Види комутацій в телекомунікаційних системах

Види комутацій в телекомунікаційних системах

Коммутация

Слово коммутация (switching) означает «включение и отключение». Для инженера-электрика коммутационный элемент - это устройство, которое при работе может переходить в любое из двух состояний: ВКЛ и ВЫКЛ. Это справедливо и в отношении оптических коммутационных элементов, и в отношении транзисторов, с помощью которых строятся логические вентили и триггеры для булевых операций, бинарная память и т.п. Кстати, именно на этой базе, с помощью конечных автоматов, карт Карно и других средств, создаются коммутационные схемы.

Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (ITU-T), определил коммутацию как «соединение одного (определенного) из множества входов системы с одним (определенным) из множества ее выходов, организуемое по запросу и предоставляемое этой паре вход-выход на время, котороетребуется для обмена информацией между ними». Иными словами, соединение создается в соответствии с номером линии вызываемого пользователя, набранным вызывающим пользователем, и сохраняется до тех пор, пока один из них не положит трубку. Пока же это соединение существует, по нему могут передаваться речь, данные или видеоинформация.

Таким образом, получив запрос коммутируемой связи, сеть устанавливает между вызывающим и вызываемым пользователями (людьми, компьютерами или модемами) соединение, доступное им полностью и безраздельно, но только на время связи. В течение всего этого времени ни один из ресурсов соединения не используется для обслуживания других запросов, а естественные паузы в разговоре или в передаче данных не могут заполняться другими разговорами или другими данными. По окончании связи соединение разрушается, после чего сетевые ресурсы, из которых оно было составлено, могут использоваться для создания других соединений.

С учетом приведенных в предыдущем параграфе сведений о сетях связи и введенных в начале этого параграфа понятий, можно сказать, что коммутация - это процесс последовательного соединения нескольких постоянно существующих независимо один от другого каналов в один составной канал, создаваемый только на время связи с тем, чтобы пользователи в конечных точках этого коммутируемого канала могли общаться между собой, т.е. обмениваться информацией. Компоненты коммутируемого канала выбираются из числа свободных, доступных и находящихся в нужном направлении.

Заметим, что оба приведенных определения относятся только к коммутации каналов. Существует еще и понятие коммутация пакетов, которая лишь упоминается в этой книге, и то - несколько позже.

Коммутация каналов может быть аналоговой и цифровой.

Аналоговой коммутацией называется процесс, при котором соединение между конечными точками коммутируемого канала устанавливается посредством операций над аналоговым сигналом (с возможной его дискретизацией, но без преобразования в цифровую форму). Аналоговая коммутация рассматривается в двух следующих главах учебника.

Цифровой коммутацией называется процесс, при котором соединение между конечными точками коммутируемого канала устанавливается с помощью операций над цифровым сигналом без преобразования его в аналоговый сигнал. Различным аспектам цифровой коммутации каналов посвящены остальные восемь глав.

Методы коммутации

В курсе многоканальной электрической связи рассматриваются классические методы мультиплексирования каналов - пространственное разделение, временное разделение и частотное разделение. Если нужно соединить два канала, мультиплексированных одним и тем же методом, то, по очевидным причинам, предпочтительнее выполнить коммутацию этих каналов тем же методом, что и их мультиплексирование. Отсюда и три классических метода коммутации:

Пространственная коммутация - соединение пространственно разделенных каналов по электромеханической, электронной, цифровой или оптической технологии с использованием коммутационных элементов, построенных на базе той же технологии.

Временная коммутация предусматривает возможность коммутировать в пространстве, но когда пространственно коммутируемый физический тракт достигает своего приемника в коммутационном поле, приемник получает команду выбирать только те данные, которые соответствуют определенному временному каналу. Если приемнику и передатчику назначены разные временные каналы, требуется временная коммутация, о чем мы еще порассуждаем в главе 4.

Частотная коммутация применяется, как правило, для коммутации телевизионных каналов и радиоканалов и в этом учебнике не рассматривается.

