовые группы восьми каналов по отдельным путям. В этом случае за время одного цикла 125 мкс передается в восемь раз больше кодовых групп, т.е. 256.

Совместное использование первого и второго способ увеличения скорости передачи в тракте (увеличение скорости передачи в 4 раза первым способом и переход на параллельное распределение 8 символов кодовых групп каждого канала вторым способом) позволяет за время одного цикла в 125 мкс получить на каждом из тридцать двух канальном интервале длительностью 3,9 мкс новые 32 канала, а всего в тракте 1024 канала (32 канала исходных  х  4  х  8).

Рис. 7.8. Увеличение скорости передачи в тракте

путем параллельной передачи КИ

Л Е К Ц И Я   8

Пространственная и временная коммутация. Коммутационное поле ЦСК

     Информация, передаваемая в системах коммутации ЦСК,  формируется в единый групповой цифровой сигнал. Длительность канального интервала составляет 3,9 мкс. Кодовые слова отдельных каналов следуют непрерывно друг за другом, поэтому в системах ЦСК необходимо  осуществлять тактовую и цикловую синхронизацию.

     Коммутационное поле любой системы ЦСК состоит из коммутационных блоков двух структур: блоков пространственной коммутации (БПК) и блоков временной коммутации (БВК).

БПК (рис.8.1.) предназначен для синфазной коммутации каналов определенных входящей и исходящей уплотненных соединительных линий УСЛ, то есть служит для соединения одноименных каналов разных УСЛ. При пространственной коммутации временных каналов могут иметь место внутренние блокировки, что приводит к появлению потерь, т.е.

Рис.8.1 Блок пространственной коммутации БПК

                                   а) условное обозначение блока;

     б) пространственный эквивалент БПК

отказам в установлении соединений, если в требуемой исходящей УСЛ нет свободного временного канала, одноименного с каналом входящей линии, для которого устанавливается соединение. Для устранения внутренних блокировок в случае необходимости можно осуществить сдвиг (перенос) информации входящего канала в другую временную позицию исходящего канала. Сдвиг информации из одной временной позиции в другую осуществляется в коммутационном поле в двух направлениях передачи и называется временной коммутацией.

  БПК (рис.8.1.) можно представить как пространственный коммутатор на Nвх и Мисх УСЛ, содержащих по n-каналов. Вентили открываются в соответствии с временной последовательностью от управляющего комплекса (УК).

   БВК (рис.8.2.) предназначен для асинфазной коммутации временных каналов, то есть для перегруппировки временных каналов в УСЛ.

Рис.8.2. Блок временной коммутации (NхN)

     За входящей линией закрепляются информационные запоминающие устройства (ИЗУ). 1 тракт - 32 слова по 8 бит каждое. Информация в ячейках ИЗУ может храниться в течение времени, не превосходящего одного цикла. Если необходимо в данной УСЛ скоммутировать канал i с каналом j, то информация, хранящаяся в ячейке i ИЗУ должна считываться в момент t_j, соответствующий  j-му временному интервалу в цикле. То есть информация в i-ом ИЗУ задерживается на такое время, пока на выходе не появится j-й временной интервал. При полнодоступном включении БВК информация, хранящаяся в любой ячейке ИЗУ, должна считываться в любой из n временных интервалов.

          Коммутационные поля разных систем ЦСК, также как и коммутационные поля, ранее рассмотренных аналоговых систем коммутации, представляют собой многоступенчатые, многозвенные структуры. Звенья коммутационных полей обозначаются: при реализации на основе блоков БПК – типом П, а при реализации на основе блоков БВК – типом В.

      На основе БПК и БВК можно строить коммутационные поля различных структур. Можно построить КП на основе только БПК или только БВК. Более экономичным будет вариант комбинированного использования. Поле может быть двухзвенным П-В или В-П, трехзвенным П-В-П или В-П-В, а также многозвенным с разным сочетанием блоков БВК и БПК. Число звеньев П и В, а также их чередование зависят от емкости станции, поступающей нагрузки, сетевого окружения и ряда других факторов.

Ниже приводятся примеры возможных структур полей систем ЦСК.

         В-П-В - поле систем коммутации DTS, NEAX-61, DX-200.

         В-П-П-П-В – системы коммутации EWSD (Нем.Сименс).

         П-В – системы коммутации S-12 (Нем.Алкатель).

         Рассмотрим коммутационное поле типа В-П-В (рис.8.3.). Для соединения между собой любых линий или любых временных каналов в коммутируемых линиях необходимо не только осуществлять пространственную коммутацию линий в пространственном коммутаторе , но и коммутацию во времени (временную коммутацию), то есть перестановку во времени каналов. Для этой цели предусматриваются запоминающие устройства, называемые информационной памятью ИП_А и ИП_С. ИП позволяют записать приходящие разговорные сигналы в виде 8-битовой кодовой группы сигнала и передать (считать) их далее в произвольной временной позиции. Количество блоков ИП_А равно числу входящих уплотненных линий, ИП_С - исходящих уплотненных линий. Число ячеек в каждом блоке ИП_A и ИП_С равно числу временных каналов. Информация, поступающая по i-му каналу, записывается в i-ую ячейку ИП_А (ИПс). Считывание может производиться в любой другой временной позиции, поэтому блок ИП по своему действию эквивалентен схеме коммутатора (информация переносится из любого входящего канала в любой исходящий).

  Каждому звену коммутации (временному или пространственному) - соответствуют периферийные УУ, называемые управляющей памятью временной коммутации (УПВ_А, УПВ_С) и управляющей памятью пространственной коммутации (УППв). Каждый такой блок также содержит 32 ячейки, куда по команде ЦУУ узла коммутации (ЦУУ УК) заносится информация о номерах ячеек ИП или номере группового электронного контакта ГЭК пространственного коммутатора ПК. ГЭК размещены в точках коммутатора ПК и могут замыкаться в любой временной позиции.

В                                    П                                  В

Рис.8.3. Коммутационное поле ЦСК типа  В – П – В

      Рассмотренную схему можно представить в виде пространственного эквивалента (рис.8.4.) - трехзвенной схемы, в которой на звеньях А и С осуществляется временная коммутация, а на звене В - пространственная коммутация уплотненных линий. Звено пространственной коммутации состоит из n=32 коммутаторов. Число входов и выходов каждого коммутатора соответственно равно числу входящих и исходящих уплотненных линий.

