/
Автор: Лебединский А.К. Павловский А.А. Юркин Ю.В.
Теги: электротехника железнодорожный транспорт телекоммуникации
ISBN: 5-89035-111-7
Год: 2003
Текст
А.К. Лебединский, А.А. Павловский, Ю.В. Юркин
СИСТЕМЫ ТЕЛЕФОННОЙ
КОММУТАЦИИ
Под редакцией канд. техн, наук, доцента
А.К. Лебединского
Утверждено
Департаментом кадров и учебных заведений МПС Росеии
в качеетве учебника для етудентов техникумов и колледжей
железнодорожного транспорта
Москва
2003
УДК 621.395
ББК 39.278
Л332
Лебединский А.К., Павловский А.А., Юркин Ю.В.
Л332 Системы телефонной коммутации: Учебник для тех-
никумов и колледжей ж.-д. транспорта. М.: Марш-
рут, 2003. - 496 с.
ISBN 5-89035-111-7
В учебнике рассматриваются основы телефонной свяш, принципы
построения автоматических телефонных станций. Приводя юя общие ха-
рактеристики и состав оборудования электромеханических и квазиэлект-
ронных АТС. Дается описание цифровых АТС, применяемых на сетях
связи железных дорог. Рассматриваю гея вопросы сш начи ыцип и нуме-
рации на сетях связи. Даются основные сведения о цифровых сетях с ин-
теграцией обслуживания, сетях мобильной связи и о icxho ioiiih IP-теле-
фонии. Содержа гея материалы по техническому обслуживанию современных
АТС. Приводятся основные сведения из теории теле 1 рафика.
Предназначен для студентов техникумов и колледжей женешодорож-
ного транспорта и может быть полезен техническим спешичисiам. обслу-
живающим и практирующим аналоговые и цифровые сис i смы коммутации.
УДК 621.395
ББК 39.278
Рецензенты: заместитель руководителя Департамента информации и
связи МПС России Ю.И. Филиппов: заместитель директора ГУП «Гипро-
траиссигналсвяи>» Е.И. Субботин: преподаватель Ярославскою !схникума
железнодорожного транспорт О.В. Крылова: преподаватель Саикi-11етер-
бургского техникума железнодорожного транспорта II.К Преснякова
ISBN 5-89035-1 1 1-7
(О Коллектив авюров. 2003
(С И з д а I е.ч ьс г во « М а р ш рут ». 2003
С УМК МПС России. 2003
1. ВВЕДЕНИЕ
Принципы организации
общетехнологической
телефонной связи
на железнодорожном
транспорте
Телефонная связь предназначена для передачи звуков речи
на расстояние. Этот вид связи появился благодаря изобрете-
нию телефона в 1876 году американцем А.Г. Беллом. Уже че-
рез несколько лет появились первые ручные телефонные стан-
ции, обеспечивавшие соединения между абонентами. Важным
шагом в развитии сетей телефонной связи послужило изобре-
тение в Англии А.Б. Строуджером первой автоматической те-
лефонной станции (АТС) с шаговыми искателями. С появле-
нием электронных усилителей, построенных на лампах, в двад-
цатые годы XX века развиваются сети междугородной и меж-
дународной связи. В дальнейшем развитие систем телефонной
связи определяется в первую очередь совершенствованием ав-
томатических телефонных станций.
Многие годы телефонная связь развивалась быстрыми тем-
пами, превосходящими все другие виды связи. В настоящее
время сети телефонной связи насчитывают во всем мире более
одного миллиарда абонентов. В последние годы с сетями теле-
фонной связи может конкурировать только глобальная компь-
ютерная сеть Интернет.
На железньпх дорогах России телефонная связь появилась в
80-е годы 19-го столетия. Первая телефонная станция на 10 ли-
3
ний была оборудована I I.M. Голубицким в 1883 году в паро-
возном депо Николаевской (сейчас Октябрьской) железной до-
poin. Первая АТС машинной системы на железнодорожном
транспорт емкостью 2000 номеров была запушена в 1932 i оду
в Министерстве путей сообщения (МПС) в Москве.
В настоящее время системы телефонной коммутации при-
меняются преимущесгвенно на сетях общеiехноло! ичсской свя-
зи. В последние i оды цифровые системы комму lamin тали
внедряться на сетях оперативно-технологической свя ш (О ГС).
Сети общетехнологической телефонной свя ш (Об ГС) пред-
назначены для предоставления услуг ио передаче речевой ин-
формации между рабо!никами различных иодра метений же-
лезнодорожного транспорта в пределах всей сет желсшых лоро!
Российской Федерации. Кроме того, пользованиям сеiей 06 1 С
дается возможность получения услуг факсимильной связи и
передачи данных. На цифровой сети ОбТС абонення moivi
пользоваться видеосвязью, а также дополни i ельиымн услу> а-
ми и видами святи.
В основе построения слей ОбТС заложены сисюмы рас-
пределения информации, функи,ии которых выпо iияю 1 ком-
мутационные станции. Среди коммутационных таиний наи-
большее применение нашли ав тома тические телефонные cian-
ции (АТС), работающие в режиме коммутации каналов. В пос-
леднее время находят применение системы с комму lamicii па-
кетов: маршрутизаторы и комму та юры, используемые на се-
тях передачи данных. Особенности организации icxho.ioi ичсских
процессов на железных дорогах привели к юму, чю лишь не-
большая доля информации распределяется вручную. Д ы мо-
то используются либо ручные междугородные комму i a i оры,
либо специализированные пульты операторов свяш. включен-
ные в цифровые АТС.
Сечь ОбТС пред с i авляе i собой совокупное! ь коммул ани-
онных станций, соедини тельных линий, у с i ройсл в абонен i ско i о
доступа и абонен icKHx умройтв. Абонен ickhc утройенш
устанавливаются нсносредственно в помещениях у абонен юв,
а в случае мобильной связи находя i ся у абонен юв или
4
размещаю гея на подвижных обьекчах. Чаще всего абонентские
устройства представляют собой телефонные аппараты, реже —
факсимильные аппараты, а также компьютеры. Иногда на правах
абонентских устройств включают малую учрежденческую АТС
(офисная АТС). Коммутационные станции, как правило, уста-
навливаются в специально отведенных для них помещениях.