Коммутационные узлы и станции представляют собой совокупность технических средств, предназначенных для обработки вызовов, поступающих по абонентским и соединительным линиям сети, для предоставления инициаторам этих вызовов основных и дополнительных услуг связи, а также для учета и для начисления платы за услуги. Данное определение охватывает коммутационные узлы и станции всех типов, используемых во Взаимоувязанной сети связи РФ, а именно: городские автоматические телефонные станции (АТС), учрежденческие телефонные станции (УАТС), концентраторы (К), узлы входящего (УВС) и исходящего (УИС) сообщения городских телефонных сетей, узлы спецслужб (УСС), междугородные станции (АМТС), узлы автоматической коммутации (УАК), центральные (ЦС), узловые (УС) и оконечные (ОС) сельские телефонные станции и другие устройства распределения информации.

В общем случае, коммутационный узел (станция) содержит коммутационное поле, предназначенное для соединения входящих и исходящих каналов (линий) на время обмена информацией; управляющие устройства, обеспечивающие установление соединения через коммутационное поле, а также прием и передачу управляющей информации; комплекты (станционные окончания) входящихи исходящих линий; кодовые приемники и передатчики; устройства контроля и диагностики абонентских линий и оборудования самого узла коммутации; источники электропитания; кроссовое оборудование и некоторые вспомогательные устройства.

X. Безир в [15] упрощает вышеизложенное, определяя коммутационную станцию как совокупность станционных окончаний линий, устройств коммутации и устройств управления одного узла сети, задача которой состоит в установлении, поддержании и разрушении соединений между входящими и исходящими информационными каналами, задаваемыми соответствующими адресами.

Коммутационные узлы и станции классифицируются по способу обслуживания соединений (ручные, полуавтоматические, автоматические), по месту, занимаемому в сети связи (оконечные, промежуточные, транзитные, центральные, узловые), по принципу коммутации (аналоговые, цифровые), по типу оборудования (электромеханические, квазиэлектронные, электронные).

 

Принципи побудови телефонних апаратів

Телефонные аппараты

Читатели, уже знакомые с устройством телефонного аппарата из лекций по физическим основам телефонии, могут пропустить этот параграф. Для остальных общее знакомство с работой телефонного аппарата необходимо для того, чтобы уточнить, каким образом в АТС устанавливаются соединения. К вопросу о телефонных аппаратах мы, так или иначе, будем обращаться и в следующих главах при рассмотрении очередного поколения систем коммутации, а здесь проанализируем основные принципы устройства аналогового телефонного аппарата и сигнализацию по абонентскому шлейфу. Отметим, однако, что подробное описание физической конструкции и электрической схемы телефонного аппарата выходит за рамки учебника, а потому в этом параграфе можно ограничиться его схематическим описанием.

Классический телефонный аппарат состоит из двух конструктивных частей, собственно аппарата и телефонной трубки. Обычно в аппарате находится рычаг, на котором лежит трубка в то время, когда аппарат не используется, а при снятии трубки с рычага срабатывает механически связанный с ним переключатель, контакты которого замыкаются. Аппарат и трубку соединяет шнур с проводами, а в беспроводных телефонных аппаратах это соединение обеспечивает маломощный радиоканал. В ранних конструкциях телефонных аппаратов микрофонную часть располагали в базовом блоке, который оформляли в виде настольного или настенного ящика, а трубка состояла только из небольшого наушника, который абонент прижимал к уху. У большинства современных аппаратов в телефонной трубке помещаются и наушник, и микрофон, причем физическая конструкция трубки соответствует форме головы человека.

Самая простая схема телефонного аппарата содержит микрофон, телефон, батарею, магнето и звонок. Микрофон преобразуетэнергию акустического поля в электрическую энергию. Первоначально в телефонных аппаратах использовались так называемые угольные микрофоны (carbon microphones), работа которых полностью соответствовала изобретению Эдисона. Зернышки угля были насыпаны между двумя параллельно расположенными пластинами, и общее электрическое сопротивление этой конструкции изменялось в зависимости от звукового давления, которое сближало пластины и прижимало зернышки угля друг к другу. Когда звуковая волна оказывала более сильное давление на угольные частицы, активное сопротивление микрофона уменьшалось, и сила тока увеличивалась. Таким способом микрофон превращал акустические колебания в колебания электрического тока. Эти основные принципы воздействия звуковых колебаний на ток в абонентском шлейфе сохраняются и теперь, хотя в современных телефонных аппаратах используются более сложные и более высококачественные микрофоны.

