Сети связи и системы коммутации

Глава 6. Принципы коммутации в сетях связи

231

к исходящим и входящим комплектам тональных сигналов ИКТС и ВКТС, если линейные сигналы передаются на частоте 2600 Гц, или к исходящим и входящим комплектам тонального набора ИКТН и ВКТН, если функциональные сигналы передаются двухчастотным сигнальным кодом. К комплектам подключаются соответствующие приемники и передатчики функциональных сигналов (на схеме не показаны). Для приема и передачи сигналов управления многочастотным кодом к ступени ГИ подключаются кодовые приемопередатчики.

Для преобразования аналоговых сигналов в ИКМ-сигналы используются блоки аналого-цифрового преобразования А/с. сифровые групповые тракты подключаются к комплектам цифровых трактов КсТ: первичный цифровой групповой тракт — к КсТ-30, вторичный — к КсТ-120. Микротелефонная гарнитура рабочего места оператора подключается через комплект рабочего места оператора КРМТ. щтот комплект подключается к линиям или междугородным каналам с помощью комплекта конференц-связи ККС.

Функции по управлению линейными комплектами, приемниками и передатчиками сигналов распределены между центральными и периферийными процессорами. Центральные процессоры (сП) выполняют функции со сложной логикой (выбор устройства, программные связи с другими блоками) или функции, включающие использование большого числа данных. Периферийные процессоры (ПП) выполняют функции, требующие быстрой обработки (например, опознавание сигнала вызова) или использование значительных зон памяти (например, сканирование устройств).

Подсистема рабочих мест операторов (РМТ) предназначена для обслуживания вызовов, поступающих на направления связи, работающие по заказной и немедленной системам, а также вызовов, поступающих к операторам для справок. В состав подсистемы входят программируемый терминал на 16 рабочих мест и рабочие места операторов, каждое из которых конструктивно представляет универсальный стол, на котором расположены дисплей, клавиатура, микротелефонная гарнитура. В программируемом терминале ПТ размещен периферийный процессор, управляющий работой 16 рабочих мест и обеспечивающий связь рабочих мест с сУУ. Клавиатура имеет четыре группы клавишей. Первая предназначена для редактирования информации, изображенной на экране. Вторая группа представляет собой тастатурный (кнопоч- ный) номеронабиратель. Третья — клавиатура пишущей машинки для записи команд на экране. Четвертая группа клавишей предназначена для управления процессами установления соединений. При удалении оборудования рабочих мест операторов более чем на 1 км от сУУ линия, связывающая программируемый терминал и сУУ, оборудуется модемами.

Рассмотрим для примера последовательность установления исходящего соединения. Пусть заказ на установление междугородного соединения поступает по ЗСЛ. Занимается ВКЗСЛ и через ступень ГИ происходит подключе- ние к ККС. Отыскивается свободный КРМТ в группе, обслуживающей ЗСЛ. В группе занимается рабочее место, которое дольше всего было свободным. Если оператор не ответит на вызов в пределах заданного времени, например 10 секунд, то вызов переключается на другое свободное рабочее место. Если в момент поступления вызова все рабочие места в группе заняты, то вызов становится в очередь. Все входящие вызовы могут быть разделены на 32 вида. Для каждого вида можно организовать четыре очереди: для первичных вызовов при заказе без ожидания; то же для повторных вызовов; для первичных вызовов при заказе с ожиданием; то же для повторных вызовов. Всего на

232	В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

станции можно организовать 128 очередей. Для всех очередей существуют восемь категорий срочности обслуживания. При занятии рабочего места на экране дисплея изображается ярлык с данными о виде соединения и номере вызывающего абонента при наличии аппаратуры определения номера (АОН). Оператор отвечает на поступающий вызов нажатием клавиши. В ярлык, изображенный на экране, оператор записывает: номер вызываемого абонента, систему обслуживания заявки, дополнительные услуги, заказанные абонентом, номер оплачивающего разговор абонента. После нажатия определенной кнопки эта информация передается в сУУ, выбирается исходящий комплект канала и подключается ККС. Далее устанавливается соединение до вызываемого абонента. На экране рабочего места оператора изображается состояние линии вызываемого абонента — свободна, занята, недоступна из-за отсутствия свободных каналов и т.д. При ответе вызываемого абонента оператор выдает команду на учет и запись продолжительности междугородного разговора и отключается от линии. Комплекты КРМТ и ККС освобождаются.

Все оборудование программируемого терминала на 16 рабочих мест размещается в двух шкафах размером 1800Ч600Ч300 мм каждый, установленных в коммутаторном зале. Разработаны специальные столы производственного контроля, рабочие места для обучения операторов, рабочее место инструктора.

