Общие методические указания по курсу

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСУ

В дисциплине «Системы коммутации» часть вторая рассмат­риваются принципы обмена информацией управления и взаимодействия между системами коммутации, основы проектирования цифровых систем ком­мутации (ЦСК) и центров обслуживания вызовов (ЦОВ).

По курсу читаются лекции, проводятся практические и лабораторные занятия, выполняется курсовой проект (КП). Самостоятель­ная работа по освоению курса предполагает проработку материала рекомендованных учебника и учебных пособий,  а также при выпол­нении и защите КП.

Если при изучении рекомендованной литературы возникнут затруднения, то Вы можете обратиться на кафедру сетей связи и систем коммутации с целью получения необходимой консультации. Дисциплину следует изучать тема за темой, как это рекомендовано в методических указаниях. К сле­дующему разделу курса следует переходить после того, как Вы ответите на все контрольные вопросы, являющиеся вопросами экзаменационных биле­тов. Итоговая форма отчетности - экзамен.

Распределение времени в часах студента для изучения дисциплины «Системы коммутации», часть 2, приведено в таблице 1.

Таблица 1

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1.Гольдштейн Б.С. Системы коммутации. – СПб.:БХВ – Санкт-Петербург, 2003. – 318 с.: ил.

2. Гольдштейн Б.С., Соколов Н.А., Яновский Г.Г. Сети связи: Учебник для вузов. Спб.:БХВ-Петербург, 2011, 400с.

3.Лагутин В. С., Попова А. Г., Степанова И. В. Цифровые системы коммутации каналов в телекоммуникационных сетях связи.– М.,2008. - 214с.

Дополнительная

4. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи Т.1.-М.: Радио и связь 2001. -448 с..

5. Лагутин В.С., Попова А.Г., Степанова И.В. Эволюция интеллектуальных служб в конвергентных сетях. – М.,2008. – 120с.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Директивы языка MML по управлению состоянием блоков для цифровых систем коммутации типа DX200 и EWSD.

2. Центры обслуживания вызовов (структура, принципы расчета).

3. Анализ аварийной информации о техническом состоянии цифровых систем коммутации. 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА

Особенности построения цифровых систем коммутации

На сетях связи Российской Федерации работают цифровые системы коммутации каналов (ЦСК) различных производителей. Следует изучить особенности построения ЦСК на примере одной из систем. Рассмотреть характеристики и функции цифровых блоков абонентского доступа, реализацию удаленного абонентского доступа. Рассмотреть функции линейной группы. Изучить построение коммутационного поля и системы управления.

Допускается предположение о том, что для реализации проектируемого объекта связи используется одна из следующих систем коммутации: EWSD фирмы Siemens; MedioCO фирмы SITRONICS t.s.; SI2000 или SI3000 фирмы ISKRATEL [3.С.84-140].

Система коммутации SI 2000

Рассмотрим возможности и структуру цифровой системы коммутации SI2000, которая может включаться в аналоговую, цифровую сеть, в цифровую сеть с интеграцией служб ISDN (ЦСИС). Сети могут быть общего пользования или ведомственные.

Функциональная архитектура семейства SI2000 удовлетворяет рекомендациям Международного Союза Электросвязи (МСЭ-Т) Q.511 и Q.512 (см. рис.1). Она базируется на концепции универсального интерфейса для сети доступа. Разделение узла коммутации (SN – Switch Node) и узлов сети доступа (AN - Access Node) различного назначения позволяет внедрять новые услуги электросвязи и новые технологии абонентского доступа. Но для построения систем коммутации малой и средней ёмкости в функциональной архитектуре SI2000 предусмотрено применение узла коммутации и доступа (SAN – Switch and Access Node), сочетающего в себе функции доступа и коммутации на базе одного аппаратного модуля. В оборудование SI2000 интегрировано семейство электропитающих установок MPS (Modular Power Supply) различной мощности.

