Глава 3

ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ С КОММУТАЦИЕЙ КАНАЛОВ

3.1. Принципы построения сетей с коммутацией каналов

Сети телефонной связи предназначены для предоставления або­нентам услуг по передаче речи, а также других услуг: факсимиль­ной связи, доступа к сети Интернет или другой сети передачи дан­ных. Абоненты выступают в роли пользователей этих услуг.

Сеть с коммутацией каналов строится на основе АТС, в которые включаются телефонные аппараты (ТА) абонентов (рис. 3.1). Теле­фонный аппарат связан с АТС абонентской линией (АЛ). Между раз­ными АТС образуются соединительные линии (СП). Одна СП пред­назначена для организации одного разговора между абонентами. Со­единения на сети устанавливают­ся через одну или несколько АТС. В процессе установления соеди­нения вызывающий абонент на­бирает номер вызываемого або­нента. Номер состоит из десятич­ных цифр, число которых зави­сит от вида соединения: местное или междугороднее, от размеров сети. Совокупность используе­мых номеров и правила их набо­ра определяют систему нумерации на сети. Цифры номера последо­вательно во времени передаются от телефонного аппарата к АТС, а при необходимости, и междуАТС. Кроме цифр номера между АТС передаются сигналы, несущие информацию о прохождении соединения, к основным из которых относятся: занятие CJ1, ответ абонента, отбой от абонента, разъеди­нение. Могут передаваться и другие сигналы: абонент занят, абонент недоступен, блокировка CJI, запрос АОН (автоматического опреде­ления номера и категории вызывающего номера) и другие. Набор сигналов, способ их передачи и кодирования определяют систему сигнализации.

Совокупность устройств на участке сети между оконечным обо­рудованием пользователя и оборудованием АТС получило назва­ние: абонентский доступ. В простейшем случае это может быть або­нентская линия, образованная двухпроводной физической цепью (см. рис. 3.1). На абонентском доступе также могут использоваться каналы аналоговых и цифровых систем передачи первичной сети, аппаратура цифровых абонентских линий xDSL, цифровые абонен­тские линии ISDN, устройства радиодоступа.

Соединительные линии между АТС могут иметь разные способы организации. Наиболее простой способ состоит в применении фи­зических цепей. Для экономии кабеля, а также в случае длинных CJI, используются каналы аналоговых и цифровых систем передачи пер­вичной сети.

АТС называется оконечной, если в нее включаются абонентские линии и она на сети устанавливает соединения от своих абонентов к абонентам других АТС (исходящие от АТС соединения) и соедине­ния от абонентов других АТС к своим абонентам (входящие в АТС соединения). В АТС могут включаться только соединительные ли­нии и тогда она осуществляет транзитные соединения — соедине­ния между CJI разных пучков. Такая АТС называется транзитной. На сети АТС может быть оконечна-транзитной, если выполняет око­нечные и транзитные соединения.

Сети телефонной связи строятся с применением разных струк­тур. На рис. 3.2 показаны наиболее часто встречаемые структуры: полносвязная (рис. 3.2, а), звездообразная (рис. 3.2, б), узловая (ра- диально-узловая) (рис. 3.2, в), линейная (рис. 3.2, г) и линейно-коль- цевая (рис. 3.2, д). Сравним эти структуры с точки зрения живучести и экономичности сети. Под живучестью будем понимать возмож­ность устанавливать соединения между любой парой АТС при отка­зе соединительных линий на одном звене сети (пучка соединительных линий). При этом может произойти снижение качества предо­ставления услуг абонентам.

В сети с полносвязной структурой каждая АТС связана со всеми АТС сети отдельными пучками соединительных линий. Это дает воз­можность осуществить соединения между двумя парами АТС по раз­ным маршрутам. Например, при соединениях между АТС1 и АТС4 будет использоваться наикратчайший прямой маршрут: АТС1— АТС4, а также можно воспользоваться маршрутами с обходами: АТС1—АТС2—АТС4, АТС1—АТСЗ—АТС4. При отказе пучка СЛ пря­мого маршрута всегда можно использовать обходной маршрут. Та­кая структура позволяет получить высокую живучесть сети. Однако вследствие большого числа соединительных линий капитальные и эксплуатационные расходы в этой структуре наиболее высоки. Пол­носвязная структура чаще всего применяется на сетях, имеющих от­носительно невысокую протяженность, например, внутри города или железнодорожной станции.