Соединительные линии служат для связи между коммутацион-
ными станциями. Абонентский доступ представляет собой со-
вокупность устройств, обеспечивающих подключение абонент-
ского устройства к коммутационной станции. Одним из важ-
ных устройств абонентского доступа является абонентская линия,
непосредственно соединяющая абонентское устройство с ком-
мутанионной станцией.
Сети ОбТС организую 1ся на магистральном, дорожном и
местном уровнях. На местном уровне телефонная связь обес-
печивается в пределах одной железнодорожной станции или
железнодорожного узла. Дорожный уровень охватывает тех-
нические средства, предназначенные для предоставления услуг
в пределах одной железной дороги. На магистральном уровне
услуги предоставляются между абонентами разных железных
дорог, а также между абонентами железных дорог и МПС
России. На местном уровне образуется сеть местной связи.
Сеги ОбТС дорожного и магист рального уровнен представ-
ияюг собой сети междутородпой связи.
До конца 90-х тодов ХХ-то столетия сеть ОбТС была пол-
ностью аналотовой. На такой се in использовались электроме-
ханические (дскадно-тпат овыс, координатные, релейные), ква-
итэлектронные АТС. а также небольшое количество аналого-
вых электронных АТС. С конца 90-х годов начался переход к
цифровой сети ОбТС. которая характеризуется применением
цифровых коммутационных станций, связанных между собой
цифровыми соединительными линиями, и позволяющая орга-
низовать цифровой абонентский доступ на основе стандарта
ISDN. Цифровые соединит ел ьные липни образуются при по-
мощи цифровых систем передачи, работающих но волоконно-
оптическим ттли мегаллическим кабелям.
5
Сеть ОбТС характеризуется следующими показателями (дан-
ные на 2001 год):
- общая емкость сети всех железных дорог вместе с МПС
России — около 900 тыс. абонентов;
- средняя емкость сети одной железной дороги — 50...80 тыс.
абонентов (наибольшая емкость у Московской ж.д. — около
150 тыс. абонентов, а наименьшая у Сахалинской ж.д. — при-
мерно 6 тыс. абонентов).
Для сети ОбТС характерны следующие особенности. Во-
первых, на сети преимущественно используются АТС малой
емкости: доля станций малой емкости (до 200 номеров) со-
ставляет около 75 %. Во-вторых, емкость телефонных стан-
ций изменяется в широких пределах: начиная от нескольких
десятков и до 4000...6000 номеров. Наибольшая емкость стан-
ций приходится на железнодорожные узлы, где находятся Уп-
равления железных дорог. Самая крупная АТС обслуживает
абонентов МПС: станция имеет емкость более 10 000 номе-
ров. В-третьих, в подавляющем большинстве случаев на сети
ОбТС применяются учрежденческо-производственные АТС
(УПАТС), позволяющие экономично строить телефонные стан-
ции относительно небольшой емкости. Коммутационные стан-
ции сетей общего пользования, характеризующиеся относи-
тельно большой емкостью — от 1000 номеров и выше, нахо-
дят редкое применение. Они установлены в МПС и в некото-
рых Управлениях железных дорог.
Особенностями аналоговой сети ОбТС являются: примене-
ние специализированной одночастотной сигнализации на до-
рожном и магистральном уровнях (сигнализация на каналах
ДАТС); наличие большого числа мелких пучков соединитель-
ных линий, организованных по каналам ТЧ для связи с АТС
малой емкости (в среднем — 2...3 соединительные линии в пуч-
ке). Такие пучки резко снижают пропускную способность сети
ОбТС. Недостатком аналоговой сети также является исполь-
зование двухпроводных транзитных соединений, что приво-
дит к снижению качества связи. Ограниченные функциональ-
ные возможности электромеханических АТС нс позволяют
создать гибкую систему нумерации.
6
Цифровая сеть ОбТС не имеет приведенных недостатков
и характеризуется высоким качеством связи, высокой про-
пускной способностью на всех уровнях сети связи, исполь-
зованием стандартных систем сигнализации по общему ка-
налу, а также предоставлением абонентам множества допол-
нительных услуг и видов связи.
Большинство абонентов сетей ОбТС могут пользоваться ус-
лугами сети общего пользования. Сеть общего пользования
это общегосударственная сеть, ресурсами которой могут пользо-
ваться все жители страны. Следовательно, сети ОбТС являют-
ся составной частью Взаимоувязанной септ связи Российской
Федерации (ВСС РФ). Присоединение сети ОбТС к сети обще-
го пользования происходит на местном уровне: обычно к го-
родской телефонной сети, а иногда к сельской телефонной сети.
2. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ
ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ
2.1. Предварительные сведения
Звуковые колебания. При телефонной передаче звуковые ко-
лебания речи сначала преобразуются с помощью микрофона
ВМ в колебания электрического тока, передаваемые по линии
связи в пункт приема, где происходит обратное преобразова-
ние электрических колебаний в звуковые с помощью телефона
BF (рис. 2.1).
Звуковые колебания представляют собой колебания молекул
упругой среды с частотами в диапазоне 20...20 000 Гц, воздей-
ствующими на орган слуха. Колебания более высоких частот
называются ультразвуком, более низких -- инфразвуком. Уль-
тразвук человек не слышит, а инфразвук воспринимаем как
толчки.
Процесс распространения звуковых колебаний называемся
звуковой волной. Звуковое ноле - это пространство распро-
странения звуковых волн.
Скорость распространения звуковой волны, или скорость
звука (с), зависит от физических свойств и состояния среды. В
воздухе при температуре +20 °C и нормальном атмосферном
давлении скорость распространения звука составляем' 344 м/с.
Рис. 2.1. Схема разговорного тракга
8
В жидкостях и твердых телах скорость звука значительно выше,
чем в воздухе.
Расстояние, которое проходит волна в течение одного пе-
риода колебания Г, называется длиной волны X.
Длина волны
\ = cT = dJ\
где Т и f -- соответственно период и частота колебаний.
Распространение звуковых волн сопровождает изменение дав-
ления в окружающей упругой среде, соответствующее закону
колебания источника звука.
Звуки, встречаемые в природе, можно подразделить на про-
стые периодические, сложные периодические и сложные не-
периодические. Для простых периодических звуков характер-
ны синусоидальные изменения звукового давления на какой-
либо частоте (рис. 2.2, а). На этом рисунке Рт — амплитуда
звукового давления. Примером может служить звук, издава-
емый камертоном. Сложные периодические звуки также ха-
рактеризуются изменением звукового давления по периоди-
ческому закону. Однако этот закон отличается от синусои-
дально! о (рис. 2.2. б). Примерами сложного периодического
звука служат звуки различных музыкальных инструментов и
гласные звуки человеческой речи.
