Глава 1

 

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ СВЯЗИ И СИСТЕМ КОММУТАЦИИ

 

1.1. Основные понятия и определения

           

            Сеть связи (switching network) представляет собой совокупность технических средств,  предназначенных для передачи/приема информации, и состоит из абонентских устройств (АУ), линий связи и коммутационных узлов КУ (рис.1).

 

 

 

               

 

 

 

            Лицо, пользующееся абонентским устройством для передачи/приема информации, называется абонентом (subscriber).

            Абонентские устройства соединяются с КУ абонентскими линиями (АЛ, subscriber line), являющиеся индивидуальными для каждого абонента.

            Коммутационные узлы соединяются между собой пучком соединительных линий (СЛ, trunk group), которые занимаются различными абонентами при установлении соединения по сети связи. Соединительные линии реализуются в виде физических линий или каналов связи. Физические линии связи (металлические провода) используются при небольших расстояниях между КУ. Для передачи/приема информации между удаленными КУ используют каналы связи (trunk), которые образуются при помощи многоканальных систем передачи.

            Коммутационный узел  или просто станция (exchange) осуществляет коммутацию АЛ и СЛ между собой в любом сочетании. Под коммутацией понимается процесс замыкания, размыкания и переключения подходящих к станции линий. Станция, обслуживающая АЛ и СЛ, называется оконечной станцией (ОС, local exchange), обслуживающая только СЛ — узловой (УС, transit exchange).

            На КУ соединение может устанавливаться на время одного сеанса связи (соединения между абонентами) или на более длительное время, значительно превышающее время сеанса связи. Коммутация первого вида называется оперативной (switched), а второго — кроссовой (nailed up).

            Коммутационные узлы, осуществляющие автоматическую коммутацию речевых (разговорных) сигналов, называются автоматическими телефонными станциями (АТС, switching exchange), в которых в качестве АУ используются телефонные аппараты (ТА, telephone).

            Телефонный разговор становится возможным после установления соединительного тракта между телефонными аппаратами вызывающего и вызываемого абонентов. Каждый тракт состоит, как правило, из нескольких участков, соединенных между собой с помощью коммутационных приборов АТС. Приборы внутри АТС, выполняющие одинаковые функции, называются ступенями искания. Ступени искания соединяются между собой промежуточными линиями (ПЛ).

            В исходном состоянии отдельные участки трактов между собой не соединены. При поступлении требований на установление соединений отдельные участки соединяются между собой в соответствии с поступающими сигналами управления, образуя соединительный (разговорный) тракт, предоставляемый абонентам на время разговора (рис.2). По окончании разговора участки соединительного тракта разъединяются и могут быть использованы для образования новых соединительных трактов. Соединительный тракт на рис.2 содержит пять ступеней искания и шесть участков: две АЛ, три ПЛ и одну СЛ.                

 

           

 

           

 

 

ПЛ, СЛ и ступени искания являются устройствами общего пользования; они последовательно могут входить в состав многих соединений. Очевидно, чем больше поступает число требований на установление соединений в единицу времени С и чем больше время занятия приборов разговорного тракта Т, тем больший объем устройств общего пользования необходимо иметь на АТС для одновременного обслуживания соединений. Поэтому при ограниченном числе устройств общего пользования некоторая часть требований в периоды наибольшего их скопления (в час наибольшей нагрузки) не может быть обслужена немедленно, а обслуживается с некоторой задержкой. Относительное количество таких не обслуженных или задержанных требований характеризует качество обслуживания соединений. Помимо упомянутых факторов на качество обслуживания влияет и структура d (способ соединения) ступеней искания внутри АТС, которая иногда ограничивает доступ части абонентов к некоторым ступеням искания.

 

 

                                   1.2. Классификация сетей связи

 

            По назначению различают следующие виды телефонных сетей: городские, сельские, учрежденческие, зоновые и междугородные.

            Городские телефонные сети (ГТС) обеспечивают телефонную связь на территории города и ближайших пригородов.

            Сельские телефонные сети (СТС) обеспечивают телефонную связь в пределах сельских административных районов.

            Учрежденческие телефонные ceти (УТС) обеспечивают внутреннюю телефонную связь предприятий, учреждений, организаций.

Эти три вида телефонных сетей объединяют общим названием местные телефонные сети.      Зоновые телефонные сети (ЗТС) предназначены для связи между абонентами местных

телефонных сетей, расположенных на территории одной зоны, характеризующейся наличием единой семизначной нумерации.

            Междугородная телефонная сеть (МТС) предназначена для связи между абонентами местных телефонных сетей, расположенных на территории различных зон.

Все телефонные сети входят в состав Сети телефонной связи (СТфС). СТфС является составной частью Взаимоувязанной сети связи (ВСС), куда дополнительно входят: Сеть телеграфной связи (СТгС), Сеть факсимильной связи (СФС), Сеть передачи газет (СПГ), Сеть передачи данных (СПД) и т.д.

            Упрощенная структурная схема СТфС на примере двух телефонных зон, в каждой из которых показано по одной ГТС и СТС, приведена на рис.3. В состав ГТС входят районные АТС (PATЬ), узлы входящего сообщения (УВС) и исходящего (на рис.3 не показан) сообщения (УИС). В составе СТС показаны центральная станция ЦС, узловая станция УС и оконечная станция ОС. Автоматические междугородные телефонные станции (АМТС) разных зон могут быть соединены между собой непосредственно, либо через узлы автоматической коммутации УАК. Телефонная связь между местными сетями одной зоны и разных зон осуществляется через АМТС.

 

 

                       

 

1.3. Типы соединительных линий и сигнализаций

 

            Исторически сложившаяся практика оплаты телекоммуникационных услуг в России такова, что за местные разговоры (в пределах местной сети) абонентам начисляется абонентская (фиксированная) плата, независимо от местонахождения и продолжительности разговора. Вызов через узел спецслужб (УСС) пожарной охраны, скорой помощи, милиции и т.д. осуществляется бесплатно. Поэтому для установления местного соединения АТС достаточно иметь информацию только о номере вызываемого абонента, которую абонент выдает набором номера.

            Для внутризоновой и междугородной (между зонами) связи введена повременная оплата, зависящая от расстояния и длительности разговора. Поэтому при установлении исходящего междугородного соединения АМТС необходимо иметь информацию не только о номере вызываемого абонента, но и о номере вызывающего абонента для начисления ему платы за разговор.

            В связи с этим на местных сетях связи России используются три вида соединительных линий:

            СЛ (LT— Local Trunks) — по ним на сети устанавливаются автоматические местные соединения между оконечными АТС и между оконечными и узловыми АТС за абонентскую плату;

            ЗСЛ (ОСL — Ordered Connection Line) — по ним на сети устанавливаются автоматические соединения от оконечной АТС к междугородной АТС с определением номера абонента-инициатора для начисления повременной оплаты и принимаются заказы на установление полуавтоматических (с помощью телефонистки АМТС) соединений;

            CLM (ТСL — Trunk Connection Line) — по ним на сети устанавливаются автоматические и полуавтоматические (с помощью телефонистки) соединения от междугородной АТС к оконечной АТС с возможностью вмешательства телефонистки в местное соединение.

            Местоположение указанных линий связи на местных сетях и их связь с междугородной сетью показано на рис.4. В местной сети возможны только следующие типы соединений: СЛ-СЛ, ЗСЛ-ЗСЛ, СЛМ-СЛМ.

                                  

 

                                  

 

 

            Большая номенклатура типов сигнализации на сети связи сложилась исторически и связана с многообразием линий связи.

            Линии связи на СТС характеризуются малоканальностью, большой протяженностью и труднодоступностью. На пучках малой емкости применяется индуктивный способ передачи СУВ по еще существующим воздушным линиям связи (ВЛС), который имеет следующие характеристики: проводность — 2, направление установления соединения — двустороннее, тип СЛ — физическая линия, амплитуда СУВ — до 90 Вольт, длительность СУВ — 20 мс, протяженность ВЛС без регенераторов — до 100 км. На пучках СТС средней емкости обычно применяются системы передачи с частотным разделением каналов и передачей СУВ по одному выделенному каналу кодом "Норка", имеющие следующие характеристики: проводность — 4, направление установления соединения — одностороннее, тип СЛ. — канал связи, протяженность усилительного участка — до 10 км.

            На ГТС, как правило, используются системы передачи с временным разделением каналов и передачей СУВ по двум выделенным каналам, имеющие следующие характеристики: проводность — 4, направление установления соединения — одностороннее, тип СЛ — канал связи, протяженность регенерационного участка — 1.2-1.5 км.

            В последнее время на всех уровнях иерархии сети (на СТС, ГТС и междугородной сети) все большее применение находит система сигнализации по общему каналу с ориентацией на пользователей сети интегрального обслуживания (ISUP — Integrated Services Digital Network User Part). Она использует системы передачи с временным разделением каналов и передачу СУВ в выделенном, обычно l6-м, канале и имеет следующие характеристики: проводность— 4, направление установления соединения — двустороннее, тип СЛ — канал связи, протяженность регенерационного участка при использовании симметричного кабеля — 1.2-1.5 км, при использовании коаксиального кабеля — до 5 км, при использовании волоконно-оптического кабеля — до 80 км.

            Наиболее распространенные типы СЛ и их местоположение на сети связи приведены на рис.5 (предпочтение видов сигнализации обозначено цветами радуги).

            Приняты следующие обозначения:

            IND — передача сигнализации индуктивным кодом;

            D03 — передача линейной сигнализации по СЛ и ЗСЛ и 2-м ВСК;

            IB3 — передача линейной сигнализации по СЛ и ЗСЛ и 1-у ВСК;

            D02 — передача линейной сигнализации по СЛМ и 2-м ВСК;

            1В2 — передача линейной сигнализации по СЛМ и 1-у ВСК;

            CCS — передача сигнализации по общему каналу (ОКС);

            P23 — передача регистровой информации от УС к АМТС типа АМТС-2 и АМТС-3 методом "импульсный пакет 1;

            P45 — передача регистровой информации от УС к АМТС с программным управлением методом "импульсный пакет 2;

            S — способ передачи регистровой адресной информации от ОС к УС методом "импульсный челнок" (Shuttle);

            D — способ передачи регистровой адресной информации от ОС к УС декадным кодом (Decadic).

 

                       

 

 

 

1.4. Структура пучков линий

 

            Пучкам линий (trunk group) называется совокупность линий для передачи нагрузки в одном определенном направлении. Все линии одного пучка выполняют строго одинаковые функции. Они, как правило, соединяют группу выходов предыдущей ступени искания одной АТС со входами последующей ступени искания другой АТС.

            Пусть имеются две ступени искания, обслуживающие нагрузки У1 и У2, соответственно (рис.б). Для определенности предположим емкость каждого пучка равной трем. Варианты занятия выходов каждого трехлинейного пучка представлены в строках 1 и 2 таблицы 1.1, суммарные потери в пучках помечены знаком "+" в строке 3. Если объединить нагрузки и взамен двух пучков создать общий шестилинейный пучок, то число вариантов, при которых образуются потери, существенно снизятся (строка 4 таблицы 1.1). Следовательно, при объединении нагрузок получается более качественное обслуживание (меньше потери) или, иначе, тот же объединенный пучок с тем же качеством может обслужить большую нагрузку или ту же нагрузку при меньшей емкости пучка.

 

                       

 

 

            Приведенные рассуждения справедливы, если каждому поступившему вызову доступны все линии пучка. Такой пучок линий называется полнодоступным. Число линий d, доступных одному входу из общего числа линий в направлении, называется доступностью. Таким образом, неполнодоступный пучок линий — это пучок линий, в котором каждому входу доступна только часть линий пучка.

 

                                  

 

 

1.5. Узлообразование на ГТС

 

            Городская телефонная сеть — это совокупность линейных и станционных сооружений. Сеть, имеющая одну АТС, называется нерайонированной. Линейные сооружения такой сети состоят только из абонентских линий. Типовое значение емкости такой сети — 8-10 тысяч абонентов. При больших емкостях из-за резкого увеличения длины АЛ целесообразно переходить на районированное построение сети. В этом случае территория города делится на районы, в каждом из которых сооружается одна районная АТС (РАТС), к которой подключаются абоненты этого района. Соединения абонентов одного района осуществляется через одну РАТС, абонентов разных РАТС — через две. РАТС связываются между собой соединительными линиями в общем случае по принципу "каждая с каждой". Общее число пучков между r РАТС равно r(r-1)/2. При возрастании емкости сети число пучков СЛ, связывающих РАТС между собой по принципу "каждая с каждой", начинает резко расти, что приводит к чрезмерному возрастанию расхода кабеля и затрат на организацию межстанционной связи. Поэтому при емкостях сети свыше 80 тысяч абонентов применяют дополнительный коммутационный узел. На такой сети связь между АТС разных районов осуществляется через умы входящего сообщения (УВС), а связь внутри своего узлового района (УР) осуществляется по принципу "каждая с каждой" или через свой УВС. На рис.7 показаны направления установления связей на сети с УВС.

 

                       

 

 

            В сети с УВС нагрузка, поступающая от PATС другого узлового района ко всем PATС данного узлового района на участке PATС-УВС, передается в одном пучке (объединяется). Еще одно объединение нагрузок происходит на участке УВС-PATС, где нагрузка от других PATС к PATС своего района также передается в одном пучке. За счет объединения нагрузок получается значительная экономия линейно-кабельных сооружений связи.

            Предельное значение емкости сети с УВС — 500-600 тысяч абонентов. При еще большей емкости сети помимо УВС устанавливают умы исходящего сообщения (УИС). На такой сети связь между АТС разных районов осуществляется через УИС и УВС, а связь внутри своего района осуществляется по принципу "каждая с каждой" (рис.8). На практике УИС и УВС совмещены.

 

                       

 

            В сети с УИС и УВС нагрузка, поступающая от РАТС другого узлового района ко всем  РАТС данного узлового района на участке УИС-УВС, передается в одном пучке (объединяется). Этим достигается еще большая экономия линейно-кабельных сооружений связи.

            Предельное значение емкости сети с УИС и УВС — 8 миллионов абонентов.