Переменный ток, генерируемый микрофоном, на другом конце соединения снова преобразуется в звук. Преобразование это выполняет телефон, который состоит из диафрагмы и электромагнитной катушки. Через обмотку катушки проходит переменный ток, получаемый от микрофона. Этот ток, в свою очередь, создает переменное магнитное поле, которое вызывает колебания диафрагмы, благодаря чему возникают звуковые волны, близкие к исходным звуковым колебаниям на передающей стороне.

Для работы микрофона необходим источник постоянного тока -батарея. Если батарея местная, т. е. вмонтирована в телефонный аппарат, то постоянный ток нужно изолировать от линии с переменным током, несущим аудиосигнал; делается это с помощью конденсатора или трансформатора. Применение местного источника питания имеет очевидные недостатки: использование преобразователя переменного тока бытовой электросети означает, что при повреждении этой сети телефон прекратит работу, а автономный источник питания в аппарате требует ухода и/или периодической замены. Кроме того, в аппаратах с местной батареей необходимо иметь специальное устройство для вызова станции и для передачи сигнала отбоя после окончания связи. Таким устройством является магнето - небольшая электрическая машина, приводимая в действие путем вращения рукоятки и генерирующая переменный ток небольшой частоты (десятки герц) с напряжением порядка сотни вольт.

В применяемом почти повсеместно режиме с централизованным источником питания батарея постоянного тока находится на телефонной станции и обеспечивает надежное питание всех включенных в нее телефонных аппаратов. Номинальное напряжение станционной батареи равно 60 или 48 вольтам.

И, наконец, в телефонном аппарате имеется приемник вызывного сигнала - звонок (вспомним, что речь пока идет о самом простом телефонном аппарате; все знают, что в современных аппаратах для этой цели, как правило, применяют другие электроакустические преобразователи). Если два аппарата связаны друг с другом прямой некоммутируемой линией, то сигналом вызова, поступающего к звонку одного из них, является переменный ток, создаваемый при вращении магнето второго. При коммутируемой связи звонок вызываемого аппарата получает вызывной сигнал, генерируемый на станции. Чтобы звонок был хорошо слышен, электрический сигнал вызова должен быть достаточно мощным. В станциях российской ТфОП напряжение этого сигнала составляет приблизительно 90 В при частоте 25 Гц.

Очевидно, что необходимость крутить ручку магнето для вызова станции и для того, чтобы оповестить ее об окончании связи, причиняет абоненту ощутимые неудобства. Замена магнето схемой, содержащей трансформатор и позволяющей использовать для формирования вызывного сигнала напряжение бытовой сети переменного тока, избавляет от названных неудобств, но ставит возможность связи в зависимость оттого, насколько надежно работает эта сеть. Более совершенные телефонные аппараты, питающиеся от центральной батареи, содержат очень важный элемент, устраняющий этот недостаток и выполняющий ряд других функций, - рычажный переключатель. В зависимости от того, находится микротелефонная трубка на рычаге или нет, переключатель пребывает в одном из двух возможных состояний, каждому из которых соответствует определенное положение его контактов, - если трубка на рычаге, цепь потребления тока от станционной батареи разомкнута, а при поднятой трубке эта цепь замкнута. Когда трубка положена, контакт рычажного переключателя разомкнут, и ток, потребляемый линией от батареи, равен току утечки. Когда абонент снимает трубку, контакт переключателя замыкается, и потреблять ток начинает микрофонная цепь телефонного аппарата. По изменению тока, потребляемого линией, станция может определить состояние рычажного переключателя в аппарате, подключенном к этой линии, благодаря чему обеспечивается вызов станции абонентом и сигнализация об отбое. Нужно заметить, однако, что чем длиннее линия, тем больше ток утечки и тем меньше ток при поднятой трубке. Это обстоятельство затрудняет определение станцией состояния рычажного переключателя в аппарате абонента, расположенного от нее на большом расстоянии.