Сложные непериодические звуки характеризуются изменением
звукового давления по непериодическому закону (рис. 2.2, в).
Звуковое давление в данном случае следует рассматривать как
сумму бесконечно большого числа гармонических составляющих
с амплитудами Р(со)Jo, значения частот которых распределены
непрерывно в полосе частот от 0 до Большинство звуков, ко-
торые слышит человек — это сложные непериодические звуки (в
частности, согласные звуки разговорной речи).
Звуки речи, произносимые человеком, представляют собой
сложные колебания, характеризующиеся в общем случае боль-
шим числом гармонических составляющих с различными амп-
литудами и фазами. Частота этих составляющих располагает-
ся в диапазоне от 80 до 10 000... 12 000 Гц. Каждый звук харак-
теризуется частотой и амплшудой основного тона, а также
9
P(r) = Е Р • sin zcor
_ , mi
ГЛ Z=L л / I
P(t)= f P((o)sincoz<r/co
Рис. 2.2. Частотные характеристики звуков
тембром. Частота свободных колебаний голосовых связок и
определяет основной тон звука. При разговоре частота основ-
ного тона для мужских голосов составляет в среднем
150 Гц, а для женских — 250 Гц. Возможно повышение и по-
нижение частоты основного тона.
По тембру звука (окраске) отличаются одни и те же звуки,
издаваемые различными людьми. Тембр создается голосовы-
ми связками и представляет собой дополнительный тон. Тембр
определяют более высокие частоты (по отношению к частотам
основного тона), называемые обертонами.
Спектр импульсов звукового давления, возникших с помо-
щью голосовых связок, содержит большое число гармоничсс-
10
ких составляющих, амплитуды которых Р/п уменьшаются с
ростом частоты (рис. 2.3, с/). Однако этот спектр в полости
рта и носоглотки, в зависимости от положения языка, широ-
ты раскрытия рта, положения мягкого нёба, претерпевает из-
менения: одни составляющие усиливаются, другие подавля-
ются. Таким образом, в речевом спектре звука (рис. 2.3, б)
явно выделяются основной тон /j и характерные для данного
звука усиленные области частот, называемые формантами. Звуки
речи отличаются числом формант и местом их расположения
в частотном спектре. Это и позволяет нам отличать одни зву-
ки от других.
Исследование спектральных и временных характеристик рус-
ской речи показывает, что большинство звуков имеет одну или
две форманты и что они расположены в области 200...8600 Гц.
Однако большинство формант расположено в полосе частот
300...3400 Гц, что и определяет выбор злой частотной полосы
для телефонной передачи.
Звуки речи, возбуждаемые голосовым аппаратом человека,
имеют малую мощность и небольшую длительность. Так, средняя
мощность при нормальном разговоре с учетом пауз составля-
ет 10 мкВт, наименьшая мощность при тихом разговоре -
0,01 мкВт, в отдельные моменты времени пиковые значения
мощности могут достигать 5000 мкВт.
Преобладающая доля звуковой энергии приходился на i лас-
ные звуки, а согласные обладакгг значительно меньшей энер-
гией. Распределение энергии звуков речи по частотному спек-
тру характеризуется кривой (рис. 2.4), которая предсгавляс!
11
Рис. 2.4. Час го гное распределение
энергин звуков речи
собой суммарную мощнооь
Р в полосе частот oi 0 до /.
Примерно 65 % всей )ncpi пи
приходится на полосу частот
до 500 Гц. В дпапаюне час-
тот о г 80 до 2000 Гц сосре-
доточено примерно 94 % всей
энергии.
Орган слуха человека и
влияние его свойств на кон-
струирование телефонной ап-
паратуры. Человеческое ухо
воспринимает звуковые колебания с частотами от 20 до 20 000 Гц.
Звуковые колебания с частотами ниже 20 Гц воспринимаются
ухом человека как отдельные толчки. Наиболее чувсм ви iельно
ухо к звуковым колебаниям средних частот в пределах
1000...4000 Гц. Минимальное звуковое давление, при котором
ухо воспринимает звук данного тона, называется порогом слы-
шимости. Звуковое давление, при котором появляется боль,
называется порогом б о л е в о i о о щ у щ е н и я.
Значения порогов слышимости и ощущения звуковою давле-
ния зависят от частоты воспринимаемого звука (рис. 2.5). Об-
лаем ь воспринимаемого речевого сигнала находи iся между
порогом слышимости и порогом болевого ощущения.
Слышимые звуки субъективно оцениваются по 1ромкости.
Зависимость громкости звука от звуково! о давления подчи-
няется нсихофизиоло! ическому закону, согласно коюрому из-
менение ощущения громкости звука пропорционально лога-
рифму отношения значений звукового давления. Так, если /?| и
/?2 - два различных значения давления звука на ухо, то изме-
нение ощущения громкости AS = lg(y?j//?->).
Уровни ощущения i ромкост и звука выражаются в услов-
ных единицах: белах (Б) при применении десятичных логариф-
мов. Более удобной для применения в телефонной акустике
является единица децибел (дБ), причем I дБ = 0,1 Б.
Если на человеческое ухо в течение длительного времени
непрерывно воздействует какой-либо звук, то чувствительность
12
уха снижается, чю об вменяется утомлением слухового нерва.
Это явление, называемое а д а и г а ц и е й слуха, учитыва-
ется при создании телефонных аппаратов, где с помощью спе-
циальных противомест ных схем добиваются ослабления слы-
шимости разговора в телефоне.
При одновременном воздействии нескольких звуков на ухо
более 1ромкий звук заглушает слабые звуки. Явление пониже-
ния чувстви гелыюстп уха к слабым звукам при одновремен-
ном воздействии нескольких звуков, называется м а с к и р о в-
к о й звука. Маскирующее действие звука количественно оце-
нивается как разность между порогами слышимости в тишине
и при наличии маскирующего звука. Маскировка звука учи-
тываемся ири нормировании шумов в линиях, связи и помеще-
ниях, при разрабоп<е телефонных аппаратов для помещений с
большим уровнем шума. Для удовлетворительной разборчи-
вости сигнала необходимо, чтобы его уровень превышал на
20 дБ уровень шума.
