коммутационных устройств для иных видов информации. В связи с этим принципы построения коммутационных устройств подробно излагаются ниже.

8. Вторичные сети

8.1. Оборудование телефонных сетей

8.1.1. Телефонная связь - наиболее массовый и важнейший вид электросвязи

Телефонная связь, являясь наиболее доступным, удобным и массовым видом электросвязи, позволяет вести переговоры людям, находящимся друг от друга практически на любых расстояниях с помощью сравнительно простых и дешевых систем, реализующих этот вид связи. Именно поэтому современные телефонные сети значительно крупнее и разветвленнее сетей других видов электросвязи.

Сеть телефонной связи нашей страны - Общегосударственная автоматически коммутируемая телефонная сеть (ОАКТС) - является составной частью Взаимоувязанной сети связи страны и содержит десятки миллионов телефонных аппаратов. Объем сообщений, передаваемых по телефонным сетям, в несколько раз превышает суммарный объем сообщений, передаваемых по системам всех других видов связи.

8.1.2. Нумерация абонентских линий на ОАКТС

Единая система нумерации обеспечивает возможность установления соединения между любыми двумя абонентами ОАКТС.

На ОАКТС принят зоновый принцип нумерации. Территория бывшего СССР разбита на 171 зону. Обычно территория зоны телефонной нумерации совпадает с территорией области (края и т.п.). Каждой зоне присвоен свой код (АВС). Например, код Москвы - 095, Санкт-Петербурга - 812. В пределах каждой зоны вводится единая 7-значная нумерация, причем каждой 100-тысячной группе номеров присвоен двузначный код (ab).

Для осуществления междугородной телефонной связи между абонентами разных зон вызывающий абонент должен набрать 10-значный номер вызываемого абонента: ABCabxxxxx. При установлении связи внутри зоны используется 7 цифр этого номера, которые называются 7- значным зоновым номером абонента.

В качестве знака "а" не могут использоваться цифры 8 и 0 (8-индекс выхода на междугородную сеть, 0-на узел спецслужб с сокращенной нумерацией). Емкость зоновой нумерации ограничивается 80 кодами ab, т.е. 80-ю 100-тысячными группами или 8 млн. абонентских номеров.

Для городских телефонных сетей (ГТС) в зависимости от их емкости и перспектив развития из общей зоновой нумерации выделяется одна, две и более 100-тысячных групп. Для осуществления соединений в пределах ГТС устанавливается местная 5-, 6- или 7-значная нумерация.

Основной единицей емкости ГТС является АТС на 10 тысяч номеров, поэтому местный абонентский номер образуется из 4-значного номера в пределах 10-тысячной группы с добавлением станционного кода. Например, axxxx, abxxxx, abcxxxx.

В качестве знака "а" не могут использоваться цифры 0 или 8. Знаки "а" 6-значного и "ab" 7- значного местного номера должны совпадать с кодами 100-тысячных групп нумерации, выделенных для данной ГТС.

120

При наличии на ГТС учрежденческо-производственных телефонных станций (УПТС) для сокращенной нумерации в пределах УПТС из состава нумерации ближайшей (опорной) районной АТС (РАТС) выделяется группа номеров, кратная 100.

Для сельских телефонных сетей в составе зоновой нумерации выделяется одна 100-тысячная группа. На СТС применяется открытая (9 - цифра выхода на вышестоящую станцию) и закрытая нумерация.

Междугородный вызов абонента ГТС осуществляется следующим образом. Набор индекса выхода на междугородную сеть "8"; готовность АМТС ("зуммер" или "длинный гудок"); набор 10значного номера. Если вызываемая ГТС имеет 5- или 6-значную нумерацию, то местный номер вызываемого абонента дополняется до 7 цифрами "2".

Междугородный вызов абонента СТС. Установление соединения с абонентом СТС другой зоны.

После кода зоны набирается 2-значный код сельского района и 5-значный абонентский номер. В справочниках коды зоны и сельского района объединяются. Например, код Санкт-Петербурга - 812, код Волховского района - 63, тогда код г. Волхова - 81263.

Установление соединения в пределах своей зоны. 8-зуммер- направляющий индекс 2 (своя зона) -

код 100-тысячной группы ab - 5-значный номер. В справочниках направляющий индекс 2 и код ab объединяют. Код СТС Пушкинского района - 53, код г. Пушкино 253. Тогда вызов абонента г. Пушкино 7-55-99 из Москвы осуществляется следующим образом: 8-(253)75599. Вызов того же абонента из Санкт-Петербурга: 8-[phone].

8.1.3. Основы теории телефонного сообщения

Для теоретического исследования сетей используются теория вероятностей и математическая статистика, на основе которой создана теория массового обслуживания. Применительно к телефонной связи она получила название теории телефонного сообщения. Эта теория изучает процессы и закономерности прохождения сообщений по сети, определяет эффективность использования коммутационных систем и линий связи, а также вопросы качества обслуживания абонентов.

Важнейшими понятиями теории телефонного сообщения являются вызовы, нагрузка и потери.

Вызовом называется заявка (специальный сигнал) одного из абонентов на установление соединения, т.е. заявка на созданию системы связи между абонентами. Понятие вызова распространяется и на сам процесс установления соединения.

Совокупность заявок, поступающих на станцию, называют потоком вызовов. Важным параметром потоков вызовов является интенсивность вызовов, под которым понимается число вызовов, появившихся в единицу времени. Вызовы поступают неравномерно, т.е. интенсивность вызовов является величиной непостоянной.

Кроме знаний о характере и параметрах потоков вызовов для правильного построения коммутационных систем необходимо знать суммарное время обслуживания вызовов, поступающих в единицу времени, которое принято называть нагрузкой. Единица измерения нагрузки - часо-занятия.

