Вынужденное и свободное искание. Ступени искания

От коммутаторов Строуджера пошли некоторые основные поня­тия систем коммутации. В первую очередь это понятие искания, под которым понимается процесс выбора требуемой линии или группы линий. Искание бывает вынужденное и свободное. Вынужденное искание представляет собой поиск определённой линии или опре­делённого направления, т.е. пучка линий.

В структуре ДШ-АТС имеются ступени искания трех видов: пред­варительного искания ПИ, группового искания ГИ и линейного иска­ния ЛИ.

Предварительное искание

Предварительное искание (предыскание) производится только в режиме свободного искания и предназначается для подключения линии вызывающего абонента ко входу первой ступени ГИ. Каждая абонентская линия заканчивается на АТС абонентским комплектом (АК), состоящим из двух реле и предыскателя типа ШИ. Сто комплек­тов АК монтируются на одном стативе (статив ПИ), и, таким обра­зом, число стативов ПИ, устанавливаемых на АТС, равно числу со­тенных абонентских групп.

Принцип предварительного искания, применение которого позво­ляет в несколько раз уменьшить число искателей на АТС, был впер­вые предложен российским изобретателем М.Ф. Фрейденбергом, запатентовавшим в 1895 г. первую в мире конструкцию предыскателя. При использовании принципа предварительного искания линия вызывающего абонента подключается к шнуровой паре АТС прибо­рами предыскания. Наличие предварительного искания повышает использование основного станционного оборудования и, следова­тельно, снижает его стоимость.

Для предыскания в декадно-шаговых АТС используются враща­тельные или подъёмно-вращательные искатели, с помощью которых может быть реализован любой из двух способов - прямое предыскание и обратное предыскание. Скелетные схемы обоих способов предыскания показаны на рис. 2.3.

Рис. 2.3 Скелетные схемы способов предыскания

Целесообразность применения прямого или обратного предыс­кания определяется путем технико-экономического сравнения. От­носительная экономичность того или иного способа зависит, в пер­вую очередь, от затрат на оборудование (искатели и реле), суммар­ная стоимость которого зависит от нагрузки на одну абонентскую линию в ЧНН, от заданных норм качества обслуживания вызовов, от способа образования пучка приборов (ГИ или ЛИ) и от стоимости приборов.

Линии, имеющие высокое использование, например, соедини­тельные линии от учрежденческих АТС и подстанций, могут подклю­чаться непосредственно к приборам ГИ и Л И. Линии с малым исполь­зованием подключаются к соединительным устройствам АТС толь­ко через ступень предыскания.

При прямом предыскании в каждом абонентском комплекте име­ется искатель ПИ небольшой емкости (на 10-15 выходов), который подключает линию вызывающего абонента к одному из свободных соединительных устройств, например, к 1ГИ. Количество предыс-кателей равно числу абонентов станции.

При полнодоступном включении линий в выходы предыскателя каждому источнику нагрузки (входу коммутационной схемы) доступ­ны все соединительные пути. В такой схеме потери вызовов возни­кают лишь при занятости всех выходов.

При неполнодоступном включении линий каждому источнику на­грузки доступна лишь часть выходов ступени искания. Применять неполнодоступное включение приходится потому, что доступность D на ступени предыскания или группового искания обычно бывает меньше числа V выходов ступени. Потери вызовов в неполнодоступ­ном пучке возникают при занятости всех выходов, доступных данно­му источнику нагрузки, хотя свободные выходы ступени в это время могут существовать. Поэтому для обеспечения заданных потерь при неполнодоступном включении необходимо большее число выходов, приборов, линий.

Если известна интенсивность поступающей нагрузки и задана норма вероятности потери вызова, количество линий в полнодос­тупном пучке определяется по формуле Эрланга. Для расчета пол­нодоступного пучка можно также пользоваться таблицами Г.П. Ва- шарина, в которых табулирована формула Эрланга и по которым удобно определять вероятность потерь, если известна поступающая нагрузка и число линий. В случае ступенчатого неполнодоступного включения линий в выходы (при D=10) число приборов можно опре­делять по таблицам Б.С. Лившица.

Для увеличения доступности применяют звеньевое включение. Примером использования такого включения в шаговых АТС являет­ся двойное предыскание, которое обеспечивает значительно боль­шую доступность, чем одинарное предыскание. В схемах одинарно­го предыскания доступность постоянна. Особенностью схем двой­ного предыскания является переменная доступность, т.е. количест­во 1ГИ, доступных линии абонента из некоторой подгруппы, зависит от числа вызовов, ранее возникших в этой подгруппе.