     По способу организации промежуточных путей коммутационные поля ЦСК могут быть однородными и неоднородными. В однородных полях все внутристанционные пути (каналы) между входами КП и его выходами проходят через одинаковое число звеньев соединения. В неоднородных полях внутристанционные соединительные пути содержат  разное число звеньев. Выбор кратчайшего соединительного пути в неоднородных полях     зависит от состояния поля в момент установления соединения. При этом сначала отыскиваются кратчайшие пути, содержащие меньшее число звеньев соединения, если такие пути отсутствуют, то производится поиск пути через большее число звеньев.

Рис.8.4. Пространственный эквивалент трехзвенного коммутационного поля         ЦСК типа В – П – В

Однако, по мере снижения стоимости элементов памяти, на которых реализуется коммутационное оборудование ЦСК, большое распространение будут получать однородные структуры коммутационных полей ЦСК.

      Различают двухсторонние и односторонние КП. В первом случае на вход КП включают только передающую часть канала, а в выходы – приемную часть. Такое поле называют разделенным (рис.8.5,а).  Во втором случае и передающую и приёмную части линий включают на вход КП. Такое коммутационное поле называется свёрнутым (рис.8.5,б).

Рис.8.5.  Разновидности КП 

              а) разделенное; 

                                                           б) свернутое

     В системах ЦСК используется четырёхпроводная коммутация, при которой организуются два пути: между передающей частью временного канала вызывающего абонента и приёмной частью канала вызываемого абонента (прямой путь) и от передающей части канала вызываемого абонента к приёмной части канала вызывающего абонента (обратный путь). Эта особенность накладывает отпечатки на способ включения линий в КП. Для разделения прямого и обратного путей могут использоваться временной и пространственный принципы.    

     При временном разделении можно для прямого и обратного путей использовать два канальных интервала, по одному в каждой половине цикла. Для этой цели в общей цепи  должна быть включена схема задержки, которая задерживает интервал на время половины цикла и тогда в общем тракте можно выделить один канальный интервал для передачи и приема разговорных сигналов каждого абонента.

     При пространственном принципе парной взаимосвязи прямого и обратного путей,  разговорный сигнал от вызывающего абонента во временном интервале   i   поступает  в общую цепь, в которую включено сдвигающее устройство СУ. С помощью   этого СУ сигнал вызывающего абонента коммутируется в другой временной интервал j и передается в этом интервале вызываемому абоненту. Разговорный сигнал от вызываемого абонента к вызывающему во временном интервале  j поступает в другую общую цепь и, с помощью  СУ  второй цепи, коммутируется во временной интервал  i и подаётся в этом интервале абоненту А.. Наличие СУ в каждой общей цепи позволяет одновременно   управлять вентилями   обоих общих цепей во временном интервале i и во временном интервале j . 

     Примером коммутации прямого и обратного путей в КП  типа В - П – В с неразделенной структурой может служить коммутационное поле системы EWSD, которое является симметричным разделенным (рис.8.6.).

Л Е К Ц И Я   9 

Управляющие устройства систем коммутации.

УУ систем ДШ и К

9.1. Общие сведения

     Установление соединения между входом и выходом коммутационного поля узла коммутации осуществляется под воздействием  сигналов, поступающих в управляющие устройства. Управляющие устройства (УУ) взаимодействует с приборами коммутационного поля, а также с линейными и станционными комплектами.

      Структура УУ зависит от типа системы коммутации, от способа управления установлением соединения и от способа установления соединения.

По назначению УУ можно подразделить:

    -  УУ для приёма и выдачи адресной информации;

    -  УУ для  выполнения коммутации.

Ниже перечисляются основные функции управляющих устройств:

- прием сигналов управления от линейных и станционных комплектов, а также от приборов коммутационного поля;

         - распределение этих сигналов по отдельным функциональным блокам ФБ управляющего устройства;

         - определение состояния коммутационных полей (приборов) и линий;

         - выбор соединительного пути между входом и выходом в коммутационном поле или отдельной его части;

         - включение коммутационных приборов (коммутационных элементов), соответствующих выбранному соединительному пути;

         - выдача команд для посылки абонентам акустических сигналов на отдельных этапах установления соединения (СС, СЗ, КПВ, ПВ).

         Кроме того, УУ в отдельных случаях могут выполнять и другие операции, предусмотренные на том или другом коммутационном узле (КУ). Например: операции приоритетного обслуживания, предоставление ДВО, учет Т_Р, учет, нагрузки У_Эрл, учет потерь Р. 

         Последовательность выполнения операций управляющим устройством называется алгоритмом.

         По степени централизации  и количеству обслуживаемых линий УУ могут быть:  индивидуальными, групповыми, общестанционными,

децентрализованными,  распределенными по иерархии.

Индивидуальные УУ используются в системах с непосредственным управлением (ДШ). Групповые, общестанционные, децентрализованные и  распределенные по иерархии УУ используются в системах с обходным способом установления соединений (К, КЭ, Э, ЦСК).

         Число коммутационных приборов или количество линий, которое может обслужить УУ, зависит от целого ряда факторов. Основные факторы - это алгоритм и время работы УУ по обслуживанию одного вызова, а также структура коммутационного поля, элементная база и временные параметры коммутационных элементов, на которых реализуются коммутационное поле и УУ, а также  продолжительность работы приборов коммутационного поля при обслуживании вызова.

Управляющие устройства представляют собой набор разных функциональных блоков ФБ, выполняющих определенные функции. Количество ФБ и организация связей между ними зависит от типа системы, способа управления установлением соединения, способа установления соединения,  степени централизации УУ и элементной базы (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Организация связей между УУ в системах разного типа

Кроме того, определяющими факторами типа и структуры УУ являются:

         - способы управления коммутационными приборами (непосредственное и косвенное, т.е. регистровое);

         - способы установления соединений (прямой и обходный).

       УУ  подразделяются на две группы:

         - УУ для управления процессом коммутации (маркёры, ЭУМ, процессоры и т.д.);

         - УУ для приема и выдачи адресной информации (регистры разного типа и назначения, приемники и датчики и т.д.).

9.2. Управляющие устройства декадно-шаговых систем

     ДШ системы – это системы с индивидуальными управляющими устройствами. Установление соединения в таких системах происходит при непосредственном управлении и прямом способе установления соединения. Каждый прибор коммутационной системы имеет свое индивидуальное управляющее устройство (рис.9.2).

