Сигнализация на телефонных сетях. Схема прохождения речевых сигналов и сигналов сигнализации в цатс

Сигнализация на телефонных сетях. Схема прохождения речевых сигналов и сигналов сигнализации в ЦАТС

 

       Сигнализация определяется МСЭ (ITU-T) как обмен информацией (отличной от речевой информации), относящейся к установлению соединения, освобождению приборов и другим действиям по управлению соединениями, а также к управлению сетью электросвязи.

Сигнализация на сети организуется в виде системы сигнализации - строго заданной процедуры использования определенного набора сигналов сигнализации, а также технического и программного обеспечения, необходимого для генерирования, передачи и приема этих сигналов

Абонентский стык

Сетевые стыки

Передача речевых сигналов

Передача  сигналов сигнализации

Передача речевых сигналов

Передача  сигналов сигнализации

Коммутац.  поле цифровой АТС

Управляющее устройство АТС

Рисунок – Прохождение речевых сигналов и сигналов сигнализации в цифровой АТС: речевые сигналы, сигнализация

 

 

Сигнализацию можно разделить на три вида: на сигнализацию «пользователь-сеть», сетевую сигнализацию и сигнализацию «пользователь-пользователь».

v Сигнализация «пользователь-сеть» обеспечивает пользователю передачу информации с целью установления соединения с другим пользователем. Данная сигнализация является единственной «видимой» для пользователя сигнализацией.

v Сетевая сигнализация используется между узлами сети для передачи информации, необходимой для установления и управления соединением, включая поиск местонахождения узлов и распределение ресурсов сети;

v Сигнализация «пользователь-пользователь» позволяет согласовывать и осуществлять работу терминалов пользователя (если это требуется).

Примером сигнализации «пользователь-пользователь» является сигнализация факсимильных аппаратов осуществляемая уже после того, когда между факсами установлено соединение.

П О Л Ь З О В А Т Е Л Ь

П О Л Ь З О В А Т Е Л Ь

Узел сети

Узел сети

Сетевая сигнализация

Сигнализация «пользователь-сеть»

Сигнализация «пользователь-сеть»

 

Синхронизация на цифровых сетях. Схема синхронизации, управляемой собственным станционным генератором.

       Под синхронизацией цифровой сети понимают процесс установления и поддержания предопределенных временных соотношений между цифровыми потоками.

Различают тактовую синхронизацию сети, обеспечивающую одинаковую скорость работы цифровых систем и цикловую синхронизацию информации по группам символов или циклам.

Проблемы синхронизации внутри независимо работающей цифровой АТС сводится к созданию внутри цифровой АТСЭ системы синхронизации, управляемой собственным станционным генератором (рисунок 17).

 

Абонентские стыки

Цифровое коммутационное поле

Абонентские стыки

Управляющее устройство

Станционный генератор

Рисунок– Синхронизация цифровой АТС независимым станционным генератором.

При включении в сеть двух ЦСК синхронизация будет осуществляться по одному из двух станционных генераторов любой АТСЭ. В передающей части (ПД) аппаратуры каждой ЦСП используется независимый генератор тактовой частоты F0 или F1. Именно по одному из этих генераторов может быть синхронизирована работа такой цифровой сети. Однако в этом случае придется учитывать эффект запаздывания прохождения сигналов по ЦСП (пролетный эффект). Для выравнивания значащих моментов сигналов (т.е. фазовой синхронизации) на цифровых АТС вводится буферная память. С помощью буферной памяти удается, за счет задержки цифрового сигнала, синхронизировать по времени цифровые потоки двух АТСЭ, однако объем буферной памяти по экономическим соображениям не может быть очень велик.

Буферная память

Синхрогенератор

Считывание

Запись

Цифровая АТС

Рисунок – Использование буферной памяти

 

 

 

Рисунок 1 – Принцип временной коммутации

 

Т-ступень состоит из информационного запоминающего устройства (ИЗУ) и управляющей памяти (УП). ИЗУ предназначено для хранения в определенной ячейке разговорной информации. В ячейки УП записываются адреса ячеек ИЗУ, в которые необходимо записать или из которых нужно считать разговорную информацию (рисунок 2). Запись адресов в управляющую память осуществляется по командам из управляющего устройства (УУ). Количество ИЗУ в Т-ступени равно количеству ИКМ – трактов, входящих в эту ступень, а количество ячеек в каждом запоминающем устройстве соответствует количеству канальных интервалов в каждом ИКМ - тракте.