Поскольку вызывной сигнал поступает к аппарату, когда трубка находится на рычаге, то есть при разомкнутых контактах рычажного переключателя, звонок подключен к линии независимо от положения этих контактов, а чтобы через его обмотку не создавалась цепь постоянного тока, подключение производится через конденсатор. Обмотка звонка имеет настолько большую индуктивность, что ее шунтирующее влияние на аудиосигнал при снятой трубке практически неощутимо, а при положенной трубке сопротивление обмотки переменному току составляет большую часть сопротивления линии, измеренного со стороны станции. В те времена, когда использование «параллельных» телефонов нужно было регистрировать и дополнительно оплачивать, службы ГТС время от времени проверяли сопротивление каждой абонентской линии, чтобы выявить наличие параллельных телефонных аппаратов. Абоненты, впрочем, могли легко помешать этой проверке, отключая звонок в «нелегальном» дополнительном телефонном аппарате.

Рис. 1.9. Импульсный набор номера

Говоря о телефонном аппарате, включаемом в АТС, нужно рассмотреть набор номера и некоторые другие сигналы, передаваемые по абонентской линии. Более подробно эти вопросы освещаются в книге о сигнализации в сети абонентского доступа [43]. Упрощенно же абонентская сигнализация - это передача информации, необходимой для создания и разрушения соединения двух абонентов телефонной сети. После передачи сигнала об изменении состояния абонентского шлейфа, которое происходит, когда абонент инициирует вызов, сняв телефонную трубку с рычага, он должен передать на станцию телефонный номер вызываемого абонента (того, кто инициирует вызов, обычно называют абонентом А, а того, кому этот вызов адресован, - абонентом Б). Когда шлейф замыкается, в линии появляется ток, приблизительно, 20 - 50 мА. Абонентский комплект АТС обнаруживает изменение тока в линии и активизирует аппаратные (сигнальные цепи) или программно-аппаратные средства, предназначенные для приема цифр, которые передаст абонент А, и в соответствии с которыми АТС должна будет установить соединение. Информация о номере абонента Б может передаваться одним из двух классических способов - шлейфными импульсами или многочастотными сигналами. Импульсный набор иллюстрирует рис. 1.9, а многочастотный набор, поддерживаемый всеми современными телефонными аппаратами, будет рассмотрен в главе 7.

Сигнализация по абонентской линии включает в себя не только рассмотренные выше сигналы, создаваемые и воспринимаемые схемой телефонного аппарата. Но поскольку именно телефонный аппарат является предметом данного параграфа, остальное мы отложим до главы 7. Здесь же приведем только рис. 1.10, на котором изображены фазы передачи сигналов по абонентской линии. Когда станция обнаруживает вызов со стороны абонента А (снята микротелефонная трубка), она передает ему акустический сигнал «ответ станции», который абонент слышит в телефоне своего аппарата и воспринимает как приглашение набрать номер. После набора АТС информирует абонента А о том, что соединение успешно установлено, посылая ему сигналы КПВ (контроль посылки вызова) с одновременной передачей вызывного сигнала в телефонный аппарат абонента Б. Когда абонент Б отвечает, АТС отключает как вызывной сигнал, так и сигнал КПВ. В конце разговора АТС обнаруживает состояние «трубка положена» и разрушает соединение.

Рис. 1.10. Сигнализация по абонентским линиям

 

Примитивный поток.

Это ординарный поток, параметр которого прямо пропорциона­лен числу свободных источников N_i =(N-i). Здесь N – общее число источников требований, i - число обслуживаемых в данный момент источников. Для примитивного потока параметр потока определяется как λ_i=αN_i=α(N-i) с некоторым коэффициентом α. Среднее значе­ние параметра примитивного потока: , где f_­i - вероятность того, что об­служивается i источников. Средняя интенсивность потока заявок от одного источника: .

