Общие методические указания по курсу

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСУ

Дисциплина "Системы коммутации" изучается на четвертом году обучения и делится на две части. Работа студента над учебным материалом складывается из самостоятельной работы над рекомендуемыми учебниками и учебными пособиями, материалами лекций и практических занятий. По результатам изучения настоящих методических указаний выполняется одно контрольное задание и сдается зачет. В следующем семестре выполняется курсовой проект, сдается итоговый экзамен, включающий материал обоих семестров.

Если у студента при изучении курса встретятся затруднения, то можно обратиться на кафедру Сети связи и системы коммутации для получения письменной или устной консультации по телефону кафедры 8 [phone] по вторникам. Дисциплину рекомендуется изучать в последовательности, изложенной в программе разделов курса. Распределение времени (в часах) для изучения дисциплины "Системы коммутации", часть 1 приведено в таблице 1.

Таблица 1

Аудиторная работа				Самостоятельная работа
Лекции	Лабораторный практикум	Практические занятия	Итого	Изучение курса	Выполнение контрольной работы	Итого
4	4	6	14	100	64	130

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

Дополнительная

4. Степанова И.В. Широкополосный абонентский доступ. - М., 2009. – 78с.

5. И. В. Степанова. Системы беспроводного широкополосного абонентского доступа. - М., 2011. – 75с.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Состав оборудования цифровой системы коммутации. Услуги цифровой АТС

2. Сценарий обмена сигналами управления и взаимодействия двух АТС.

 

 

3

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАЗДЕЛАМ  КУРСА

Этапы развития  автоматической коммутации

При рассмотрении этого раздела необходимо уяснить общие принципы организации автоматической телефонной связи, изучить историю эволюционного развития телефонных станций, назначение отдельных частей телефонного аппарата [1. С. 2- 47, 2. С.2-38]. Следует изучить основные варианты абонентского доступа, выбор которых определяется уровнем развития телекоммуникаций в регионе и потребностями пользователей (см. рис.1). Самостоятельно рекомендуется изучить принципы сигнализации при подключении телефонного аппарата (ТА) фиксированного доступа по двухпроводным физическим цепям, которые называются «абонентскими линиями» (АЛ)[1.С.42]. Ознакомиться с основными решениями и услугами на уровне абонентского доступа, изучить данные о потребностях в скорости передачи информации по АЛ [3. С.2-7 и С.18-24, 5.С.5-15].

WiFi WiFi WiFi

	Система   коммутации

Рис.1. Способы организации абонентского доступа

Рис.2. Организация взаимодействия АТСК с IMS - ядром

 

Используя материал учебника и учебных пособий, предлагается уточнить назначение четырех основных составляющих цифровой системы коммутации, представленных на рис.3 [1.С.85-108, 3.С.20-40]. Абонентская емкость аналоговых АТС достигает 10000 номеров. Для цифровых АТС характерны значения емкости 30000….50000 номеров и более.

В цифровой системе коммутации используются четырехпроводные цифровые тракты (ЦТ), в каждом из которых 30 каналов используются для передачи речи. Понятие «соединительная линия» (СЛ) означает временной канал в одном из ЦТ, соединяющих между собой системы коммутации.                                               

 

                                                                             Оконечные станционные комплекты

	Цифровое коммутационное поле

Ступень абонентского искания (абонентские  модули)

                                                                                                                                                                 Цифровые

                                                                                                                                                        тракты ЦТ

 

                                                                                                                               

 

 

Рис.3. Обобщенная структурная схема цифровой системы коммутации

                                

Цифровое коммутационное поле (ЦКП) системы коммутации каналов обеспечивает установление соединений, коммутируя основные цифровые каналы со скоростью 64 кбит/с [2.С.8-9]. Емкость ЦКП характеризуется числом подключаемых цифровых трактов ЦТ. Максимальная емкость цифровых КП в современных ЦСК достигает 2048 ЦТ.

7

Управление установлением соединений обеспечивает система управления, представляющая собой совокупность микро-ЭВМ. Основной характеристикой работы ЦСК является показатель BCHA - число вызовов, которое может быть успешно обслужено системой управления в течение часа набольшей нагрузки (ЧНН).