       Информация об адресе устанавливаемого соединения поступает непосредственно в индивидуальное управляющее устройство соответствующего коммутационного прибора и установление соединение происходит одновременно с выбором требуемого выхода поля (прямое соединение).

Управляющие устройства в этих системах имеют рассредоточенные функциональные связи, а алгоритм их работы задается манипуляциями абонента (снятие микротелефонной трубки, набор номера). На рис.9.2. приведена  схема АТС декадно-шаговой системы. Недостатком такого типа УУ является непроизводительная работа УУ и громоздкость системы.

Кроме этого, в таких системах большое время установления соединения, которое определяется скоростью манипуляций абонента и относительно большими временными параметрами простейших электромеханических приборов (шаговые и декадно-шаговые искатели, электромагнитные реле типа РПН).

9.3. Управляющие устройства координатных систем

     Модернизация управляющего оборудования систем коммутации шла по пути постепенного перехода от индивидуальных управляющих устройств к групповым (регистры, маркеры).   Этот тип управляющих устройств (УУ) обслуживает не индивидуальную линию (прибор), а группу линий, т.е. происходит постепенная централизация устройств управления. Степень централизации во многом зависит от быстродействия элементной базы управляющего оборудования и надёжности их работы.

     Коммутационное поле в координатных системах коммутации реализовано на многократных координатных соединителях (МКС), в которых из-за конструктивных особенностей непосредственное управление и прямой способ установления соединения использовать невозможно.  Поэтому в этих системах используется обходный способ установления соединения и косвенное (регистровое) управление установлением соединения.

     В координатных системах  управление и установление соединения разделены по времени: сначала принимается адрес устанавливаемого соединения, а затем по этому адресу осуществляются соединение.

     Координатные коммутационные системы характеризуются наличием УУ двух типов: регистров и маркеров.

     В координатных системах используются управляющие устройства с разной степенью централизации. Так маркеры в координатных системах АТС обслуживают коммутационный блок, а в координатной АМТС типа

ARM – 20 обслуживают все коммутационное поле системы. Рассмотрим общие принципы построения регистров и маркеров.  

     УУ типа регистры и маркеры состоят из отдельных функциональных блоков ФБ, количество которых зависит от выполняемых функции коммутационного блока и режимов коммутации. Связь между ФБ УУ АТСКУ осуществляется  через жесткие связи. В квазиэлектронных системах используются связи через программные устройства.

     Регистры. Рассмотрим назначение и структуру  управляющего устройства типа регистр на примере простейшей схемы пятизначного абонентского регистра. Регистры это УУ, предназначенные  для выдачи абоненту сигнала разрешения на набор номера, приема и запоминания адресной информации с последующей выдачей его в управляющие устройства для коммутации тракта. Выдача информации может осуществляется кодированным или не кодированным способом.     

     В системах коммутации используются следующие типы регистров:

         - абонентские АР и АРБ;

         - исходящие ИР;

         - входящие ВР;

         - промежуточные ПР;

- кодовые (на транзитных коммутационных узлах - КР);

- приемники тонального набора ПТН, приемники и датчики сигналов управления   ПДСУ, групповые устройства и т.д.

         Подключение регистров может осуществляться через коммутационное поле, или с помощью ступени регистрового искания, или посредством жесткого закрепления групп регистров за  группами линий.

         Упрощенная функциональная схема пятизначного регистра для аналоговых систем коммутации приведена на рис. 9.3.

Рис.9.3.Схема пятизначного регистра

Схема регистра содержит следующие основные узлы (ФБ):

-  устройство приема информации (УПИ);

-  счетное устройство для  определения количества импульсов в каждой серии (СУ);

-  переключающее устройство серий (П);

- запоминающее устройство – фиксатор цифр ЗУ;

- устройство выдачи информации (УВИ);

- кодовый приемопередатчик для выдачи информации кодированным способом;

- датчик батарейных импульсов для выдачи информации не кодированным способом.

     Поступающая на вход регистра информация представляет последовательность импульсов, которая воспринимается УПИ и передается в СУ. В зависимости от принятой цифры СУ устанавливается в соответствующее состояние и через переключающее устройство П передает информацию о принятой цифре в ЗУ1. После приема первой цифры и выдачи её в ЗУ1 счетное устройство СУ возвращается в исходное состояние и готово к приему второго знака. По окончании приема первой цифры подключающее устройство П переключается во 2 положение подключая тем самым ЗУ2 для записи информации о второй цифре. Вторая цифра принимается в УПИ и через П заносится  в  ЗУ2. Третья цифра заносится в ЗУ3 и т.д. Как правило, информация о последней цифре номера не передается в ЗУ, а запоминается счетной схемой СУ, которая выполняет функции ЗУ для последней цифры номера.

Запоминающие устройства связаны с устройством выдачи информации (УВИ). УВИ, получая сигналы запроса из УУ – маркеров, последовательно выдает информацию в УУ  о требуемых цифрах номера в кодированном или не кодированном виде.

Маркёры. Коммутация тракта  осуществляется с помощью управляющих устройств типа маркеры по информации, получаемой ими из регистров. Маркеры предназначены для управления установлением соединения на отдельной ступени искания или в коммутационном блоке. Структура маркеров, длительность обслуживания одного занятия зависят от ряда факторов: элементной базы поля, количества обслуживаемых линий, режима искания и т.д. УУ такого типа используются в координатных коммутационных система и предназначены для обслуживания линий коммутационного блока.

 УУ такого типа состоит из отдельных функциональных блоков ФБ. Количество ФБ зависит от  функций, выполняемых  коммутационным блоком и режима коммутации. Связь между ФБ осуществляется  через жесткие связи.

     Структура маркера  в режиме свободного искания АИисх. приведена на рис.9.4.

При снятии абонентом микротелефонной трубки АК переходит в состояние поступления вызова и передает эту информацию в АО. После определения номера вызывающей абонентской линии начинает работать пробное устройство ПУ, и поскольку при исходящей связи режим искания свободный, то ПУ приступает к обусловленной пробе всех доступных промежуточных и исходящих линий. Проба завершается положительно, при условии, что  есть соответствующие свободные промежуточные и исходящие линии. Выбор конкретного тракта осуществляется с помощью устройств РП (распределители преимуществ). По завершении обусловленной пробы выдается команда на включение электромагнитов МКС звеньев А и В и маркер освобождается. Время обслуживания вызова 200-300 мс.