 

Поток Эрланга

Частный случай и получается “просеиванием” потока Пальма. Если отбрасывать каждую вторую заявку – то получается поток Эрланга второго порядка, если каждую третью – третьего порядка и т.д.

Простейший пуассоновский поток можно рассматривать как поток Эрланга первого порядка. Обозначим p_n(t) плотность вероятности промежутка между заявками. Можно получить что: .

Закон распределения для потока Эрланга n-го порядка:

,

.

Нормируем масштаб времени так, чтобы параметр потока не зависел от n.

Τ_н (n)=τ(n)/n; интенсивность Λ_n

Нормированный поток Эрланга n – го порядка:

Обобщенный поток Эрланга n –го порядка.

Если τ(n) есть сумма случайных величин, каждая из которых распределена по показательному закону с параметром λ_i

,

,

, .

 

Координатные соединители

Еще в 1900 г. Бетуландер и Пальмгрен в Швеции начали работать над заменой искателя Строуджера. В 1905 г. соотечественник Бетуландера и Пальмгрена Эриксон предложил создать на основе релейных схем так называемые координатные поля - идея, далеко опередившая свое время. Хотя эти работы непосредственного практического выхода не имели, можно считать, что именно они легли в основу современных координатных АТС. Идею построения коммутационного прибора с релейными контактами, которые замыкаются с помощью координатных реек, предложил также Рейнольде в США в 1914 г.

В 1919 г. фирма «Бетуландер компани» уже смогла построить несколько небольших экспериментальных координатных станций, хорошо зарекомендовавших себя в работе. А по случаю 300-летия города Гетеборга, которое праздновалось в 1923 г., там была открыта первая современная координатная АТС. Поэтому именно 1923 г. считается годом ввода в действие техники координатной коммутации.

С 1930 г. на основе этой техники в Швеции стали строиться центральные АТС. После того как в Мальме была построена АТС на 40000 номеров, началось триумфальное шествие координатных станций по всему миру. Успехи шведов побудили фирму «Белл телефон компани» начать собственные разработки, и в 1938 г. первая координатная АТС вступила в строй в США. В начале 40-х годов шведский «Эриксон» приступил к разработке и производству координатных АТС разных типов для городской, междугородной и сельской связи (ARF-50,ARM-20nflp.).

После второй мировой войны техника координатной коммутации получила повсеместное распространение. В 1950 г. она вводится в Финляндии, в 1952 г. - в Голландии, в 1955 г. - в Бразилии, с этого же года она распространяется в странах Азии и в Австралии. В 50-х г. координатные АТС были созданы во Франции (Пентаконта) и в Англии (5005). В 60-х годах были разработаны городские координатные АТС в Чехословакии (РК-20) и ГДР (АТС-65).

В Советском Союзе разработка координатных АТС разного назначения была начата в первой половине 50-х годов. В 1956 г. было организовано производство городских координатных подстанций на сто номеров ПС-МКС-100, а в последовавшие годы были разработаны сельские координатные АТС малой и средней емкости К-40/80, К-100/2000. Стала также выпускаться модификация АТС типа К-100/2000 для учрежденческой связи. В середине 60-х годов завершилось создание координатной станции типа АТСК для городских телефонных сетей. С целью уменьшения затрат на абонентские линейные сооружения ЛОНИИС совместно с заводом «Тесла-Карлин» (Чехословакия) была разработана городская координатная подстанция на 1000 номеров ПСК-1000, которая успешно использовалась и еще сегодня используется во многих ГТС. Для междугородной телефонной связи выпускались координатные АМТС-2 и АМТС-3.

Дальнейшее усовершенствование городских и сельских координатных АТС с целью повысить надежность коммутационной аппаратуры, увеличить пропускную способность АТС, уменьшить стоимость оборудования и снабдить его комплексом контрольно-проверочных устройств привело к созданию станций АТСК-У и АТСК-50/200М.

В этой главе будут рассмотрены применяемые сегодня в ВСС РФ координатные АТС, предназначенные для городской, сельской и учрежденческой связи. Но прежде посмотрим, что же представляют собой коммутационные приборы координатного типа и как они работают.