ИЗУ

УП

входящая ИКМ линия

исходящая ИКМ линия

счетчик

счетчик

УУ

 

Т-ступень может работать в двух режимах:

1) «последовательная запись/ произвольное считывание» В этом случае за каждым разговорным каналом закрепляется конкретная ячейка ИЗУ. Под действием счетчика номеров ячеек информационного ЗУ последовательно открываются все ячейки этого ЗУ для записи информации из входящих канальных интервалов. Т.е., информация нулевого канального интервала записывается в нулевую ячейку, первого - в первую и т.д. В управляющую память в ячейки с номером исходящего КИ по командам из УУ записывается адрес той ячейки ИЗУ, которую необходимо открыть во время исходящего канального интервала.

2) «произвольная запись/ последовательное считывание». В этом случае поступающая на вход разговорная информация записывается в ячейки ИЗУ в соответствии с адресом, хранимым в УП, а считывание информации из ИЗУ осуществляется последовательно под действием счетчиков номера ячейки ИЗУ.

10 Принципы пространственной коммутации. Работа   S -ступени   с использованием коммутационной матрицы

Пространственной коммутацией называется процесс коммутации одноимённых канальных интервалов (КИ) различных ИКМ линий.

Для осуществления такой коммутации используют ступени пространственной коммутации (S-ступени), в которую включены N входящих ИКМ линий и M исходящих ИКМ линий (рисунок 6).

 

S-ступень

0

1

2

31

0

1

2

31

0

1

2

31

0

1

2

31

1     N

1     M

 

Рисунок - Принцип пространственной коммутации

S-ступень представляет собой матрицу из N-входящих ИКМ линий и M-исходящих, причём на пересечении каждой входящей и исходящей линии находится электронный ключ (ЭК_n,m).Этот электронный ключ имеет два входа и один выход. Один вход является информационным, на который подаётся разговорная информация из входящей ИКМ линии, а второй вход является управляющим. На этот вход из управляющей памяти (УП) подаётся импульс во время прохождения того КИ, который необходимо переместить из входящей в исходящую ИКМ линию. Сигналы управления записываются в управляющую память по командам из управляющего устройства (УУ). Электронный ключ (ЭК) открывается лишь на время длительности одного канального интервала (рисунок 7)

 

    Исходящие ИКМ линии

Входящие ИКМ линии

УП (P1,P2,P3…)

1

2

3...

1

2

3

n

m

эк

эк

эк

эк

эк

эк

эк

эк

эк

эк

эк

эк

УУ

Рисунок 7 - Общая схема S-ступени

 

Структурно S-ступень описывается с помощью трех чисел: NxM, К где:

N – количество входящих ИКМ линий,

M – количество исходящих ИКМ линий,

К – количество канальных интервалов в каждой ИКМ линии.

ЦКП 2-го класса

В начале 70-х годов в связи с удешевлением элементов памяти, реализующих Т-ступень, началось активное внедрение ЦКП 2-го класса типа T х S х T. При таком построении S-ступень служит для увеличения пропускной способности КП, а также для изменения ёмкости ЦКП. Ёмкость измеряется так же, как и в ЦКП 1-го класса (Nx n). Для увеличения ёмкости КП увеличивают емкость S-ступени. Наибольшее распространение получили подструктуры с применением предварительного мультиплексирования, т.к. базовая структура имеет небольшую емкость. Пример реализации ЦКП 2-го класса - система коммутации AXE-10 (производство Швеция). Для передачи информации через такие ЦКП используется транзитный канальный интервал. Ступень Т1 работает в режиме последовательной записи/произвольного считывания, а ступень Т2 – в режиме произвольной записи/последовательного считывания.

 

 

T

T

T

T

T

T

УПТ-1

УПS

УПТ-2

S

УУ

1

N

N

1

1

N

N

 

 

Рисунок 17 – Подструктура ЦКП 2-го класса

При размерах S-ступени свыше 128 ИКМ трактов возникают технические трудности для построения таких КП и увеличивается их стоимость. Поэтому, в некоторых случаях для увеличения ёмкости АТС и её пропускной способности увеличивается число ступеней S и получается ЦКП второго класса типа T-S-S-T, T-S-S-S-T. Примером ЦКП T-S-S-T служит система NEAX-61 (производство Япония).

