Коммутация ПВП (пространство-время-пространство)

При рассмотрении декадно-шаговых АТС в главе 2 было показано, что использование единственной ступени коммутации экономически эффективно лишь до определенного размера этой ступени. То же самое справедливо и по отношению к однокаскадному коммутационному полю: начиная с какой-то емкости поля, его приходится делать многокаскадным. При построении многокаскадного цифрового коммутационного поля используются разные комбинации каскадов пространственной и временной коммутации. Например, первый каскад поля может строиться из пространственных коммутаторов П, второй каскад - из временных коммутаторов В, а третий, последний каскад - снова из коммутаторов П. Такое коммутационное поле, называемое ПВП (Пространство-Время-Пространство), показано на рис. 4.5. Оно содержит по N коммутаторов П в первом и в третьем каскадах и М коммутаторов В во втором каскаде.

Рис. 4.5. Коммутационное поле ПВП

Коммутация ВПВ (время-пространство-время)

Рис. 4.6. Коммутационное поле ВПВ

Одной из наиболее распространенных схем коммутационного поля в настоящее время является схема ВПВ (Время-Пространство-Время), показанная на рис. 4.6. Основное преимущество схемы ВПВ перед схемой ВПВ состоит в том, что она более экономична, поскольку временные коммутаторы дешевле пространственных и при высокой нагрузке обеспечивают более эффективное использование временных интервалов с меньшей вероятностью блокировки.В узлах коммутации большой емкости возможны другие схемы коммутационного поля: ВППВ, ВПВПВ и т.д.

Кроме того, современная коммутационная техника движется в направлении конвергенции, когда трафик видеоуслуг, аудиоуслуг, услуг передачи данных и речи будет объединяться и коммутироваться через единые цифровые узлы коммутации, причем будущая телефонная коммутация, по всей вероятности, будет иметь оптическую основу. Средства оптической коммутации находятся в стадии разработки, в этой области есть достижения, в том числе и в создании электрооптических (Е/О) и оптоэлектрических (О/Е) преобразователей, однако получить достаточно полную информацию об оптических коммутационных полях можно будет лишь в следующих изданиях этого учебника.

 

Абонентські модулі: функції, структура.

 

Абонентские модули

Прежде всего рассмотрим подробнее важнейший компонент любой цифровой АТС -комплекты аналоговых абонентских линий. Упрощенная схема абонентского комплекта показана на рис. 4.4. и включает в себя элементы, поддерживающие батарейное питание (Battery feed), защиту от перенапряжения (Overvoltage protection), посылку вызова (Ringing current), контроль шлейфа абонентской линии (Supervision), кодирование аналоговых сигналов (Coding), функции дифсистемы (Hybrid) и тестирования (Testing). Отсюда и возникла аббревиатура BORSCHT, весьма привычно звучащая на русском языке.

Первой функцией, которую должен обеспечить абонентский комплект, является дистанционное батарейное питание абонентского телефонного аппарата постоянным напряжением 60 В. Подавляющее большинство абонентских линий имеют длину менее 8 км и сопротивление шлейфа менее 1000 Ом, что исключает проблемы с питанием даже при напряжении питания 48 В, принятом в импортных АТС. Для удаленных абонентов и в других исключительных случаях напряжение питания может быть повышено путем включения дополнительного источника и/или использования специальных абонентских комплектов удаленных абонентов. Применяемое в телефонии питание от станционной батареи обеспечивает дополнительную надежность связи (она сохраняется при выходе из строя местной электросети), а также упрощение телефонного аппарата (он не нуждается в блоке сетевого питания). Впрочем, последнее обстоятельство сегодня не представляется существенным, так как местное электропитание все равно необходимо для бесшнуровых телефонных аппаратов, для факсимильных аппаратов и для обеспечения других дополнительных возможностей. Все это наводит на размышления о том, насколько необходимо сохранять централизованное питание телефонного аппарата в сети ISDN, при использовании оптических абонентских линий и при других перспективных технологиях сети доступа, которые будут обсуждаться в главе 7.