 

1.6. Узлообразование на СТС

           

            Сельские телефонные сети строятся по радиальному или по радиально узловому принципу с использованием центральной (ЦС), узловых (УС) и оконечных (ОС) станций. При радиальной структуре оконечные станции непосредственно связываются с центральной по схеме ОС-ЦС. При радиально узловой структуре сети ОС связываются с ЦС через узловые станции или непосредственно (рис.9) по схеме ОС-УС-ЦС или ОС-ЦС. УС осуществляют, объединение нагрузок от ОС на участке УС-ЦС, а ЦС — на участке ЦС-АМТС.

 

                       

 

           

1.7.Система нумерации

           

На СТфС принят зоновый принцип нумерации: каждой зоне присвоен 3-значный код (АВС), в пределах каждой зоны вводится единая 7-значная нумерация. Абонентская емкость одной зоны — 8 млн. номеров, т.к. цифры 8 и 0 не могут быть использованы в качестве первых цифр. Первая цифра номера 8 используется в качестве индекса выхода из местной сети на зоновую или междугородную сеть связи. Первая цифра номера 0 используется в качестве индекса выхода на узел специальных служб (УСС), к которому подключены службы срочного вызова, справочные и службы сервиса.

            Местные ГТС в зависимости от емкости могут иметь 5, 6 или 7 знаков, СТС имеют 5- значную нумерацию.

            АТС имеет, как правило, 4-значную нумерацию вида хххх. Максимальная емкость сети, состоящей из одной АТС, 8 тыс. номеров. При 5-значной нумерации АТС соединяются по принципу "каждая с каждой", сеть имеет нумерацию вида схххх, где "с" определяет номер районной АТС (РАТС). Максимальная емкость такой сети 80 тыс. номеров. При 6-значной нумерации РАТС разных узловых районов соединяются через УВС, сеть имеет нумерацию вида всхххх, где "в" определяет номер УВС (район), "с" — номер РАТС, принадлежащей УВС. Максимальная емкость такой сети 800 тыс. номеров. При 7-значной нумерации РАТС разных узловых районов соединяются через УИС и УВС, сеть имеет нумерацию вида авсхххх, где "авс" определяет код АТС, а оставшиеся цифры определяют абонента выбранной АТС. Максимальная емкость такой сети 8 млн. номеров.

            Местные СТС имеют, как правило, 5-значную нумерацию и, таким образом, местные номера на СТС образуются по схеме ххххх, суммарная емкость СТС составляет 80 тыс.

номеров. Такая система нумерации называется закрытой. В некоторых случаях при внутристанционной связи (внутри ОС или ЦС) удобней пользоваться сокращенной, например, 3-значной нумерацией, при необходимости выхода на вышестоящую станцию (ЦС) набирается вначале индекс выхода (обычно цифра 9), а затем единый пятизначный номер. Такая система нумерации называется открытой.

            При установлении междугородной и зоновой связи к местным номерам ГТС добавляются впереди недостающие до семи знаки "2" (в некоторых случаях "0"). Ниже приведено соответствие между местными, зоновыми и междугородными номерами на ГТС и СТС:

           

                       

 

 

1.8. Аппаратура автоматического определения номера

 

            Специфика телефонной сети России такова, что со всех абонентов местной сети взимается фиксированная (абонентская) плата, а за внутризоновые и междугородные - с вызывающего абонента дополнительно взимается повременная оплата, зависящая от его категории, длительности разговора и расстояния между абонентами. Аппаратура автоматического определения номера (АОН, ANI — А_party Number Identification) предназначена для выдачи номера вызывающего абонента и его категории для начисления оплаты, а также для обнаружения местонахождения злонамеренного вызова.

            Существует десять видов категорий:

            1-я — телефон квартирный или учрежденческий с правом выхода на автоматическую зоновую (ЗОН), междугородную (МЖГ) и международную (МЖН) сети связи;

            2-я — телефон гостиницы, с правом выхода на ЗОН, МЖГ и МЖН сети связи, счет которым высылается немедленно;

            3-я — телефон квартирный, учрежденческий или гостиницы, имеющие право только на местную связь;

            4-я — телефон учрежденческий с правом выхода на ЗОН, МЖГ, МЖН сети связи, а также на платные службы сервиса, имеющий приоритет на ЗОН и МЖГ сетях;

            5-я — телефон учрежденческий Министерства связи с правом выхода на ЗОН, МЖГ и МЖН сети связи, а также на платные службы сервиса без тарификации;

            6-я — категория междугородных и универсальных таксофонов с правом выхода на ЗОН, МЖГ сети связи, а также на платные службы сервиса;

            7-я — телефон квартирный, учрежденческий с правом выхода на ЗОН, МЖГ и МЖН сети связи, а также на платные службы сервиса;

            8-я — телефон учрежденческий с правом выхода на ЗОН, МЖГ и МЖН сети связи, имеющий устройства передачи данных, факсимильной связи и электронной почты;

            9-я — категория местного таксофона; 10-я категория — резерв.

            Передача АОН из АТС осуществляется по разговорному тракту частотным кодом "2 из 6" способом "безынтервальный пакет", при котором частотные комбинации следуют одна за другой без паузы. Передача информации АОН производится при поступлении линейного сигнала ОТВЕТ, сопровождающегося частотным сигналом запроса (500 ± 5 Гц, длительностью не менее 90 мс и задержкой относительно сигнала ОТВЕТ — 10-275 мс). Поступление запроса может быть многократным, каждый из них предваряется снятием линейного сигнала ОТВЕТ, по которому разговорный тракт переводится в предответное состояние.             Максимальное число запросов — три, максимальная длительность линейного сигнала ОТВЕТ — 2,2 с, минимальная — 980 мс.

            Принят следующий порядок выдачи цифр номера: первая цифра — сигнал начала, 2-я —  категория абонента, 3-я — цифра единиц, 4-я — десятков, 5-я — сотен, 6-я — тысяч, 7-я — третья цифра номера АТС для ГТС или десятков тысяч для СТС, 8-я — вторая цифра номера АТС для ГТС или вторая цифра кода местной СТС, 9-я — первая цифра номера АТС для ГТС или первая цифра кода местной СТС, 10-я — сигнал начала.

            Выдача информации АОН происходит безынтервальным пакетом кодом "2 из 6". Значения сигналов кода "2 из 6" приведены в таблице 1.2.

Уровень каждой из частот — минус 7,3 ±  0,8 дБм0, отклонение значения частоты от номинала — не более 0,5%, длительность передачи комбинации — 45±1 мс. В случае следования одинаковых цифр используется комбинация 14 — "Повтор". Например, передача номера абонента СТС 3-57-71 с первой категорией от 64-й стотысячной группы ("64-й местной СТС") будет выглядеть так: 13-14-1-14-7-5-3-4-6-13...

 

                       

 

 

1.9. Понятие о системе сигнализации

 

            Для установления соединения станции обмениваются между собой сигналами управления и взаимодействия (СУВ). СУВ условно подразделяют на линейные и регистровые.

            Линейные сигналы (line signaling) предназначены для информирования удаленной станции о фазе соединения. Оборудование линейной сигнализации является индивидуальным и жестко закреплено за каждой СЛ; сигналы, как правило, передаются по одной или двум отдельным цепям. В первом случае опознавание типа сигнала производится измерением длительности сигнала, во втором — прямым декодированием (4 возможных комбинации). Один и тот же линейный сигнал может иметь различное значение в зависимости от фазы соединения. В направлении установления соединения от абонента А (в прямом направлении) передаются линейные сигналы:

            ЗАНЯТИЕ — сигнал о начале установления соединения;

            ОТБОЙ_ А — сигнал об окончании сеанса связи абонентом А;

            РАЗЪЕДИНЕНИЕ — сигнал о разрушении соединительного тракта. В обратном направлении от абонента Б передаются:

            ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЗАНЯТИЯ — ответный сигнал на ЗАНЯТИЕ;

            ОТВЕТ — сигнал о начале сеанса связи;

            ОТБОЙ_Б — сигнал об окончании сеанса связи абонентом Б;

            ОСВОБОЖДЕНИЕ — ответный сигнал на РАЗЪЕДИНЕНИЕ;

            БЛОКИРОВКА — сигнал о неготовности стороны Б.

            Регистровые сигналы (register signaling) передаются в промежутках между линейными сигналами и предназначены для информировании удаленной станции о ее действиях на данной фазе соединения. Оборудование регистровой сигнализации, как правило, является групповым и его объем зависит от поступающей нагрузки; сигналы передаются декадным или многочастотным кодом. Во втором случае для опознавания сигнала используются многочастотные приемники. В прямом направлении от абонента А передаются регистровые сигналы: набор номера, конец набора номера, информация (кодограмма) АОН, вид вызова (автоматический или п/автоматический) и т.д. В обратном направлении от абонента Б передаются: запрос первой цифры номера, запрос следующей цифры номера, абонент свободен, абонент занят, запрос информации АОН и т.д.

            Разрушение установленного соединения на сетях связи России может происходить тремя способами.

            В системе одностороннего отбоя (calling party controlled) отбой первым абонента А сопровождается разрушением соединительного тракта передачей линейного сигнала РАЗЪЕДИНЕНИЕ и ответного линейного сигнала ОСВОБОЖДЕНИЕ (он же — КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО СОСТОЯНИЯ). Абоненту Б со своей АТС начинает поступать зуммерный сигнал "Занято" до момента его отбоя.

            Отбой первым абонента Б сопровождается передачей абоненту А зуммерного сигнала "Занято" и линейного сигнала ОТБОЙ Б с последующим переходом в ожидание от стороны А линейного сигнала РАЗЪЕДИНЕНИЕ. Отбой абонента А приводит к снятию сигнала "Занято" и событиям, описанным выше при отбое абонента А.

            Система одностороннего отбоя широко применяется на СТС. В системе двустороннего отбоя (called party controlled) отбой первым абонента А сопровождается передачей абоненту Б линейного сигнала ОТБОЙ А и "Занято" без разрушения соединительного тракта (для определения местонахождения злонамеренного вызова). Отбой абонента Б приводит к передаче линейного сигнала ОТБОЙ Б, после чего сторона А разрушает соединительный тракт линейным сигналом РАЗЪЕДИНЕНИЕ и снятием "Занято", а сторона Б подтверждает это линейным сигналом ОСВОБОЖДЕНИЕ.

            Отбой первым абонента Б приводит к передаче абонент у А линейного сигнала ОТБОЙ Б и "Занято" и ожиданию от стороны А линейного сигнала РАЗЪЕДИНЕНИЕ.

Такая система отбоя распространена на ГТС.

            В система привилегированного отбоя (plug privilege) соединительный тракт разрушается только по инициативе стороны А линейным сигналом РАЗЪЕДИНЕНИЕ. Отбой стороны Б с возвратом в разговорное состояние может происходить многократно. Такая система отбоя используется при междугородной связи.

 

1.10. Принципы построения разговорного тракта

 

            Совокупность технических средств, обеспечивающих передачу/прием информации между фиксированными АУ, называется разговорным трактом.

            Для соединения 2-х абонентов в сети связи необходимо осуществить 4-проводную коммутацию между АУ цепей передачи (микрофонной — М) и приема (телефонной — Т). Для компенсации затухания в линиях используются системы передачи (СП), содержащие усилители разговорных сигналов (> и <), как показано на рис.10.

            С целью экономии кабеля на слабо используемых и многочисленных АЛ в АУ устанавливают дифференциальные схемы (ДС, hybrid circuit), позволяющие использовать 2-проводные АЛ взамен 4-проводных. В существующих аналоговых оконечных станциях (ОС) применяют 2-проводную коммутацию (рис.11).

 

           

 

           

 

            Принцип действия ДС поясняет рис.12. Идеальная ДС должна иметь малое затухание для прохождения разговорных сигналов от микрофона М в сторону абонентской линии АЛ, а также — от абонентской линии к телефону Т. С другой стороны, ДС должна иметь большое затухание в направлении М-Т, чтобы воспрепятствовать прослушиванию собственного сигнала в АУ и устранить самогенерацию разговорного тракта между СП. Для выполнения этого условия комплексное сопротивление ХБ балансного контура (БК) выбирается так, чтобы ZБ = ZAJI + ZAY.

 

                                  

 

            В современных цифровых электронных АТС (АТСЭ) применяется только 4-проводная коммутация. Схема разговорного тракта АТСЭ приведена на рис.13.

 

           

 

           

1.11. Устройство телефонных аппаратов

 

            Телефонный аппарат предназначен для преобразования акустических сигналов абонента в электрические на передачу и обратного преобразования на приеме. ТА также формирует сигналы управления и взаимодействия, посредством которых задаются требования к соединению на АТС. По АЛ линейные сигналы от ТА к АТС передаются постоянным током, а управляющие — импульсами постоянного или переменного тока.

На рис.14 приведена принципиальная схема одного из типов телефонного аппарата с декадным набором.

            Преобразование акустического сигнала абонента в электрический на передаче производит микрофон (М), обратное преобразование — телефон (Т). Дифференциальная система (ДС) обеспечивает переход с 4-проводной разговорной схемы ТА на 2-проводную АЛ.

            В исходном состоянии со стороны АТС в сторону АЛ подается постоянное напряжение 60 В (этап А на рис.15). При снятии микротелефонной трубки (МТТ) рычажный переключатель РП своими контактами 1-2 создает цепь замыкания постоянного тока: Л1- РП1-2 — контакты номеронабирателя НН1-2 — обмотка ДС1-2 — микрофон — Л2. На АТС появление постоянного тока в цепи АЛ воспринимается как линейный сигнал ЗАНЯТИЕ (этап Б). Со стороны АТС по АЛ в сторону ТА на фоне постоянного тока начинает поступать зуммерный сигнал "Ответ станции" ("ОС", dial tone) частотой 425 Гц и амплитудой ~0.7 В, извещающий абонента о готовности АТС к установлению соединения. Абонент передает первую цифру номера, которая поступает на АТС в виде серии кратковременных размыканий шлейфа АЛ контактами 1-2 номеронабирателя (шлейфный способ передачи управляющих сигналов) с одновременным шунтированием разговорных цепей контактом ННЗ-4. Число размыканий шлейфа соответствует набранной цифре номера, скорость передачи — 10 имп/с, отношение времени размыкания к времени замыкания — 1,4-1,7. После поступления первой цифры номера со стороны АТС снимается зуммерный сигнал. Аналогично происходит передача следующих цифр номера. Серии импульсов отделяются друг от друга межсерийным интервалом (IDP- Inter Digit Pause) длительностью не менее 500 мс (этапы Bl-Bn).