 

Это ЦКП построено на кольцевых коммутационных элементах. Впервые такие ЦКП применили в системах ITT 1240 (США), а затем  - в системе Alcatel 1000 S-12. Основу таких ЦКП представляет кольцевая система передачи – это последовательно соединённые друг с другом и заключенные в кольцо ИКМ -тракты, к которым через ключи подключены входящие и исходящие линии. Это кольцо используется как для передачи, так и для приёма сообщений между абонентами, поэтому в нём используются линии задержки на полцикла. Одна и та же пара КИ полцикла используется для передачи информации, а полцикла - для приёма. Формат ИКМ линии содержит 32 канальных интервала с кодовым словом 16 бит и скоростью передачи 4096 Кбит/сек.

Например, если необходимо передать информацию от первого абонента к третьему, то микропроцессор вначале занимает любой свободный КИ в кольце для передачи сообщения (например, 5-й КИ). Тогда стробирующий генератор во время 5-го КИ подаёт управляющую последовательность на ключ 1. Информация записывается в 5-й КИ и поступает на линию задержки. Т.к. задержка составляет полпериода, то выдача информации происходит во время 21-го КИ (5+16). Этот 21-й КИ занят микропроцессором для третьего абонента, соответственно стробирующий генератор посылает управляющую последовательность 21 на ключ 3 (рисунок 24).

 

ключ

ключ

ключ

1

3

S1 S2 S3 S4    Sn

стробирующий генератор

микропроцессор

линия задержки

21 КИ

5 КИ

S1

S2

Sn

Рисунок 24 – Кольцевая S/T ступень с задержкой на полпериода

 

           Происходит считывание информации абонентом B и в тоже время в 21-й КИ записывается информация для абонента A, которая будет прочитана через полпериода.

На практике абонентские линии включаются в кольцо через мультиплексоры и T-ступень. Таким образом, информация может передаваться и приниматься во время любого КИ.

 

Стык с сетью доступа

Под сетью доступа понимают совокупность категорий абонентов и сред передачи. Универсальный интерфейс, позволяющий совмещать все технологии абонентского доступа в единую сеть - сеть доступа, получил название V5 - ин­терфейс сети доступа.

Интерфейс V5 имеет две разновидности - V5.1 и V5.2. Интерфейс V5.1 позволяет под­ключить к АТС по цифровому тракту 2048 Кбит/с до 30 аналоговых AJI без концентрации. Интерфейс V5.2 подключает до 16 цифровых трактов 2048 Кбит/с и поддерживает концентрацию с коэффициентом не более 8 и динамическим назначением канальных интервалов. В этом состоит принципиальное отличие интерфейсов V5.1 и V5.2. При этом в каждом тракте 2048 Кбит/с может быть предусмотрено несколько каналов сигнализации.

 

18 Аналоговый абонентский стык.

 

При создании и внедрении цифровых АТС возникла проблема включения в цифровую АТС аналоговой абонентской линии с аналоговыми ТА. Аналоговые ТА используются на сетях связи и абоненты не торопятся заменять эти работоспособные и простые в эксплуатации аппараты на более дорогие цифровые телефонные аппараты.

Сложные проблемы, возникшие при включении аналоговой абонентской линии в цифровую АТС, описываются аббревиатурой BORSCHT. Расшифровка аббревиатуры приведена в таблице.

 

В- (запитка микрофонов)- К абонентской линии прикладывается напряжение, необходимое для запитки угольных микрофонов Uном=60В, Iном=20мА

О- (защита от опасных U)- Оборудование цифровой АТСЭ с помощью специальных устройств защищается от попадания со стороны АЛ напряжения 220В (380В), а также от U при ударе молнии

R -(посылка вызывного сигнала)- Вызываемому абоненту посылается сигнал «Вызов» частотой 25Гц и напряжением 95 +15В

S -(наблюдение или сигнализация)- Приборы АТС должны зафиксировать факты поднятия или опускания микротелефонной трубки вызывающим или вызываемым абонентом, а также обеспечить прием цифр номера вызываемого абонента

C -(кодирование)- Аналоговый сигнал, поступающий по абонентской линии преобразуется в цифровой сигнал и наоборот

H -(функция дифсистемы) -Аналоговая АЛ является двухпроводной, а передача и коммутация сигналов в цифровых АТСЭ – четырехпроводными. Поэтому осуществляется преобразование с помощью дифференциальных систем (дифсистем).