Каждому цифровому тракту межстанционной связи соответствует один оконечный станционный комплект, обеспечивающий синхронизацию тракта с ЦКП.

Контрольные вопросы

1. Уточните, что означают характеристики МКС 20х10х6.

2. Поясните, что означают характеристики блока АИ-АВ 100х60х20. Сколько исходящих вызовов может обслужить одновременно такой блок?

3. В каком блоке выполняется аналого-цифровое преобразование речи?  

4. Сколько одновременных речевых соединений может быть установлено в ЦКП емкостью 32 ЦТ?

5. Что означает характеристика ВНСА = 100 тысяч вызовов?

Принципы построения

Рис.4. Иллюстрация коммутации в цифровом КП

 

Разработчики коммутационного оборудования используют понятия пространственной (space) коммутации и временной (time) коммутации, которые отражают особенности используемых технических решений и достигнутый технологический уровень. Различают STS-коммутацию (время-пространство-время) и TST-коммутацию (время-пространство-время) [1. С.103-106].

Контрольные вопросы

1. Рассчитать временную задержку речевой информации в цифровом коммутационном поле для соединения (PCM-TSL= 255-30) - (PCM-TSL= 1-4).

2. На какой скорости производится коммутация в ЦКП? Достаточна ли эта скорость для: передачи речи; факсимильной связи; работы в сети Интернет?

3. Что означает PCM-TSL= 32-3?

4. Укажите максимальную емкость цифрового КП?      

                            

Рис.5. Схема включения оконечного станционного комплекта

в комму­тационное поле группового искания КП Г И

Перед вводом в эксплуатацию, а также для проверки работоспособности, ОСК может включаться в шлейф как при помощи специального переключателя на плате регенератора, так и при выполнении команды от ЭВМ ТЭ.

ОСК состоит из двух плат - цикловой синхронизации и  регенератора.

Рассмотрим последовательность преобразования сигналов в направле­нии передачи. На плате цикловой синхронизации ЦС выполняется усиление посту­пающих из КП ГИ сигналов, формируется структура цикла ИКМ и вы­полняется переход к линейному квазитроичному коду с высокой плотно­стью единиц. На плате регенератора вы­полняется синхронизация с тактовой последовательностью f1. Далее ква­зитроичный сигнал через усилитель и согласующий трансформатор по­ступает в ЦТ.

В направлении приема на плате регенератора выполняется усиление принятых сигналов и выделение на их основе тактовой последовательно­сти 2048 кГц частоты f₂, используемой для подстройки БТС и для управления записью информации в кольцевой буфер платы ЦС. Перед записью информации в кольце­вой буфер выполняется переход от квазитроичного  кода к двоичному.

Емкость кольцевого буфера на плате ЦС составляет 64 байта (см. рис.6). Предположим, в текущий момент времени запись в буфер про­изводится в соответствии с содержимым счетчика записи в ту область, которая соответствует временному каналу номер К31. Предположим, что в текущий момент времени цифровое коммутационное поле производит

11

прием ин­формации только от каналов номер К2 разных цифровых трактов. Из второй части буфера считывается один байт информации, поступивший в предыдущем цикле ИКМ и относящийся к каналу номер К2. Тогда посту­пившая в канале номер К31 информация будет считана с задержкой, рав­ной (31 - 2) х 3,9 мкс = 113,1 мкс, где 3,9 мкс — продолжительность вре­менного интервала, закрепляемого за одним каналом. Максимальная за­держка в ОСК составляет 125 мкс.

Рис.6. Принцип использования кольцевого буфера в ОСК

Скорости записи и чтения в общем случае не совпадают, имеет место не­равенство f1¹f₂. При проверке расхождения счет­чиков записи и чтения разность в их показаниях должна превышать некоторую критическую величину. Если это условие не выполняется, состояние счетчика записи приравнива­ется к содержимому счетчика чтения. Происходит «проскальзывание».

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные функции ОСК.

2. Что произойдет, если зафиксирован уровень BER= 1 10^-3?