            По окончании полного набора номера вызываемому абоненту посылается вызывной сигнал ПВ (ringing) напряжением 90 В длительностью 1 с и паузой 4 с. Вызывной сигнал воздействует на звонок ТА вызываемого абонента по цепи: Л l — РП1-3 — Зв — конденсатор C l — Л2. Вызывающему абоненту посылается зуммерный сигнал "Контроль посылки вызова" ("КПВ", ringing tone) частотой 425 Гц в такт с сигналом ПВ (этап Г). При снятии МТТ вызываемым абонентом АТС снимает ПВ и "КПВ" (этап Д) и устанавливает соединение между ними (этап Е). Микрофонная цепь: М - ДС2-1 - НН1-2 - РП2-1 -Л1 - АТС - Л2 - М. Телефонная цепь: Т- ДС4-1- HH2-1 - РП2-1- Л1- АТС - Л2- С2- R1- ДСЗ-5- Т.

 

                       

 

                                  

 

            По окончании разговора абонент кладет МТТ и рычажный переключатель своими контактами 1-2 обрывает цепь прохождения постоянного тока, пропадание которого в АЛ АТС воспринимает как линейный сигнал ОТБОЙ (этап Ж). Не освободившемуся абоненту посылается зуммерный сигнал "Занято" (busy tone) частотой 425 Гц длительностью 0.4 с и паузой 0.4 с. При отбое второго абонента (этап 3) АТС зуммерный сигнал снимается, а задействованные приборы на АТС устанавливаются в исходное состояние.

            Некоторые типы ТА на этапах Bl-Bn осуществляют выдачу управляющих сигналов частотным способом (DTMF — Dual Tone Multi Frequency), при котором цифра номера передается двумя частотами: одна из группы верхних частот с уровнем минус 3 дБм0, другая- из нижних с уровнем минус 6 дБм0 (рис.l6). Длительность сигнала набора номера — 70 мс, пауза между цифрами — 70 мс. Таким образом, процесс набора одной цифры номера сокращается с 1500 мс при декадном наборе до 140 мс при частотном наборе.

 

                                  

 

                                  

 

1.12. Устройство автоматической телефонной станции

 

            Автоматическая телефонная станция (АТС) содержит (рис.17):

абонентские комплекты (АК), коммутационное поле (КП), генератор зуммерных сигналов (ГЗС), приемник набора номера (ПНН), приемник (ПРМ) и передатчик (ПРД) сигналов управления и взаимодействия по СЛ, комплекты исходящих соединительных линий (КСЛИ), комплекты входящих соединительных линий (КСЛВ), управляющее(ие) устройство(а) (УУ).

Абонентский комплект (АК, SU — subscriber unit) является индивидуальным для каждого абонента и осуществляет сопряжение сигналов, поступающих по АЛ от ТА, с внутренним интерфейсом АТС. Число АК равно абонентской емкости АТС.

            Коммутационное поле (КП, SN — switching network) производит коммутацию любых полюсов (АК-АК, АК-КСЛИ и т. д.).

            Генератор зуммерных сигналов (ГЗС) вырабатывает различные зуммерные сигналы, посредством которых абонент уведомляется о прохождении фаз соединения.

            Приемник набора номера (ПНН) служит для определения значения принимаемой цифры от ТА с частотным набором номера.

            Передатчик (ПРД) передает, а приемник (ПРМ) принимает управляющую сигнализацию, годную для данного типа СЛ.

            По исходящему комплекту соединительной линии (КСЛИ) АТС производит обмен СУВ с другими АТС при установлении исходящей связи, а по входящему (КСЛВ) — при установлении входящей.

 

                                  

 

 

 

            Управляющее устройство (УУ) обеспечивает логическое взаимодействие вышеназванных приборов при установлении соединений.

            Установление соединений в АТС происходит следующим образом. В исходном состоянии из АК в сторону ТА по АЛ подается постоянное напряжение 60 Вольт. УУ постоянно контролирует состояние АК. При снятии абонентом МТТ в АК замыкается шлейф АЛ и АК трактует это как поступление линейного сигнала ЗАНЯТИЕ. По шине данных и управления ШДУ АК извещает УУ о поступлении вызова. УУ обращается к базе данных и определяет тип ТА. В случае ТА с частотным набором УУ находит свободный ПНН и проключает его через КП к данному АК. Из ГЗС через КП начинает поступать зуммерный сигнал "ОС". УУ по шине управления постоянно опрашивает ПНН о поступившей информации. С началом первой цифры номера УУ отключает зуммерный сигнал. По мере поступления цифр номера УУ производит их анализ.

            В случае установления внутреннего соединения УУ выдает команду в АК вызываемого абонента на включение сигнала ПВ, а в АК вызывающего абонента через КП от ГЗС начинает поступать зуммерный сигнал "КПВ". После снятия МТТ вызываемым абонентом УУ обнаруживает поступление из АК линейного сигнала ОТВЕТ и соединяет абонентов между собой через КП. Внутреннее соединение установлено.

По окончании разговора из АК освободившегося абонента поступает линейный сигнал ОТБОЙ. УУ подсоединяет АК неосвободившегося абонента к ГЗС, откуда подается зуммерный сигнал "Занято". После отбоя второго абонента все задействованные приборы АТС возвращаются в исходное состояние.

            Исходящее соединения устанавливается после анализа принятых цифр номера от абонента. Трансляцию цифр номера осуществляет исходящий комплект соединительной линии КСЛИ, получая информацию по ШДУ от УУ. На коротких СЛ (до 7 км) используются физические СЛ (простые металлические провода). При длинных СЛ используют каналы связи, представляющие собой комплекс технических средств, обеспечивающих прием/передачу разговорных сигналов и СУВ по многоканальным системам передачи. После трансляции необходимых цифр номера УУ проключает в КП соединительный путь от АК до КСЛИ. Встречная АТС обеспечивает подачу зуммерного сигнала "КПВ" и ПВ, а также их снятие после ответа абонента.

            Входящее соединение обнаруживает входящий комплект соединительной линии КСЛВ, осуществляя прием СУВ и их выдачу в УУ по ШДУ. После приема всех цифр УУ выдает команду в АК на по дачу сигнала ПВ, а в КП проключает зуммерный сигнал "КПВ" от ГЗС до КСЛВ. После ответа абонента УУ проключает в КП абонентов между собой.

           

1.13. АТС декадно-шаговой системы (АТСДШ)

 

            Декадно-шаговые АТС (АТСДШ) относятся к первому поколению автоматических систем телефонной коммутации. Первые АТСДШ, получившие название АТС-47, начали производить в СССР на заводе "Красная Заря" в 1947 году. В 1954 году была выпущена усовершенствованная АТС-54, с 1970 года выпуск АТСДШ прекращен. В эксплуатации находится примерно 10-15% АТСДШ от общей абонентской емкости сети.

К простейшим коммутационным устройствам относятся коммутационный элемент, соединитель и коммутатор.

            Коммутационный элемент — двухполюсник вида 1х1 с одной точкой коммутации

и двумя возможными состояниями: замкнуто или разомкнуто. Конструктивно выполнен в виде реле.

            Соединитель — многополюсник вида 1xm с m точками коммутации, полученный объединением входов m коммутационных элементов, в котором вход может соединиться с любым из m выходов. Конструктивно выполнен в виде шагового или декадно-шагового искателя. Шаговый искатель типа ШИ представляет собой механо-электрический соединитель, в котором коммутация производится за счет механического перемещения щетки

(входа) по контактному полю (выходам). Имеет 10 трехпроводных выходов, потребляемую мощность — 60 Вт, скорость движения щетки — 25-40 шагов в секунду. Декадно-шаговый искатель типа ДШИ также представляет собой механо-электрический соединитель со 100 выходами, имеющий контактное поле 10 декад по 10 трехпроводных выходов в каждой декаде.

            Коммутатор — многополюсник вида nxm c nm точками коммутации, полученный объединением одноименных m выходов  n соединителей, в котором любой из n входов может соединиться с любым из m выходов.

            Во всех простейших коммутационных устройствах соединение входа-выхода всегда происходит через один коммутационный элемент (точку коммутации).

Коммутационное устройство ДШИ имеет индивидуальное управляющее устройство (УУ), воспринимающее управляющие сигналы непосредственно от телефонного аппарата абонента, поэтому АТС ДШ относятся к классу АТС с непосредственным управлением. Коммутационные схемы АТСДШ построены на ДШИ, схемы управления соединением — на реле.

            На рис.18 изображена АТСДШ на 100 номеров. Согласно этой схеме каждый абонент имеет индивидуальный искатель на 100 линий. Каждая АЛ подключается к щеткам своего искателя и, кроме того, заводится на все 100 контактов всех ЛИ, соответствующих АЛ. Запараллеливание одноименных выходов ЛИ эквивалентно образованию коммутатора емкостью 100х100.

 

 

                       

 

 

 

 

            Для установления соединения абонент должен набрать двузначный номер вызываемого абонента (00-99). Импульсы набора первой цифры номера воспринимаются УУ ДШИ, заставляя совершать щетки ДШИ подъем на требуемую декаду, а импульсы набора второй цифры заставляют щетки совершать вращательное движение до ламели, куда включена АЛ вызываемого абонента (на рис.186 обработка двух цифр набора обозначена двумя значками хх). Таким образом, оба движения щеток искателя — подъемное и вращательное — осуществляются под управлением номеронабирателя ТА. Такое движение щеток искателя называется вынужденным, процесс искания — линейным, а совокупность всех ЛИ — ступенью линейного искания.

            Такое построение АТС, при котором каждому абоненту придается ЛИ, является неэкономичным, поскольку требуется большое количество дорогих ЛИ. Даже при установлении всех возможных соединений число одновременно используемых ЛИ не может превысить 50. Теоретически подсчитано и практически подтверждено, что обычно одновременно в АТС участвуют в соединении 10-15% от общего числа абонентов. Поэтому для обслуживания 100 абонентов достаточно иметь 10-15 ЛИ, но при этом нужно предусмотреть такой порядок обслуживания абонентов, чтобы любой из свободных ЛИ мог быть предоставлен во временное пользование любому абоненту, т.е. сделать ЛИ приборами коллективного пользования. Для этого следует установить на каждую АЛ дешевый предварительный искатель (ПИ), который бы обеспечивал подключение АЛ вызывающего абонента к свободному в данный момент ЛИ. Схема такой АТСДШ на 100 номеров с 10 ЛИ изображена на рис.19. Схема является полнодоступной т.к. каждый ЛИ доступен любому абоненту.

 

                       

 

В зависимости от нагрузки может потребоваться разное количество ЛИ, иногда значительно больше 10. Конечно, можно пойти на увеличение выходов из ПИ, имеющего на рис.19 10 выходов, но это приводит к значительному усложнению конструкции ПИ и росту его стоимости. Поэтому идут другим путем — использования неполнодоступного подключения ступени ЛИ к ПИ через промежуточные щиты (ПЩ). Такие щиты применяются почти всегда для соединения между собой ступеней искания и предназначены для равномерного распределения нагрузки предыдущей ступени искания между приборами последующей 4 ступени искания.

 

1.14. АТСДШ со ступенями группового искании

 

            Для получения АТС большей емкости можно идти по пути увеличения емкости контактного поля ЛИ, однако, это вызывает усложнение его конструкции и увеличение стоимости настолько, что это становится невозможным для емкостей АТС свыше 1000 номеров. На АТС, емкость которой превышает емкость контактного поля, все АЛ разбиваются на группы. Для выбора группы, в которой находится нужная линия, устанавливаются групповые искатели.

            На рис.20 приведена схема АТС емкостью 1000 номеров. В такой АТС 100 АЛ разбиваются на 10 групп. На каждую группу из 100 АЛ устанавливают требуемое количество ЛИ, зависящее от нагрузки, потерь и доступности. Пусть расчетным путем получено число ЛИ равное 10. Нумерация линий на такой АТС 3-значная. Первая цифра требуется для выбора группы (в данном случае сотенной), в которой находится требуемая АЛ, вторая и третья — для выбора требуемой АЛ в сотенной группе. Соединение устанавливается следующим образом. При поступлении вызова ПИ отыскивает свободный ГИ, откуда абоненту поступает зуммерный сигнал "ОС". Абонент набирает цифру сотен, при этом ГИ совершает вынужденное движение, поднимая щетки на соответствующую набираемой цифре декаду. В межсерийное время (промежутке между окончанием первой серии импульсов и поступлении второй) щетки ГИ совершают вращательное движение в пределах выбранной декады, отыскивая свободный ЛИ. Одноименные контакты одноименных декад всех ГИ соединены многократно. Таким образом, от каждой декады ГИ образуется 10 выходов к ЛИ, обслуживающих 100 АЛ. Далее абонент набирает цифры десятков и единиц посылкой двух серий импульсов. Щетки ЛИ устанавливаются на ламели вызываемого абонента. После проверки линии на занятость осуществляется посылка вызова, а после ответа — устанавливается разговорный тракт.

 

                                  

 

            Для дальнейшего увеличения емкости АТС следует ввести вторую ступень группового искания. Предельная емкость АТС при этом возрастает до 10 000 номеров, нумерация абонентских линий — 4-значная (0000-9999). Ступень 1ГИ предназначена для выбора определенной тысячной группы, 11ГИ — для выбора сотенной группы, ступень ЛИ отыскивает в своем контактном поле требуемую АЛ. Из-за невозможности использования в качестве первой цифры 0 (индекс выхода на спецслужбы) и 8 (индекс выхода на междугородную связь) АТС с двумя ступенями ГИ не может иметь более 8 000 номеров.