При приеме звука в ухе возникают дополнительные коле-
бания вследст вие нелинейное i и колсба тельной системы уха че-
ловека. Чем больше пн i енсивносi ь звука, тем сильнее сказы-
ваются появляющиеся н с л и и с й и ы е и с к а ж е н и я.
чю являс1ся одной из причин хменьшения разборчивости при-
нимаемой речи.
13
Оценка качества телефонной передачи. Абоненты оценива-
ют качество передачи по телефонному тракту по разборчиво-
сти передаваемой информации, громкости и натуральности
звучания принимаемой речи. На эти показатели оказывают
влияние качество электроакустических преобразователей, уро-
вень электрических линейных и акустических комнатных шу-
мов, а также рабочее затухание телефонного тракта.
Наиболее распространенным методом оценки качества те-
лефонной передачи является метод разборчивости. Этот метод
относится к объективным методам, так как он предусматрива-
ет участие в оценке качества связи специально тренированных
аршкуляционных бригад. По испытуемому телефонному тракту
передаются отдельные элементы речи, чаще всего слоги, не
связанные между собой ио смыслу. Для этого составляются
специальные таблицы, содержащие различные слоги в той про-
порции, в какой они содержатся в живой разговорной речи.
Например, «лир, луч, чтел, жась ...». Отношение числа пра-
вильно принятых операторами слогов к общему числу пере-
данных слогов называется слоговой разборчивостью. Качество
передачи считается удовлетворительным, если слоговая раз-
борчивость будет не ниже 40 %.
Метод разборчивости был использован для определения
полосы частот, необходимой для передачи речи. При этом было
выяснено, что исключение из передаваемого диапазона частот
ниже 300 Гц и выше 3 400 Гц незначительно сказывается на
разборчивости и натуральности речевого сигнала. Поэтому Меж-
дународный союз электросвязи (МСЭ) рекомендует использовать
при телефонной передаче полосу частот 300...3400 Гц.
Электроакустические преобразователи и их основные харак-
теристики. Приборы, преобразующие звуковые колебания в
электрические и обратно, называются электроакустическими
преобразователями.
В телефонии такими преобразователями соответственно яв-
ляются микрофон ВМ и телефон BF или громкоговоритель.
Для высокого качества телефонной передачи необходимо, чтобы
электроакустические преобразователи не вносили нелинейных
искажений в разговорный тракт, обладали максимально воз-
14
можными для данного типа преобразователей чувствительно-
стью и коэффициентом полезного действия и были бы надеж-
ными в работе. Кроме того, преобразователи должны иметь
невысокую стоимость и быть экономичными в эксплуатации.
Для оценки качества работы микрофона и телефона в про-
цессе преобразования одного вида энергии в другой вводится
понятие чувствительности.
Чувствительность микрофона S — это отношение электро-
движущей силы £м, развиваемой микрофоном, к звуковому
давлению рм, Па, действующему на его мембрану (рис. 2.6, а):
*^м = / Рм •
Чувствительностью телефона ST называется отношение зву-
кового давления /?т, Па, развиваемого телефоном BF, к напря-
жению (7Т, В, на зажимах телефона:
ST = pT/£T.
а ВМ BF
Рис. 2.6. Схемг! траки! 1слефонаоп передачи и частотная
характеристика чувстваiельности преобразователей
15
Чувствительность преобразователей в значительной степени
зависит от частоты (рис. 2.6, г5). Идеальная частотная характе-
ристика чувствительности микрофона представляет собой пря-
мую, параллельную оси частот (прямая /). Действительная ча-
стотная характеристика чувствительности преобразователя имеет
вид кривой 2. Различная чувствительность преобразователя для
разных частот передаваемого диапазона является причиной
частотных искажений, вносимых им при передаче речи. Нерав-
номерность частотной характеристики для микрофона AS и
телефона AST принято оценивать в децибелах:
V V
ASM = 201ц мтах ; AS. = 201ц 11пах ,
М °C Q
min min
где 5М max ’ 5Т max н min’ \ min ’" соответственно наиболь-
шие и наименьшие значения чувствительности микрофона и
телефона.
Чем меньше значение AS, тем выше качест во преобразователя.
Для оценки качества работы преобразователей во всем ди-
апазоне передаваемых частот пользуются средней чувствитель-
ностью, которая характеризуется прямой 3.
Электроакустические преобразователи подразделяются на
обратимые и необратимы е. Обратимые
преобразователи обладают свойством преобразования как аку-
стической энергии в электрическую, так и наоборот - - элект-
рической энергии в звуковую. Необратимые преобразователи
этим свойством не обладают.
Рассмотрим основные типы преобразователей и их характе-
ристики, которые нашли широкое распространение на практике.
Электромагнитный преобразователь (рис. 2.7, г/) содержит
постоянный магнит с полюсными надставками, электромаг-
нит и мембрану М из ферромагнитного материала. Преобра-
зователь обратимый, может применяться в качестве и микро-
фона и телефона.
При использовании его в качестве микрофона средняя
чувствительность достигает' 0,1 B/Па, а в качестве телефона —
15 Па/В. Недостатком преобразователей указанного типа
16
Рис. 2.7. Электроакустические преобразователи
является значительная неравномерность частотной характе-
ристики, достигающая 15 дБ, и большой коэффициент нели-
нейных искажений - - до 8 %. Эти преобразователи применя-
ются главным образом в качестве телефона в телефонных
аппаратах.
Электродинамический преобразователь (рис. 2.7, б) имеет
постоянный магнит и легкую подвижную катушку К. соеди-
ненную с мембраной М. При колебании мембраны в обмот-
ке катушки возникает электродвижущая сила. Этот преобра-
зователь является обратимым и применяется в качестве мик-
рофонов, а также телефонов и громкоговорителей. Средняя
чувствительность электродинамического микрофона 0,004 В/Па.
Из-за небольшой чувствительности электродинамический
микрофон работает совместно с усилителем, устанавливае-
мым в непосредственной близости от микрофона. Если та-
кой преобразователь используется в качестве телефона или
громкоговорителя, то его средняя чувствительность состав-
ляет 0,6 Па/В. Неравномерность частотной характеристики
преобразователя около 8 дБ.