      Если соединение между входом и выходом не устанавливается по технической причине и маркер задерживается на длительное время

 (более 0, 6 с при времени обслуживания вызова 200 ¸300 мс), то с помощью устройства ограничения времени занятия ОВЗ, маркер принудительно освобождается.

     В  режиме группового искания входящая линия должна быть подключена к любой свободной линии из группы линий. Следовательно, в этом случае появляется задача выбора группы линий, а уже следующим этапом занимается любая свободная линия из выбранной группы. Структурная схема УУ в режиме группового искания МГИ представлена на рис.9.5.

     МГИ содержит определитель входов ОВ для определения номера входящей линии. Кодовый приемопередатчик  КПП  служит для запроса и приема информации из регистра. Фиксатор номера ФН служит для определения номера направления и содержит ОКН – определитель количества знаков кода направления; Н – фиксатор номера направления; ПГЛ – переключатель группы линий при выборе направления  с разной доступностью Д = 20, 40, 60;  ПУ – пробное устройство для обусловленной пробы промежуточных и исходящих линий.

     Маркер блока ГИ отмечает номер входящей вызывающей  линии с помощью определителя ОВ и подключает к ней КПП. Из маркера в регистр посылается кодированный управляющий сигнал для выдачи информации о первой или следующей цифре номера. Выдаваемая из регистра цифра принимается КПП маркера и фиксируется в расшифрованном  виде в ОКН. КПП имеет связь с определителем количества знаков кода направления ОКН, который      определяет достаточность одной цифры для выбора требуемого направления или необходимости приема из регистра следующей цифры номера. В последнем случае КПП посылает в регистр управляющий сигнал для запроса следующей цифры. Поскольку маркеры ГИ могут выбирать направление по коду, состоящему из одной, двух или трёх цифр, то в регистр может передаваться несколько последовательных сигналов (запросов) для выдачи цифр кода направления.

     После приема всех цифр кода требуемого направления срабатывает соответствующее реле направления  Н, которое подключает к пробному устройству ПУ группу исходящих линий выбранного направления. Пробное устройство ПУ производит одновременную пробу всех промежуточных линий, доступных вызвавшему  входу и группу исходящих линий выбранного направления. В результате обусловленного искания выбирается свободная исходящая линия требуемого направления, которая может быть соединена со входом блока через свободную в данный момент доступную промежуточную линию. Выбор одной из множества свободных линий осуществляется в соответствии с положением РП.

     В маркере, в фиксаторе направления ФН, предусмотрено устройство ПГЛ – переключатель групп линий. ПГЛ служит для организации пробы в направлениях доступностью Д = 20, 40, 60. Поскольку ПУ содержит 20 пробных реле, то в процессе обусловленного искания может одновременно опробываться только  20 линий. Если в процессе обусловленного искания пробные реле не сработали, а Д = 40 или 60, то с помощью ПГЛ к ПУ подключаются другие 20 линий этого направления или следующие 20 линий.

     После выполнения  функций ПУ включаются цепи соответствующих выбирающих и удерживающих электромагнитов для осуществления соединения и маркер освобождается. Время обслуживания одного вызова маркёром МГИ равно 450–650 мс. Удержание тракта осуществляется из схемы ИШК. Функциональные блоки ОВЗ и РП в схеме маркера выполняют такую же функцию, как и в маркере МАИисх. режима свободного искания.

     В режиме вынужденного искания  на последней ступени искания входящая линия должна быть подключена к строго определенной абонентской линии на выходе (в соответствии с набранным адресом).

     Работа УУ в этом режиме аналогична режиму группового искания с той лишь разницей, что входящую линию требуется подключить не к свободной линии из группы, а к строго определенной единственной абонентской линии на выходе коммутационного блока. Эта линия отыскивается в соответствии с адресом абонента.

     На ступенях коммутации или  коммутационном поле в целом, могут использоваться функциональные управляющие устройства. Так на ступени абонентского искания в АТСКУ при входящей связи используются функциональные управляющие устройства в режиме линейного искания.

     Тысячный блок АИ при организации входящей связи  имеет четырехзвенную структуру (рис.9.6.) и комплектуется из 10  блоков АВ и 3 ¸ 4 блоков СД. Между каждым  маркером из  3 ¸ 4 блоков СД и маркером каждого из 10 блоков  АВ организуется функциональная связь.

     Функциональные УУ используются и в системе ARM – 20.

     В междугородной системе ARM – 20 (рис.9.7.) используется коммутационное поле  типа “единое поле междугородных соединений МС” и  централизованное функциональное управляющее устройство, состоящее  из  двух  частей:

     – ММ – маршрутный маркер выполняет функции  поиска выхода в требуемом направлении;

    – М – выполняет функции коммутации входящей линии или канала на исходящую линию, или канал.

     Между М и ММ организуется связь функциональная связь  взаимодействия  управляющих устройств, выполняющих разные функции при коммутации входа с выходом через единое коммутационное поле междугородных соединений.

9.4. Обмен информацией между управляющими устройствами

      В зависимости от типа коммутационной системы управляющие устройства могут быть индивидуальными, групповыми, функциональными или общестанционными (централизованными).

     Индивидуальные УУ используется в системах раннего поколения типа ДШ АТС. Эти системы характеризуются непосредственным управлением и прямым способом установления соединений, т.е. соединение производится одновременно с выбором соединительного пути. Набираемая адресная информация поступает непосредственно в приемное устройство индивидуального УУ. В системах такого типа число индивидуальных УУ определяется количеством коммутационных приборов.

     В системах последующих поколений координатных, квазиэлектронных, электронных и цифровых установление соединения осуществляется с помощью двух разновидностей УУ регистров и маркеров (системы  координатные) или приемники (датчики) информации и ЦУУ (в квазиэлектронных и электронных системах).

     Поэтому возникает вопрос о взаимодействии УУ. Например, в координатных системах два типа УУ (регистры и маркеры) взаимодействуют тремя способами:

- «импульсный челнок»;

- «импульсный пакет»;

- безынтервальный способ.

а) “импульсный челнок” -  при этом способе информация  каждой цифры выдается из регистра только по запросу маркера. Этот способ хорошо использовать на сложных сетях, когда требуется накопленную информацию использовать несколько раз;

б) “импульсный пакет” - по сигналу “запроса” выдается несколько накопленных кодовых комбинаций. За время интервала (следующий запрос) приемное устройство настраивается на прием очередной кодовой комбинации;

в) “безынтервальный импульсный пакет”, при котором выдача информации осуществляется без интервалов. Распознавание принятой информации на приемном конце основано на смене комбинаций. В случае если должна быть передана комбинация повторяющихся цифр, то комбинация каждой четной повторяющейся цифры заменяется на  служебную комбинацию  N 12 «Повторение « (частоты    f₁   и f₁₁).