Введение еще одной ступени ГИ позволяет увеличить емкость до 80 000 номеров. Здесь речь идет не о емкости одной АТС, а о емкости сети, имея в виду, что связь в городе при такой емкости обслуживается несколькими РАТС (8 РАТС по 10000 номеров), расположенными в разных районах города. Типовое значение емкости одной АТС — 10 000 номеров.

Сеть, содержащая АТС с тремя ступенями ГИ, должна иметь 5-значную нумерацию. Первая цифра 5-значного номера определяет номер (код) АТС, последующие — номер АЛ внутри выбранной АТС.

            На рис.21 показаны функциональные связи между АТС2 и другими АТС.

 

                       

 

            Если на сети потребуется иметь более 8 АТС, то необходимо перейти на схему с четырьмя ступенями ГИ (рис.22). Абоненты такой сети имеют 6-значную нумерацию, коды АТС (code point) — двузначные, причем первая цифра кода определяет узловой район (номер УВС), а вторая — номер АТС, подключенной к УВС. Предельная емкость телефонной сети с 6-значной нумерацией — 800 000 абонентов.

            Предельная емкость телефонной сети с пятью ступенями ГИ и 7-значной нумерацией— 8 млн. номеров. Ступень искания, следующая за II И называется ДГИ. На рис.23 приведена упрощенная функциональная схема АТС с 7-значной нумерацией.

Узел исходящего сообщения (УИС) со ступенью ДГИ объединяет исходящие нагрузки одного УР. На узле входящего сообщения (УВС) объединяются входящие нагрузки от других УР.

 

                       

                       

 

1.15. АТС координатной системы (АТАК)

 

            В процессе длительной эксплуатации выявились существенные недостатки АТСДШ: невысокая надежность (число повреждений — 0.4-0.8 на номер за год); большие затраты труда на устранение неисправностей и профилактики (примерно 6 чел-часов на номер в год); низкое качество разговорного тракта; сложная технология производства искателей. В 60-х годах началось внедрение АТСК, которые имеют следующие существенные особенности.

            1. В качестве коммутационного прибора используются многократные координатные соединители (МКС) различных модификаций, представляющие собой многопроводные коммутаторы более высокой надежности, чем ДШИ. Однако стоимость точки коммутации в АТСК в два раза выше, чем в АТСДШ.

            2. Регистровое (косвенное) управление соединением. В АТСДШ каждый искатель имеет индивидуальное управляющее устройство (УУ), что неэкономично, т.к. время работы УУ одной ступени примерно 1 с, а среднее время занятия коммутационного прибора — 60-90 с. В АТСК на ступенях искания используются общие УУ (маркеры), обслуживающие большое количество соединений.

            3. Обходный способ установления соединения, при котором маркер определяет вход, по которому поступил вызов, находит требуемый выход, а затем создает цепи срабатывания соответствующих электромагнитов.

            На рис.24 изображена функциональная схема АТСК с 4-значной нумерацией. Применяются три вида ступеней искания: ступень абонентского искания АИ, группового искания ГИ и регистрового искания РИ. Каждая ступень искания выполняет определенную коммутационную задачу: ступень АИ — свободное искание через блоки АВ незанятого исходящего шнурового комплекта ИШК при исходящей связи и линейное искание через блоки DC и ВА при входящей; ступень РИ — свободное искание незанятого абонентского регистра АРБ; ступень ГИ — групповое искание к свободному входящему шнуровому комплекту требуемой тысячной группы ступени АИ.

 

 

 

                       

 

            Рассмотрим назначение ступеней искания и порядок установления соединения на АТСК с 4-значной нумерацией. При поступлении вызова маркер АИ МАВ определяет номер АЛ, осуществляет выбор свободного ИШК и устанавливает соединение между ними. Маркер блока РИ МРИ, обнаружив занятие ИШК, находит свободный абонентский регистр АРБ и через ступень РИ соединяет ИШК с АРБ. Абонент получает из АРБ зуммерный сигнал "ОС" и набирает номер декадным кодом. Все 4-е цифры набираемого номера запоминаются в АРБ, которые хранятся на все время установления соединения.

            Для ускорения процесса установления соединения В АТСК принят быстродействующий способ обмена управляющей информацией между маркерами и абонентским регистром с помощью их многочастотной передачи. Для этого за группой из 10-12 АРБ закреплено два кодовых приемопередатчика (КПП), а маркер имеет индивидуальный КПП. Состав частотных сигналов межрегистрового обмена приведен в табл.1.3, номиналы частот — в табл.1.1, время передачи каждого управляющего сигнала межрегистрового обмена составляет около 40 миллисекунд. Сигналы 1-3 используются для запроса маркером управляющей информации из АРБ частотным способом, сигналы 4-5 — указывают на состояние АЛ, сигнал 6 используется при искажении (приход 1-й или 3-х частот), сигнал 7 — для указания АРБ об организации повторной попытки установления соединения, сигналы 8-10 — для указания АРБ выдачи номерной информации декадным кодом (при установлении связи с АТС ДШ). Если в течении определенного времени (200 мс) МГИ не получит ответа, то он выдает в АРБ сигнал 15 и освобождается.

 

 

                                  

 

            АРБ отмечает положительным потенциалом вход блока 1ГИ, соединенный с ИШК. К этому входу подключается маркер МГИ и посылает в АРБ кодированный частотный сигнал запроса первой цифры номера, определяющей тысячную группу абонентов. После приема первой цифры МГИ выбирает свободную линию к ВШК требуемой тысячной группы, проключает промежуточные линии и отключается. При занятии ВШК создается цепь действия маркера блока CD. MCD фиксирует номер входа и подключает к нему КПП. Затем MCD получает частотным способом три последние цифры номера. Установление входящего соединения на ступени АИ осуществляется совместно маркерами MCD и МАВ. Из ВШК посылаются ПВ и "КПВ", после ответа устанавливается разговорный тракт, питание микрофонов обеспечивают ИШК и ВШК. После установления соединения АРБ и маркеры освобождаются. На рис.24 крестиком помечены количество цифр, обрабатываемых каждым маркером.

            Для АТАК характерно соотношение: число соединений > число АР > число маркеров > число КПП.

 

1.16. АТАК с 5-знатной нумерацией

 

            Функциональная схема АТСК с 5-значной нумерацией приведена на рис.25. Начало процесса установления соединения происходит так же, как и в АТСК с 4-значной нумерацией. АРБ постоянно анализирует принятые цифры номера. Если окажется, что соединение устанавливается к АТСДШ, то с целью ускорения установления соединения занятие КПП и МГИ производится одновременно с приемом АРБ оставшихся цифр номера, т.к. передача одной цифры номера декадным кодом занимает до 1.5 с.

 

 

                       

 

            Внутреннее соединение устанавливается при приеме всех цифр номера. АРБ занимает один из свободных КПП и отмечает занятым вход МГИ. После запроса МГИ АР выдает первую цифру. Она принимается КПП МГИ и анализируется. МГИ запрашивает вторую цифру, подключает АРБ через свободную ПЛ к требуемой тысячной группе и отключается. Последние три цифры номера АРБ транслирует в ступень АИ, где MCD совместно с МАВ устанавливают соединение с требуемой АЛ.

            При исходящей связи МГИ после приема и анализа первых цифр номера определяет вид соединения и тип станции. Он подключает АРБ через свободную ПЛ к свободной СЛ требуемого направления, выдает команду АРБ на выдачу оставшихся цифр номера декадным (к АТСДШ) или частотным (к АТСК) способом и отключается. Последние четыре цифры номера АРБ транслирует в СЛ.

            При входящей связи в ШГИ обрабатывается 1-ый знак — номер тысячи, после чего МГИ проключает разговорные пути к требуемой тысячной группе и отключается.         Оставшиеся три цифры транслируются в ступень АИ частотным способом из ВКСЛ (на рис. не показан). По первой полученной цифре МСД выбирает сотенную группу, а по последним двум цифрам МАВ выбирает абонента сотенной группы.

            На рис.26 и 27 показаны функциональные схемы сети АТСК с 6 и 7-значной нумерацией.

 

                       

 

 

 

                       

 

1.17. Сопряжение АТСК с сетью связи

 

            Связь между РАТС на ГТС обычно осуществляется по СЛ одностороннего действия— исходящим и входящим. Поскольку передача управляющей сигнализации внутри и между АТСДШ производится батарейными импульсами, а внутри и между АТСК — частотным способом, то для взаимной работы АТСДШ с АТСК требуется наличие специальных комплектов — РСЛ, обеспечивающих преобразование (конвертирование) одного вида сигнализации в другой. Включение межстанционных исходящих и входящих физических СЛ и линий, уплотненных аппаратурой КРР (КАМА), показано на рис.28.

            Во всех случаях регистры АТСК принимают информацию от абонента шлейфным способом декадными импульсами. При связи от АТСДШ входящие трехпроводные физические СЛ подключаются к многопроводным (не менее четырех) входам ГИ с помощью входящих подключающих комплектов ПКВ, двухпроводные — через РСЛВ2 и ПКВ, а уплотненные — с помощью РСЛВУ и ПКВ. Кроме того, ПКВ подключают через ступень регистрового искания РИВ входящие регистры ВРД. ВРД получают информацию батарейным способом декадными импульсами, а выдают частотным способом.

            Исходящая связь к АТСДШ по трехпроводным ФЛ организуется через исходящие подключающие комплекты ПКИЗ, за которыми жестко закреплены исходящие регистры ИРД. ИРД осуществляет прием информации из АР частотным способом, а выдает — батарейным способом. После окончания набора всего номера АР выдает частотным способом первую цифру в МГИ, а остальные — в ИРД, который передает их батарейным способом.

 

                       

 

            Исходящая связь с АТСДШ по уплотненным СЛ производится через комплекты РСЛИУ. Если в окружении АТСК большинство АТСДШ, то экономично устанавливать в АР и ВРД передатчик декадных импульсов ПДИ, вместо использования ИРД и КПП. Регистры, обеспечивающую выдачу управляющей информации двумя способами — частотным и батарейным, — имеют в обозначении букву "Б" (АРБ, ВРДБ). В этом случае АРБ после приема кода РАТС ДШ занимает маркер блока ГИ и, получив запрос, выдает частотным кодом код РАТС. Затем МГИ выбирает свободную СЛ в требуемом направлении и посылает в АРБ управляющий сигнал "Выдать остальные цифры батарейным способом". При этом КПП освобождается, а с помощью ПДИ происходит выдача оставшихся цифр батарейным способом.

            Входящая связь от АТСК по физическим 3-проводным СЛ осуществляется через РСЛВЗ, а исходящая — через РСЛИ3. Управляющая информация передается многочастотным кодом.

 

1.18. Коммутационные блоки АТАК

 

            Из-за более высокой стоимости точки коммутации в АТСК на ступенях искания используются многозвенные коммутационные поля (КП). Коммутационное поле (КП)— многополюсник вида NxM, в котором любой поступивший на вход вызов может соединиться с любым из М выходов в соответствии с заданным режимом установления соединения. Простейшее КП — коммутатор.

            В режиме свободного искания любой поступивший на вход вызов соединяется с любым свободным выходом.

            В режиме группового искания выходы КП разбиваются на h направлений и за каждым направлением закрепляется Vj (j=l,...h) выходов так, что Vl + V2 + ... Vh = М. Поступивший на вход вызов соединяется с любым свободным выходом выбранного направления.

В режиме линейного искания поступивший вызов соединяется с одним фиксированным выходом.

            Построение КП большой емкости на основе коммутатора приводит к резкому возрастанию коммутационного оборудования. С целью его экономии в системах коммутации большой емкости используются многозвенное КП, представляющее собой множество отдельных коммутаторов, определенным образом связанных между собой промежуточными линиями (ПЛ). Для сравнения однозвенного и многозвенного КП рассмотрим следующий пример.

            В однозвенных схемах с числом входов N и числом выходов М число точек коммутации равно Tl=NM. Если же применить двухзвенную односвязную схему (рис.29), то число точек коммутации вычисляется по формуле:

 

                       

 

            Например, если на ступени ГИ необходимо обеспечить N=20 входов и М=100 выходов, то в АТСДШ потребуется установить 20 столинейных ГИ с запараллеленными выходами. Число точек коммутации будет равно Т1=20х100=2000. В АТСК для этой ступени ГИ применяется двухзвенное односвязное КП с параметрами n1=5, m2=10, имеющее число точек коммутации Т2=20х100 (1/10+1/5) = 600. В данном примере звеньевое КП дает экономию точек коммутации на 70%.

            Рассмотрим двухзвенное односвязное КП ступени ГИ вида 80х120х400, изображенное на рис.30, применяемое на основных ступенях АТСК в режиме группового искания.

 

                       

 

В коммутаторе первого звена используются два коммутатора с числом входов n1=14 и четыре — с n1=13. Выходы коммутатора второго звена разбиты на h направлений по q линий в направлении, максимальная доступность в направлении D=hq. Равномерное разбиение линий направления между коммутаторами повышает надежность и снижает внутренние блокировки в КГ1. При необходимости в схеме маркера можно изменить деление линий на направления за счет уменьшения числа направлений, устанавливая D=20, 40 или 60.

            На ступени абонентского искания применяется линейное искание, и использование двухзвенных односвязных КП приводит к недопустимым потерям за счет внутренних блокировок. Поэтому исходящее соединение устанавливается через два звена АВ, а входящее — через четыре — РСВА. Схема ступени АИ по исходящей связи приведена на рис.31.

 

                       

 

1.19. АТС квазиэлектронной системы (АТСКЭ)

 

            Основными недостатками электромеханических АТСДШ и АТСК являются: трудоемкость изготовления коммутационных приборов; недостаточно высокая скорость соединения, особенно в системах с общими управляющими устройствами; большие расходы на эксплуатацию вследствие периодической регулировки и замены подвижных частей; сравнительно небольшой срок службы; недостаточная надежность; большие габариты и масса; ограниченные возможности представления абонентам дополнительных видов обслуживания.