Электродинамические преобразователи характеризуются хо-
рошей частотной характеристикой, небольшим коэффициен-
2 - 2103
17
том нелинейных искажении (3 %), простой конструкцией и на-
дежностью в эксплуатации.
Электростатический или конденсаторный преобразователь
(рис. 2.7, в) содержит конденсатор, состоящий из тонкой лег-
кой подвижной мембраны М и неподвижной пластины. При
воздействии звуковых волн на мембрану последняя начинает
колебаться, вследствие чего будет изменяться расстояние меж-
ду обкладками конденсатора, а это в свою очередь вызовет
изменение его емкости и заряда. При изменении емкости кон-
денсатора через сопротивление нагрузки будет проходить
переменный ток, создающий на нем соответствующее падение
напряжения. Преобразователь обратимый, имеет хорошую
частотную характерно гику (неравномерность 6 дБ), но очень
малую чувствительность (для микрофона до 48*10’? В/Па).
На качественные характеристики преобразователя оказы-
вают большое влияние состояние изоляции между обкладка-
ми. постоянство напряжения источника питания, натяжение мем-
браны и изменение температуры окружающей среды. Преоб-
разователь применяют преимущественно в качестве микрофо-
нов для акустических измерений, а также для высококачествен-
ного радиовещания и звукозаписи.
В большинстве современных телефонных аппаратов приме-
няются разновидности конденсаторных микрофонов — элект-
ретные. В этом случае постоянное напряжение обеспечивается
предварительным зарядом электрета (полимера), нанесенного
на мембрану тонким слоем. При колебании мембраны заряд
как бы пульсирует в такт изменения емкости. Заряд электрета
сохраняется до 20 лет. Затем требуется повторная поляриза-
ция электрета или замена микрофона.
Пьезоэлектрический преобразователь (рис. 2.7, ?) основан
на использовании пьезоэлектрического эффекта кристаллов
кварца, турмалина, сегнетовой соли, пьезоксрамики. При ме-
ханической деформации таких кристаллов на их гранях воз-
никает электрический заряд. Преобразователь обратимый, т.е.
при изменении элекгрического заряда на кристаллическом
элементе возникают механические колебания кристалла и свя-
занной с ним мембраны М.
18
При использовании преобразователя в качестве микрофона
средняя чувствительность составляет 0,025 B/Па при неравно-
мерности частотной характеристики до 7 дБ. Если преобразо-
ватель применяется как телефон или громкоговоритель, сред-
няя чувствительность его достигает 20 Па/В, а неравномер-
ность частотной характеристики преобразователя составляет
около 10 дБ.
Основным недостатком пьезоэлектрических преобразовате-
лей является большое влияние на их параметры температуры
и влажности окружающей среды и малая чувствительность. Они
применяются в специальной аппаратуре, где важно иметь не-
большие габариты при невысокой стоимости.
В электроконтактном преобразователе (рис. 2,7, д) под
воздействием звуковой волны изменяется сопротивление
электрического контакта К. Преобразователи являются ак-
тивными, необратимыми и работают в качестве микрофо-
нов, в частности, угольных. Действие угольного микрофо-
на основано на свойстве угольного порошка изменять свое
сопротивление в зависимости от изменения его плотности.
Звуковые волны воздействуют на мембрану М и заставля-
ют ее колебаться. Под влиянием колебаний мембраны из-
меняется плотность угольного порошка и его электричес-
кое сопротивление. Вследствие этого в цепи нагрузки Ru
будет проходить электрический ток, изменяющийся в соот-
ветствии с изменением звукового давления, действующего
на мембрану.
Большим достоинством угольного микрофона по сравнению
с другими типами микрофонов является высокое значение сред-
ней чувствительности, достигающее 0,7 B/Па, что сделало его
наиболее распространенным в телефонных аппаратах. Однако
угольные микрофоны имеют большую неравномерность час-
тотной характеристики (до 35 дБ) и значительный коэффици-
ент нелинейных искажений (до 20 %), поэтому они не приме-
няются в качестве студийных микрофонов при организации
таких видов связи, как связь совещаний, диспетчерская поезд-
ная, дорожная распоряди i сльпая и другие, где используются
1лавным образом электродинамические микрофоны.
19
2.2. Телефоны, громкоговорители
и микрофоны
Телефон. Электромагнитный телефон (рис. 2.8, а) состоит
из постоянного магнита /, полюсных надставок 2, на которых
размещены обмотки 4 и мембрана 3 из ферромагнитного ма-
териала. Под действием постоянного магнита мембрана все-
гда находится в изогнутом состоянии. При прохождении пере-
менного тока через обмотку создается переменный магнитный
поток, взаимодействующий с магнитным потоком постоянно-
го магнита и вызывающий колебания мембраны.
Обозначим магнитную индукцию постоянного магнита как
Во, а магнитную индукцию, создаваемую синусоидальным пе-
ременным током,
В f = Вт sin о)/.
При отсутствии тока в обмотках телефона на мембрану будет
действовать сила
,
где к — коэффициент пропорциональности.
Рис. 2.8. Элек грома! нитный телефон
20
При прохождении ио обмотке электромагнитного телефона
переменного тока на мембрану будет действовать сила
F^k^ + B,)2.
Разность F^~ /’() определяет силу, которая вызывает колеба-
ние мембраны:
АЛ = - а(Й|, + Bt )2- АВ" = 2АВ|)В/ + АВ'.
Подставляя значение Bf , получим
. Г' 1 ГЛ • / гД • ? / 7Л 7Л • , 1-cos2(oZ
Аг = 2кВ(}В.}1 sin(t)/ + кВ~ sin“ (о/ = кВ1}В,„ simo/ + кВ~ (2 1)
U НI Hl \J Hi Hl • Xх* • 1 /
Проанализируем полученное выражение при условии, что
постоянный магнит отсутствует, т.е. В(} - 0, тогда
АЛ-.ЛВ- 1 мй«.
m 2
Отсюда видно, что мембрана при отсутствии постоянного
магнита будет колебаться с удвоенной частотой. Она будет
притягиваться к сердечнику дважды за один период прохожде-
ния через обмотку отрицательной и положительной полуволн
переменного тока.
Если постоянный магнит имеется и В^ > В^ то вторым сла-
гаемым выражения (2.1) можно пренебречь, тогда
AT = 2кB()Bm sin о)/.