      В системах АТСКУ принят способ взаимодействия между УУ  «импульсный челнок», который напоминает прямые и обратные движения челнока и осуществляется  следующим образом (рис. 9.8.):

Рис. 9.8.  Обмен информацией между регистром  и УУ

     По окончании записи адресной информации из регистра происходит «занятие» маркера I ГИ,   откуда с помощью КПП формируется в сторону регистра сигнал «запроса» 1 цифры.  Затем маркер  I ГИ перестраивается на прием для получения первого знака набранного номера. При необходимости приема в МIГИ второго и третьего знаков, «запрос» и «прием цифры»  осуществляется аналогично приему первого знака.

9.5. Кодирование сигналов

     В процессе установления соединения, управляющие устройства, выполняющие коммутацию, обмениваются информацией с устройствами приема и выдачи информации (регистрами, передатчиками и приемниками номера). Для ускорения процесса обмена, информация между устройствами коммутации и устройствами приема номера кодируется различными признаками.

     Так в системе АТСКУ регистр и маркеры обмениваются информацией, закодированной частотами разговорного спектра кодом      «2 из 5»  и  «2 из 6».  Для образования элементарных сигналов в этих кодах используются соответственно пять или шесть частот, а для образования кодовой комбинации две частоты из пяти или шести. Возможное число кодовых комбинаций в многочастотных кодах определяется числом сочетаний.

m !

                                         C_m      =                       

                                                         n ! (m-n) !

где  m – число элементарных сигналов (в данных кодах пять или шесть);  

       n – число элементарных сигналов в каждой кодовой комбинации (две в   рассматриваемом случае).

Для кода «2 из 5»:                           5 !

C₅  =                       = 10

                                                       2 ! (5-2) !

Для кода «2 из 6»:  

                                                              6 !

C₆   =                           = 15

                                                           2 ! (6-2) !  

Код «2 из 6» является продолжением кода «2 из 5».

С целью ускорения  передачи информации две частоты каждой комбинации многочастотных кодов посылаются одновременно. Длительность комбинации составляет 40 ÷50 мс в соответствии с временем срабатывания элемента приемного устройства (реле).

Значения элементарных сигналов 6 частот: 700гц, 900Гц, 1100Гц, 1300Гц, 1500Гц и 1700Гц.  Индексы шести частот fо, f1, f2  f4  f7 и f0 выбраны так, что их сумма дает цифру,  соответствующую кодовой комбинации (за исключением цифры 0).

Для цифры «1» -  это частоты fо и f1; для цифры «7» -  fо и  f7; и т.д.

Многочастотные коды «2 из 6» и «2 из 5» относятся к самопроверяющимся кодам, поскольку они позволяют с помощью несложной релейной или электронной схемы, установленной в приемнике, выявить ошибки при передаче (например, отсутствие одной из двух частот). Это позволяет сделать повторный запрос неправильно принятой цифры и тем самым повысить достоверность передачи.

В многочастотном коде используются частоты разговорного спектра, поэтому этот код можно применять для передачи сигналов по линиям, оборудованным системами передачи. Частоты вырабатываются

электронными генераторами. Кодирование сигналов осуществляются релейными схемами регистров и управляющих устройств (маркеров).

Л Е К Ц И Я   10

Управляющие устройства квазиэлектронных

 и цифровых систем коммутации

10.1. Управляющие устройства квазиэлектронных систем

     В коммутационных системах имеющих электронные управляющие устройства, время обслуживания одного  вызова измеряется микросекундами. Такие УУ отличаются высоким быстродействием по сравнению с УУ типа «маркеры». Это позволило использовать электронные УУ для создания общестанционных централизованных УУ, имеющих принцип построения ЭВМ и называемых ЭУМ (электронно-управляющие машины).

     ЭУМ взаимодействуют с приборами коммутационного поля и линейными комплектами, поэтому для согласования сигналов управления по быстродействию и мощности между ЭУМ и оборудованием, которым оно управляет, устанавливаются согласующие периферийные управляющие устройства ПУУ.

     Для уменьшения времени занятия ЭУМ часть ее функций может  быть возложена на ПУУ. С целью обеспечения надежности работы в системах коммутации ЭУМ дублируются, т.е. используется управляющее устройство типа «двухмашинный комплекс». На рис. 10.1 представлена схема АТСКЭ с ЭУМ.

Рис.10.1. Структурная схема системы с ЭУМ.

     Взаимодействие ЭУМ с коммутационным полем системы и комплектами, подключенными к полю системы, осуществляется через периферийные управляющие устройства ПУУ. Связь ЦУУ (ЭУМ) с ПУУ осуществляется через систему периферийных шин. Шиной называется совокупность электрически независимых цепей (проводов), предназначенных для одновременной передачи одного слова информации. Число цепей в шине равно длине передаваемого «слова».

Различают, как правило, три вида периферийных шин (рис. 10.2.):

командные, ответные и адресные. Командные шины служат для передачи из ЦУУ команд на выполнение определенных операций. После выдачи «команды» ЦУУ должно получить ответную информацию. Эта ответная информация передается из ПУУ в ЦУУ по ответным шинам. Адрес нужного периферийного устройства поступает из ЦУУ через адресные шины.

Рис. 10.2. Организация связи ЦУУ с ПУУ.

     На рис.10.3. для примера приведена схема двухмашинного комплекса управляющего устройства квазиэлектронной системы Кварц

Рис. 10.3. Схема УУ квазиэлектронных систем

10.2. Управляющее устройство ЦСК

Управляющие устройства являются одним из основных видов оборудования любой автоматической системы распределения. Общим назначением управляющего оборудования является управление процессом обслуживания потока поступающих вызовов с целью установления соединения между входом и выходом.

Существует большое разнообразие видов управляющих устройств. Каждая новая система коммутационного узла (КУ) - это новый вид УУ.

Использование бесконтактных элементов позволило повысить скорость работы УУ. При этом оказалось возможным перейти на новые способы управления процессами обслуживания вызовов - программные способы.