3. Поясните выбор емкости буфера в ОСК?

4. Какова максимальная задержка информации в ОСК?                               

5. Сохраняет ли возможность использования для передачи речи оконечный станционный комплект, который включен в шлейф?

12

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Общие указания и выбор варианта

Контрольное задание предназначено для развития навыков студента по использованию приобретенных теоретических знаний в решении практических задач, причем для выполнения задания необходимо более глубокое понимание теоретического материала. Таким образом, выполнение контрольного задания способствует изучению и усвоению теоретического материала курса. Задачи кон­трольного задания охватывают наиболее сложные разделы курса.

Перед выполнением соответствующей задачи необходимо изучить ту часть теоретического курса, которая относится к этой задаче. Выполнять задачи нужно вдумчиво, четко представляя ход решения, и уметь обосновать полученный результат. На зачете проводится собеседование по выполненной работе.               

Каждый студент выполняет четыре задачи, входящие в контрольное задание соответствующего варианта. Номер варианта задач определяется как сумма трех последних цифр номера студенческого билета. Например, если номер студенческого билета А-932019, то номер варианта равен 0+1+9=10.                      

15

Требования к оформлению

При выполнении и оформлении контрольной работы следует иметь в виду, что работу необходимо выполнять в виде отчета формата А4. Страницы отчета должны быть пронумерованы (внизу, по центру). Необходимо выделить поля для замечаний рецензента.

Решения задач контрольной работы следует располагать в порядке номеров, указанных в задании, перед решением каждой за­дачи необходимо написать условие задачи для требуемого варианта.

Каждый студент должен выполнить контрольную работу в одном варианте, причем номер варианта должен соответствовать тем указаниям, которые имеются в контрольном задании.

Контрольная работа, выполненная не по требуемому варианту, не зачитывается. Решения задач должны быть четкими, пояснения краткими, но без сокращения слов. В случае необходимости нужно делать ссылки на теорию, указывая учебник, автора, год издания, страницу и, если необходимо, номер чертежа. Чертежи в контрольной работе должны быть выполнены аккуратно. Все чертежи, рисунки, таблицы должны быть пронумерованы. Расчетные формулы необходимо приводить в тексте работы в общем виде с объяснением входящих в них буквенных значений. Все числовые значения необходимо представлять в основных единицах (Эрланг, Вольт, Ом и так далее). В конце контрольной работы необходимо указать учебники и учебные пособия, которыми пользовался студент. Работа должна быть подписана студентом с указанием даты выполнения.

После выполнения и оформления контрольная работа должна быть выслана на проверку в университет. По получении из университета прорецензированной работы студент должен исправить все отмеченные рецензентом ошибки и выполнить все сделанные ему указания. Если работа не допущена к защите, то ее необходимо переделать в соответствии с требованиями рецензента и выслать в вуз на повторную рецензию вместе с первой рецензией. Защита контрольной работы производится перед экзаменом по данной дисциплине. Без предъявления зачтенной работы студент не допускается к сдаче зачета.

Задача 1. Разработать пример установления четырех проводного соединения в полнодоступном цифровом коммутационном поле (ЦКП) емкостью 256 ЦТ. В качестве исходных данных варианта задаются номер входа и номер выхода в ЦКП, указанные в таблице 3.

Если в таблице 3 указан номер входа 45-7, то имеется в виду цифровой тракт номер 45 (PCM) и временной канал номер 7 (TSL). Предположим, должно быть установлено соединение 45-7 и 12-30 (PCM-TSL 45-7 и PCM-TSL 12-30).

При выполнении данной задачи следует использовать методические указания к выполнению контрольной работы и разработанный пример для упражнений.

16

Следует учитывать, что нумерация каналов и трактов начинается с нуля. Нумерация ЦТ в пределах платы не может превышать 31. Нумерация временных каналов в рамках ЦТ не может превышать 31(возможные значения до 31, кроме 0 и 16 - каналы синхронизации и управления).                          