Линейное искание

Линейное искание производится только в режиме вынужденного перемещения щеток искателя. В АТС ёмкостью до 10 номеров шаго­вый искатель выбирает линию вызываемого абонента, совершая вынужденное движение только одного вида - вращательное, а в АТС ёмкостью до 100 номеров декадно-шаговый искатель при выборе линии вызываемого абонента производит вынужденное движение двух видов - подъёмное движение для выбора той группы выходов, в которой находится нужная абонентская линия, и вращательное движение для отыскания самой этой линии.

Такое искание и называется линейным. Его цель - соединить оп­ределённый вход станции с определённым выходом, т. е. с опреде­лённой линией. Искатели, выполняющие линейное искание, назы­вают линейными искателями (ЛИ).

Таким образом, ступень линейного искания (ступень ЛИ) выпол­няет индивидуальное искание и подключает свой вызывающий вход к вызываемой абонентской линии. Для каждой сотни абонентов пре­дусматривается один статив ЛИ, на котором для обслуживания всех вызовов, поступающих к этой сотне, может быть установлено до 20 ЛИ. Все контактные поля этих ЛИ запараллеливаются и подключа­ются к абонентским комплектам статива ПИ, обслуживающего ту же сотенную группу.

При установлении соединения в ЛИ передаются две последние цифры номера вызываемого абонента. Подъемное движение ЛИ оп­ределяется цифрой десятков, а вращательное движение - цифрой единиц, так что и то и другое движение ЛИ является вынужденным.

Групповое искание

Только после введения принципа группового искания стало воз­можным неограниченное расширение емкости телефонных сетей. Сущность группового искания заключается в том, что на АТС, емкость которой превышает емкость контактного поля искателей, все або­нентские линии разбиваются на группы, число линий в каждой из которых равно емкости контактного поля искателя. Увеличение же емкости контактного поля ограничено принципом конструкции ис­кателя и обусловленными этим стоимостными характеристиками. Предоставлять чрезвычайно дорогие устройства всего двум абонен­там на всё время соединения между ними экономически неэффек­тивно. Поэтому практическое применение в АТС нашли искатели с емкостью поля не свыше 500 выходов, а для выбора группы, в кото­рой находится нужная линия, стали устанавливать специальные при­боры, называемые групповыми искателями. Принцип группового искания также был предложен М.Ф. Фрейденбергом, запатентовав­шим свое изобретение через год после патента на предваритель­ное искание, в 1896 г.

Ступень группового искания (ступень ГИ) подключает свой вызы­вающий вход к одному из свободных выходов в направлении, опре­деляемом поступившим на этот вход числом импульсов. Искание направления является вынужденным, искание выхода в направле­нии - свободным. В зависимости от емкости телефонной сети и ну­мерации абонентских линий в соединении двух абонентов участвует последовательно несколько ступеней ГИ.

Групповое искание производится с помощью групповых искате­лей, каждый из которых выполняет две функции: выбирает группу приборов следующей ступени искания (вынужденное искание) и оты­скивает свободный прибор в выбранной группе (свободное искание). Объединяя с помощью ступеней ГИ нужное количество групп або-нентскихлиний, можно обеспечить доступ любого ПИ к любой такой группе, т.е. строить станции большой емкости. Емкость каждой або­нентской группы равна емкости поля ЛИ, а выбор нужной группы производится с помощью одной или нескольких ступеней ГИ, рас­положенных между ступенями ПИ и ЛИ. На каждой ступени ГИ ве­дется искание свободного коммутационного прибора, через кото­рый может быть установлено соединение с Л И, обслуживающим тре­буемую абонентскую группу.

Одна ступень ГИ, построенная на декадно-шаговых искателях, позволяет объединить десять абонентских групп емкостью по 100 номеров, т.е. образовать станцию емкостью 1000 номеров. Скелет­ная схема объединения абонентских групп с помощью одной ступе­ни группового искания показана на рис. 2.4. На ступени ГИ устанав­ливается к_ги групповых искателей. Это число определяется в зависимости от величины поступающей телефонной нагрузки. Контакт­ные поля всех искателей запараллеливаются. Образуется 100 об­щих выходов - по 10 выходов в декаде. В каждую декаду поля ГИ включается десять линейных искателей: в первую декаду включает­ся ЛИ первой сотенной абонентской группы, во вторую декаду - ЛИ второй сотенной абонентской группы и т. д.