В состав сУУ входят от одного до восьми однотипных управляющих модулей. Один модуль содержит два центральных процессора, работающие синхронно в системе межпроцессорной связи. Каждому центральному процессору придаются запоминающие устройства программ (ЗУП), данных (ЗУД) и адресов (ЗУА). Запоминающее устройство программ предназначено для хранения программ. Емкость ЗУП равна 1024 К слов, где К = 1024; длина слова — 16 бит. Запоминающее устройство данных используется для хранения данных. Емкость ЗУД и длина слова такие же, как и для ЗУП. В запоминающем устройстве адресов хранятся начальные адреса программ и данных. Емкость ЗУА равна 64 К; длина слова 32 бита. Запоминающие устройства управляются специальными блоками сП — управляющими устройствами ЗУ. Управление функциональными блоками сП осуществляется с помощью микроинструкций, вырабатываемых генератором микроинструкций (ГМИ). Микроинструкции от ГМИ поступают на шину управления, к которой подключены все функциональные блоки сП. Функциональный блок распознает свой адрес приема или передачи в микроинструкции и открывает свой вход или выход соответственно. сП содержит 14 функциональных блоков. Все они подключаются к шинам и управляются одинаково. Один управляющий модуль может обслужить в среднем за час 144 000 вызовов.

Основными функциями подсистемы технического обслуживания центральных и периферийных процессоров (ТОП) являются: обнаружение неисправностей; локализация возникающих неисправностей, ограничение воздействия на функционирование станции; оперативная информация обслуживающего персонала; устранение неисправностей, включая указания о выполнении ремонта с минимальными нарушениями функционирования станции; проверка результатов ремонта. Подсистема ТОП содержит устройство технического обслуживания процессоров (УТОП), которое контролирует параллельную синхронную работу каждой пары процессоров. Кроме УТОП, реализованного аппаратно, подсистема содержит 15 функциональных блоков, реализованных программно. щти блоки выполняют функции диагностики устойчивых и временных самоустраняющихся отказов, диагностики ЗУ,

Глава 6. Принципы коммутации в сетях связи

233

обнаружения и анализа отказов в центральных процессорах, реконфигурации сУУ, обнаружения и анализа отказов в периферийных процессорах и др.

Подсистема управления и технического обслуживания предназначена для управления данными и технического обслуживания оборудования ступени ГИ, линейных комплектов и сигнализации. Кратко рассмотрим основные функции подсистемы.

1.Контроль использования ресурсов. В процессе работы станции контролируются:

— число заблокированных устройств; при превышении допустимого числа включается сигнализация;

— число отказов; при превышении допустимого числа включается сигнализация;

— использование каналов и линий; отмечается, был ли занят канал (линия) хотя бы один раз в течение 1−3 дней, обнаруживаются заблокированные каналы и линии;

— нагрузка на сУУ; центральные процессоры защищаются от перегрузки;

— блокировки на ступени ГИ; при превышении допустимых блокировок включается сигнализация;

— параметры телефонной нагрузки.

2.Тестирование и локализация повреждений. Для проверки работы оборудования станции в соответствии с программой контроля или по инициативе оператора с помощью устройства тестирования (УТ) устанавливаются контрольные соединения. Тестовый программный контроль позволяет обнаружить неисправные устройства. Отказавшие устройства блокируются и заменяются резервными. Результаты тестирования выводятся на печать или на видеодисплей.

3.Управление данными. Подсистема УТО управляет данными о соединительных путях на ступени ГИ, о маршрутах установления соединений на станции, об оплате за разговоры, о тарифных импульсах и импульсах измерения нагрузки, о заблокированных каналах и устройствах на время проведения измерений, а также транслирует данные во внешние устройства.

4.Сбор и хранение статистической информации. В процессе работы станции фиксируются и выводятся на печать статистические данные о нагрузке, стоимости разговоров, качестве обслуживания и др.

Основными функциями подсистемы учета стоимости разговоров (УСР) являются генерирование, распределение и периодическое считывание тарифных импульсов, анализ данных по тарификации, определение стоимости разговоров, автоматическая запись данных о разговорах на магнитную ленту

èвыписка счетов за разговоры. На рис. 6.34 в подсистеме УСР показаны только три функциональных блока: генератор тарифных импульсов (ГТИ), распределитель тарифных импульсов (РТИ) и определить стоимости разговоров (ОСР).