     В цифровых системах коммутации ЦСК управление процессом установления соединения осуществляется УУ типа «процессор», которое может быть централизованным, полностью распределенным или распределенным по иерархии. Функции, выполняемые процессорами такие же,  как и функции УУ других типов систем. Эти УУ отличаются высокой скоростью и надёжностью.

Программное управление (ПУ) предполагает наличие центрального управляющего устройства, в которое закладывается заранее заданная программа работы КУ. Программное управление может быть записанным и замонтированным. Наиболее гибким и наиболее распространенным является способ управления по записанной программе.

Наряду с большими достоинствами ПУ высокая степень централизации управляющего оборудования приводит к необходимости принятия мер по обеспечению надежности действия ЭУМ. Это достигается за счет применения высоконадежных электронных элементов и разветвленного резервирования, что значительно удорожает стоимость управляющего оборудования.

За последние годы в связи с бурным развитием электронной и вычислительной техники наметилась тенденция к частичной и полной децентрализации управляющего оборудования КУ с записанной программой.

Например, УУ системы EWSD представляет собой координационный процессор, который эффективно взаимодействует с блоками УУ децентрализованного управления в отдельных подсистемах (СР – центральный процессор, GP – групповой процессор, DLUC – УУ абонентского модуля и т.д.).

УУ системы S-12 (Алкатель) полностью распределенное, то есть, нет необходимости децентрализованного управления коммутационным полем. Основа системы цифровой коммутации элемент ЦКЭ, управляемый через свои коммутационные порты.

УУ любой системы ЦСК представляет собой ряд подсистем, за которыми закреплены определенные функции. Эти подсистемы физически реализуются в виде микропроцессорного комплекса, либо в виде ЭВМ, в которой роль подсистем выполняют отдельные программы. В общем виде УУ можно представить в виде следующих подсистем:

  - УУ абонентских комплектов АК;

  - УУ  коммутационного поля КП;

  - УУ частотных приемопередатчиков (УУПП);

  - УУ  общего канала сигнализации ОКС;

  - УУ  исходящих линейных комплектов;

  - УУ  входящих линейных комплектов;

  - менеджер приемопередатчиков (МПП);

  - маршрутизатор (МРШ);

  - банк данных (БД);

  - диспетчер задач (ДЗ).

  В общем виде структура УУ ЦСК представлена на рис.10.4.

Рис.10.4. Управляющее устройство ЦСК

Взаимодействие подсистем УУ происходит через ДЗ, чтобы исключить одновременное занятие ресурсов разными подсистемами. Для этого каждой подсистеме присваивается свой приоритет, а процесс обмена сообщениями между подсистемами происходит следующим образом. Подсистема А формирует сообщение к подсистеме В и вместе с номером своего приоритета отсылает его в буфер ДЗ, который выполняет пересылку сообщений адресату в порядке их поступления и с учетом приоритета. В дальнейшем под контекстом “...УУ АК обращается к МПП с запросом...” или “УУ АК отсылает поступившую цифру в МРШ...” следует понимать именно эту процедуру с участием ДЗ.

Работа ЦСК начинается с того, что оператор станции через свое рабочее место (РМО) конфигурирует ее, задавая абонентскую и канальную емкость, способ обмена СУВ по пучкам каналов, наименование пунктов назначения, коды пунктов назначения и маршруты их достижения, тарифы и т.д. Все эти данные поступают на внутреннюю магистраль (МГИ) с адресацией к ДЗ. ДЗ проверяет корректность и полноту данных и заносит их в БД для дальнейшего использования в процессе обслуживания вызовов. Изменения в БД осуществляются точно также.

Алгоритм работы УУ в процессе установления внутристанционного соединения абонента с частотным набором:

1. Вызов в АК через ШДУ извещает УУ АК. УУ АК по МГИ обращается в БД. Если абонент имеет право на исходящий вызов, то УУ АК в памяти заводит на него регистр вызова (РВ), где поступивший вызов отмечается как исходящий.

2. УУ АК обращается к МПП, запрашивает свободный ПРМЧ и получает номер УУ АК, связывается с УУ ПП и извещает его, куда нужно отсылать поступившие цифры номера.

3. УУ АК обращается к УУ КП с запросом о соединении через КП передающей части АК с ПРМЧ, а приемной части АК - с генератором тональных сигналов. Абоненту  выдается сигнал “СС”.

4. УУ АК заводит таймер на ожидание набора 1Ц, обращаясь к ДЗ.

5. Поступление 1Ц в ПРМЧ фиксирует УУ ПП и отсылает его в УУ АК.

6. УУ АК заносит цифру в РВ, обращается в УУ КП с запросом об отсоединении “СС” и в ДЗ с запросом об окончании таймирования ожидания первой цифры и таймирует время ожидания набора второй цифры.

7. УУ АК пересылает 1Ц в МРШ, который определяет пункт назначения. Если нет направления, начинающегося с такой цифры, то МРШ извещает об этом УУ АК, который организует разъединение абонента. Допустим код свой ЦСК - 2 знака. Процесс приема цифр МРШ продолжается. После получения МРШ от УУ АК второй цифры он определяет, что соединение внутристанционное.

8. Последняя цифра поступает в МРШ, МРШ запрашивает БД сведения об аб.В. Если входящее соединение к нему возможно, то МРШ извещает об этом УУ АК абонента В. УУ АК абонента В заводит РВ на абонента В, переписывает в него из БД все свойства абонента В, высылает в УУ АК абонента А координаты УУ АК абонента В. УУ АК абонента А извещает УУ АК абонента В о продолжении обслуживания вызова.

9. УУ абонента В выдает команду на выдачу сигнала ПВ, запрашивает УУ КП о проключении КПВ абоненту А, заводит таймер на ожидание ответа абонента В.

10. Ответ абонента В определяет АК абонента В и по ШДУ извещает УУ АК, которое отключает ПВ и обращается к УУ КП отключить КПВ от абонента А и создании разговорного тракта. УУ АК - В извещает УУ АК - А об установлении соединения. С этого момента УУ АК - А таймирует Тр, обращаясь к ДЗ о высылке тарификационных импульсов. Каждый импульс заносится в РВ абонента А.

11. Отбой аб. В обнаруживает АК и по ШДУ извещает УУ АК, которое обращается к УУ КП с заданием об отсоединении абонента В, аннулирует свой РВ, уведомляет УУ АК абонента А об окончании обслуживания.