В сети со звездообразной структурой все соединения межцу око­нечными АТС проходят через одну транзитную АТС. Отказ пучка CJ1 приведет к тому, что прекратятся входящие и исходящие соедине­ния с абонентами одной оконечной станции. Такая структура не обес­печивает живучесть сети. Транзитная АТС должна иметь высокую на­дежность, так как при ее неработоспособности будет нарушена связь между всеми АТС. В экономическом плане эта сеть приводит к низ­ким затратам. Звездообразная структура может применяться на се­тях разной протяженности.

Узловая структура характеризуется наличием на сети множества транзитных АТС, связанных между собой по полносвязной схеме. В каждую транзитную АТС включаются оконечные АТС по звездо­образной схеме. На уровне транзитных АТС живучесть обеспечива­ется обходными соединениями. По экономическим показателям сеть с узловой структурой находится между полносвязной и звездообраз­ной сетями. Такая структура обычно свойственна протяженным се­тям, например, сетям междугородной связи.

В сети с линейной структурой АТС соединяются между собой в цепочку. Крайние в цепочке АТС являются оконечными, а осталь­ные — оконечно-транзитными. Нетрудно заметить, что при отказе одного пучка CJ1, без связи может остаться одна или несколько АТС (см. рис. 3.2, г— одна или две АТС). Следовательно, на такой сети живучесть не поддерживается.

Сеть с линейно-кольцевой структурой не имеет недостатка сети с линейной структурой. Живучесть сети достигается образованием со­единительных линий между крайними в цепочке АТС. В результате АТС объединяются в кольцо и между любой парой АТС существуют два маршрута соединений.

Сети с линейной и линейно-кольцевой структурами наиболее эко­номичны, когда пункты сети вытянуты в одну линию, например, вдоль железной или автомобильной дороги.

В зависимости от вида применяемых АТС, способов организации соединительных линий сети телефонной связи бывают: аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые. На аналоговых сетях применяются аналоговые АТС: электромеханические и квазиэлектронные. Соеди­нительные линии также аналоговые — используются физические цепи или каналы ТЧ. Каналы ТЧ могут быть образованы аналоговы­ми или цифровыми системами передачи. На цифровых сетях все АТС должны быть цифровыми и соединительные линии между АТС дол­жны быть организованы цифровыми системами передачи. Одним из видов цифровых сетей телефонной связи являются цифровые сети с интеграцией обслуживания (ISDN). Особенность сети ISDN состо­ит в том, что в ней применяются цифровые телефонные аппараты, обеспечивающие передачу речевой информации от одного пользо­вателя к другому в цифровом виде. В цифро-аналоговых сетях уста­новлены как цифровые, так и аналоговые АТС. Соединительные линии также могут быть цифровыми и аналоговыми. Цифро-анало­говые сети надо рассматривать как сети, существующие в период перехода от аналоговых к цифровым сетям.

Системы нумерации бывают открытые, закрытые и смешанные.

В открытой системе нумерации абонент, набирая цифры номера, сам выбирает маршрут соединения с вызываемым абонентом. В этом случае абоненту должны быть известны структура сети связи и коды АТС, через которые проходит соединение. В зависимости от мест нахождения абонентов, число набираемых цифр для вызова одного и того же абонента может меняться. В настоящее время от­крытая нумерация не находит практического применения на сетях связи. Некоторое подобие открытой нумерации можно найти при доступе к сервисам пут ем донабора номера. Таким примером может быть обслуживание вызовов в Центре обработки вызовов (Call Center). Абонент, набрав общий номер выхода на Центр, набирает в режиме DTMF одну цифру, определяющую соответствующую службу. Напри­мер, «1» — выход на пульт оператора междугородной связи, «2» — установление междугородного соединения в автоматическом режи­ме, «3» — получение справки по междугородным кодам, «4» — по­лучение справки о состоянии счета абонента. Чтобы абонент мог ориентироваться в выборе требуемой службы, от Центра абоненту передается речевое меню.

В закрытой системе нумерации каждому абоненту сети присваи­вается номер с одинаковым числом цифр (одинаковой длины). Из пункта сети абонент вызывается набором одного и того же номера. Маршрут соединения в сети выбирают коммутационные станции, а не абонент. Закрытая нумерация нашла применение в пределах одной сети или одной зоны нумерации сети. Например, закрытая нумерация применяется внутри городской и сельской сетей, внут­ри железнодорожного узла или станции, внутри зоны дорожной сети ОбТС.