Мембрана будет колебаться с частотой изменения тока в
обмотке телефона. Таким образом, для неискаженной переда-
чи необходимо, чтобы телефон имел достаточно сильный по-
стоянный магнит. В современных телефонах индукция посто-
янного магнита В{] примерно в 1000 раз превышает амплитуд-
ное значение В/)} переменной ма1 питной индукции.
Чтобы мембрана колебалась пропорционально изменению
намагничивающей силы Mai ши пой системы телефона, рабо-
чую точку перемагничивания мембраны выбирают в средней
части прямолинейного учашка кривой намагничивания. По-
21
туп корпуса и прижимается
С ГИЯМ и.
Рис. 2.9. Частотные характерис-
тики чувствительности телефо-
на и громкоговорителя
этому обмотки телефона наматывают нс прямо на полюсы
постоянных магнитов, обладающих высокой степенью намаг-
ничивания, а на полюсные надставки, изготовленные из мяг-
кой стали.
Устройство капсюльного телефона типа ТК-67 приведено
на рис. 2.8, б. В пластмассовом корпусе 1 размещены постоян-
ный магнит 2 и полюсные надставки 3, на которых насажены
катушки с обмотками 4 сопротивлением 65 Ом каждая. Об-
мотки соединены послсдовательно, а концы их выведены на
зажимы, находящиеся на наружной стороне корпуса. Поверх
электромагнитной системы находится защитная прокладка 5.
Мембрана б из желсзокобальтового сплава наложена на выс-
краями крышки 7 с тремя отвер-
На практике применяются
несколько типов телефонных
капсюлей: ТК-47, ТК-50, ТА-4,
ТК-67 и др. Частотная харак-
теристика чувствительности те-
лефонного капсюля типа ТА-4
приведена на рис. 2.9, где: ST,
Sr — чувствительность соответ-
ственно телефона и громкого-
ворителя.
Модуль полного сопротивле-
ния телефона при частоте 1000 Гц
составляет около 260 Ом.
Головки громкоговорителей.
По системе излучения головки
громкоговорителей разделяются
на диффузорные электродинами-
ческие и рупорные. Наибольшее
распространение получили диффузорные электродинамические
головки громкоговорителей.
В диффузорных головках громкоговорителей (рис. 2.10, а)
в качестве излучающего органа применяется диффузор-диаф-
рагма 3, имеющая форму неглубокого конуса с углом при вср-
22
Рис. 2.10. Громкоговорители
шине 100... 120°. Подвижная система состоит из бумажного диф-
фузора 3 и прикрепленной к нему легкой звуковой катушки 5.
Магнитная цепь содержит кольцевой постоянный магнит /,
фланцы 4 и 7, а также керн 6. Фланцы и керн сделаны из мягкой
стали и служат магнитопроводом. Звуковая катушка 5 может
перемещаться только вдоль керна 6. Ток звуковой частоты
подводится посредством гибкого держателя 2. При прохожде-
нии по подвижной катушке переменного тока последняя вме-
сте с диффузором совершает колебательное движение.
Коэффициент полезного действия диффузорных головок гром-
коговорителей, определяемый отношением излучаемой звуко-
вой мощности к подведенной электрнчсской мощности, не пре-
вышает 3 %. Диффузорные электродинамические головки гром-
коговорителей благодаря очень малым нелинейным искажени-
ям и равномерной частотной характеристике получили наи-
большее распространение. Частотная характеристика чувстви-
1сльности электродинамической головки громкоговорителя В А
приведена на рис. 2.9.
В рупорных головках громкоговорителей (рис. 2.10, б) из-
лучающий рупор 2 представляем собой расширяющуюся тру-
бу, сечение которой изменяется но определенному математи-
ческому закону. Узкий копен, рупора примыкает к диафрагме,
23
связанной со звуковой катушкой 1. При работе головок гром-
коговорителей происходит концентрация по оси рупора излу-
чаемой ими энергии, что позволяет повысить КПД головки
громкоговорителя до 30 %. Рупорные головки громкоговори-
телей выпускаются мощностью до 100 Вт и предназначены для
озвучения больших открытых площадей.
Для звукофикации больших открытых площадей применя-
ются также звуковые колонки, состоящие из нескольких диффу-
зорных головок громкоговорителей, расположенных вертикально
на небольшом расстоянии друг от друга. В настоящее время
выпускаются звуковые колонки мощностью до 100 Вт. которые
устанавливают в залах ожидания, на перронах вокзалов и дру-
гих помещениях.
Угольный микрофон. Электрическая цепь угольного мик-
рофона с нагрузкой /?н приведена на рис. 2.11. а. При отсут-
ствии звука микрофон обладает статическим сопротивлени-
ем /?ст (рис. 2.11, б). При воздействии на мембрану микрофо-
на синусоидально изменяющегося звукового давления сопро-
тивление будет изменяться по тому же закону:
/?м = + rm sin (о/ + Rl{ ,
где Я - - динамическое сопротивление микрофона при рабо-
те; гт — амплитуда переменной составляющей сопротивления
микрофона.
В среднем динамическое сопротивление микрофона на 20 %
больше статического, т.е. г = 1,27? .
Рис. 2.11. Схема элек i римской цепи угольною микрофона
и измерение его сопротивления
24
ЭДС микрофона зависит от тока питания и переменного
сопротивления гпг которое в свою очередь зависит от зернис-
тости угольного порошка.
Применяются микрофоны с разным сопротивлением: низ-
коомные (30...80 Ом) и высокоомные (100...260 Ом). Различ-
ное сопротивление угольных микрофонов достигается приме-
нением порошков с различными размерами зерен: чем крупнее
зерна, тем меньше сопротивление угольного порошка. Низ-
коомныс микрофоны имеют ток пи гания около 80 мА, а высо-
коомные — 25 мА.