12. УУ АК - А обращается к УУ КП с заданием о проключении зуммерного сигнала “занято” абоненту А и таймирует время ожидания получения отбоя. При поступлении отбоя оно обращается к УУ КП об отсоединении, перезаписывает тарификационные данные из РВ в РМО для последующей оплаты разговора.

Л Е К Ц И Я   11

Принципы построения декадно-шаговых  и

 координатных систем

11.1. Общая структура коммутационного узла – системы коммутации

  Коммутационный узел (КУ) представляет собой структуру, состоящую из коммутационного поля, управляющего устройства и  линейных комплектов.

  На телефонных сетях в настоящее время функционируют системы коммутации - распределения четырех поколений. Наиболее ранний тип КУ - это системы декадно-шаговые, морально и технически устаревшие, но пока функционирующие на городских телефонных сетях.        Принцип построения любой системы коммутации -  распределении представлен на рис.11.1.

Рис.11.1. Обобщенная структура коммутационного узла

Коммутационное поле системы КП представляет собой ту часть КУ которая позволяет соединить входящий и исходящий линейный комплекты разного назначения. Соединение входа с выходом осуществляется посредством управляющего устройства (УУ). В зависимости от элементной базы, на которой реализуются КП, УУ и ЛК различают следующие разновидности систем коммутации: декадно-шаговые ДШ, координатные АТСКУ, квазиэлектронные КЭ и цифровые системы коммутации ЦСК.

11.2. Декадно-шаговые системы

Коммутационное поле АТС ДШ комплектуется из отдельных ступеней искания. Число ступеней искания зависит от емкости КУ, структуры сети, сетевого окружения  и содержит ступени: ПИ (предварительного абонентского искания при исходящей связи), от одной до пяти ступеней ГИ (группового искания), ступени ЛИ (линейного абонентского искания при входящей связи).

Все ступени однозвенные, реализованы на искателях типа ШИ и ДШИ. Управляющие устройства (УУ) - индивидуальные, выполнены на реле типа РПН.

Способ управления установлением соединения - непосредственный.

Способ установления соединения - прямой.

        При емкости сети N= 80000 номеров АТС ДШ содержит три ступени ГИ. Нумерация абонентских линий пятизначная.

Режимы коммутации: на ступени ПИ - свободный, на ступенях ГИ - групповой, на ступени ЛИ - вынужденный (или линейный).

Знаки набираемого номера распределяются так:

-  на каждой ступени ГИ по одному знаку,

-  на ступени ЛИ - два знака, так как в коммутационном 100-линейном поле требуется отыскать определенную линию вызываемого абонента.

В зависимости от ёмкости и структуры сети число ступеней ГИ  может быть до пяти.

Первая и последняя ступени на входе и на выходе схемы АТС связаны с абонентскими линиями. Количество приборов на ступени ПИ определяется емкостью АТС. Количество приборов ЛИ зависит от интенсивности входящего потока вызовов. Первая и последняя ступени, соответственно ПИ и ЛИ, располагаются в автозале рядом для каждой задействованной сотни оконечных терминалов.

     Построение РАТСДШ емкостью 10000 номеров можно изучить по схеме организации межстанционной связи (Рис.11.2.) между АТС ДШ – 2 и АТС ДШ – 3 на  сети построенной по принципу «каждая с каждой». Нумерация абонентских линий пятизначная. На ступенях  1ГИ осуществляется выбор требуемой АТС ДШ. На ступенях IIГИ каждой АТС ДШ осуществляется выбор требуемой тысячной группы и на ступени III ГИ осуществляется выбор требуемой сотни. На ступени ЛИ осуществляется избирательность нужной абонентской линии

     Межстанционная исходящая связь на сети с пятизначной нумерацией организуется включением пучков исходящих соединительных линий в соответствующие декады приборов ступени 1ГИ. Входящие соединительные линии включаются на вход приборов ступени ПГИ.

Рис.11.2. Структура АТС ДШ на 10000 номеров и организация связи между РАТС ДШ на сети ёмкостью до 80000 номеров

11.3. Координатные системы

     Эксплуатация АТС ДШ выявила их существенные недостатки, т.к. основной прибор коммутации «искатель» сложен по своему устройству, требует значительных затрат ручного труда в процессе его изготовления и эксплуатации. Контакты искателей - это скользящие контакты, недостаточно надежны, быстро изнашиваются и теряют регулировку. Поэтому они требуют постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала, что увеличивает эксплуатационные расходы.

Во второй половине двадцатого столетия на междугородных и местных сетях телекоммуникации внедрялись и продолжают успешно эксплуатироваться усовершенствованные координатные системы.                  Основными особенностями координатных систем являются:

-  звеньевой принцип построения коммутационного поля, что обеспечивает экономичное построение системы;

- косвенное (регистровое) управление установлением соединения, необходимое потому, что способ выдачи информации с телефонного аппарата не совпадает с принципом управления МКС;

- обходной способ установления соединения в соответствии с особенностями конструкции и действия коммутационного прибора МКС;

- применение групповых управляющих устройств, обеспечивающих, по сравнению с индивидуальными устройствами управления, экономию оборудования, улучшение условий эксплуатации, повышение гибкости управления и т.д.

       Значительная часть координатных систем относится к системам с управлением по ступеням искания. АТСКУ относится к системам с управлением по ступеням искания. Оборудование каждой ступени состоит из отдельных конструктивных единиц – коммутационных блоков (КБ). Число КБ на каждой ступени определяется количеством линий, которые должны быть включены во входы ступени. При этом каждая линия включается в отдельный вход одного из блоков ступени.

В соответствии с принципом косвенного (регистрового) управления и обходным способом установления соединения возникает необходимость в быстродействующем способе обмена информацией между регистром и маркерами для сокращения времени работы управляющих устройств. С этой же целью используются комплекты разговорного тракта (шнуровые и комплекты РСЛ), которые после окончания установления соединения выполняют все функции по дальнейшему обслуживанию установленного соединения (посылка вызова, контроль состояния линии и т.д.). Управляющие устройства после установления соединения освобождаются.

Системы АТСКУ широко применяются на городских телефонных сетях и представляют собой усовершенствованный вариант системы АТСК. Коммутационное поле АТСКУ представляет собой многоступенчатую многозвенную структуру, содержащую ступени АИ, ГИ, РИА и РИВ. Каждая ступень комплектуется многозвенными КБ. Работой каждого КБ управляет отдельное управляющее устройство, называемое маркером.