Таблица 3. Варианты заданий к задаче 1

Номер варианта	0	1	2	3	4	5
Номера ЦТ и временных каналов (PCM-TSL) на стороне «А»	25-2	17-31	31-1	63-20	5-30	45-12
Номера PCM-TSL на стороне «Б»	49-14	1-5	255-31	3-31	128-1	149-15
Номер вар.	6	7	8	9	10	11
Номера PCM-TSL на стороне «А»	173-1	254-1	250-01	194-01	254-01	193-01
Номера PCM-TSL на стороне «Б»	2-2	31-31	32-03	198-02	251-31	63-31
Номер вар.	12	13	14	15	16	17
Номера PCM-TSL на стороне «А»	15-29	15-12	135-30	34-25	125-13	253-31
Номера PCM-TSL на стороне «Б»	47-12	24-01	2-14	127-31	3-13	127-31
Номер вар.	18	19	20	21	22	23
Номера PCM-TSL на стороне «А»	03-29	47-30	189-3	36-3	48-01	32-01
Номера PCM-TSL на стороне «Б»	30-1	23-01	255-31	253-3	198-01	38-09
Номер вар.	24	25	26	27	28	29
Номера PCM-TSL на стороне «А»	16-02	98-12	45-25	255-01	23-10	94-02
Номера PCM-TSL на стороне «Б»	67-14	12-15	01-12	89-14	85-91	17-04

17

Задача 2. Разработать пример преобразования двоичного сигнала в квазитроичный линейный код в ОСК, в соответствии с вариантами в таблице 4.

Пояснить механизм появления и обнаружения ошибок.

Задача 3. Начертить временную диаграмму для заданного этапа обслуживания вызова (см. табл. 5) и с учетом заданного исхода его обслуживания. Дать подробное описание по фазам обслуживания вызова на данном этапе. Нарисовать взаимное подключение устройств, участвующих в обслуживании вызова.                                                                        

Задача 4. Проанализироватьрезультаты сбора данных статистики для пучка временных каналов, полученные в течение часа наблюдений и представленные в виде вариантов в таблице 6. Рассчитать следующие показатели:

число 2048 кбит/с потоков в конкретном пучке;

вероятность потери вызовов;

среднюю продолжительность одного вызова в секундах;

среднее использование соединительной линии (временного канала).

 

Таблица 4. Варианты заданий к задаче 2

Номер варианта	1	2	3	4	5
Исходная двоичная последовательность	1101010	1011101	10000111	1010011	1010101
Номер варианта	6	7	8	9	10
Исходная двоичная последовательность	1010001	0101101	00100011	1011101	1101111
Номер варианта	11	12	13	14	15
Исходная двоичная последовательность	01111	10111	01101	00111	00011
Номер варианта	16	17	18	19	20
Исходная двоичная последовательность	010100	00110	101010	100011	1101111
Номер варианта	21	22	23	24	25
Исходная двоичная последовательность	1010101	0101010	0111001	0100100	1001010
Номер варианта	26	27	28	29	30
Исходная двоичная последовательность	1110110	1010100	0001100	0011100	01000011