Наличие централизованной системы технической эксплуатации позволяет управлять всеми узлами семейства SI2000 из единого центра, что обеспечивает экономию эксплуатационных расходов. Узел управления (MN – Management Node) позволяет управлять конфигурацией оборудования, выполнять мониторинг аварийных ситуаций и необходимые измерения параметров качества обслуживания и нагрузки. Второй важнейшей функцией узла управления является хранение и обработка станционных данных (контрольные копии программ загрузки, база полупостоянных станционных данных, данные статистики и тарификации).

Система SI2000 обеспечивает построение автоматических телефонных станций (АТС): ёмкостью до 40000 абонентских линий; до 240 цифровых соединительных линий; с выделением до 60 сигнальных каналов системы сигнализации SS7.

Увеличение абонентской емкости и количества соединительных линий производится путем добавления типовых съемных блоков. Система обеспечивает возможность включения абонентских линий базового доступа (BRA) и аналоговых абонентских линий в любых пропорциях в пределах суммарной абонентской емкости и производительности. Обеспечивается возможность включения абонентских линий доступа на первичной скорости (PRI), обслуживаемых системой сигнализации EDSS1; пучков соединительных линий, обслуживаемых системой сигнализации ОКС №7 и QSIG (на ведомственной сети); пучков соединительных линий, обслуживаемых иными, традиционными для сетей РФ и стран СНГ, системами межстанционной телефонной сигнализации. В системе SI2000 реализована функция наблюдения (LM – legal monitoring), называемая также “СОРМ (Система оперативно-розыскных мероприятий)”.

Особенностью аппаратной реализации семейства SI2000 является многофункциональность отдельных модулей.

Рис.1.Функциональная архитектура семейства SI2000

Обозначения на рис.1:

TM – Telecommunication management (управление телекоммуникациями);

PSTN – Public Switched Telephone Network (коммутируемая телефонная сеть общего пользования);

ISDN – Integrated Services Digital Network (цифровая сеть с интеграцией служб общего пользования, ЦСИС);

ATM – коммутируемая сеть связи на оборудовании Asynchronous Transfer mode (асинхронный метод передачи);

DCN/IP – сеть передачи данных, использующая стек протоколов IP;

E1/V5.2 – интерфейс сети доступа, использующий тракты ИКМ;

SSN7, DSS1, CSTA – протоколы сигнализации и управления для связи узла предоставления услуг с коммутационным узлом.

Аппаратная платформа коммутационных узлов SI2000 включает следующие основные модули:

MC (MC - Module Central), на базе которого реализуются узлы коммутации для станций большой и средней ёмкости. Данный модуль может использоваться для построения небольших и средних транзитных коммутационных узлов различного функционального назначения (рис.2);

MLC (ML - Module Line type C) используется для построения широкополосных, узкополосных и комбинированных узлов сети доступа с применением технологий SDSL и ATM, а также для построения коммутационных станций малой ёмкости в качестве узла коммутации и доступа (SAN). Выпускаются линейные модули версии B и версии C(рис.3).

	TPC

Рис.2. Структурная схема модуля MC

Обозначения: CG-A и CG-B – Control Group (управляющие группы);

HLS – High speed line (высокоскоростная последовательная шина);

TPC – Trunk Processing control (модуль обслуживания трактов ИКМ);

RPA, RPC – модули подключения трактов ИКМ

Центральный модуль MC включает в себя дублированную (по соображениям надежности) управляющую группу Control Group, CG (а именно, CG-A и CG-B) и до 16 модулей подключения ИКМ трактов (TPC), каждый из которых обслуживает 16 трактов E1. Каждая управляющая группа (CG) содержит управляющий блок (CC) и компьютер (CV). Один из модулей TPC определяется как резервный по соображениям надежности. Управляющий блок (CC) включает в себя процессорный модуль и не блокируемую коммутационную матрицу емкостью до 16K каналов, масштабируемую с шагом 4K, канал синхронизации и 16 линий последовательного высокоскоростного интерфейса HSL для связи с модулями TPC. Центральный модуль SI2000 имеет два компьютерных модуля (CV), реализующих функции центрального управления (см. рис.2).