Так как координатные соединители рассматриваются здесь после декадно-шаговых искателей, воспользуемся следующим, часто приводимым примером. Пусть десять выходов десяти вращательных искателей многократно соединены между собой, как это показано на рис. 3.1 слева. Такая схема позволяет каждому из десяти входов получить соединение с каждым из десяти выходов, разумеется, если тот свободен. Аналогичная по возможностям схема координатного соединителя 10x10 показана на рис. 3.1 справа.

Самая простая техническая реализация такой модели - включить по одному реле в каждую точку пересечения «горизонталей» и «вертикалей». Но тогда соединитель 10x10 будет содержать сто реле, а значит - сто электромагнитов, сто якорей и сто комплектов контактных пружин.

Рис. 3.1. Модель координатного соединителя 10x10

Нашлось, однако, более остроумное решение - заменить сто электромагнитов двадцатью (10- для горизонтальных линеек координатного поля и 10 - для вертикальных) и применить такую конструкцию соединителя, в которой для выбора любого выхода используются два электромагнита (один - по горизонтали, второй - по вертикали), а для удержания полученного соединения служит только второй из них. В этой конструкции с десятью электромагнитами, называемыми выбирающими, связано 5 горизонтальных реек (по одной рейке на каждую пару магнитов). При срабатывании того или другого из пары выбирающих электромагнитов связанная с ними рейка поворачивается на небольшой угол в ту или в другую сторону (кстати, именно эти горизонтальные рейки привели к английскому названию координатного соединителя - crossbar). На каждой рейке имеется 10 упругих выбирающих пальцев, которые в состоянии покоя находятся между группами контактных пружин, расположенными в соседних горизонтальных рядах. Один палец обслуживает две контактные группы; так что каждая рейка обслуживает 20 контактных групп (соответственно, 5 реек обслуживают 100 контактных групп). Если срабатывает нижний выбирающий электромагнит, то связанная с ним горизонтальная рейка сдвигает 10 выбирающих пальцев к 10-ти контактным группам, находящимся выше рейки; если же срабатывает верхний выбирающий электромагнит, то рейка сдвигает пальцы к 10-ти нижним группам контактов.

С каждой из 10-ти вертикальных планок жестко связан один из 10-ти удерживающих электромагнитов. При срабатывании удерживающего электромагнита связанная с ним планка поворачивается вокруг своей вертикальной оси и сдвигает в горизонтальном направлении все пять выбирающих пальцев, обслуживающих контактные группы данной вертикали. Существенно, что только тот палец, который был перемещен выбирающим электромагнитом, пока еще продолжающим удерживать свой якорь, сдвигаясь при повороте вертикальной планки, воздействует на опору, производящую включение контактов выбранной таким образом контактной группы, и ос-тается плотно прижатым к этой опоре. Воздействие вертикальной планки на другие пальцы не влияет на состояние контактных групп и на работу соединителя. Теперь горизонтальная рейка может быть возвращена в нейтральное положение - должен отпустить свой якорь связанный с ней выбирающий электромагнит. Удерживающий электромагнит остается в работе до окончания соединения. Все ли вам ясно? Повторим теперь это снова в сжатом виде:

срабатывает выбирающий электромагнит - выбирающие пальцы «выбирают» один из 10 горизонтальных рядов контактных групп;

срабатывает удерживающий электромагнит - замыкаются контакты в выбранной точке пересечения горизонталей и вертикалей, и планка, связанная с якорем удерживающего электромагнита, плотно зажимает выбирающий палец, благодаря чему замыкается соответствующая группа контактов;

отключается выбирающий электромагнит - горизонтальная рейка, возвратившись в нейтральное положение, готова для перемещения остальных пальцев;

только когда контакты в точке пересечения нужно разомкнуть, выключается цепь удерживающего электромагнита, и использовавшийся выбирающий палец освобождается.