В зависимости от выполняемых функций внешние устройства подразделяются на внешние запоминающие устройства (магнитные диски, магнитные ленты (МЛ)), устройства ввода-вывода (телетайпы (ТТ), дисплеи, устройства ввода информации с перфокарт, сигнальные панели, рабочие места операторов), устройства передачи данных (модемы, стандартные каналы передачи данных). Внешние устройства управляются с помощью периферийных процессоров.

234	В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

6.2.9. Оптическая коммутация

Развитие высокоскоростных сетей, таких, например как ШсСИО на основе технологии ATM [26], ставит перед исследователями и разработчиками задачу создания полностью оптических сетей связи на основе широкого применения волоконно-оптических систем передачи со спектральным разделением (ВОСП-СР), оптических усилителей и оптических коммутаторов. На начальном этапе ВОСП-СР вводятся просто по принципу «точка — точка», чтобы увеличить пропускную способность сети между узлами связи.

На рис. 6.36 представлена обобщенная схема волоконно-оптической системы передачи, в которой отражены виды оборудования систем передачи [47].

Мультиплексор, MUX (Multiplexer) — аппаратурная реализация мультиплексоров может быть электрической и оптической. В электрической реализации нашли широкое распространение мультиплексоры плезиохронной цифровой иерархии, синхронной цифровой иерархии, асинхронного режима передачи. В оптической реализации применяются мультиплексоры оптиче- ских несущих для отдельных окон прозрачности оптического волокна (например, 1528,77; 1529,55; ...; 1560,61 нм — всего 41 частота [48]). Частотный интервал между несущими определяет вид мультиплексирования: волновое мультиплексирование WDM (Wavelength Division Multiplexing)

èплотное волновое мультиплексирование DWDM (Dense WDM). Плотное мультиплексирование предполагает расстояние между соседними длинами волн не более 2 нм.

Оптический конвертор ОС (Optical Converter) — устройство, состоящее из оптического передатчика с преобразователями кода передачи и оптического приемника с преобразователями кода приема. В качестве оптического передат- чика чаще всего применяются полупроводниковые лазеры (одномодовые

èмногомодовые), однако возможно применение различных светодиодов (поверхностных и торцевых). В качестве оптического приемника применяются фотодиоды типа p-i-n и лавинные. Преобразование линейного кода необходимо для помехоустойчивой передачи цифровых сигналов по оптической линии.

Оптический усилитель ОА (Optical Amplifeir) — устройство, обеспечи- вающее увеличение мощности оптического излучения в широком спектре (в окне прозрачности); может использоваться совместно с оборудованием WDM. В составе аппаратуры могут применяться полупроводниковые и волоконные усилители. Оптические усилители могут использоваться в качестве усилителей мощности передачи, предусилителей на приеме и промежуточных усилителей вместо электронных регенераторов.

Регенератор Reg (Regeneration) — устройство, восстанавливающее длительность и амплитуду электрических импульсов. Регенератор используется в приемной части мультиплексора, иногда он является составной частью оптического конвертора, а также на промежуточных станциях в виде отдельного устройства и совместно с мультиплексорами WDM.

Мультиплексоры ввода/вывода: оптический и электрический — ADM (Add / Drop Multiplexer), OADM (Optical ADM) — используются в качестве промежуточных станций для создания доступа к отдельным каналам переда- чи (электрическим и оптическим). Мультиплексоры ввода/вывода могут использоваться совместно с аппаратурой оперативного переключения (АОП) — кроссовыми коммутаторами.

Каналы передачи

Тракты передачи

Секция мультиплексирования

Волоконно-оптический тракт

Оптическая секция мультиплексирования

О/кабель

OA,

О/кабель

1

WDM,

1

OA

OXC,

OA

2

ÎÑ

Reg,

ÎÑ

2

n

...

MUX

WDM

OADM,

WDM

MUX ...

A

ADM

n

B

C

D

E

F

G

K

J

I

Оптическая секция Оптическая секция

ретрансляции

ретрансляции

Секция регенерации

Секция регенерации

Рис. 6.36 — Обобщенная схема волоконно-оптической системы передачи

связи сетях в коммутации Принципы .6 Глава

235

236	В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

Оптический кроссовый коммутатор ОХС (Optical Cross Connect) — устройство, обеспечивающее выделение, ввод, переключение оптических несущих в узловых станциях. ОХС служит для установления постоянных и полупостоянных оптических соединений между отдельными оконечными станциями или группами оконечных и промежуточных станций при создании оптических сетей.