18

Таблица 5. Варианты заданий к задаче 3

№ вар.	1	2	3	4
Этап обслуживания	Обнаружение вызова от абонента «А»	Прием номера «02» в декадном коде	Прием номера «413» в декадном коде	Прием номера «962» в двухчастотном коде
Исход обслуживания	Нет права внешней связи	Выбор направления	Выбор направления	Несуществующий номер
№ вар.	5	6	7	8
Этап обслуживания вызова	Обнаружение вызова от абонента «А»	Посылка вызова и КПВ	Обнаружение отбоя со стороны абонента	Прием и анализ номера в двухчастотном коде
Исход обслуживания	Нет свободных регистров	Абонент не отвечает	Посылка сигнала «Занято»	Номер «112» распознан в БПТН
№ вар.	9	10	11	12
Этап обслуживания вызова	Прием и анализ номера в тональном режиме	Обнаружение вызова от абонента «А»	Посылка вызова и КПВ	Поиск внутристанционного соединительного пути
Исход обслуживания	Поступающий  номер «103» распознан в БПТН	Нет свободных линий приемников БПТН	Ответ абонента	Путь найден
№ вар.	13	14	15	16
Этап обслуживания вызова	Обнаружение вызова от абонента «А»	Разрушение тракта при отбое	Обнаружение вызова от абонента «А»	Прием набираемого номера «04»
Исход обслуживания	Абонент должен получить «Ответ станции»	Завершение после отбоя второго абонента	Нет свободных линий между АМ и БАИ	Выбрана свободная СЛ в этом направлении
№ вар.	17	18	19	20
Этап обслуживания вызова	Анализ поступающего номера «112»	Посылка вызова и КПВ	Обнаружение вызова от абонента «А»	Прием набираемого номера «03» в декадном коде
Исход обслуживания	Нет свободных СЛ в направлении	Абонент отвечает	Абонент получает сигнал «Ответ станции»	Выбор направления
19
Продолжение таблицы 5
№ вар.	21	22	23	24
Этап обслуживания вызова	Анализ поступающего в двухчастотном коде номера «99-99-99»	Обнаружение вызова от абонента «А»	Обнаружение вызова от абонента «А»	Посылка вызова и КПВ
Исход обслуживания	Несуществующий номер	Посылка сигнала «Ответ станции»	Посылка сигнала «Занято»	Абонент не отвечает, отбой
№ вар.	25	26	27	28
Этап обслуживания вызова	Обнаружение вызова от абонента «А»	Прием цифры номера «8» в декадном коде	Обнаружение вызова от абонента «А»	Обнаружение вызова от абонента «А»
Исход обслуживания	Посылка сигнала «Занято» из-за запрета на исходящую связь	Выбор свободной линии в сторону ЗУС	Отбой до набора номера	Посылка сигнала «Ответ станции»

 

Таблица 6. Варианты заданий к задаче 4

DX 220 UVSE-95B            

TRAFFIC MEASUREMENT REPORT           MSW                       

T46 3         120       120.0     IN     891         882         0           9      16.1 2

T47 4         150       150.0   IN      1600      1581         0       19       33.8 3

T49 6        180       180.0     IN      1806       1775        0       31      31.3 4

T9A 8        225       225.0     IN      2308      2290       0       18      52.8 5

MX2 15       150   150.0    OUT  3223       3217        0       6       64.6 6

MX2 19       180    180.0    OUT     1771       1750      0       21      34.8 7

T36    20          90     90.0      IN       899     896     0         8       21.9 8

T38     22        90      90.0       IN     1224        1190        1       33       23.9 9

T39    23       150     150.0     IN     1219         1199      0       20        30.2   10

T30    24       180     180.0     IN     1749     1715     2        32        40.0 11

T41     25       60       60.0      IN        579            578    1           0        13.1 12

20

T43  27      180      180.0      IN    1298     1281        0    17       32.1   14

T31 30      120      120.0      IN    1150      1129       1       20        25.2  15

T32 31         90        90.0      IN    1024     1017         0        7       20.5  16

T33 32       90       90.0      IN    989        977          0      12      27.1  17

T34 33        150    150.0        IN      547       547        0        0      14.0  18

MX8 34     135     135.0     OUT    2806    2783        0   23        69.0    19

MX6 36       239   239.0    OUT    6032     6021        0    11      163.5   20

T9C 37      240       240.0       IN      1953    1895      0   58       41.4  21

MX 45      209   208.0    OUT  8998    8966      0   32      195.2   22

MXA 46     210     209.0     OUT   2720    2710       0     10        49.9   23

МХА 47      180     180.0     OUT   1326    1120     26  180      78.7 24

T2      54      30       30.0      OUT     231      190     41    0     15.8 25

TR    58      60       58.0      OUT    435      320        5   10      38.9  26

TR    59      90       90.0       OUT    1128  1050     18      60     65.7    27

  

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Задача 1 работы выполняется по результатам изучения третьего раздела программы. Приведем пример выполнения задания для варианта, когда установлены соединения между PCM-TSL стороны «А» 1 – 3 и PCM-TSL  стороны «Б» 255 – 31.