Модуль TPC предназначен для обслуживания 16 трактов ИКМ (16 x E1 - G.703). Переключающая матрица замен (включающая модули RPA и RPC) позволяет резервному модулю TPC перехватить обслуживание всех 16 трактов E1 аварийного модуля TPC с сохранением параметров их конфигурации и текущего состояния. Переключение может быть выполнено по команде оператора, что позволяет проводить тесты трактов E1.

Структурная схема линейного модуля версии C (MLC) представлена на рис.3.Линейный модуль ML включает следующие типы периферийных модулей: SA (32 аналоговые абонентские линии); SB (16 цифровых абонентских линий с поддержкой интерфейсов Uk0 или S0 ЦСИС); TA (8 универсальных аналоговых соединительных линий с одночастотной, двухчастотной сигнализацией или сигнализацией E&M); ML может включать до 22 периферийных модулей и допускает любые комбинации модулей SA, SB и TA.

Оборудование системы SI2000 размещается в стативах, выполненных в соответствии со стандартом ETS 300 119. Разработаны два типа стандартный и малый статив.

В одном стандартном стативе могут быть размещены модуль MCA и два модуля MLB (MLC), или четыре модуля MLB (MLC).

В одном малом стативе могут быть размещены два модуля MLB (MLC) или модуль MLB (MLC) и система бесперебойного электропитания MPS-50 с аккумуляторными батареями.

Система MPS служит для бесперебойного питания телекоммуникационных систем напряжением -48 В и выходным током в пределах от 5A до 50A, что зависит от количества и типа встроенных выпрямителей. Прежде всего, система служит для питания одномодульных станций типа SI2000/V5, а также станций типа SI2000/V4, EWSD и остального телекоммуникационного оборудования. Управление, контроль и техническое обслуживание осуществляется посредством:

- дисплея при помощи кнопок на распределительном блоке ARB;

- локального ПК или панели аварийной сигнализации ISA, подключенной через сервисный разъем RJ6, находящийся на передней панели блока ARB.

Узел управления MN имеет доступ к системе MPS посредством:

прямых соединений; некоммутируемых, арендованных соединений через модемы; коммутируемых соединений через модемы; маршрутизатора (на станции SI2000/V5 или через оборудование).

Рис.3. Структурная схема линейного модуля MLC

Обозначения: CL –дублируемый контроллер линейного модуля;

     PL – блок электропитания линейного модуля с блоком тестирования абонентских линий (KL);

     Периферийные модули:

SA (32 аналоговые абонентские линии);

SB (16 цифровых абонентских линий с поддержкой интерфейсов Uk0 или S0 ЦСИС);

TA (8 универсальных аналоговых соединительных линий с одночастотной, двухчастотной сигнализацией или сигнализацией E&M);

SG (8 цифровых абонентских линий SDSL).

Рис.5. Структурная схема системы коммутации EWSD

Таблица 3.Технические характеристики блока DLUG

Рис.6. Мультиплексирование, демультиплексирование и

 передача управляющей информации в DLUG

По шинам управления передается управляющая информация со скоростью передачи 187,5 кбит/с; причем эффективная скорость передачи данных составляет примерно 136 кбит/с.

По шинам 4096 кбит/с передаются речь/данные в модули абонентских линий SLM и обратно. Каждая шина имеет в обоих направлениях по 64 канала. Каждый канал функционирует со скоростью передачи 64 кбит/с (64 х 64 кбит/с = 4096 кбит/с). Соответствие между каналами шин 4096 кбит/с и каналами цифровых трактов РDС является фиксированным. Подклю­чение DLU к линейным группам типа В, F или G (соответственно, типы LTGB, LTGF или LTGG) осуществляется по мультиплексным линиям 2048 кбит/с. Один DLU может подключаться к двум LTGB, двум LTGF (B) или к двум LTGG.