  Основными коммутационными приборами координатных АТС являются МКС и реле типа РЭС. В отечественных координатных АТС используют унифицированную конструкцию коммутационного прибора, позволяющую получать различные типы МКС, из которых основными являются МКС 10х20х6; 20х20х3 и т.д.

  Коммутационные блоки АТСКУ построены по многозвенной структуре. Принцип построения блока определяется не только назначением ступени искания и режимом коммутации, но и рядом других факторов (емкостью телефонной сети, сетевым окружением, величиной нагрузки, перспективой развития сети и т.д.).

  Блоки  ГИ с расширением типа вертикаль – поле – вертикаль – поле

                                                6 МКС       8 МКС            4 МКС        6 МКС

                                                        10х20х6                            20х20х3

Рис.11.3. Коммутационные блоки ГИ систем АТСК и АТСКУ

  Блоками с расширением оборудуются ступени группового искания, на которых можно организовать 20 направлений с доступностью 20 выходов в каждом направлении. Доступность пучков можно увеличивать, т.е. организовать пучки с Д = 40 и Д = 60, но только за счет уменьшения количества направлений.

Координатные системы являются системами с  косвенным (регистровым) управлением. Подключение регистров к комплектам связи в большинстве случаев осуществляется через ступень регистрового искания.

Функциональные системы РИ (рис.11.4.) строятся со сжатием, так как количество комплектов много больше, чем количество регистров. Это, в свою очередь, объясняется тем, что время занятия комплекта тракта одним вызовом много больше длительности занятия регистра 

     1 шт. МКС 10х10х12                      5 шт. МКС 20х10х6

          АТСК 100/2000                                   АТСКУ

                   Рис.11.4. Коммутационные блоки РИ

Ступени абонентского искания в координатных системах комплектуются 100 или 1000 линейными абонентскими группами.. Если группы мелкие (N=100), то применяют единый двусторонний трехзвенный  блок типа П – В – П – В – П – В (рис.11.5.).

            Рис.11.5. Блок АИ-100 системы АТСК 100/2000

В больших координатных системах АТСК и АТСКУ используются 1000-линейные абонентские группы АИ-1000 (рис.11.6.). В этом случае ступень АИ реализуется 4-х звенными схемами   типа П – В – П – В – П – В – П – В,  построенными из КБ двух типов: 2-х звеньевых блоков АВ и СД, имеющих следующие параметры:

      Блок    АК – АВ                                                            Блок АИ - СД

Рис.11.6. Коммутационные блоки АИ-1000 (АК-АВ и АИ-СД)

На тысячную абонентскую группу АИ-1000 устанавливается десять блоков АВ и от двух до четырех блоков СД в зависимости от величины входящей нагрузки. Поля звеньев С всех блоков СД одной группы запараллеливают и организуют 10 направлений с доступностью Д=20 линий (по числу сотенных групп в АИ-1000).

Управление соединением в координатных системах осуществляется двумя типами УУ: регистрами и маркерами. Адресная информация от номеронабирателя ТА поступает в регистр. После фиксации адресной информации регистр занимает маркер и по его требованию выдает соответствующее количество знаков маркеру для установления соединения в пределах блока (ступени). Этот обмен в большинстве случаев осуществляется с использованием разговорных проводов по способу “челнок” быстродействующим кодом. Принцип челночного обмена информацией состоит в том, что маркер производит запрос информации, по которому регистр выдает соответствующую часть информации в маркер (каждая цифра запрашивается отдельно). Затем маркер производит анализ полученной комбинации цифр и, если количество знаков достаточно для поиска направления, выполняются следующие этапы установления соединения. Остальные знаки набранного абонентом номера выдаются по запросу в каждую следующую ступень искания. Для обеспечения быстродействия обмена, информация между УУ кодируется (в городских координатных система это многочастотный код “2 из 6” и “2 из 5”). Для организации связи с другими типами систем предусматриваются устройства для выдачи информации в требуемом виде (например, датчик батарейных импульсов в регистре АРБ при организации связи с АТС ДШ).

В отдельных случаях в координатных системах используется многопроводный способ обмена информацией.  Такой способ используется в АТСК 50/200 и между функциональными управляющими устройствами на ступени АИвх. в АТСК городского типа между МСД и МАВ.

АТСК отечественного выпуска применяют маркеры, устанавливаемые в каждом блоке каждой ступени искания. Маркер функционирует согласно следующему  обобщенному алгоритму: отыскивает вход, по которому поступил сигнал занятия, отыскивает свободный или нужный выход по принятой из регистра информации, с которым нужно соединить занятый вход, отыскивает свободные доступные промежуточные линии для выполнения соединения между входом и выходом. В процессе установления соединений на ступенях ГИ и АИ вх. маркер взаимодействует с регистром.

При одновременном поступлении нескольких заявок в блок, маркер обслуживает вызовы по системе с ожиданием. Очередность обслуживания вызовов определяется устройством, которое называется «распределитель преимуществ» РП. На рис.11.7. представлена упрощенная схема АТСКУ.

Рис.11.7.  Схема АТСКУ на сети с пятизначной нумерацией

Коммутационное поле АТСКУ содержит 4-х звенную двухстороннюю ступень абонентского искания АИ, а также ступени 1ГИ и ШГИ. Назначение ступени  АИ при исходящей связи: обслуживание подключенных абонентских линий при появлении вызовов и подключение через ИШК на вход 1ГИ. Назначение ступени 1ГИ: организация связи ко всем тысячным группам своей АТСКУ, организация связи к другим АТС сети, к УСС и к АМТС. При организации внутристанционной связи выходы 1ГИ подключаются через ВШК на вход четырехзвенной ступени АИ для организации входящей связи к вызываемому абоненту. Ступень ШГИ служит для организации входящей связи к абонентам данной АТСКУ от других АТС и АМТС. Удержание разговорного тракта, питание микрофонов оконечных терминалов и фиксация момента окончания разговора осуществляется комплектами тракта ИШК и ВШК.

Как было отмечено ранее, система АТСКУ относится к системам с косвенным (регистровым) управлением. Для подключения регистров к комплекту ИШК в системе предусмотрена ступень регистрового искания (см.рис.11.7.  РИ – АРБ). Назначение кодового приемо-передатчика КПП  - выдача накопленной в регистре информации кодом  “2 из5”.

Принципы организации межстанционных связей  системы АТСКУ с разнотипными и однотипными станциями можно рассмотреть по  рис.11.8.

Рис.11.8. Организация межстанционных связей в АТСКУ