Рис. 2.4 Скелетная схема АТС с одной ступенью группового искания

Станция емкостью 1000 номеров имеет трёхзначную нумерацию -от 000 до 999. При наборе абонентом цифры сотен происходит вы­нужденное искание, при котором выбирается требуемая сотенная абонентская группа. Затем ГИ совершает свободное вращательное движение, при котором отыскивается свободный ЛИ. Свободное искание должно завершиться в межсерийное время - с момента окончания передачи цифры сотен до момента начала передачи в ЛИ цифры десятков.

Структура декадно-шаговой АТС емкостью 10000 номеров уже заметно отличается от представленной на рис.2.4. Такая станция имеет четыре ступени искания - ступень ПИ, две ступени ГИ и сту­пень ЛИ. На ступени ПИ вся емкость станции разделяется на к або­нентских групп, в каждую из которых включается л абонентских ли­ний. Контактные поля предыскателей одной и той же абонентской группы запараллеливаются, и в них включаются входы группы при­боров I ГИ. Количество приборов I ГИ, обслуживающих одну абонент­скую группу, ограничивается емкостью контактного поля предыска­телей. Емкость абонентской группы л зависит от величины телефон­ной нагрузки, поступающей на станцию от п абонентов, и от емкости контактного поля искателя, используемого в качестве ПИ. При дру­гих рассматриваемых в этой главе способах соединения между со­бой контактных полей искателей выбор емкости абонентской груп­пы практически не зависит от емкости контактного поля применяе­мых искателей.

Коммутационные возможности ступени группового искания ха­рактеризуются двумя параметрами: делимостью поля Н, т.е. числом направлений к отдельным группам коммутационных устройств сле­дующей ступени искания, и доступностью D, т.е. числом выходов выбранного направления, к которым возможен доступ в процессе свободного искания. Величина Н делимости поля ГИ определяет эффективность применения группового искания. Каждая ступень ГИ может увеличить емкость станции в Н раз. Поэтому при большей делимости поля ГИ можно получить нужную емкость станции (или сети), применяя меньшее количество ступеней ГИ. Пусть N -емкость станции, М - емкость линейного искателя, s - число ступеней груп­пового искания, aH_v H₂,...H_s -делимость поля ГИ на разных ступе­нях ГИ. Тогда емкость станции

N=M-H_{H₂...H_s

В декадно-шаговых АТС делимость поля ГИ невелика, как прави­ло, Н=Л 0. Тогда, если делимость поля на всех ступенях ГИ одинакова, т.е. Н=Н_г=...=Н=Н=Л 0,тго емкость станции или сети равна N-M- 10^s.

Доступность D оказывает большое влияние на использование соединительных путей. Увеличение доступности на ступени ГИ при­водит к повышению использования и, следовательно, к уменьшению количества искателей на следующей ступени искания.

Декадное построение поля позволяет непосредственно управлять вынужденным исканием - серия импульсов набора направляется непосредственно в схемутого искателя, в котором устанавливается соединение. Для повышения доступности на ступени ГИ в декадно-шаговых АТС иногда применяют двойное свободное искание, исполь­зуя т.н. релейные смешивающие искатели типа РСИ-3 и РСИ-6. В этом случае, как уже упоминалось, доступность становится пере­менной величиной.

Импульсный набор номера

Выше уже отмечалось, что в декадно-шаговых АТС одни и те же устройства - искатели - принимают информацию о номере вызы­ваемого абонента и устанавливают соединение, работая под непо­средственным воздействием импульсов тока, получаемых от номе­ронабирателя. Для их надежной работы необходимо, чтобы как им­пульсы, так и паузы между ними имели фиксированную длительность.

В диске номеронабирателя имеется десять пронумерованных отверстий. Для набора определенной цифры, нужно вставить палец в отверстие с соответствующим номером и повернуть диск по часо­вой стрелке до упора, а затем освободить его. После этого диск сам возвращается в первоначальное положение под воздействием пру­жинного возвратного механизма. При обратном движении диска свя­занный с ним импульсный контакт периодически прерывает ток в линии, причем количество прерываний всегда равняется набранной цифре (цифра 1 -одно прерывание, цифра 2-два прерывания, циф­ра 0 - десять прерываний). Возвратный механизм поддерживает примерно постоянную скорость обратного движения диска, причем продолжительность каждого прерывания составляет около 60 мс, а паузы между прерываниями - около 40 мс. Так как номер телефон­ного абонента содержит несколько цифр, с помощью номеронаби­рателя создается несколько серий импульсов, разделенных межсерийными интервалами. Для надежной работы приборов АТС необ­ходимо, чтобы продолжительность интервалов между сериями им­пульсов, то есть между набираемыми цифрами, не выходила за оп­ределенные границы.