            Указанных недостатков в значительной степени лишены АТС квазиэлектронной системы (АТСКЭ), в которых в качестве коммутационного элемента используются герконовое реле, представляющее собой быстродействующий герметизированный контакт, помещенный в стеклянную вакуумную малогабаритную трубочку (длина — 27 мм), поверх которой располагается обмотка управления контактом. Из отдельных герконовых реле выполняется многократный герконовый соединитель (МГС), представляющий собой коммутатор. Различают герконы с электрическим и магнитным удержанием. В первых удержание контакта в замкнутом состоянии достигается постоянным протеканием тока в обмотке реле, что приводит к значительному расходу электроэнергии. В герконах второго типа — ферридах — удержание контакта происходит за счет остаточной магнитной индукции контактов во время прохождения колокообразного импульса амплитудой 10 А по обмотке реле. Выключение феррида происходит подачей импульса меньшей амплитуды и противоположной полярности.

            На рис.32 представлена структурная схема АТСКЭ.

 

                                  

            Блоки абонентских линий БАЛ и блоки соединительных линий БСЛ в зависимости от емкости АТСКЭ имеют 2- или 4-звенное построение. Во входы БАЛ через абонентские комплекты АК включаются АЛ, в выходы БСЛ — комплекты исходящих ИКСЛ и входящих ВКСЛ соединительных линий, устройства обработки сигнальной информации: приемники набора номера ПНН, многочастотные приемопередатчики МПП, шнуровые ШК и другие комплекты, необходимые для обслуживания вызова. Для установления транзитных соединений в БСЛ устанавливаются перемычки. Соединения ШК, БАЛ и БСЛ производятся на ПЩ (не показан).

            Управлением соединениями осуществляет управляющее устройство, которое состоит из периферийного ПУУ и центрального ЦУУ управляющих устройств. ЦУУ работает по записанной программе и предназначено для логической обработки в реальном масштабе времени информации о вызовах, поступающих из ПУУ. Программа функционирования ЦУУ хранится в полупостоя ином запоминающем устройстве ППЗУ, оперативные данные об абонентах (тип ТА, категория абонентов и т.д.), а также данные об устанавливаемых соединениях хранятся в оперативном запоминающем устройстве ОЗУ. ПУУ предназначено для согласования ЦУУ с комплектами по уровню и быстродействию.

            Снятие вызывающим абонентом микротелефонной трубки фиксируется АК и отмечается в ПУУ, которое периодически опрашивается ЦУУ в соответствии с программой. ЦУУ в ОЗУ определяет категооийность вызывающего абонента, тип его ТА (дисковый или кнопочный) и свободный ПНН. Затем определяется путь к выбранному ПНН и формируются команды для его проключения. Из ПНН абоненту посылается акустический сигнал "ОС" и абонент приступает к набору номера. ЦУУ через ПУУ постоянно отслеживает процесс набора номера и при его завершении приступает к анализу. Если в результате анализа выясняется, что соединение внутреннее, то через БАЛ и БСЛ проключаются свободные соединительный пути: комплект посылки вызова — вызываемому абоненту и комплект акустического сигнала "КПВ" — вызывающему абоненту. После получения от вызываемого абонента сигнала ответа размыкаются ранее установленные соединения, и абоненты соединяются между собой через ШК.

Если в результате анализа принятого номера выяснится, что соединение исходящее, то ЦУУ определяет направление к другой АТС, ее код и отыскивает свободный ИКСЛ. Далее отыскивается соответствующий коду станции частотный (МПП) или батарейный (БПП) приемопередатчик и проключается путь через БСЛ. После этого на входящую АТС передается необходимая информация о соединении, а после приема сигнала ОТВЕТ размыкаются ранее установленные соединения, и устанавливается соединение АК-БАЛ-БСЛ-ИКСЛ.

            Сигнал входящего вызова воспринимается ВКСЛ, которое периодически опрашивается ЦУУ. По номеру ВКСЛ определяется тип входящей АТС. Если исходящая АТС — координатная, то через БСЛ подключается свободный МПП, если — декадно-шаговая, то цифры номера принимает ВКСЛ. После приема номера ЦУУ проключает ВКСЛ через БСЛ к комплекту акустического сигнала "КПВ", а комплект ПВ через БСЛ и БАЛ к вызываемому абоненту. После ответа вызываемого абонента разрушаются ранее установленные соединения, и устанавливается входящее соединение ВКСЛ-БСЛ-БАЛ-АК.

 

1.20. Коммутационное поле АТСКЭ

 

            В АТСКЭ большой емкости БАЛ и БСЛ имеют 4-звенное построение (рис.33 и 34). БАЛ построен из блоков концентрации (звенья А и В) и блоков смешивания (звенья С и D). Блок концентрации имеет параметры 64x32x16, коэффициент концентрации — 4, связность — 4 и предназначен для концентрации абонентской нагрузки; рассчитан на удельную нагрузку 0.1 Эрл.

 

 

                       

 

 

 

                                  

 

            БСЛ также имеет 4-звенную структуру и предназначен для смешивания нагрузки. Построен на основе блоков смешивания емкостью 64х64. Блочное построение КП позволяет наращивать емкость АТСКЭ путем добавления блоков.

            Для учрежденческих и сельских АТС, имеющих небольшую емкость, используются 2- звенные БАЛ и БСЛ. БАЛ имеет структуру 256х128х64 (рис.35), а БСЛ — 128х128х128 (рис.36). С помощью таких блоков обеспечиваются градации от 512, 1024, 2048 номеров.

Таким образом, коммутационное поле АТСКЭ комплектуется из требуемого числа БАЛ и БСЛ, которые соединяются между собой через промежуточные щиты, причем наращивание емкости происходит, как правило, без нарушения ранее установленных связей.

 

                       

 

1.21. Электропитание АТСКЭ

 

            На ТСКЭ требуются различные виды номиналы напряжений постоянного тока: ± 5В,

± 6В,  ±12 В для питания полупроводниковых устройств АТС, ± 60 В для питания систем уплотнения, комплектов соединительных линий и аварийного питания.

            К АТС предъявляются высокие требования по надежности — 2 часа простоя за 40 лет. Это налагает жесткие требования к электропитающей установке (ЭПУ) АТС.

            Основным источником энергоснабжения АТС является сеть переменного тока. Для повышения живучести основного источника переменный ток подводится по двум независимым фидерам и дополнительно резервируется дизельным генератором ДГ. Однако эти меры не обеспечивают безобрывность переключения сети переменного тока. Поэтому на АТС создается первичная сеть постоянного напряжения -60 В с заземленным "плюсом", образуемая выпрямительным устройством ВУ и аккумуляторной батареей АБ (рис.37), которую используют источники вторичного электропитания (ИВЭ).

 

                       

 

            В исправном состоянии ЭПУ работает от сети переменного тока через ВУ, потребление питания от АБ не происходит. При выходе из строя одного из фидеров он отключается и подключается другой. При выходе из строя второго фидера запускается ДГ. Аккумуляторная батарея "сглаживает" броски напряжения, происходящие при переключениях. При отказе ДГ  АТС продолжает функционировать в течение 2-6 часов, получая питание от АБ.

 

1.22. АТС электронной системы (АТСЭ)

 

            Среди множества модификаций электронных АТС в настоящее время подавляющее большинство из них являются цифровыми. Для демонстрации превосходства АТСЭ приведем данные об относительных затратах на изготовление, монтаж и эксплуатацию различных систем:

 

                       

 

            Принцип цифровой коммутации основан на временном разделении каналов и поясняется рис.38. Переключатели ЛА и ПВ синхронно (одновременно) на обоих концах линии связи (ЛС) подключают абонентов в соответствии с заданной таблицей соединений. Синхронность переключения обеспечивается тем, что на передаче датчик синхрометки (ДСМ) циклически выдает специальный сигнал, означающий начало цикла, а приемник синхрометки (ПСМ) по его положению подстраивает скорость и фазу переключения на приеме. Таблица соединений на приеме оперативно обновляется приемником (ПРМ) в соответствии с информацией, полученной от передатчика (ПРД). Если переключение будет происходить достаточно быстро, то абоненты "не замечают" его. Это дает возможность передавать по одной линии связи большое количество одновременно установленных разговоров. В цифровых АТСЭ по линии связи разговорные сигналы передаются в цифровой форме поэтому перед передачей они предварительно преобразуются в цифровую форму.

 

                       

 

            В цифровых АТСЭ исходная речевая информация преобразуется в цифровую форму, представляющую собой непрерывный поток двоичных цифр вида ...1011010... Преобразование основано на теореме А.В. Котельникова (в иностранной литературе — теорема Найквиста), согласно которой любой непрерывный (аналоговый) сигнал, имеющий ограниченный спектр fl-f2, может быть представлен в виде дискретных отсчетов исходного сигнала, следующих друг за другом с частотой следования 2f2. Восстановление исходного сигнала из дискретного производится его пропусканием через фильтр нижних частот.

            Преобразование исходного речевого сигнала в цифровой происходит в два этапа. На первом этапе (рис.39a) происходит дискретизация, т.е. выделение из исходного сигнала отдельных отсчетов и округление его значения до наиближайшего разрешенного к передаче уровня Ui. Число уровней передачи выбирается равным 128, что вполне достаточно для качественного воспроизведения речи. Этот процесс называется амплитудным квантованием. На втором этапе производится кодирование квантованного сигнала, при котором амплитуда каждого отсчета отображается в виде двоичного (цифрового) 8-разрядного кода, при этом первый разряд определяет полярность (знак) отсчета, а оставшиеся 7 разрядов — амплитуду отсчета (рис.39б). Устройство, осуществляющее аналого-цифровое преобразование на передаче и обратное — цифро-аналоговое преобразование на приеме, называется кодеком. Для обеспечения качественной передачи речи частота отсчетов выбрана равной 8 кГц, поэтому скорость передачи речи в цифровой форме равна В=64 кб/с. Такой процесс преобразования исходного сигнала носит название импульсно-кодовой модуляции (PCM — Pulse Code Modulation).

 

                       

 

            Для экономии линейно-кабельных сооружений связи по ним передается не один, а группа цифровых сигналов, следующих друг за другом в строгом порядке со своими скоростями передачи. Суммарная скорость передачи группового сигнала увеличивается в соответствующее количество раз. Процесс объединения отдельных цифровых сигналов в единый цифровой поток называется мультиклексированием, а устройство, его осуществляющее, — мультиплексорам. Обратное восстановление исходных сигналов осуществляют демультиплексори.

            На рис.40 представлен процесс мультиплексирования 2-х цифровых сигналов. На рис.41 представлена структура группового цифрового тракта вида 30B+D на 30 разговорных В-каналов со скоростью передачи 64 Кб/с каждый и один сигнальный D-канал, расположенный в 16-м канале (Р=В16). Формат цифрового тракта специфицирован в Рекомендации МККТТ G.704.

 

                                              

 

 

            Для правильного декодирования порядка следования каналов каждый четный цикл (RO, R2,:..R14) начинается со специального сигнала — цикловой синхрометки (FAS — Frame Alignment Signal), расположенной в 0-м канале. Синхрометка имеет постоянное кодовое значение х0011011 и период следования 250 мкс. В случае потери (нераспознавания) синхрометки на удаленном конце в течение 4-х циклов подряд он высылает извещение о ее потере битом У в следующем нечетном цикле. Шестнадцать циклов с порядковыми номерами 0,1,2,...15 образуют сверхцикл. Для правильного декодирования порядка следования циклов каждый сверхцикл начинается со специального сигнала — сверхцикловой синхрометки (MFAS — Multi Frame Alignment Signal), имеющей постоянное кодовое значение 0000xZxx и период следования 2 миллисекунды в 16-м канале 0-го цикла.

            Передача СУВ производится в 16-м канале (D-канале) с пропускной способностью 64 кб/с. Имеется два способа использования D-канала. В первом случае за каждым соединением закрепляется часть пропускной способности 16-го канала, в виде одного или двух выделенных каналов сигнализации в соответствующем сверхцикле: за 1-м каналом — 1-ый и 2-ой биты 16-го канала 1-го цикла, за 2-м — 1-ый и 2-ой биты 2-го цикла, ... за 17-м каналом — 5-ый и 6-ой биты 1-го цикла, ... за 31-м каналом — 5-ый и 6-ой биты 15-го цикла (рис.41). Скорость передачи по одному выделенному каналу — 0.5 Кб/сек., что вполне достаточно для передачи линейной и регистровой сигнализации декадным кодом со скоростью 10 ипм./сек. Такой метод называется передачей по выделенным сигнальным каналам (ВСК, CAS — Channel Associated Signaling). Во втором случае 16-ый канал на время передачи сигнализации занимается полностью в порядке очереди. Такой метод передачи СУВ называется сигнализацией по общему каналу (ОКС, CCS — Common Channel Signaling). Передача по ОКС производится пакетами, обязательно имеющими в заголовке адресную часть, определяющую его принадлежность к конкретному цифровому тракту и разговорному каналу. Общий канал сигнализации может размещаться и в любом другом канале вместо разговорного канала.

 

                       

1.23. Каноническая схема цифровой АТСЭ

 

            Структурная схема цифровой АТСЭ изображена на рис.42. АТСЭ состоит из отдельных модулей, представляющие собой функционально-конструктивные единицы, число и тип которых определяется в зависимости от емкости, нагрузки и сетевого "окружения". В состав АТСЭ входят модули абонентских линий (МАЛ), цифровой коммутации (МЦК), соединительных линий (МСЛ) и другое дополнительное оборудование. Управляющее устройство (УУ) осуществляет логические функции по установлению соединений в АТСЭ и обеспечивает выполнение директив оператора, поступающих с его рабочего места (PMO).

Модуль абонентских линий содержит абонентские комплекты (АК) и мультиплексор цифрового тракта (Мх). Абонентский комплект обеспечивает взаимодействие оборудования АТСЭ с оконечным устройством пользователя (телефонным аппаратом). Мультиплексор производит мультиплексирование индивидуальных В-каналов.