При установлении соединений между сетями или между зонами одной сети используется смешанная нумерация. Примером может слу­жить сеть междугородной связи, состоящая из множества зон. При междугороднем соединении абонент вначале набирает индекс вы­хода на сеть междугородной связи, затем код зоны, а потом местный (внутризоновый) номер вызываемого абонента.

Виды систем сигнализации. В сетях связи действуют абонентская и межстанционная системы сигнализации. Абонентская сигнализа­ция обеспечивает взаимодействие оконечных устройств пользовате­лей и АТС. Межстанционная сигнализация служит для обмена ин­формацией между АТС сети. На аналоговых и цифровых сетях ис­пользуются разные системы сигнализации. На аналоговых сетях на­ходят применение системы сигнализации с передачей сигналов по разговорным трактам и по выделенным каналам.

Передача сигналов по разговорным трактам. По разговорным трак­там сигналы могут передаваться постоянным или переменным током.

При использовании постоянного тока сигналы передаются по разговорным проводам, а также по специально выделенным для сигнализации проводам. Примерами таких систем сигнализации являются: сигнализация по двухпроводным аналоговым абонент­ским линиям и трехпроводная сигнализация по СЛ. В первом слу­чае используются только разговорные провода, во втором — разго­ворные провода и сигнальный провод с. Кодирование сигналов со­стоит в подаче или снятии положительного или отрицательного на­пряжения с соответствующего провода СЛ, а в АЛ — замыкание или размыкание шлейфа АЛ в телефонном аппарате. Например, в случае трехпроводной сигнализации по СЛ сигнал занятия СЛ передается подачей «+60 В» на провод с, а сигнал разъединения — снятием «+60 В» с этого провода. Серьезным недостатком переда­чи сигналов постоянным током является невозможность исполь­зовать в качестве СЛ или АЛ каналы ТЧ.

Способ передачи сигналов переменным током по разговорным трактам может применяться как на физических цепях, так и на ка­налах ТЧ. В основном находят применение одночастотные и много­частотные системы сигнализации. В одночастотной сигнализации сигналы кодируются по длительности, а в многочастотной — каж­дый сигнал передается комбинацией из двух разных частот.

Передача сигналов по выделенным каналам. Выделенные сигналь­ные каналы (ВСК) образуются вне разговорных трактов. Один или несколько сигнальных каналов закрепляются за каждой СЛ. Если для организации СЛ используется система передачи с частотным раз­делением каналов, в ней для каждого канала ТЧ организуется один двусторонний выделенный сигнальный канал вне полосы передачи речи на частоте 3880 (3800) Гц. Если аналоговые СЛ организуются с помощью цифровых систем передачи, то за каждой СЛ закрепляются по два сигнальных канала. Например, на цифровом канале Е1 мож­но организовать 30 СЦ1 (канальные интервалы 1...15 и 17...31), для кртрорых в 16-м канальном интервале методом вторичного мульти­плексирования образованы 30 пар выделенных сигнальных каналов.

На цифровых сетях применяются системы сигнализации по обще­му каналу. Общий канал сигнализации (ОКС) является средой пере­дачи сигнальных сообщений между АТС сети. При использовании канала Е1 для ОКС выделяется 16-й канальный интервал (КИ-16) или любой другой КИ, кроме КИ-0. Понятие общий канал означает, что по нему передаются сигнальные сообщения, служащие для установле­ния соединений по всем СЛ соответствующего пучка. В пучке может быть до тысячи СЛ. Сигнализация по ОКС организуется между АТС, а также на абонентском доступе. Среди межстанционных систем сиг­нализации наибольшее применение находят: ОКС№ 7 и QSIG, а на абонентском доступе: DSS1, EDSS1, V5.1 и V5.2.

3.2. Виды сетей по назначению и территории действия

Все сети телефонной связи на территории РФ входят в состав Еди­ной сети электросвязи Российской Федерации, которая состоит из сети общего пользования, выделенных и технологических сетей и сетей связи специального назначения. С другой стороны сети теле­фонной связи можно разделить на сети фиксированной и мобиль­ной связи.

В сетях фиксированной связи местоположение оконечных або­нентских устройств жестко закреплено и определяется местом уста­новки телефонного или факсимильного аппарата, базы бесшнуро­вого телефонного аппарата. При использовании бесшнурового те­лефонного аппарата абонент может перемещаться с переносимой трубкой в радиусе 50—200 м от базы.