Таким образом, в координатном соединителе одновременно может существовать множество соединений, но они должны устанавливаться по очереди и под контролем специального устройства - маркера, который управляет электромагнитами, создающими очередное соединение. Поэтому, в отличие от АТС, построенных на декадно-шаговых искателях с прямым установлением соединений, которые сами обрабатывают импульсы набора, поступающие от абонента, в координатных АТС используется обходное установление соединений, о чем еще будет сказано в следующем параграфе.

Применяемые в отечественных координатных АТС коммутационные устройства называются многократными координатными соединителями (МКС). Контактное поле МКС состоит из групп контактных пружин релейного типа с контактами на замыкание. В ряде конструкций МКС вместо неподвижных контактных пружин применяются общие струны, с которыми образуют контакт подвижные пружины. Известно несколько разновидностей МКС, различающихся конструкцией, количеством горизонталей и вертикалей, объединенных общей системой привода, и некоторыми другими признаками. Два наиболее распространенных типа МКС имеют следующие условные обозначения: МКС 20x10x6 и МКС 10x20x6. В таком обозначении первое число указывает количество вертикалей, входящих в состав одного МКС, второе - емкость контактного поля каждой вертикали и третье - проводность, т.е. число проводов, коммутируемых каждой группой контактов. Схема многократного координатного соединителя МКС 20x10x6 изображена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема многократного координатного соединителя

МКС 20x10x6

Рис. 3.3. Внешний вид МКС 20x10x6

В соответствии со своим названием этот МКС имеет 20 вертикально расположенных контактных пакетов. В каждом пакете имеется 10 шестиконтактных групп. В этих группах подвижные пружины - индивидуальные, а роль неподвижных пружин исполняют контактные струны, общие для всех 10 групп. Каждому пакету придан удерживающий электромагнит, якорь которого представляет собой одно целое с расположенной вертикально удерживающей планкой. При работе удерживающего электромагнита якорь притягивается, планка поворачивается вокруг своей вертикальной оси и прижимает к опоре контактной группы выбирающий палец, сдвинутый работающим в данный момент выбирающим электромагнитом в сторону этой группы. Пакет контактных групп с удерживающей планкой (якорем) и удерживающим электромагнитом составляют отдельный конструктивный элемент, называемый вертикальным блоком или вертикалью. Внешний вид МКС 20x10x6 представлен на рис. 3.3. Применяются также и МКС других типов, имеющие про-водность от 3 до 12.

Различают двухпозиционные и многопозиционные МКС. Число позиций определяется числом электромагнитов, которые должны сработать для выполнения соединения. Например, в двухпози-ционном МКС всякий раз срабатывает два электромагнита (один выбирающий и один удерживающий), в трехпозиционном - три (два выбирающих и один удерживающий) и т.д. Чем больше позиционность МКС, тем эффективнее строится на его основе коммутационное поле (за счет уменьшения проводности увеличивается доступность), но тем сложнее конструкция. Наиболее широко распространены двухпозиционные и трехпозиционгые соединители. МКС получили свое название в связи с многократным использованием каждой из выбирающих реек для организации соединений в разных вертикалях одного МКС.

Координатные АТС

Рассмотренные в предыдущей главе декадно-шаговые и машинные АТС обладают рядом существенных недостатков, присущих коммутационным станциям со щеточными искателями. Один из них связан с механическими свойствами искателей: для установления соединения с нужной быстротой требуется, чтобы щетки двигались со значительной скоростью, что, в свою очередь, ведёт к поломкам и к нарушениям их регулировки. Другой недостаток, присущий декадно-шаговым и машинным АТС, - низкое качество скользящего контакта щётка - ламель. Дело в том, что в качестве материала для скользящих контактов используются неблагородные металлы, имеющие благодаря своей жёсткости больший срок службы, чем, например, благородный металл серебро. Однако во время работы сопротивление такого контакта изменяется в широких пределах, вследствие чего ухудшается качество разговорного тракта. Все это приводит к невысокой надежности коммутационных приборов, большим затратам труда на обслуживание станционного оборудования, высокому энергопотреблению, низкому качеству разговорного тракта, образованного контактами скольжения, и т.п.