Для подсчета нагрузки используется выражение Y=Nct,

где N - число источников нагрузки (например, число абонентов),

с - число вызовов за час от одного источника,

121

t - длительность обслуживания вызова.

Например, если на станцию за 1 ч поступают 100 вызовов, то для последовательного обслуживания всех вызовов со средней затратой времени на каждый вызов 0,1 ч (6 мин) потребуется суммарное время 10 ч. Столько времени будут заняты обслуживающие приборы.

Вызовы можно обслуживать не только последовательно, один за другим, но и параллельно, одновременно используя несколько приборов станции и соединительных линий.

Например, если в обслуживании тех же вызовов будут участвовать 10 приборов и 10 линий, то поступившие 100 вызовов будут обслужены за 1 час.

В случае параллельного обслуживания используют параметр интенсивность нагрузки. Интенсивность нагрузки измеряется в часо-занятиях, отнесенных к часу. Единица интенсивности нагрузки - Эрланг. Один Эрланг (Эрл) - эта такая интенсивность нагрузки, при которой в течении одного часа будет обслужена нагрузка в одно часо-занятие.

Интенсивность нагрузки подвержена резким колебаниям в течение суток. Для расчета необходимого числа оборудования коммутационной станции принято учитывать так называемый час наибольшей нагрузки (ЧНН) - непрерывные 60 мин в течение суток, когда наблюдается максимальная интенсивность нагрузки. На Рис. 8.1 показан характер изменения интенсивности нагрузки в течение суток для станций, обслуживающих производственные районы (кривая 1) и жилой массив (кривая 2).

Рис. 8.1. Характер изменения интенсивности телефонной нагрузки в течение суток для станций, обслуживающих производственные предприятия (кривая 1) и жилой микрорайон (кривая 2)

На коммутационных станциях не все поступающие вызовы могут быть обслужены немедленно изза отсутствия в нужный момент свободных исходящих линий. В этом случае абонент получает сигнал "Занято", необслуженный вызов называют потерянным, а сам факт необслуживания - отказом. Такие системы получили название системы коммутации с потерями.

122

Существуют так называемые системы коммутации с ожиданием, в которых при занятых исходящих линиях абонент не получает отказа, а ожидает освобождения одной из линий, после чего соединение будет установлено.

Число потерянных вызовов в единицу времени в системах с потерями и число одновременно ожидающих абонентов в системах с ожиданием характеризуют качество обслуживания.

8.1.4. Аппаратура передачи речи

В системе телефонной связи к аппаратуре передачи речи относятся электроакустические преобразователи и вспомогательные устройства. Электроакустические преобразователи осуществляют преобразование электрической энергии в звуковую и наоборот.

Телефон - осуществляет преобразование электрической энергии в звуковую, предназначен для работы в условиях нагрузки на ухо человека. Микрофон - преобразует звуковые колебания в электрические. Устройства, сочетающие функции телефона и микрофона, называют обратимыми. Устройства, требующие для своей работы источник питания, называют активными.

Принцип действия электромагнитного телефона основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых постоянным магнитом (Ф0) и электромагнитом (Ф≈). Под действием результирующего (суммарного) потока мембрана телефона совершает колебательные движение, совпадающее с изменениями электрического тока, поступающего в обмотку электромагнита.

Рис. 8.2. Устройство электромагнитного телефона

Основными элементами телефона (Рис. 8.2) являются: постоянный магнит, электромагнит, состоящий из двух обмоток с сердечниками, и мембрана.

Втелефонных аппаратах применяются так называемые капсюльные телефоны, размещаемые в микротелефонных трубках. Конструктивное исполнение их может быть различным.

Впокое, т.е. при отсутствии тока в обмотках электромагнита, мембрана притянута к сердечникам под действием потока, создаваемого постоянным магнитом, имеет небольшой прогиб в сторону сердечников и неподвижна. Появление переменного электрического тока в обмотках

123

электромагнита создает в сердечнике дополнительный переменный магнитный поток, имеющий направление совпадающее, либо противоположное направлению потока, создаваемого постоянным магнитом (Рис. 8.3). В результате мембрана будет совершать колебательные движения, соответствующие изменению величины тока. Колебательные движения мембраны создают распространяющиеся колебательные движения частиц воздуха, воспринимающиеся ухом человека как звук.

Рис. 8.3. Графики, поясняющие работу электромагнитного телефона: а - поток постоянного магнита; б - изменение тока в обмотках; в - изменение потока электромагнита; г - суммарный магнитный поток

Угольный микрофон - необратимый активный акустоэлектрический преобразователь. Принцип действия основан на свойстве угольного порошка изменять сопротивление электрическому току в зависимости от его плотности, изменяющейся под действием звуковых колебаний воздушной среды. Устройство угольного микрофона и схема его включения в электрическую цепь показаны на Рис. 8.4. Основными элементами микрофона являются подвижный и неподвижный электроды, подключенные к электрической цепи, и угольный порошок, заполняющий пространство между электродами. Подвижный электрод жестко связан с мембраной, воспринимающей колебания окружающего слоя воздуха. Элементы микрофона помещены в общий корпус, изготовленный из токонепроводящего материала. Звуковые колебания воздуха приводят к соответствующим колебаниям мембраны. Вместе с мембраной колеблется, совершая горизонтальные движения, подвижный электрод, изменяющий плотность угольного порошка. При увеличении плотности порошка его сопротивление электрическому току уменьшается, а при уменьшении - увеличивается. Следовательно, ток в цепи будет изменяться прямо пропорционально изменению звукового давления (Рис. 8.5).

124

Рис. 8.4. Устройство и схема включения угольного микрофона

Рис. 8.5. Графики изменения звукового давления (а), сопротивления угольного порошка (б) и тока (в) в цепи

125