Линейная группа Line /Tru n k Groupe (LTG) образует интерфейс между цифровой средой узла и цифровым коммутационным полем SN (рис.7). Группы LTG выполняют функ­ции децентрализованного управления и освобождают коор­динационный процессор CP от рутинной работы. Соединения между LTG и дублированным коммутационным полем осуществляются по вторичной цифровой линии связи (SDC) со скоростью передачи в направлении от группы LTG к полю SN и в обратном направлении 8192 кбит/с (8 Мбит/с).

Рис.7. Различные варианты доступа к LTG

Каждая из мультиплексных систем 8 Мбит/с имеет 127 временных интервалов со скоростью 64 кбит/с в каждом для переноса полезной информации, а один временной интервал со скоростью 64 кбит/с используется для передачи сообщений.

Группа LTG передает и принимает речевую информацию через обе стороны коммутационного поля (SN0 и SN1). Напряжение электропитания LTG составляет +5В.

Используются несколько типов LTG. Они отличаются реализацией аппаратных блоков и конкретными прикладными программами в групповом процессоре (СP). Например, блок LTG функции В используется для подключения: до 4 первичных цифровых линий (трактов) связи вида PCM30 (ИКМ30/32) со скоростями передачи 2048 кбит/с; до 2 цифровых  линий связи со скоростью передачи 4096 кбит/с для ло­кального доступа DLU.

Блок LTG функции С используется для подключения до 4 первичных цифровых линий связи со скоростями 2048 кбит/с.

В зависимости от назначения LTG (В или С) имеются различия в функциональном исполнении LTG. Исключение составляют современные модули LTGN, которые являются универсальными. Чтобы изменить их функциональное назначение, необходимо «пересоздать» их программно с другой загрузкой.

Коммутационное поле SN системы коммутации EWSD соединяет друг с другом подсистемы LTG, CP и CCNC. Ка­ждое соединение одновременно устанавливается через обе половины (плоскости) коммутационного поля SN0 и SN1, так что в случае отказа одной из сторон поля всегда имеется резервное соединение. В системах коммутации типа EWSD могут применяться два типа коммутационного поля: SN и SN(B). Коммутационное поле типа SN(B) представляет собой новую разработку и отличается меньшими размерами, снижением потребляемой мощности. Предусмотрены различные ва­рианты организации SN и SN(B) на:

504 линейные группы (SN:504 LTG); 1260 линейных групп (SN:1260 LTG); 252 линейные группы (SN:252 LTG); 63 линейные группы (SN:63 LTG).

Коммутационное поле осуществляет коммутацию каналов со скоростью передачи 64 кбит/с. Для каждого соединения необходимы два соединительных пути (от вызывающего абонента к вызываемому, и в обратную сторону). Координационный процессор осуществляет поиск свободных путей через коммутационное поле на основе хранимой в данный момент в запоминающем устройстве информации о занятости соединительных путей. Коммутация соединительных путей осуществляется управляющими устройствами коммутационной группы.

Каждое коммутационное поле имеет собственное управляющее устройство, состоящее из управляющего устройства коммутационной группы (SGC) и модуля интерфейса между SGC и блока буфера сообщений MBU: SGC. При минимальной емкости ступени 63 LTG в коммутации соединительного пути задействовано одно SGC коммутационной группы. Однако при емкостях 504, 252 или 126 LTG используются два или три SGC. Команды для установления соединения задаются каждому GP коммутационной группы процессором СР.

Кроме соединений, задаваемых абонентами путем набора номера, через коммутационное поле устанавливаются соединения между линейными группами и координационным процессором СР. Они используются для обмена управляющей информацией и называются полупостоянными коммутируемыми соединениями. Благодаря этим соединениям производится обмен сообщениями между линейными группами без затраты ресурсов блока координационного процессора. Некоммутируемые (nailed-up) соединения и соединения для сигнализации по общему каналу устанавливаются также по принципу полупостоянных соединений.