Такой способ передачи цифр известен как «шлейфный способ». Сила тока в шлейфе линии зависит от ее длины, от электрических характеристик кабеля и от питающего напряжения. Обычно она со­ставляет от 20 до 50 мА, чего вполне достаточно для прямого управ­ления работой электромагнитного реле на АТС.

Итак, сигналы набора номера передаются от телефонного аппа­рата к приборам АТС в виде серий импульсов. Импульсы каждой се­рии разделяются паузами. Чтобы импульсы и паузы имели нужную длительность, номеронабиратель должен поддерживать в опреде­ленных пределах скорость обратного хода диска х> и импульсный коэффициент К, представляющий собой отношение продолжитель­ности размыкания импульсного контакта номеронабирателя f_pM к продолжительности его замыкания t_3aM:

Для этого коэффициента установлена величина 1.6 с допустимы­ми отклонениями ±0,3 (т.е. К=1.3+1.9), а для скорости обратного хода диска - 10 импульсов в секунду ±10% (т.е. г)=9-И 1 имп/с). Область возможных значений f_pa3 и t_3aM при допустимых v и К представлена на рис. 2.5 в виде т.н. мишени номеронабирателя (четырехугольник ABCD). Мишень показывает, что при номинальных значениях ■и=10 имп/с и К=1.6 значения f_pa3=38.4 мс и t_3aM=61. 6 мс. Предельные значения t и t при разных -и и К таковы:

 

Рассмотрим логику передачи импульсов набора от телефонного аппарата к абонентскому комплекту ДШ АТС. Схема телефонного аппарата при наборе каждой цифры шунтируется специальным кон­тактом номеронабирателя, так что сопротивление аппарата близкок нулю, а импульсы тока при наборе номера возникают вследствие обрыва цепи реле И импульсным контактом номеронабирателя и передаются, в свою очередь, к обмотке электромагнита искателя, под воздействием которого происходит вынужденное движение его щеток. Перед началом передачи сигналов набора номера цепь им­пульсного реле И замкнута и якорь его притянут. Контакт реле И за­мыкает цепь отбойного реле О, которое подготавливает цепь транс­ляции импульсов. При начале набора контактами реле И замыкает­ся цепь серийного реле С, которое должно быстро (в течение пер­вого импульса) притянуть свой якорь и удерживать его до окончания серии импульсов. По этой причине реле С делается замедленным только на отпускание.

Рис. 2.5 Мишень номеронабирателя

Реле И при своей работе создает определенные искажения импуль­сов. Величина этих искажений зависит от электрических параметров цепи реле. Искажения импульсов возникают вследствие неодинако­вых длительностей притяжения t_cp и отпускания t_отп якоря импульсно­го реле и оцениваются величиной А=(t_cp - t_отп) мс, которая показана на рис.2.6. Величину искажений принято считать положительной, если в результате искажений время замыкания цепи электромагнита иска­теля увеличивается по сравнению со временем размыкания цепи им­пульсного реле, или отрицательной в противном случае.

Если учесть предельные величины искажений, обусловленных транслированием импульсов реле И, то на той же диаграмме рис. 2.5 может быть построена мишень контакта импульсного реле.

При размыкании импульсного контакта номеронабирателя на время t _раз.нн происходит замыкание контакта реле И на время t =t +A. При замыкании импульсного контакта номеронабирателя на время £_{зам нн} происходит размыкание контакта реле И на вре­мя f = t _MHH-A- Так как при скорости v=9 имп/с предельные дли­тельности t _азин составляют 63 и 72 мс (см. рис.2.5), а предельные величины искажений 4.8 и 12.4 мс, то предельные длительности замыкания контакта реле И при этой частоте будут 63+4.8=67.8 мс и 72+12.4=84.4 мс.

Рис. 2.6 Искажения импульсов набора номера

Когда скорость t>=11 имп/с, предельные длительности t _раз.нн рав­ны 52 и 58 мс. Учитывая предельные значения искажений, находим, что при этой скорости предельные длительности замыкания контак­та реле И будут 52+4.8=56.8 мс и 58+12.4=70.4 мс.

Полученные предельные длительности замыкания контакта реле И позволяют построить мишень импульсного реле И, которая изо­бражена на том же рис.2.5 в виде четырехугольника MNPQ.