В эксплуатации нашел широкое распространение микрофон-
ный капсюль типа МК-16. Этот капсюль (рис. 2.12, а) содер-
жит основные части: металлический корпус 3, в котором рас-
положена камера для засыпки угольного порошка /; непод-
вижный электрод 9, укрепленный на пластмассовом держате-
ле 10\ диафрагму 6 из алюминиевой фольги с прикрепленным
латунным электродом 2 в виде полусферы: неподвижный элек-
трод //, укрепленный в изоляционной втулке; фигурное коль-
цо 5, которое разделяет обьем воздуха между диафрагмой 6 и
корпусом 3 на две части, сообщающиеся между собой через
два отверстия крышку 7 с отверстиями 8. Применение элек-
тродов в виде полусфер сделало сопротивление микрофона
более стабильным и независимым от нрострапсгвенного по-
ложения. Частотная характеристика МК-16 (рис. 2.12, и) по
Рис. 2.12. Микрофонный капсюль МК-16
и его чаш о i пая характеристика
25
сравнению с ранее выпускавшимся МК-10 более равномерная,
особенно в области верхних частот. Средняя чувствительность
микрофона МК-16 в диапазоне частот 300...3400 Гц составляет
0,7 B/Па, а коэффициент неравномерности — 20 дБ.
Электродинамические микрофоны. По устройству подвиж-
ной системы электродинамические микрофоны разделяются на
катушечные и ленточные. В катушечных микрофонах в качест-
ве подвижной системы применяется катушка, в ленточных —
легкая металлическая лента.
Магнитная система катушечного микрофона (рис. 2.13, а) со-
стоит из цилиндрического постоянного магнита 2 и магнито-
провода, имеющего центральный стержень / и фланцы 4. В зазоре
между фланцами расположена подвижная катушка 3, связанная
с мембраной 5. Звуковые волны проходят через отверстия крышки
6 и воздействуют на мембрану, вызывая ее колебания.
Электродвижущая сила, возникающая в катушке.
Рис. 2.1 3. Элекгро-
линамическис мик-
рофоны
£ = В()/г, (2.2)
где - индукция магнитного поля по-
стоянного магнита, Тл; I — длина провод-
ника звуковой катушки, м; г скоросэь ко-
лебания катушки, м/с.
Скорость колебания катушки зависит
от звукового давления /?, действующего на
мембрану, площади мембраны S и меха-
нического сопротивления гт подвижной
системы микрофона:
’ = PS/r„r
Катушечные динамические микрофоны
обладаю! хорошими качественными по-
казателями и поэтому нашли широкое при-
менение в радиовещательных смудиях,
залах связи совещаний, кабинетах поезд-
ных диспетчеров, устройствах звукозапи-
си и I .д.
26
Устройство ленточного микрофона показано на рис. 2.13, б.
Между полюсными наконечниками постоянного магнита 2 под-
вешена тонкая алюминиевая гофрированная лента / толщи-
ной 0,2 мкм. Под действием звуковых волн лента, служащая
мембраной, колеблется, и в ней индуцируется ЭДС, пропорци-
ональная звуковому давлению. Равномерность характеристи-
ки чувствительности микрофона достигается применением слож-
ной колебательной системы с несколькими сдвинутыми по
частоте резонансами воздушных камер. Специальный наконеч-
ник 5 образует одну воздушную полость 6, а дуга магнита 2
ограничивает другую полость 3. Воздух в щелях 4 и 7 играет
роль элементов массы, которые корректируют скорость коле-
баний ленты. Ленточные микрофоны имеют равномерную ча-
стотную характеристику и применяются главным образом в
радиовещательных студиях.
Катушечные и ленточные электродинамические микрофо-
ны из-за их небольшой чувствительности работают совместно
с микрофонными усилителями, которые располагаются вбли-
зи микрофонов для того, чтобы уменьшить воздействие элек-
трической помехи на разговорный тракт.
Электретный микрофон обладает высоким выходным соиро-
швлением. Для его уменьшения в корпус микрофона встраи-
вают истоковый повторитель на полевом //-канальном тран-
зисторе с р-п переходом. В результате выходное сопротивле-
ние микрофона снижается до величины 3...4 кОм, что обеспе-
чивает снижение потерь мощности сигнала при подключении
в телефонном аппарате (ТА) микрофона ко входу микрофон-
ного усилителя. Чувствительность электретного микрофона со-
ставляет 12... 15 мВ/Па, а неравномерность частотной харак-
теристики — 2...5 дБ.
2.3. Телефонные аппараты АТС
Общие сведения. Телефонный аппарат (ТА) предназначен для
передачи и приема вызывных и разговорных сигналов и содер-
жи! вызывные, разговорные и коммутационные устройства.
К вызывным устройствам оыюсяюя приборы набора номе-
ра (номеронабиратель) и вызова (звонки, акустические сигнали-
27
заторы), к разюворным микрофон и телефон, смонтирован-
ные в микротслефонной трубке (микротелефоне), и телефонный
трансформатор. В некоторых типах аппаратов разговорные
приборы дополняются усилительными устройствами. Микроте-
лефон соединяется со схемой аппарата трех- или четырехпро-
водным шнуром. Телефонные трансформаторы служат для со-
здания разговорной схемы ТА, согласования его выходного
сопротивления со входным сопротивлением линии, а также для
разделения пеней питания микрофона и телефона, поскольку
наличие постоянного тока в цепи телефона может привести к
насыщению его машигной системы и ее размагничиванию. В
аппаратах применяются трансформаторы и автотрансформа-
торы, имеющие от трех до пяти обмоток. Коммутационным
устройством телефонного аппарата является рычажный кон-
тактный переключатель. Рычажный контактный переключатель
управляет включением разговорных и вызывных приборов та-
ким образом, чтобы при положенном на рычаг микротелефоне
в линию были включены вызывные приборы, а при снятом с
рычага микротелефоне разговорные приборы.
К ТА предъявляется ряд требований: высокое качество при-
ема и передачи вызывных и разговорных сигналов, надежность
в работе, удобство пользования, эстетичность конструкции, тех-
нологичность производства.
Для работы угольных микрофонов необходим источник по-
стоянного тока. Микрофоны могут получать питание от мест-
ной батареи (МБ) или центральной батареи (ЦБ). В системе
МБ (рис. 2.14. а) у каждого абонента для питания микрофона
ВМ устанавливается индивидуальный источник питания МБ
напряжением 4...6 В.
При передаче речи в цени микрофона возникает разговор-
ный ток, который через трансформатор Т передастся в линию
к другому абоненту. Применение трансформатора в ТА по-
зволяет: выделить переменную составляющую разговорного
тока в цени микрофона: разделить цени микрофона и телефо-
на; согласовать сопротивления цепей микрофона и линии для
лучшей отдачи полезной мощности. Кроме того, с помощью
трансформаторов создаются прогивоместные схемы ТА.