Коммутационное поле в системе EWSD характеризуется полной доступностью. Это означает, что каждое 8-разрядное кодовое слово, передаваемое по магистрали, входящей в коммутационное поле, может быть передано в любом другом временном интервале по магистрали, исходящей из коммутационного поля. Во всех магистралях со скоростью передачи 8192 кбит/с имеется по 128 каналов с пропускной способностью передачи 64 кбит/с каждый (128х64 =8192 кбит/с).

 Системы коммутации EWSD с сигнализацией по общему каналу ОКС№7 (SS7) оборудованы управляющим уст­ройством сети сигнализации по общему каналу СС N С. Устройство CCNC подключается к коммутационному полю по уплотненным линиям, имеющим скорость пе­редачи 8 Мбит/с. Между CCNC и каждой плоскостью коммутационного поля имеются 254 па­ры каналов.

По каналам передаются данные сигнализации через обе плоскости SN к линейным группам и от них со скоростью 64 кбит/с. Аналоговые сигнальные тракты подключаются к CCNC через модемы. CCNC состоит: из максимально 32 групп с 8 оконечными устройствами сигнальных трактов каждая (32 группы SILT); одного дублированного процессора системы сигнализации по общему каналу (CCNP).

Координационный процессор 113 (СР113 или СР113С) – это мультипроцессор,  в котором два или несколько идентичных процессоров работают параллельно с разделением нагруз­ки. Главными функциональными блоками мультипроцессора являются:

основной процессор (ВАР) для обработки вызовов, эксплуатации и технического обслужива­ния;

процессор обработки вызовов (CAP) для обработки вызовов;

общее запоминающее устрой­ство (CMY);

контроллер ввода/вывода (IOC) и процессор ввода/вывода (IOР).

Координационный процессор СР выполняет следующие функции:

 обработку вы­зовов (анализ цифр номера, управление маршрутизацией, выбор зоны обслуживания, выбор пути в коммутационном поле, учет стоимости разговоров, управление сетью и данными о трафике);

эксплуатацию и техническое обслуживание - ввод/вывод данных во внешние запоминающие устройства (ЕМ), связь с тер­миналом эксплуатации и техобслуживания (ОМТ). 

Максимальная производительность СР по обработке вызо­вов -свыше 2700000 вызовов в час наибольшей нагрузки. Характеристики CP системы EWSD: ем­кость запоминающего устройства - до 64 Мбайт; емкость адресации - до 4 Гбайт; магнитная лента - до 4 устройств, по 80 Мбайт каждое; магнитный диск - до 4 устройств, по 337 Мбайт каждое.

Задачей буфера сообщений Message Buffer (МВ) является управление обменом сообщениями между: координационным процессором СР113, и группами LTG; СР113 и контроллерами коммутационного поля;

между группами LTG; между группами LTG и контроллером сигнализации CCNC. Дублированное устройство МВ может содержать до четырех групп буферов сообщений (MBG).

Контрольные вопросы

1. Какие функции выполняет блок SAN в системе SI2000?

2. Какое напряжение электропитания используется в SI2000?

3. Сколько аналоговых абонентских линий можно включить в периферийный модуль блока MLC?

4. Сколько аналоговых абонентских линий может быть максимально включено в DLUB? На какую пропускную способность он рассчитан?

5. На какой скорости передается информация между DLU и LTG, между LTG  и SN?

6. Перечислите основные функции коммутационного поля. На какой скорости реализуется соединение между абонентами.

7. Перечислите варианты коммутационного поля EWSD.

8. Какие функции обработки вызова реализуются в блоках LTG?

9. Какие функции реализует координационный процессор?

Информацией между ЦСК

На сетях связи Российской Федерации в эксплуатации работают системы коммутации каналов разного технического уровня. Для организации связи между ними используются:

передача линейных сигналов по системе 2ВСК (два выделенных сигнальных канала) в сочетании с передачей адресной информации по системе R1,5 в виде двухчастотных комбинаций кода «2 из 6»;

сигнализация по общему каналу сигнализации SS7.

Направление

Сигнала