Другая функция абонентского комплекта - защита от перенапряжений, источниками которых могут быть бытовые нарушения в электропроводке, метеорологические условия (например, удар молнии), воздействия промышленной среды (например, связанные с повреждениями высоковольтных линий) и т.п. Для защиты могут использоваться газонаполненные предохранители, стабилитроны или другие средства.Каждый абонентский комплект выполняет также коммутацию цепи вызывного тока при посылке вызова к телефонному аппарату. В аналоговых телефонных аппаратах звонок работает от довольно высокого переменного напряжения частотой 25 Гц с длительностью посылок, различающейся при местном вызове, при автоматическом междугородном вызове и при вызове со стороны телефонистки междугородной станции. Для современных бесшнуровых или цифровых телефонов дистанционное возбуждение звонка переменным током низкой частоты заменяется тональным вызывным сигналом.

Весьма важной функцией, выполняемой абонентским комплектом, является контроль шлейфа абонентской линии для распознавания абонентской сигнализации. Вопросы абонентской сигнализации рассматриваются ниже. Другими функциями, входящими в набор BORSCHT, являются аналого-цифровое (A/D) и цифро-аналоговое (D/A) преобразование - кодирование речевого сигнала, подробно расссмотренное в первом параграфе данной главы, и функции дифсистемы, обеспечивающие переход от двухпроводной схемы передачи речевых сигналов по абонентской линии к внутристанционной четырехпроводной схеме. Термин «Hybrid» описывает весь набор задач, связанных с разделением направлений передачи при двусторонней связи.

И, наконец, абонентские комплекты должны предусматривать тестирование абонентской линии и аппарата абонента, позволяющее при возникновении неисправности установить ее причину и место. Сюда входит контроль сопротивления изоляции провода а или b относительно земли, сопротивления изоляции между проводами а и Ь, рабочей емкости между проводами а и Ь, сопротивления шлейфа, параметров номеронабирателя. Эти проверки, проводимые, как правило, с помощью централизованных пультов, будут рассматриваться в посвященной технической эксплуатации главе 10 при описании систем централизованного технического обслуживания абонентов типа АРГУС.

Схемы абонентских комплектов, используемых в современных АТС, изменяются практически ежегодно, так что рис. 4.4 следует рассматривать только как пример. Сигналы от телефонного аппарата по проводам а и b абонентской линии поступают в абонентский комплект через схему защиты от перенапряжений. При входящем вызове в абонентском комплекте к проводам а и b подключается вызывное напряжение, и сигнал вызова передается по линии к телефонному аппарату абонента.

Рис. 4.4. Пример абонентского комплекта

Схема интерфейса абонентской линии SLIC (Subscriber Line Interface Circuit) содержит блок абонентской сигнализации и блок перехода от двухпроводной линии к четырехпроводной. На станционной стороне SLIC устанавливаются один приемный и один передающий фильтры, которые служат для ограничения полосы частот речевого сигнала. Сигналы, поступающие от абонентского аппарата, детектируются в SLIC и в двоичной форме передаются в управляющее устройство (УУ) абонентского модуля. Такие же двоичные сигналы, в свою очередь, использует УУ для передачи от станции к абоненту акустических сигналов, таких как сигнал занятости, ответ станции, и т.д. Еще раз подчеркнем, что функции УУ варьируются от системы к системе, но на самом низком уровне должно обеспечиваться сканирование каждого абонентского комплекта, чтобы детектировать изменение состояния соответствующей абонентской линии. О каждом изменении сообщается УУ с указанием адреса линии и, обычно, времени, прошедшего с момента последнего изменения ее состояния. И, наконец, УУ должно выполнять функции технической эксплуатации абонентского модуля. Число абонентских комплектов в одном модуле зависит от типа АТС.