T -(контроль)- Осуществляется контроль работы абонентской линии и телефонного аппарата, а также устройств, выполняющих вышеперечисленные функции.

При включении аналоговой абонентской линии в цифровую АТС приходиться решать проблемы аналогового абонентского стыка:

v согласование по виду передаваемого речевого сигнала (Coding – кодирование) и в связи с этим переход от 2-х проводной схемы разговорного тракта к 4-х проводной и наоборот (Hybrid – функция дифсистемы);

v согласование по уровням передаваемых сигналов: в сторону ТА сигнал высокого уровня (функции Battery feed и Ringing), а в сторону АТС эти сигналы не должны передаваться (цифровые АТС построены на БИС и СБИС с питанием 5…12В);

v обеспечение абонентской сигнализации (функция Signalling – сигнализация).

Функции Testing (контроль) и Overvoltage protection (защита от опасных U) не относятся прямо к организации стыка, однако позволяют автоматизировать процесс эксплуатации ТА и АЛ, а также защитить оборудование АТС и обслуживающий персонал от опасных напряжений.

Реализация всех функций выполняется в абонентских комплектах, которые для различных АТСЭ строятся по разному.

19  Цифровой абонентский стык

 

Цифровой абонентский стык не стандартизирован, поэтому  каждая фирма может здесь использовать свои правила. Это означает, что цифровой ТА, например, фирмы Siemens, может работать только при подключении к телефонным станциям фирмы Siemens (EWSD, Hicom). То же самое относится к цифровым ТА Ericsson, Alcatel и др. Каждая фирма создает для своих станций определенный интерфейс, который поддерживает «родной» протокол для «своего» цифрового ТА. Поэтому для описания цифрового абонентского стыка можно говорить только об общих принципах организации цифрового обмена по абонентской линии.

Для двухсторонней передачи цифровой информации по абонентским линиям возможно использование четырех типов систем:

- четырехпроводная систем;

- двухпроводная система с частотным разделением направлений передачи;

- двухпроводная система с временным разделением направлений передачи;

- двухпроводная система с адаптивными эхокомпенсаторами.

Четырехпроводная система. Эта система первоначально внедрялась на цифровых або­нентских сетях для предоставления абонентам нетелефонных услуг при двусторонней независимой передаче цифровой информации.

Достоинства цифровой передачи по четырем проводам заключаются в довольно сво­бодном подключении абонентских терминалов, находящихся на значительном удалении друг от друга и от опорной станции, а также в простоте схемных решений. Система достаточно устойчива к переходным помехам. Однако она характеризуется низким использованием передаточных возможностей кабеля. Учитывая, что высокоскоростная передача по абонентской сети цифровых АТС, как правило, не требуется, это делает систему экономически невыгодной. В связи с этим данная система имеет ограниченное применение.

Двухпроводная система с частотным разделением направлений. Это двухпроводная двухполосная система связи, в которой необходимо иметь полосу в два раза шире полосы передаваемой информации для одного канала.

Реально реализованные системы этого класса использовали дифсистемы, что позволяло уменьшить взаимное влияние направлений передачи. Однако, из-за сложности реализации фильтров на БИС и СБИС такие системы не получили широкого применения.

Двухпроводная система с временным разделением направлений. В системе с временным разделением направлений интервалы для передачи и приема разделены во времени. При передаче от станции к абоненту цифровой сигнал накапливается в буферном запоминающем устройстве и затем считывается в виде непрерывной последовательности цифрового сигнала со скоростью в два раза большей. Передача сигналов от абонента на станцию происходит аналогичным образом в виде пакетов с использованием незанятого временного интервала. Этот метод получил назван «пинг-понг» (или метод с поочередным переключением направлений).

Благодаря тому, что скорость передачи по кабелю в два раза больше скорости передачи сигналов источника, устраняется переходное влияние на ближнем конце, что было затруднительно при 4-проводной передаче.

Однако, реализация метода «пинг-понг» с наименьшими затратами имеет один недостаток - небольшую зону действия (около 2 км). Поэтому, для организации системы с больше емкостью и большой протяженностью используют различные методы компрессии во времени.

 

Двухпроводная система с адаптивными эхокомпенсаторами. Как уже упоминало ранее, для разделения направлений передачи цифровых сигналов могут использовать дифсистемы.