Точки А, В, С, D, E, F, G, K, J и I, обозначенные на рис. 6.36, называются точками сопряжения. Если параметры этих точек определены стандартами международных организаций по стандартизации (например, Международным союзом электросвязи), то их называют интерфейсами.

Планируется за счет ВОСП-СР существенно увеличить пропускную способность региональных и городских сетей связи Европы. Существующая архитектура этих сетей основана на кольцевых структурах, что представляет возможность ввести маршрутизацию по длинам волн оптических несущих

ñмультиплексированием или со сдвигом длины волны.

Âкачестве первого шага оптические коммутационные матрицы, использующие системы мультиплексирования с пространственным или спектральным разделением, будут применяться в качестве кросс-коннекторов. Информация в этом случае не должна преобразовываться на каждом узле из оптического вида в электрический и обратно. Управление коммутационной матрицей в этом случае необходимо только при установлении соединения или разъединении и может быть электронным. Оптические кросс-коннекто- ры с успехом могут использоваться в универсальной транспортной сети, как это планируется делать в большинстве проектов.

Однако в сетях ATM для транспортирования всех видов информации используется ячейка, а в коммутаторах должна производиться обработка ее заголовка для того, чтобы ячейка достигла нужного выхода. Обработка заголовка ячейки требует вычислений, что в настоящее время может быть выполнено только на основе электроники. Может быть в будущем это станет возможным с помощью оптического компьютера и оптической памяти.

Таким образом, в ближайшем будущем нельзя рассчитывать на полномасштабное применение оптической коммутации. Скорее всего, в течение нескольких десятилетий оптическая коммутация будет соседствовать с электронной. Однако полностью оптические транспортные сети с пространственным или спектральным разделением могут найти свое место в ближайшие годы.

Контрольные вопросы

1.При каком методе коммутации задержка сообщений в сети минимальна?

2.В каких методах коммутации невозможно изменять полосу пропускания: КК; БКК; КП или БКП?

3.Сколько логических каналов может быть назначено одному физиче- скому согласно протоколу Х.25?

4.Предусмотрен ли протоколом Х.25 режим дейтаграмм?

5.Что такое быстрый пакет в сетях скоростной коммутации данных: ячейка АТМ; ячейка АТМ с заголовком, добавленным входным контроллером коммутатора; пакет, сформированный на уровне адаптации АТМ?

Глава 6. Принципы коммутации в сетях связи

237

6.На каком уровне протокольной модели Ш-сСИС размещается функция коммутации ячеек?

7.Какие дополнительные меры приняты в баньяновидной схеме коммутатора АТМ для устранения конфликтов, заключающихся в попытке одновременной коммутации двух входов на один выход?

8.Какие задачи решаются использованием многозвенных схем комму-

тации?

9.Формула Ч. Клоза имеет вид: k ≥ 2n −1. Величины каких параметров коммутатора обозначены индексами k è n?

10.Подставьте недостающее слово: «Автоматическая международная телефонная станция с временным разделением каналов … типа».

11.Почему коммутационные станции квазиэлектронного типа в своем названии имеют приставку «квази-»?

12.Какое название носит оконечное станционное устройство каждой абонентской линии?

13.Что называется связностью коммутационного многозвенного блока?

14.Чему равно число точек коммутации в полнодоступном однозвенном коммутаторе емкостью N×N?

15.Как называется абонентская линия, соединяющая абонента с АТС?

16.Каковы требования к величине сопротивления гальванического контакта в точке коммутации цифрового коммутационного поля?

17.Каково название коммутационного прибора, символическая схема которого имеет вид:

î— - - - î— î î - - - î 1 - - - n 1 2 - - - m

18.Позволяет ли схема Клоза уменьшить число точек коммутации в трехзвенном коммутаторе по сравнению с однозвенным?

19.Укажите каковы отличительные признаки узлов кроссовой коммутации: а) все соединения устанавливаются и прекращаются одновременно; б) коммутационное поле построено из квадратных коммутаторов n×n; в) все соединения осуществляются вручную (скруткой или пайкой)?

20.Задачей какого вида ступени искания коммутационной системы является выбор конкретной линии, адресата вызова: свободного; группового; линейного?

21.Каковы структура и тип коммутационного поля с формулой звенности Â-Ï-Ï-Â?

22.На каких ступенях искания в коммутационных системах координатного типа применяется вынужденное искание?

23.Для каких связей (исходящих, входящих, транзитных, внутристанционных) используется шнуровой комплект АТСКщ?

24.Какие запоминающие устройства предусмотрены во временном звене цифрового коммутатора?

25.Какое количество каналов можно обеспечить в уплотненной линии пространственного звена цифрового коммутатора?