Для реализации двусторонней телефонной связи между абонентами «А» и «Б» в коммутационном поле должны быть реализованы два соединения (см. рис.7):

1 соединение. От входа коммутационного поля (ЦКП) по первой цифровой линии (цифрового тракта), третьему временному каналу – в сторону 255 цифровой линии, 31 временного канала на выходе: 1–3 ® 255–31;

2 соединение. От входа коммутационного поля по двести пятьдесят пятой цифровой линии, тридцать первому временному каналу – в сторону первой цифровой линии, 3-му временному каналу на выходе: 255–31 ® 1–3.

Структура цифровых коммутационных полей зависит от технологических достижений и от конкретных решений, используемых фирмой - разработчиком оборудования коммутации. Рассмотрим установление соединений в полнодоступном коммутационном поле системы коммутации DX200 емкостью 256х256 (256 цифровых линий на входе, 256 цифровых линий на выходе). Коммутационное поле реализовано на основе четырех кассет емкостью 256х64 цифровых линий. Одноименные входы кассет запараллелены, поэтому получаем общее поле 256х256 (см. рис.7). На каждой кассете располагаются платы памяти двух видов:

21

адресная память (АП) для хранения информации об установленных соединениях;

информационная память (ИП)  для кратковременного хранения в течение цикла ИКМ продолжительностью 125мкс информации, поступающей со входа ЦКП.

Эта информация из ИП должна быть передана на заданный выход ЦКП в заданной временной позиции.

Одна плата ИП соответствует группе из 32 цифровых линий (цифровых трактов) на входе и содержит 32 линии х 32 канала = 1024 ячейки памяти. Емкость ячейки ИП – 1 байт для хранения 8 бит информации, поступающих от конкретного TSL.

Одна плата АП соответствует группе из 32 цифровых линий на выходе и содержит 32 линии х 32 канала = 1024 ячейки памяти. Емкость ячейки АП – 12 бит.

Соединение номер 1 будет обеспечиваться кассетой номер 3, в которой будут использованы плата адресной памяти АП1 и плата информационной памяти ИП10. В пределах платы ИП10 номер входа будет 1-3 и номер выхода 31-31 (общий номер цифровой линии на выходе 255 преобразуется с учетом номера кассеты и номера платы АП на кассете).

Аналогично может быть описано соединение номер 2.

Функционирование ЦКП предполагает формирование циклов коммутации, длительность которых равна длительности TSL – 3,9 мкс. На рис.8 показана структура такого цикла.

На первом этапе выполняется загрузка информации о новых соединениях в платы адресной памяти.

На втором этапе выполняется загрузка информации в платы информационной памяти. Во время цикла коммутации должна быть выполнена загрузка 32 х 1 байт = 32 байт информации, поступающей от цифровых линий на входе КП, где 32 – число цифровых линий, обслуживаемых платой ИП, 1 байт – информация, поступающая в конкретном временном канале (timeslot 3).

На третьем этапе выполняется коммутация. А именно, поочередно выполняется обращение к ячейкам адресной памяти timeslot TSL,3. Содержимое этих ячеек используется как адрес для обращения к платам информационной памяти. При таком обращении содержимое выбранной ячейки ИП пересылается на выход КП. Фактически номер ячейки АП определяет номер выхода, а ее содержимое – номер входа.

 

22

 

 

                           

Цифровые линии (цифровые тракты) на входе

 

        255                                                                        63 32 31 0

Кассета 0

07

06

05

04

03

02

01

2. 00

                                                0                  0       0               0 000

                                               31                              

                                                  31                     31                     31

11

15

16

17

                                             31

10

14

13

12

                                                     32                            3            32

                                                         63                                           63

 

Кассета 1

1.

                                                          64                                        64

 

 

                                                              12                 127                  

 

Кассета 2

                                                                    1                  1                     

 

 

                                                       193                                                

                                                            1

 

Кассета 3

01

00

ИП 07

06

03

02

 

05

04

                                                        1                        1                    1

17

16

15

 

 

                                                              255\                     2          255          

 

 

Рис.8. Пример установления соединений в цифровом

Коммутационном поле

23