 

Однако стандартные дифсистемы не могут обеспечить полного разделения трактов передачи и приема. Чтобы сохранить требуемые характеристики по переходному затухания на ближнем конце в широкой полосе частот, вводятся эхокомпенсаторы ЭХК,  которые препятствуют проникновению импульсов из тракта передачи в тракт приема.

Для компенсации разброса величины входного сопротивления абонентской линии в цифровых абонентских линиях предусматривается автоматическая подстройка балансного контура дифсистемы. Для преодоления трудностей, связанных с передачей цифровых сигналов по абонентсским линиям, были предложены цифровые дифсистемы, объединенные с цифровыми эхокомпенсаторами. Последние обеспечивают подавление эхосигналов не менее чем на 45 дБ Поэтому применение их на абонентских линиях особенно целесообразно.

20 Концентраторы цифровых систем коммутации (ЦСК).   Способы внедрения концентраторов на сети

 

Рассмотрим варианты внедрения удаленных концентраторов.

1. Замена АТС небольшой емкости в существующем телефонном районе удаленными концентраторами.

 

Эта схема применяется при внедрении цифровой АТС большой емкости в случае, когда в зону ее действия попадают старые подлежащие замене АТС небольшой емкости

Преимущества замены:

- позволяет использовать без изменений существующую сеть абонентских линий;

- сохраняются существующие кабельные линии связи к бывшим АТС, эти линии дооборудуются оборудованием ЦСП;

- для установки концентратора используют помещения старой АТС, что значительно уменьшает стоимость внедрения концентраторов. А так как внутристанционный обмен в прежних АТС достаточно велик, то для разгрузки СЛ и опорной АТС должна быть разрешена коммутация абонентских линий внутри концентратора (т.е. необходимо устанавливать удаленные коммутационные модули).

 

2. Внедрение цифровой АТС и удаленных концентраторов в одном телефонном районе. Небольшие и простые концентраторы устанавливаются по всему телефонному району, причем количество абонентов, включенных в концентратор небольшое. Из-за малого телефонного обмена между абонентами жилого дома в концентраторах не разрешен внутренний обмен (рисунок).

К недостаткам следует отнести сложность технического обслуживания большого количества малых удаленных концентраторов.

 

3 Использование удаленных коммутационных модулей.

 На рисунке удаленные коммутационные модули наделены функциями оконечной АТС или ПС (подстанции), а опорная АТС является совмещенной местной/транзитной АТСЭ.

Число абонентских линий, включаемых в удаленные коммутационные модули, может достигать от нескольких тысяч до десятков тысяч.

Сигнализация на телефонных сетях. Схема прохождения речевых сигналов и сигналов сигнализации в ЦАТС

 

       Сигнализация определяется МСЭ (ITU-T) как обмен информацией (отличной от речевой информации), относящейся к установлению соединения, освобождению приборов и другим действиям по управлению соединениями, а также к управлению сетью электросвязи.

Сигнализация на сети организуется в виде системы сигнализации - строго заданной процедуры использования определенного набора сигналов сигнализации, а также технического и программного обеспечения, необходимого для генерирования, передачи и приема этих сигналов

Абонентский стык

Сетевые стыки

Передача речевых сигналов

Передача  сигналов сигнализации

Передача речевых сигналов

Передача  сигналов сигнализации

Коммутац.  поле цифровой АТС

Управляющее устройство АТС

Рисунок – Прохождение речевых сигналов и сигналов сигнализации в цифровой АТС: речевые сигналы, сигнализация

 

 

Сигнализацию можно разделить на три вида: на сигнализацию «пользователь-сеть», сетевую сигнализацию и сигнализацию «пользователь-пользователь».

v Сигнализация «пользователь-сеть» обеспечивает пользователю передачу информации с целью установления соединения с другим пользователем. Данная сигнализация является единственной «видимой» для пользователя сигнализацией.

v Сетевая сигнализация используется между узлами сети для передачи информации, необходимой для установления и управления соединением, включая поиск местонахождения узлов и распределение ресурсов сети;

v Сигнализация «пользователь-пользователь» позволяет согласовывать и осуществлять работу терминалов пользователя (если это требуется).

Примером сигнализации «пользователь-пользователь» является сигнализация факсимильных аппаратов осуществляемая уже после того, когда между факсами установлено соединение.

П О Л Ь З О В А Т Е Л Ь

П О Л Ь З О В А Т Е Л Ь

Узел сети

Узел сети

Сетевая сигнализация

Сигнализация «пользователь-сеть»

Сигнализация «пользователь-сеть»