В абонентский комплект не входят средства, поддерживающие многочастотный набор номера (DTMF). Впервые DTMF был введён AT&T в 1963 году с целью ускорить установление соединения на АТС. До этого применялся только импульсный набор номера, уже рассмотренный нами при изучении абонентских комплектов электромеханических АТС. Набор 7-значного номера импульсным способом занимает минимум 8.1 секунды. Набор того же 7-значного номера многочастотным способом можно выполнить гораздо быстрее, экономя время абонентов. Таким образом, многочастотный набор номера сокращает длительность непроизводительного занятия ресурсов АТС и сети. Сигналы DTMF используются также для ввода PIN-кода предоплатной карты, доступа к речевой почте и к другим услугам компьютерной телефонии и IP-телефонии, которые будут рассмотрены в главе 11. Как только телефонное соединение установлено, дополнительные сигналы DTMF, предусмотренные систе-мами компьютерной телефонии, речевой почты или интерактивного речевого ответа IVR, проходят через АТС и через сеть прозрачно.

Телефон, оборудованный DTMF, вместо диска имеет многочастотную тастатуру. Обычно такая тастатура содержит 12 клавиш (10- для цифр, а две - для символов * и #). Тастатура некоторых телефонов имеет только 10 клавиш, но существуют и аппараты с 16-клавишной тастатурой (еще 4 клавиши - для символов А, В, С и D).

Для кодирования цифр и символов используется две группы звуковых частот, одна - в нижней части речевого диапазона, вторая - в верхней его части. Каждой цифре или символу (т.е. каждой клавише тастатуры) соответствует определенная двухчастотная комбинация (одна частота из нижней группы и одна - из верхней). Применительно к 16-клавишной тастатуре это показано в табл. 4.1, где каждая строка соответствует определенной частоте нижней группы, а каждый столбец - определенной частоте верхней группы; на пересечениях строк и столбцов записаны цифры (символы), обозначаемые соответствующими парами частот. Очевидно, что для 12-клавишной и 10-клавишной тастатуры крайний справа столбец табл. 4.1 не нужен, и частота 1633 Гц не используется.

Таблица 4.1. Код DTMF

 

				А
				В
				С
	*		#	D

Схема генерирования сигналов DTMF устроена так, что при нажатии на тастатуре одновременно двух клавиш одного и того же горизонтального или одного и того же вертикального ряда генерируется только одна частота, общая для этих двух клавиш. Например, нажав одновременно 1 и 4, мы получим только частоту 1209 Гц, а нажав сразу две клавиши в разных рядах, скажем, 1 и 5, мы вообще не получим никакой частоты.

Приемник сигналов DTMF бывает подключен к проводам абонентской линии тогда, когда предполагается набор абонентом цифр и/или символов. Для каждой из сигнальных частот в нем имеется детектор с узкополосным частотным фильтром. Цифра (или символ) считается принятой, когда сигнал достаточно высокого уровня обнаружен одновременно двумя детекторами.

Работа некоторых старых телефонных аппаратов с многочастотным набором номера зависела от полярности на проводах линии. Если в таком аппарате переполюсовать провода а и Ь, сам он будет работать, но тастатура работать не сможет. Во многих АТС перепо-люсовка напряжения на проводах а и b служит сигналом того, чтоабонент ответил и можно начать начисление платы за связь. Эта операция намеренно блокировала тастатуру DTMR Однако многие новые услуги требуют, чтобы вызывающий абонент мог передавать сигналы DTMF, уже получив соединение с нужной ему службой. Такие службы могут функционировать потому, что сигналы DTMF передаются по тому же тракту, что и разговорный сигнал, и служба может их принять, хотя АТС уже отключила свои детекторы, считая, что абонент закончил набор. Организовать же работу подобных служб с применением импульсного набора намного сложнее, поскольку многие АТС не ретранслируют импульсы набора в условиях, когда набор номера не ожидается. Поэтому новые телефонные аппараты с многочастотным набором делают нечувствительными к полярности.

 

Станція AXE-10