В сетях мобильной связи у абонента есть только переносимая труб­ка и он может перемещаться в пределах одной сети (системы) мо­бильной связи, размер которой может составлять десятки и сотни квадратных километров. Если абонент мобильной связи пользуется услугой роуминга, то он может получить услугу телефонной связи во многих сетях мобильной связи как внутри своего государства, так и за рубежом.

Сеть связи общего пользования предназначена для возмездного оказания услуг электросвязи любому пользователю услугами связи на территории Российской Федерации и включает в себя сети фик­сированной и мобильной связи. Таким образом, сеть связи общего пользования объединяет в себе множество отдельных сетей, относя­щихся к разным операторам связи (оператор связи — юридическое лицо или индивидуальный предприниматель, оказывающий услуги связи на основании соответствующей лицензии). Отдельная сеть может охватывать территорию, имеющую единую границу, или мо­жет быть распределена по нескольким территориям, каждая со сво­ей границей. В первом случае говорят, что сеть географически опре­делена, а во втором — географически не определена. Обычно к гео­графически определенным относятся фиксированные сети, а сети мобильной связи могут быть географически не определены. К гео­графически неопределенной может относиться технологическая сеть, если она расположена на нескольких территориях и имеет единствен­ную точку присоединения к сети общего пользования.

Сеть связи общего пользования имеет присоединение к сетям связи общего пользования иностранных государств.

Выделенными сетями связи являются сети электросвязи, пред­назначенные для возмездного оказания услуг электросвязи ограни­ченному кругу пользователей или группам таких пользователей.

Выделенные сети связи могут взаимодействовать между собой. Вы­деленные сети связи не имеют присоединения к сети связи общего пользования, а также к сетям связи общего пользования иностран­ных государств. Технологии и средства связи, применяемые для орга­низации выделенных сетей связи, а также принципы их построения устанавливаются администрацией таких сетей.

Технологические сети связи предназначены для обеспечения про­изводственной деятельности организаций, управления технологи­ческими процессами в производстве. Технологии и средства связи, применяемые для создания технологических сетей связи, а также принципы их построения устанавливаются администрацией этих сетей. Технологическая сеть может быть присоединена к сети обще­го пользования, и тогда часть абонентов или все абоненты техноло­гической сети становятся пользователями сети общего пользования. Средства связи технологической сети, предназначенные для оказа­ния услуг сети общего пользования, должны быть физически или программно отделены от средств связи, обеспечивающих техноло­гию соответствующего производства (средства технологической свя­зи). В частности на технологической сети применяется раздельная нумерация для абонентов технологической связи и сети общего пользования. Технологические сети связи Российской Федерации могут быть присоединены к технологическим сетям связи иностран­ных государств.

Технологическая сеть связи может охватывать разные территории: от территории одного предприятия (учреждения, организации) до значительной части территории России. Одной из самых крупных технологических сетей связи является сеть связи ОАО «РЖД».

Сети связи специального назначения предназначены для нужд государственного управления, обороны страны, безопасности госу­дарства и обеспечения правопорядка. Эти сети не могут использо­ваться для возмездного оказания услуг связи, если иное не преду­смотрено законодательством Российской Федерации.

В зависимости от территории предоставления услуг телефонной связи сети подразделяются на местные, внутризоновые и междуго­родные сети связи. Такие сети образуются на сета общего пользова­ния, а также — в крупных технологических сетях связи. Местная те­лефонная сеть, как часть сети общего пользования, представляет собой совокупность коммутационных станций, линий и оконечных абонентских устройств, предназначенных для пред оставления услуг телефонной связи внутри населенного пункта: города, села, муни­ципального образования. На технологической сети ОАО «РЖД» ме­стная телефонная сеть организуется внутри железнодорожной стан­ции или узла. Внутризоновая сеть обеспечивает взаимосвязь мест­ных сетей внутри одной зоны нумерации и их выход на междугород­ную и международную сети связи.

Междугородная телефонная сеть, как часть телефонной сети об­щего пользования, представляет собой совокупность междугород ных телефонных станций, расположенных в различных зонах нумерации, телефонных узлов автоматической коммутации и каналов электро­связи, соединяющих их между собой. На междугородной сети уста­навливаются соединения между абонентами разных внутризоновых (Зоновых) сетей. Каждая зона нумерации, упомянутая для внутри­зоновой и междугородной сетей общего пользования, имеет код ну­мерации ABC (географически определенная сеть) или DEF (геогра­фически неопределенная сеть). Внутризоновые и междугородная сети строятся также на сетях ОбТС железных дорог (см. главу 8).