            Модуль цифровой коммутации содержит коммутационное поле (КП), линейные комплекты (ЛК), генератор зуммерных сигналов (ГЗС), цифровые передатчики (ПРД) и приемники (ПРМ). Коммутационное поле производит коммутацию любого канального интервала (time slot) любого входящего тракта с любым канальным интервалом любого исходящего тракта. Линейный комплект обеспечивает синхронизацию ИКМ трактов и преобразование линейного сигнала. Генератор зуммерных сигналов вырабатывает различные зуммерные сигналы, посредством которых абонент уведомляется о прохождении фаз соединения. Цифровые ПРД и ПРМ предназначены для работы с ОКС при связи с аналогичными цифровыми АТСЭ.

            Модуль соединительных линий устанавливается только при сопряжении АТСЭ с другими типами АТС и содержит комплекты соединительных линий (КСЛ) различного вида КСЛ предназначены для согласования унифицированного интерфейса МЦК с конкретным типом СЛ (3-х проводной физической СЛ, с 4-х проводной аналоговой системой передачи СП и т.д.).

            Цифровые многочастотные передатчики (ПРДЧ) и приемники (ПРМЧ) обеспечивают прием СУВ от телефонных аппаратов с частотным набором, а также обмен СУВ многочастотным кодом по СЛ.

По шине данных и управления (ШДУ) УУ задает команды и контролирует изменение состояния комплектов.

 

 

 

                                  

 

            В исходном состоянии УУ устанавливает КП в исходное состояние: разъединяет все разговорные каналы и проключает в КП входные 16-е каналы на ПРМ, осуществляющий групповую обработку ОКС от всех трактов. Аналогично все выходные 16-е каналы подключаются к ПРД. УУ проверяет целостность ИКМ-трактов, убеждаясь в наличии сигнала "синхрометка" во всех рабочих трактах и приступает к обслуживанию абонентов.

Сигнал о снятии абонентом микротелефонной трубки передается по ШДУ в УУ по цепи: АК-ШДУ-УУ. В своем ОЗУ УУ определяет тип ТА и для ТА с частотным набором выбирает свободный ПРМЧ, который подключается по цепи: передающий провод АК — КП — ПРМЧ. УУ командами по ШДУ проключает ГЗС через КП к АК по цепи: ГЗС - КП -приемный провод АК. В АК из ГЗС начинает поступать акустический сигнал "ОС".

            Информацию о номере вызываемого абонента УУ получает от ПРМЧ по цепи: АК - КП- ПРМЧ - ШДУ - УУ (для ТА с частотным набором) или непосредственно по цепи: АК-ШДУ-УУ (для ТА с декадным набором). При поступлении первой цифры номера УУ отключает ГЗС, разрушая цепь: ГЗС - КП - приемный провод АК. По мере поступления цифр номера УУ производит их анализ.

            Если соединение внутреннее, то УУ после принятия всех цифр номера отключает ПРМЧ, выдает по ШДУ в АК команду на выдачу сигнала ПВ вызываемому абоненту, а вызывающий абонент снова подключается через КП к ГЗС, откуда подается сигнал "КПВ". Задействованный ПРМЧ освобождается для обслуживания другого абонента.

При ответе абонента УУ соединяет в КП абонентов между собой, проключая в КП два пути: передающий провод от АК абонента А - КП - приемный провод к АК абонента В и передающий провод от, АК абонента В - КП - приемный провод к АК абонента А.

            Отбой одного из абонентов обнаруживает АК и сообщает об этом УУ по ШДУ. УУ разъединяет в КП установленное соединение между абонентами и устанавливает новое соединение: ГЗС - КП - приемный провод АК неосвободившегося абонента. Неосвободившемуся абоненту начинает поступать зуммерный сигнал "Занято" до момента его отбоя. При двустороннем отбое соединение приходит в исходное состояние.

            Если анализ первых принятых цифр номера показал, что соединение исходящее, то УУ находит свободный исходящий канал, соединяет его в КП с АК вызывающего абонента, в своем ОЗУ определяет тип СЛ и по принятому протоколу производит обмен СУВ со встречной станцией. При установлении соединения с аналогичной АТСЭ СУВ передаются по ОКС по цепи: УУ - ШДУ - ПРД - КП - ЛК - 1 6-й канал ОКС, а принимаются по цепи: 16-й канал ОКС - ЛК - КП - ПРМ - ШДУ - УУ, при этом соединение устанавливается наиболее быстро (за доли секунды). При установлении связи с АТСК и АТСДШ вместо ПРМ и ПРД подключаются ПРДЧ и ПРМЧ, а время установления соединения достигает единиц секунд из-за относительно медленного процесса трансляции номера (по аналоговой СЛ с частотным разделением каналов) и даже свыше десяти секунд (по физической СЛ с декадным набором номера). В случае незанятости абонента со встречной АТС по разговорному каналу СЛ начинает поступать акустический сигнал "КПВ", который снимается при ответе абонента.

            Отбой своего абонента УУ обнаруживает чтением ШДУ и по принятому протоколу для СЛ выдает команду на выдачу линейного сигнала ОТБОЙ А, подключает через КП ГЗС, откуда не освободившемуся абоненту поступает акустический сигнал "Занято". После его отбоя по СЛ поступает линейный сигнал ОТБОЙ В. УУ формирует команду на выдачу линейного сигнала РАЗЪЕДИНЕНИЕ и после получения из СЛ линейного сигнала ОСВОБОЖДЕНИЕ приводит все задействованные комплекты в исходное состояние.

            Входящее соединение УУ обнаруживает сканированием ШДУ. В своем ОЗУ УУ определяет тип СЛ и по принятому протоколу производит прием СУВ. По окончании приема УУ производит анализ принятых цифр и выдает в ШДУ команду на включение сигнала ПВ вызываемому абоненту, а входящую СЛ подключает к ГЗС, откуда вызывающему абоненту встречной станции подается акустический сигнал "КПВ". При ответе абонента УУ передает по СЛ линейный сигнал ОТВЕТ и проключает абонентов между собой.

            Разъединение входящего соединения не отличается от разъединения исходящего соединения.

            Транзитная соединения устанавливаются между соединительными линиями, которые часто имеют различные типы сигнализаций, поэтому одной из важнейших задач транзитной АТС является конвертирование одного вида сигнализации в другой (interworking). При отсутствии соединительных путей в требуемом направлении транзитная АТС прерывает обслуживание соединения путем выдачи соответствующего сигнала исходящей стороне, которая и формирует зуммерный сигнал "Занято".

            С PMO оператор АТСЭ имеет возможность корректировать конфигурацию станции задавая ее емкость, категорийность абонентов, маршруты установления соединений, протоколы обмена по СЛ и т.д. Для снижения эксплуатационных затрат используется система централизованного обслуживания АТСЭ, когда с узловой или центральной станции оператор с одного PMO производит дистанционный надзор и управление другими станциями.

            Наличие управляющего устройства с записанной программой позволяет эффективно реализовывать дополнительные виды обслуживания (ДВО, supplementary service): уведомление о поступлении нового вызова (CALL WAITING), наведение справки во время разговора (ENQUIRY), конференц-связь (CONFERENCE), перевод вызова (TRANSFER), вызов без набора номера (HOTLINE), переадресация вызова (CALL DIVERSION), побудку по телефону (МАКЕ-13Р) и т.д. Сервис ДВО может быть заказан как заранее набором комбинации "*" и двузначного кода услуги, так и во время разговора кратковременным нажатием на рычажный переключатель (hook flash) и донабором кода услуги. Отказ от услуги производится набором комбинации "#" и ранее набранного двузначного кода услуги.

 

 

 

1.24. Общие принципы построения общего канала сигнализации

 

            Общий канал сигнализации (ОКС) по технико-экономическим причинам реализуется только на АТС с записанной программой. Каждая АТС на сети идентифицируется индивидуальной сигнальной точкой доступа (SPC — Signaling Point Code). Несколько отдельных ОКС между смежными АТС (SL — Signaling Link) объединяются в звено (LS — Link Set). Передача сигнализации производится порциями в виде отдельных сообщений (message). Обработка сигнализации физически реализуется 4-мя уровнями: 1-ый уровень (Ll — Level 1) осуществляет физическую передачу сигнальных сообщений; 2-й уровень (L2) обеспечивает их безошибочную транспортировку; 3-й уровень (LЗ) производит распределение сообщений между SL внутри одного и того же LS; 4-й уровень (L4) обрабатывает смысловое содержание сообщений пользователей ОКС, наиболее важным из которых является пользователь интегральной сети (ISUP — Integrated Service User Part). Первые три уровня, обеспечивающие доставку сообщений, объединяются под общим названием транспортной среды сообщений (МТР — Message Transfer Part).

            Существуют три вида сообщений: сигнальные (MSU — Message Signal Unit), которыми обмениваются L4; аварийные (LSSU — Link Status Signal Unit), посредством которых L2 извещают друг друга о сбойных ситуациях; заполняющие (FISU — Fill-in Signal Unit), по прохождению которых во время спада нагрузки L2 контролирует целостность SL.

           Сигнальная информация передается MSU, формат которой приведен на рис.43.

 

                       

 

Обозначения:

            Sl (Service Indicator) — индикатор услуги, указывает на вид пользователя L4, длина 4 бита, код 5 (двоичный вид 0101) — указывает на пользователя сети с интеграцией служб (ISUP);

            ХХ — пустые 2 бита;

            NI (Network indicator) — индикатор сети, указывает из какой сети поступило сообщение, длина 2 бита, код 2 — национальная сеть;

            DPC (Destination Point Code) — код пункта назначения, указывает адрес доставки, длина 14 бит;

            OPC (Origination Point Code) — код пункта отправления, указывает адрес отправителя, длина — 14 бит;

            SLS (Signaling Link Selection) — индикатор звена сигнализации, указывает на номер SL внутри LS, по которой передается сообщение, длина 4 бита;

            CIC (Circuit Identification Code) — идентификатор канала, указывает на номер разговорного канала в пучке, который обслуживается SLS, длина 2 байта (первые 5 бит CICL указывают на один из 32-х разговорных каналов, последующие 7 бит CICH — на номер ИКМ-тракта, 4-е — не используются);

            МТ (Message type) — тип сообщения, указывает на характер передаваемой информации, длина — 1 байт, наиболее распространенные типы сообщений приведены в табл.1.4;

            MFP (Mandatory Fixed Part) — обязательная часть сообщения фиксированной длины из 4-х параметров общей длиной 5 байт;

            MVP (Mandatory variable part) — обязательная часть сообщения переменной длины; OP (Optional part) — необязательная часть сообщения.

 

                       

 

 

                       

 

                       

 

                       

 

                       

 

                       

 

                       

                       

 

                       

 

            На рис.44 и 45 приведены типовые сценарии установления соединения в местной сети при совместном использовании ISUP и D03-D. Отмеченные в рамках сигналы передаются при выполнении соответствующих условий. Красным цветом выделены моменты таймирования ожидания прихода ответного сигнала, синим — обозначены моменты их снятия, желтым— процедура АОН. Сообщения ССL и SUS, введенные администрацией национальной сети России для поддержания процедуры двустороннего отбоя в случае определения злонамеренного вызова, как видно из рисунков не является необходимыми, и могут быть исключены.

 

 

 

Сценарий установления соединения в местной сети ISUP — D03-D

 

 

                                  

 

Сценарий установления соединения в местной сети D03-D - ISUP

 

 

                       

 

 

Глава 2

УСТРОЙСТВО СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ЦИФРОВЫХ АТС

 

2.1. Общие понятия о синтезе логических устройств

 

            Технические устройства реализуются в виде комплекса технических средств, который в общем виде изображен на рис.46 и состоит из устройства ввода-вывода информации (УВВИ) и логического устройства. В УВВИ входят датчик данных, с помощью которого оператор задает входные параметры решаемой задачи для логического устройства, и исполнительное устройство, которое в удобной для оператора форме представляет решение задачи. Логическое устройство содержит ряд логических автоматов, число которых зависит от сложности решаемой задачи. Применительно к сети связи под УВВИ понимается абонентское устройство, а под логическим устройством — цифровая автоматическая телефонная станция (АТСЦ). Такое представление обладает свойством итерации: любой логический автомат может быть представлен в виде рис.46, но в качестве датчика для него является предыдущий логический автомат, а в качестве исполнительного устройства — последующий.

 

                       

 

            Техническая реализация логических автоматов реализуется на аналоговой или цифровой технике. Полезная информация аналоговых сигналов заложена в амплитуде сигнала и, принимающего любые значения в диапазоне от -Um до +Un (на рис.47а — от -u4 до +u5), в то время как полезная информация цифрового сигнала заложена в моментах смены знака сигнала, принимающего только два возможных значения: -U или +U (рис.47б).

            Цифровая передача и обработка информации имеет преимущества перед аналоговыми методами в части помехоустойчивости, простоты реализации, стоимости и поэтому находят все более широкое применение, вытесняя последние.

 

                       

 

 

            Для увеличения объема передаваемой информации используется многоразрядная передача информации. Для цифрового автомата без памяти выходные параметры зависят только от текущих значений входных параметров Хk:

 

 

 

                                  

 

а для автомата с памятью — еще и от внутреннего состояния автомата S(t-1) в предыдущий интервал времени (рис.48):

 

 

                                  

                                  

                       

 

                                  

 

            В цифровых логических автоматах значения переменных Х и У принимают два возможных значения: 0 или 1, что обычно соответствует электрическим напряжениям не более 0.4 В и не менее 2.4 В, соответственно.

            Для описания функционирования логических автоматов применяют таблицы истинности, представляющие собой зависимости набора выходных параметров от набора входных параметров:

 

                       

 

 

 

            Путем синтеза (сборки) простых логических схем реализуются сложные логические функции. Наиболее часто встречающиеся функции выпускаются в виде серийных микросхем.

Дешифратор — логический автомат, устанавливающий взаимно однозначное соответствие между входным многоразрядным кодом и номером выхода. Таблица истинности для 3-входового дешифратора:

 

                       

 

 

 

            Мультиплексор — логический автомат, осуществляющий временное уплотнение входных сигналов путем последовательного проключения информационных входов D0...Dn в соответствии с заданным кодом А0...Аm. Таблица истинности 3-входового мультиплексора:

 

                       

 

            Триггер — логический автомат, способный хранить 1 бит данных. Имеются  различные модификации.