В координатных АТС основным коммутационным прибором является многократный координатный соединитель, который лишен перечисленных недостатков. Более того, устройство МКС, принцип его работы и коммутационные возможности совсем не такие, как у коммутационных механизмов других типов. По этой причине скелетное построение координатных АТС, структура ступеней искания и принципы управления коммутацией отличаются от тех, которые типичны для АТС, построенных на шаговых и декадно-шаговых искателях. В структуре ступеней искания используется т.н. звеньевое включение, позволяющее строить многозвенные коммутационные блоки.

Итак, в электромеханических АТС могут использоваться два разных принципа установления соединений - прямой и обходный.

Прямой принцип характеризуется тем, что приборы, выбирающие нужное направление связи и свободную линию в этом направлении, сами принимают цифры номера, устанавливают на их основе соединение и образуют разговорный тракт. Такой принцип установления соединений используется в большинстве тех АТС, где в качестве основных коммутационных приборов применяются щеточные искатели. В частности, рассмотренные в предыдущей главе декадно-шаговые АТС используют именно этот принцип.

Маркёр

Рис. 3.4. Обходный принцип установления соединений

Обходный принцип характеризуется тем, что выбор направления связи и поиска свободной линии в этом направлении отделён во времени от процесса соединения входа коммутационного прибора с выходом, в который включена выбранная линия. Сам коммутационный прибор не участвует в выборе направления и в поиске свободной линии. Эти процедуры выполняет некое устройство, как правило, общее для группы приборов (в координатных АТС это - маркер). Оно принимает цифры номера, обрабатывает их, и, в соответствии с результатом обработки, управляет работой коммутационного прибора, воздействуя на его элементы таким образом, чтобы вызывающий вход был соединен с одним из свободных выходов в нужном направлении. Иначе говоря, установление соединений производится в обход коммутационного прибора, в связи с чем такой принцип и назван обходным. Схематично его иллюстрирует рис. 3.4.

При установлении каждого соединения маркёр занимается кратковременно и поэтому способен обслужить несколько коммутационных приборов с большим числом входов и выходов. В соответствии с функциями, выполняемыми маркером, его блок-схема, представленная в нижней части рис. 3.4, содержит определитель вызывающего входа, определитель требуемого направления связи, устройство, отмечающее свободные промежуточные линии, через которые вызывающий вход коммутационного прибора может быть подключен к свободному выходу в нужном направлении, пробное устройство для поиска свободного выхода в этом направлении, устройство включения выбирающего и удерживающего электромагнитов МКС, обеспечивающих соединение входа с выходом, и цепи управления работой маркера.

Координатные АТС разделяются на АТС с управлением по ступеням искания и на АТС с централизованным управлением.

В координатных АТС с управлением по ступеням искания функции этих ступеней те же, что и в большинстве АТС, построенных на щеточных искателях (декадно-шаговых и машинных). В таких координатных АТС предусматривается некоторое количество ступеней группового искания, зависящее от емкости станции и сети, и ступень абонентского искания. Последняя выполняет функции пре-дыскания, обслуживая вызовы, исходящие от абонентов, и функции линейного искания, обслуживая вызовы, входящие к абонентам. Характерной особенностью координатных АТС с управлением по ступеням искания является то, что определение маркером свободного выхода ступени, с которым следует соединить ее вызывающий вход, происходит на каждой ступени без анализа состояния соединительных путей на следующих ступенях искания.

Рассмотрим этот вопрос подробнее. Итак, практически во всех координатных АТС применяется обходный способ управления коммутацией. Коммутационные блоки АТС построены на МКС, а в качестве управляющих устройств используются маркеры и, в большинстве случаев, регистры, избавляющие маркеры от функций приема передаваемых медленным способом цифр. Различают четыре вида координатных АТС:

с последовательным установлением соединения по ступеням искания и с регистрами для приема цифр, набираемых абонентами (ст.н. абонентскими регистрами);

с регистровыми устройствами и маркерами, распределенными по ступеням искания;

с абонентскими регистрами и с управлением сразу несколькими ступенями искания;