238	В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

26.Каков формат слова в ОЗУ адреса временного звена цифрового коммутатора?

27.В чем заключается основной недостаток временной ступени электронного коммутатора?

28.Какой структуре АТСщ (В-П-В или П-В-П) отдают предпочтение при конструировании станций большой емкости?

29.Является ли коммутационное поле АМТСщ АХЕ-10 полнодоступным?

30.Какой тип соединений (2-проводное или 4-проводное) обеспечивает коммутационное поле АМТСщ АХЕ-10?

31.Какова структура коммутационного поля АМТСщ АХЕ-10 (приведите формулу звенности: П-В-П, В-П-П-П-В, или В-П-В?

32.С какой целью в АМТСщ АХЕ-10 применены спаренные центральные процессоры?

33.Каков формат слова в ОЗУ адреса временного звена электронного коммутатора?

34.Каков формат слова в ОЗУ информации временного звена коммутатора ÀÕÅ-10?

Глава 7. Принципы сигнализации в ТФОП

По образному выражению Р. Мантерфилда [50], сигнализация — это «кровеносная система сетей электросвязи, которая поддерживает совместное существование коммутационных узлов и станций в сети для обеспечения функций обслуживания абонентов». Задачами системы сигнализации являются выработка сигналов и реализация способов быстрого и надежного обмена служебной информацией между всеми видами коммутационного оборудования.

Основными требованиями, предъявляемыми к системам передачи сигналов, являются высокая скорость и верность передачи информации; простота устройств, осуществляющих формирование, передачу и прием сигналов, а также надежность функционирования системы. Для распознавания сигналов пользуются различными отличительными признаками: максимальное значение, длительность, полярность, количество импульсов и частота. В табл. 7.1 приведены отличительные признаки сигналов при передаче постоянным и переменным токами [29].

									Таблица 7.1
	Отличительные признаки сигналов
Отличительный		Йрафическое изображение сигнала
признак		постоянного					переменного
сигнала			òîêà					òîêà
Максимальное			2A	A			2A		A
значение Д
Полярность								—
Длительность t		t1	A
				t2
доличество	1	2	3	1	2	1	2	3	1	2
импульсов
уастота f			—
Выбор признака сигналов для образования системы передачи информа-
ции зависит от того, насколько отдельные признаки устойчивы при передаче
по линиям и каналам связи, сколько значений этого признака может быть

240	В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

передано, насколько удобно и экономично воспроизведение различных значе- ний данного признака.

Максимальное значение характеризуется величиной тока, посылаемого передатчиком. Этот признак достаточно просто образуется, однако искажения сигнала из-за нестабильности параметров линии и действия внешних цепей ограничивают его использование при передаче сигналов по линиям. Применение полярного признака весьма удобно вследствие простоты образования и расшифровки сигнала.

Помехоустойчивость полярного признака достаточно высокая, однако наличие лишь двух значений является заметным ограничением.

Длительность является достаточно устойчивым признаком при передаче сигнала по каналам связи. Основным недостатком этого признака является трудность образования и, особенно, приема большого числа элементов сигнала при его использовании. В практике используются только три значения этого признака.

уисловой признак характеризуется количеством импульсов. Сигналы отличаются один от другого числом импульсов. уисловой признак легко воспроизводится, передается и различается, поэтому он находит широкое применение при передаче сигналов как постоянным, так и переменным током.

При использовании частотного признака сигналы передаются токами различных частот тонального спектра. На передающем конце смена признака осуществляется подключением к каналу соответствующих генераторов. На приемном конце расшифровка производится выделением частоты с помощью электрических фильтров. уастотный признак является одним из наиболее устойчивых и допускает работу по каналам тональной частоты любых видов. Это объясняется тем, что токи сигналов по своим параметрам не отличаются от разговорных токов. Одним из важных достоинств частотного признака является возможность практического использования довольно большого числа его различных значений, что облегчает условие построения системы переда- чи информации.

7.1. Классификация систем сигнализации

Примеры классификации систем сигнализации приводятся во многих библиографических источниках [5, 14, 29, 44, 45, 49, 50].

Системы сигнализации могут быть классифицированы по следующим признакам (рис. 7.1, 7.2).

Внутристанционная

Дбонентская

Межстан-

Дбонентская

ционная

àë

ñë

àë

Дбонент Д

Дбонент Е

ÄÒÑ Ä

ÄÒÑ Å

Рис. 7.1 — Сигнализация в сетях связи:

ДЛ — абонентская линия; СЛ — соединительная линия