            Таблица истинности для RS триггера:

 

                                              

 

            Таблица истинности для JK-триггера (Х - безразличное значение, \ — нисходящий фронт входного сигнала):

 

                                  

 

            Каскадным включением триггеров легко реализуются счетчики с коэффициентом деления кратным 2. Счетчики с другими значениями коэффициента деления получаются исключением соответствующего числа состояний. Например, "счетчик на 5" получается исключением из "счетчика на 8" 3-х состояний, "счетчик на 17" — из "счетчика на 32" исключением 15-и состояний и т.д. При этом следует просмотреть все возможные состояния переходов, исключающие "зависание" автомата.

            Счетчики-регистры — логические автоматы, способные хранить несколько бит информации и производить операции прямого и обратного счета. Широко используются для построения делителей частоты. Таблица истинности для счетчика-регистра (V1,Р1 — входы разрешения счета, РЕ — перенос с предыдущего звена, Р0 — перенос на следующее звено,  —  восходящий фронт входного сигнала):

 

                                   

 

           Сдвиговые регистры — логические автоматы, способные сдвигать информацию в обе (вправо или влево) стороны. Таблица истинности сдвигового регистра:

 

 

            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. Таблица истинности для статической памяти с организацией 1024х1 бит (А0...А9- адрес ячейки памяти, CS — разрешение работы, W/R — выбор операции запись/чтение, D— вход данных, Dx — выход данных):

 

                                  

 

2.2. Асинхронная передача сигналов

 

            При передаче сигналов должны быть предусмотрены меры, исключающие пропадание информации за счет разностей частот, генерируемых приемником и передатчиком. Если приемник и передатчик работают на одной и той же частоте, то система называется синхронной, в противном случае — асинхронной. Передаваемая информация передается блоками различной длины, поэтому для правильной расстановки поступающих сигналов приемник обязательно должен работать синфазно с передатчиком, т.е. опознавать начало блока.

            В асинхронных системах передатчик и приемник работают на своих частотах (рис.49):

 

                       

 

            Передача производится блоками постоянной длины (на рис.50а — 10 бит), блок начинается заголовком (STR) и заканчивается концевиком (STP). Приемник, получив заголовок, для обеспечения синфазности устанавливает фазу своего генератора на моменты опознавания информации в середину поступившего заголовка (на рис.50a заголовок изображен в виде бита STR, а моменты настройки приемника на рис.506 помечены Х). По мере приема информации за счет разности частот происходит постепенное смещение моментов опознавания относительно центра. Если В — длина блока, Ft — скорость передачи, Fr — скорость приема, d = |Ft-Fr|/Fr- относительная стабильность приемного генератора, то при непрерывной передаче за 1 сек будет потеряно в=dB бит информации. Поэтому в асинхронных системах передача производится на относительно низких скоростях блоками небольшой длины с периодической остановкой для подстройки фазы приемного генератора. При этом наличие высокостабильных генераторов не требуется. Для стыка RS-232 В=10 бит (1 бит STR, 1 бит STP и 8 бит информации), смещение момента приема относительно центра 1%, поэтому d = в/В = 1Е-З.

 

           

 

            Рассмотрим реализацию контроллера ввода/вывода стыка RS-232.

Передающая часть контроллера (ПРД) приведена на рис.51. Она функционирует под управлением передатчика информации (ПДИ).

            Предварительно ПДИ задает скорость работы путем ввода в регистр скорости значения n=115200/f, где f — требуемая скорость работы. Например, для скорости f=9600 бит/с n=12, для f=600 — n=192 и т.д. Дешифратор скорости совместно с делителем частоты и мультиплексором Мх обеспечивают поступление выбранной частоты на вход схемы И. Затем ПДИ приступает к работе с каналом связи по следующему алгоритму.

            1. Организует вычислительный процесс, результаты которого необходимо передать в канал связи.

            2. Производит чтение готовности передатчика, убеждаясь в том, что предыдущая информация передана и передатчик пуст.

            3. Загружает данные вычислительного процесса в регистр информации.

            4. Выдает команду "Вывод" и возвращается в п.1.

            По команде "Вывод" данные переписываются в сдвиговый регистр, счетчик длины блока устанавливается в "0", снимается сигнал "Готовность" и деблокируется вход схемы И. С выхода схемы И в регистр сдвига начинают поступать импульсы частотой f, число которых подсчитывает счетчик длины блока. После поступления 10-го импульса блок информации будет передан, счетчик через схему И блокируется и выдает ПДИ сигнал "Готовность", свидетельствующий о готовности передатчика к передаче следующего блока информации.

 

                       

 

 

            Приемная часть контроллера (ПРМ) приведена на рис.52. Она функционирует под управлением приемника информации (ПМИ).

            Предварительно ПМИ задает скорость работы путем ввода в регистр скорости также, как и ПДИ и приступает к работе с каналом связи по следующему алгоритму.

            1. Производит чтение готовности приемника, убеждаясь в наличии новой информации в приемнике.

            2. Выдает команду "Ввод" на запись принятых данных в регистр информации.

            3. Читает данные из регистра информации.

            4. Организует вычислительный процесс по обработке принятых данных и возвращается в п.1.

            При поступлении заголовка  STR счетчик длины блока устанавливается в "0" и деблокирует вход схемы И. С выхода схемы И в регистр сдвига начинают поступать импульсы частотой f, число которых подсчитывает счетчик длины блока. После поступления 10-го импульса блок информации будет принят, счетчик через схему И блокируется, триггер по входу S устанавливается в состояние "1", которое воспринимается ПМИ как сигнал готовности, свидетельствующий о наличии в приемнике нового блока информации. По команде ПМИ "Ввод" принятая информация из регистра сдвига переписывается в регистр информации, а триггер устанавливается в состояние "0", снимая сигнал 'Готовность". Приемник готов к приему нового блока.

 

                       

 

 

2.3. Синхронная система передачи

 

            В синхронных системах приемник подстраивается под частоту передатчика при помощи специального устройства — выделителя тактовой частоты (рис.53).

Передача производится блоками постоянной длины без промежутков между ними, блок начинается специальной комбинацией — синхрометка, имеющей постоянное кодовое значение и период следования. Приемник имеет устройство фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), которое на основании признаков синхрометки настраивает фазу своего генератора.          Диаграмма работы выделителя тактовой частоты (ВТЧ) приведена на рис 54.

             Из принимаемого сигнала (рис.54а) выделяются передние фронты, которые воздействуют ("подкачивают") на контур ударного возбуждения ВТЧ, настроенного на частоту передачи. В периодах между "подкачками" контур формирует монотонно затухающие колебания (рис.54б). Путем усиления и ограничения по амплитуде принятых колебаний формируется тактовая частота приема (рис.54в).

 

                       

 

                       

 

 

            Подстройка частоты на станции производится только от узлов высшей иерархии. Устройство ФАПЧ (рис.55а) функционирует следующим образом.

            Поступающий в ФАПЧ из канала сигнал, помимо информационных символов, содержит последовательность служебных символов, в том числе — синхрометку SML, имеющую постоянное кодовое значение и период следования. Выделитель синхрометки (ВСМ) на основании известных признаков синхрометки выделяет ее из поступающего сигнала и в виде временного импульса передает в сравнивающее устройство (СУ). Сравнивающее устройство сличает временное положение собственной синхрометки SMS, вырабатываемой общестанционным импульсным генератором (ОИГ), с принятой синхрометкой из канала связи и результат сравнения отсылает в подстраивающее устройство (ПУ). В зависимости от результата сравнения подстраивающее устройство либо оставляет, либо осаживает, либо подгоняет входящую частоту, поступающую от задающего генератора (ЗГ). Нормально подстраивающее устройство имеет определенный коэффициент деления (на рис.55в — 2), при осаживании оно исключает дополнительно один из поступающих от задающего генератора импульсов, при подгоне — пропускает один лишний импульс (рис.55б).

 

                       

 

2.4. Преобразователи линейных сигналов

 

            Внутри АТСЦ цифровые сигналы передаются в виде биполярного кода (NRZ — Non- Return-to-Zero code), в котором логической "1" соответствует напряжение не менее +2.4 Вольт, а логическому "0" — не более 0.4 Вольта. Биполярный код не приспособлен для передачи сигналов по линиям связи по следующим причинам:

            1. Наличие в канальном оборудовании трансформаторов, конденсаторов не позволяет передавать информацию импульсами постоянного тока, что приводит к искажению передаваемого сигнала. Исключение составляют физические линии связи.

            2. Кроме того, передача информации постоянным током затрудняет приемной стороне выделение тактовой частоты при длительной передаче "0" или "1", что имеет место при передаче данных.

            Поэтому передаваемую информацию следует преобразовать таким образом, чтобы исключить указанные недостатки. Это преобразование осуществляют преобразователи линейных сигналов (ПЛС).

            Существует много способов преобразования, обусловленных спектральным составом преобразованных сигналов, стоимостными соображениями и т.д.

Рассмотрим наиболее распространенные из них (стрелками на рисунках показаны моменты "подкачки" контура ударного возбуждения).

            1. Conditioned diphase code (CDC).

            Правило преобразования (рис.56): "1" передаются битами с инверсией, "0" — дебитами разной полярности с инверсией.

           

 

                       

                       

 

 

            2. Coded mark inversion (CMI).

            Правило преобразования (рис.57): "1" передаются битами с инверсией, "0" — дебитами "01".

 

                       

 

 

            3. Manchester (МСН).

            Правило преобразования (рис.58): биты передаются дебитами, причем первой имеет истинное значение, второй — инверсное.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  

 

            4. Alternating Mark Inversion (AMI) — код чередующейся полярности импульсов — ЧПИ. Правило преобразования (рис.59): "1" передаются импульсами чередующейся

полярности, "0" — отсутствием импульса.

 

                       

            5. High Density Dipolar of Order 3 (HDB3) — биполярный код высокой плотности 3-го порядка.

            Правило преобразования (рис.60): также, как в AMI, но комбинация из 4-х "0"-ей подряд заменяется на 000V, если после предыдущего V было четное число импульсов В или на В00V, если после предыдущего V было нечетное число импульсов В.

 

 

                       

 

 

            6. Биимпульсный код С1-И (БИ).

Правило преобразования (рис.61): "1" передаются дебитами разной полярности без инверсии, "0"- дебитами разной полярности с инверсией.

 

                       

 

 

2.5. Абонентский комплект

 

Функциями АК являются (в скобках указаны аналогичное обозначение функций,    принятых в англоязычной литературе):

            подача питания в ТА абонента (Battery);

            защита обслуживающего персонала и оборудования АТС от посторонних напряжений, поступающих по АЛ (Overload);

            подача вызывного сигнала (Ringing);

            обработка линейной сигнализации (supervision);

            переход от двухпроводной АЛ к четырехпроводному коммутационному тракту (Hybrid);

контроль целостности АЛ (Testing);

преобразование речевого сигнала в цифровую форму (Cording).

В совокупности эти функции получили название ВОRSHNС.

            Схема АК приведена на рис.62.

 

                       

 

            Подача питания в ТА (функция В) может осуществляться по трансформаторной или по конденсаторной схеме. В первом случае используются источники напряжения, во втором — источники тока. Источники напряжения включаются последовательно с разговорным трактом, источники тока — параллельно. На рис.62 приведена конденсаторная схема, в которой использованы источники тока, имеющие бесконечно большое внутреннее сопротивление; конденсаторы Cl и С2 разделяют цепи постоянного и переменного (разговорного) тока.

            Защита от перенапряжений (функция О) осуществляется в двух местах: в кроссе — от высоких напряжений свыше 200 В и в АК — от пониженных напряжений до 200 В с помощью встречено включенных диодов, ограничивающих дальнейшее прохождение напряжения в схему АК.

            Наиболее распространенный способ подачи вызывного напряжения в телефонный аппарат абонента (функция R) — через контакты реле, управляемое по шине данных и управления (ШДУ). Для предохранения контактов реле от обгорания сигнал ПВ синхронизируется с моментами включения и отключения реле.

            Прием линейных и управляющих сигналов по постоянному току (функция S) осуществляется через гальванически развязанные схемы, среди которых наиболее распространены оптронные развязки.

            Дифференциальная система (функция Н) реализуется на основе трансформаторных схем или операционных усилителей. Балансный контур, состоящий из резистора Rl и конденсатора С3, настраивается на среднестатистическую длину абонентской линии.

Контроль целостности абонентской линии (функция Т) реализуется с помощью двух реле, первое из которых подключает тестовое оборудование для контроля трех параметров АЛ: сопротивления каждого провода относительно земли, сопротивления шлейфа и емкости между проводами. Второе реле предназначено для обеспечения контроля параметров станционного окончания АК: напряжения питания, асимметрии, напряжения вызывного сигнала.

Преобразование аналогового сигнала в цифровой и обратно (функция С) производится кодером и декодером, соответственно, которые конструктивно исполнены в виде единого устройства — кодека. Преобразование производится согласно Рекомендации МККТТ G.711.

АК является наиболее тиражным оборудованием АТСЭ (свыше 70% общего оборудования), поэтому отработка схемотехнических решений проводится наиболее тщательно. Кардинально проблема решается применением схем высокой интеграции— Subscriber Line Interface Circuit — SLIC.

 

2.6. Линейный комплект

 

            Функциями ЛК (LU — line unit) являются:

            восстановления биполярного сигнала из квазитроичного кода на приеме;

            выделение тактовой частоты из группового тракта для устранения "проскальзываний" информации (обеспечение синхронности);

            синхронизация тракта для определения порядка следования каналов (обеспечение синфазности);

            выравнивания фаз различных трактов на входе коммутационного поля;

            преобразование биполярного сигнала, приходящего из коммутационного поля, в квазитроичный на передаче.

            Функциональная схема ЛК приведена на рис.63.

            Первую, вторую и последнюю функции выполняют ПЛС и ВТЧ.

            Синхронизация тракта производится следующим образом.

Тактовые импульсы с выхода ВТЧ поступают на сдвиговый регистр РгС, который с

помощью выделителя синхрометки ВСМ из приходящего линейного сигнала определяет положение линейной синхрометки SML. Это временное положение сравнивается схемой совпадения &1 с положением станционной синхрометки SMS, поступающей из ФИП. При совпадении их временных положений на выходе схемы & l вырабатывается сигнал, устанавливающий накопитель ошибок НО в "0". При несовпадении временных положений синхрометок установки не происходит и накопитель ошибок постепенно увеличивает свое состояние под воздействием постоянно поступающих SMS. По достижении определенного порога (обычно 3-4-х несовпадений подряд) на выходе НО вырабатывается сигнал, разрешающий схеме &2 подстройку фазы ФИП по первому же приходящему положению SML. Процесс постройки фазы для 3-х несовпадений подряд иллюстрируется диаграммой на рис.64.

 

                       

 

 

                       

 

                       

 

Разность фаз на входе ЛК обусловливается различными расстояниями между удаленными и собственной АТС, что делает невозможной коммутацию цифровых каналов. Выравнивание фаз различных трактов на входе коммутационного производится эластичной памятью (ЭП), в которую запись производится под воздействием ФИП, а чтение — от станционного генератора ОИГ. Процесс выравнивания фаз для двух трактов изображен на рис.66.

 

 

 

                              

 

 

 

 

 

2.7. Коммутационное поле

 

            Коммутационное поле (КП) предназначено для коммутации любого канала входящего тракта с любым каналом исходящего тракта. Структурная схема КП приведена на рис.67, она содержит: последовательно-параллельные преобразователи (ППП) на входе и параллельно- последовательные — на выходе, информационное запоминающее устройство (ИЗУ) и адресное ЗУ (АЗУ). В ИЗУ хранится разговорная информация, а в АЗУ — информация об установленных соединениях.

 

                                  

 

Диаграмма работы последовательно-параллельного преобразователя (ППП) на входе изображена на рис.68. На выходе ППП производит обратное преобразование.

 

                       

 

                       

 

 

 

 

            Диаграмма работы КП емкостью 8х8 изображена на рис.69. За время одного канального интервала (Тки=3.9 мкс) последовательно во времени производится запись и чтение байта информации для всех одноименных каналов всех трактов, например, для КИ=4 происходит запись информации от входящего 4-гo канала 1-го тракта и чтение информации в 4-ый канал 1- го исходящего тракта; запись информации от входящего 4-го канала 2-го тракта и чтение информации в 4-ый канал 2-гo исходящего тракта и т.д. За время одного разрядного интервала Три= 488 нс происходит запись по адресу, формируемым ОИГ, и чтение — по адресу, считанному с АЗУ. Поэтому при соединении 5-го канала 3-го тракта с 18-м каналом 7-го тракта в ячейку АЗУ с номером (5,3) записывается информация (18,7), а в ячейку АЗУ с номером (18,7) — информация (5,3). При наступлении КИ=5 в момент Зп.3 происходит запись из канала связи в ИЗУ в по адресу (5,3), а в момент Чт.3 — чтение адреса АЗУ из ячейки (5,3), в которой записан адрес (18,7), а затем — чтение в канал из ячейки (18,7). Аналогично при наступлении КИ=18 в момент Зп.7 происходит запись в ИЗУ по адресу (18,7), а в момент Чт.7 — чтение по адресу (5,3), который предварительно считая из АЗУ из ячейки (18,7).

 

                       

 

 

 

            Один из путей построения КП большой емкости — увеличение числа операций записи и чтения за один Тки, что приводит к уменьшению времени на эти операции. Ограниченное быстродействие ЗУ налагает ограничения на максимальную емкость КП, которая обычно не превышает емкость 16х16 трактов. Поэтому идут другим путем.

            На рис.70 представлена структура КП емкостью 32х32 тракта, состоящая из коммутаторов емкостью 16х16.

 

                       

 

 

 

 

 

2.8. Цифровые многочастотные передатчики

 

            Структурная схема цифрового передатчика изображена на рис.71. Она содержит: n- разрядный счетчик Сч, полупостоянное запоминающее устройство ППЗУ, параллельно- последовательный преобразователь ППП. На вход счетчика от ОИГ поступают импульсы частотой 8 кГц (каждые 125 мкс). Код на выходе Сч определяет номер ячейки, с которой считывается очередное значение цифрового синусоидального сигнала. Разрядность Сч определяется номиналом генерируемой частоты. На вход КП значения отсчетов частоты поступают после ППП в последовательном виде.

 

 

                       

            Для определения минимального значения разрядности Сч следует сократить дробь 8000/f, где f — номинал требуемой частоты. Тогда числитель выражает разрядность n, а знаменатель — число периодов требуемой частоты Т. Например, для f=100 Гц получим n=80, Т=1; для f=700 Гц — n=80, Т=7; для 425 Гц — n=320, Т=17 и т.д.

Мгновенные значения сигналов определяются по формуле

 

                                              

 

            где Um — требуемая амплитуда сигнала, f — номинал требуемой частоты, t=125 мкс. Значение Um обычно задается уровнем сигнала Ао в точке с 0-м относительным уровнем,

поэтому сначала из уравнения

 

                                                          

 

при известных значениях Uo=0.775 В и Ао находится действующее значение U, а затем— амплитуда Um= U.

            Значение мгновенного отсчета и в цифровом коде передается в следующем порядке: "знак" + "номер сегмента" + "код внутри сегмента". Соответствие цифрового кода и мгновенного значения сигнала в милливольтах приведено в таблице. Шаг квантования Q изменяется при переходе от сегмента к сегменту и в зависимости от номера сегмента r определяется выражением

 

                                              

 

где q = Uoгp / 2, Uorp=2.5 В — порог ограничения кодера.

            В случае многочастотного передатчика оговариваются параметры (амплитуда и частота) каждого сигнала. Процедура проектирования цифрового многочастотного передатчика следующая.

            1. Пользуясь значениями частот fi, находят наименьший общий период (минимальную разрядность счетчика — n).

            2. Пользуясь значениями заданных уровней каждой частоты, находят амплитуды каждого из сигналов Ui.

            3. Используя формулу

 

                       

 

находят мгновенные значения сигналов, а из таблицы — значения кодов.

            4. Записывают найденные значения кодов в соответствующие ячейки ППЗУ.

 

 

                       

 

2.9. Цифровые многочастотные приемники

 

            Структурная схема цифрового приемника изображена на рис.72. Она содержит: n- разрядный счетчик Сч, оперативное запоминающее устройство ОЗУ, параллельно- последовательный преобразователь ППП, микропроцессор Мпр. На вход счетчика от ОИГ на счетный вход С поступают импульсы с частотой следования каналов 8 кГц. Код на выходе Сч соответствует номеру канала и определяет номер ячейки, в которую записывается очередное значение цифрового значения синусоидального сигнала, поступающего из КП через ППП. Разрядность Сч определяется числом каналов в ИКМ-тракте. Значения записанных кодов обрабатываются микропроцессором, который на основании алгоритма декодирования определяет значение сигнальной частоты.

 

                       

 

 

 

            Алгоритм декодирования одной частоты состоит в подсчете экстремумов и проверке периодичности их появления.

            Известен один из алгоритмов декодирования 2-частотных сигналов, состоящий в подсчете на определенном периоде числа глобальных и локальных экстремумов, количественное сочетание которых и определяет номиналы поступивших частот.

            Общий алгоритм декодирования многочастотного сигнала F = f1, + f2 +...+ fn состоит в определении номинала одной из частот fi путем обнаружения и подсчета периодически повторяющихся экстремумов. Затем из суммарного сигнала F вычитаются (суммируются с противоположным знаком) значения обнаруженной частоты Fi и далее эта же процедура повторяется для нового значения суммарного сигнала (F — fi ).

 

2.10. Управляющее устройство

 

            Управляющее устройство (УУ) АТСЦ представляет собой ряд подсистем, за которыми закреплены определенные функции. Эти подсистемы физически реализуются в виде микропроцессорного комплекса, либо в виде одной ЭВМ, в которой роль подсистем выполняют отдельные программы. В общем виде УУ изображено на рис.73 и содержит следующие подсистемы:

            управляющее устройство абонентских комплектов (УУ АК);

            управляющее устройство коммутационного поля (УУ КП);

            управляющее устройство частотных приемопередатчиков (УУ ПП);

            управляющее устройство общего канала сигнализации (УУ ОКС);

            управляющее устройство исходящих линейных комплектов (УУ ЛКи);

            управляющее устройство входящих линейных комплектов (УУ ЛКв);

            менеджер приемопередатчиков (МПП); маршрутизатор (МРШ);

            банк данных (БД);

            диспетчер задач (ДЗ).

            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.

            Функционирование АТСЦ начинается с того, что оператор станции через свое рабочее место (РМО) конфигурирует ее, задавая абонентскую и канальную емкость, способ обмена СУВ по пучка м 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 диспетчеру задач (ДЗ). ДЗ проверяет корректность и полноту поступающих данных и заносит их в базу данных (БД) для дальнейшего использования в процессе обслуживания вызовов. В процессе эксплуатации может потребоваться изменение БД, которое происходит точно также. Для понимания взаимодействия подсистем УУ рассмотрим процесс установления внутреннего соединения.

 

 

 

 

                       

 

            1. Поступление вызова от абонента (А абонента) определяет АК и по шине данных и управления (ШДУ) извещает об этом УУ АК. УУ АК по внутренней магистрали (МГИ) обращается в БД за данными об абоненте: не заблокирован ли этот абонент за неуплату, какого типа оконечное устройство (предположим, ТА с частотным набором), заказаны ли ДВО и т.д. 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 с запросом о предоставлении ему свободного частотного приемника (ПРМЧ) для приема номера и получает его. УУ АК связывается с УУПП и извещает его куда нужно отсылать поступающие 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 начинает поступать зуммер "Ответ станции".

            4. УУ АК заводит таймер на ожидание набора первой цифры номера, обращаясь к ДЗ.      5. Поступление первой цифры номера в ПРМЧ фиксирует УУ ПП и отсылает его в УУ

            6. УУ АК заносит цифру в РВ, обращается в УУ КП с запросом от отсоединении зуммерного сигнала и в ДЗ с запросом об окончании таймирования ожидания первой цифры и таймирует временя ожидания набора второй цифры.

            7. УУ АК отсылает поступившую цифру в МРШ, который определяет пункт назначения. Если не существует ни одного пункта назначения, начинающегося с поступившими цифрами номера, то МРШ извещает об этом УУ АК, который организует процесс разъединения абонента (процедуру разъединения смотри ниже). Допустим, код собственной станции состоит из 2-х цифр. Процесс приема цифр МРШ продолжается. После получения МРШ от УУ АК второй цифры он определяет, что соединение — внутреннее.

            8. При поступлении последней цифры МРШ запрашивает БД данные о вызываемом абоненте (В абоненте). Если входящее соединение возможно, то МРШ извещает об этом УУ АК (В абонента). УУ АК В абонента заводит РВ на В абонента; переписывает в него из БД все свойства В абонента; высылает в УУ АК А абонента координаты УУ АК В абонента. УУ АК А абонента извещает УУ АК В_абонента о продолжении обслуживания вызова.

            9. УУ АК В абонента выдает команду на подачу посылки вызова, запрашивает УУ КП о проключении зуммерного сигнала "Контроль посылки вызова" А-абоненту, заводит таймер на ожидание ответа В абонента.

            10. Ответ В абонента определяет АК и по ШДУ извещает УУ АК, которое отключает сигнал посылки вызова, обращается к УУ КП с сообщением об отсоединении зуммерного сигнала от А абонента и соединении А и В абонентов. УУ АК В абонента извещает УУ АК А абонента об установлении соединения. УУ АК А абонента с этого момента начинает таймировать время разговора, обращаясь с заданием к ДЗ о высылке ему тарификационных импульсов. Поступление каждого тарификационного импульса заносится в РВ А абонента.

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

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

Процесс обслуживания исходящего соединения начнем с пункта 7, т.к. до него весь процесс аналогичен.

            7. УУ АК отсылает поступившую цифру в МРШ, который определяет пункт назначения. Допустим, код удаленной станции состоит из 3-х цифр. Процесс приема цифр МРШ продолжается. После получения МРШ от УУ АК третьей цифры он определяет, что соединение — исходящее. С этого момента УУ АК перестает высылать цифры набора в МРШ.

            8. МРШ обращается к УУ ЛКи (В абонента). УУ ЛКи заводит РВ на В абонента, в котором записывает принятые от МРШ цифры номера; переписывает из БД способ обмена СУВ по выбранному ЛК; высылает в УУ АК А абонента координаты УУ ЛКи. УУ ЛКи извещает УУ АК о продолжении обслуживания вызова. Последующие цифры номера УУ АК начинает высылать в УУ ЛКи.

            9. УУ ЛКи образует процесс обмена СУВ по заданному протоколу сигнализации, который записан в РВ. В в случае сигнализации по ОКС УУ ЛКи привлекает УУ ОКС. После окончания обмена СУВ УУ ЛКи обращается к УУ КП с сообщением о проключении разговорного тракта. Из канала начинает поступать зуммерный сигнал "Контроль посылки вызова".

            10. Ответ В абонента поступает в УУ ЛКи и оно извещает УУ АК А абонента об установлении соединения. УУ АК А абонента с этого момента начинает таймировать время разговора, обращаясь с заданием к ДЗ о высылке ему тарификационных импульсов. Поступление каждого тарификационного импульса заносится в РВ А абонента.

            11. Отбой В абонента поступает от УУ ЛКи, которое обращается к УУ КП с заданием об отсоединении В абонента; аннулирует РВ; извещает УУ АК А абонента. УУ АК А-абонента обращается к УУ КП с заданием о проключении зуммерного сигнала "Занято" А абоненту и таймирует время ожидания получения отбоя. При поступлении отбоя оно обращается с заданием к УУ КП об отсоединении, перезаписывает тарификационные данные из РВ в РМО для последующей оплаты разговора.