28
(I
Телефон 11 ы й Т елсфо 11 н ы н
япплпяг 1 ! яппяпят
МБ 1 1 МБ
Рис. 2.14. Схемы шнанпя микрофонов
Системы МБ обладают рядом серьезных недостатков: необ-
ходимостью периодической проверки и замены местной бата-
реи у многочисленных абонентов, сложностью посылки вызо-
ва и отбоя на телефонную станцию и др. Поэтому система
МБ, применяемая в телефонных сетях небольшой емкости с
ручным способом соединений и в аппаратах оперативной тех-
нологической связи, в учебнике не рассматривается.
В системе ЦБ микрофоны абонентов получают питание от
общей центральной батареи, расположенной на телефонной
С1анции (рис. 2.14. б). Ток питания микрофона ВМ1 от ЦБ
проходит через дроссели LI, L3 и абонентскую линию, а мик-
рофона ВМ2 — через дроссели L2 и L4. Дроссели служат для
loin, чтобы разговорный ток не замыкался через ЦБ. Напря-
жение центральной батареи выбирается в зависимости от си-
с1смы телефонной станции и ее назначения: в ручных и малых
автоматических станциях, в коммутаторах технологической связи
применяется батарея напряжением 24 В, на АТС -- напряже-
нием 48 В или 60 В. Ввиду своей экономичности система ЦБ
получила наибольшее распространение.
Совокупность приборов, с помощью которых осуществля-
емся подключение ЦБ к линии абонентов, называется мостом
питания.
На практике применяется схема разделенного моста (см.
рис. 2.14, о), в которой цепи питания микрофонов абонентов
разделены конденсаторами С1 и С2, и поэтому отсутствует
влияние одной линии на ток питания друюй; схема обеснсчи-
29
вает возможность раздельной сигнализации вызова и отбоя от
абонентов, если вместо дросселей L1—L4 применить реле.
Сопротивление дросселей или реле принимается равным
300 Ом при напряжении ЦБ 24 В и 500 Ом при напряжении
60 В.
Положительный полюс ЦБ всегда заземляется. Это делает-
ся для устранения перехода разговорных токов с одной линии
на другую при одновременном сообщении проводов с землей
или при понижении их изоляции по отношению к земле, а
также для уменьшения коррозионного воздействия ответвля-
емых в земле токов на свинцовую оболочку кабелей и зазем-
ленные металлические части телефонной станции.
Из рис. 2.15 видно, что при отсутствии заземления полюса
ЦБ разговорный ток с линии 1 ответвляется в линию 2 через
точки заземления 31-32. При заземлении полюса ЦБ создает-
ся путь меньшего сопротивления 31-3 через центральную ба-
тарею, и практически отсутствует переход разговорных токов
из одной цепи в другую.
Рис. 2.15. Заземление полюса батареи
30
Заземление полюса ЦБ и озволяет: упростить токораспреде-
литсльную сеть на телефонной станции, так как заземленный
полюс батареи подводится к потребителям тока на станции
общим проводом; упростить устройство соединительных ли-
ний между телефонными станциями, так как земля использует-
ся в качестве второго провода в цепи сигнализации; достаточ-
но легко осуществить сигнализацию аварийного заземления
одного из проводов абонентской линии.
Вызывные приборы. Вызывные приборы телефонных аппа-
ратов служат для посылки на телефонную станцию сигналов
вызова и набора номера от абонентов, а также приема вызыв-
ных сигналов со стороны телефонной станции.
Тип вызывных приборов, используемых в ТА, определяет-
ся системой вызова, принятой для этих аппаратов. В ТА сис-
1смы ЦБ сигнал вызова на станцию посылается при снятии
абонентом микротелефона, вследствие чего контактами ры-
чажного переключателя замыкается цепь постоянного тока
пи гания микрофона ТА и вызывного реле на станции. Кроме
ioi'o, в телефонных аппаратах ЦБ АТС для автоматического
набора номера вызываемого абонента применяется номеро-
набиратель. В качестве приемника вызова в телефонных ап-
паратах ЦБ используется поляризованный звонок переменно-
ю тока или преобразователь вызывного
Поляризованный звонок переменного
юка состоит из двух- или однокатушеч-
iioi'o (рис. 2.16) электромагнита /, посто-
янного магнита 2 с полюсными надстав-
ками 3, якоря 7, к которому прикреплен
иоск 5, и металлических чашек 6. При
прохождении по обмотке элсктромагни-
ia переменного тока происходит попере-
менное изменение магнитного потока в
ia юрах между концами якоря 4 и полюс-
ными надставками 3. Вследствие этого
тока.
Рис. 2.16. Поляри-
зованный звонок
переменного тока
якорь 4 притягивается то одним, то дру-
। нм своим концом к полюсным надстав-
кам. а боек ударяет по чашкам звонка.
31
Уровень громкости звука, создаваемый звонком, зависит от
силы притяжения якоря сердечником электромагнита и дол-
жен быть не менее 70 дБ на расстоянии 0,5 м от звонка при
напряжении 50 В вызывного тока частотой 25 Гц. Чувстви-
тельность звонка определяется наименьшей кажущейся мощ-
ностью, необходимой для его нормальной! работы и составля-
ет примерно 75 мВ-A для тока частотой 25 Гц. Сопротивление
звонков постоянному току примерно 2000 Ом.
В ТА находят применение звонки различной конструкции
(одно- и двухчашечные, одно- и двухобмоточные) с механи-
ческим регулятором громкости, которым можно изменять ход
якоря звонка и регулировать его громкость.
Преобразователь вызова представляет собой устройство, вклю-
чаемое в телефонный аппарат вместо звонка и служащее для
преобразования вызывного тока частотой 25 Гц в ток тональ-
ной частоты. Преобразование частоты может осуществляться с
использованием автоколебательного контура, в котором при-
меняется иьезоэлектричсский элемент (рис. 2.17, а, б), или с
применением генераторов тональной частоты, управляемых
вызывным током.
Пьезоэлектрический излучатель (рис. 2.17, а) представляет
собой! металлическую пластину /, на которой размещен крис-
талл пьезоэлектрика (двуокись кремния). Внешняя поверхность
кристалла контактирует с двумя пластинами 2 и 3. Напряжение
положительного полупсриода вызывного chi нала поступает на
обкладки пластин 1--2 пьезоэлектрика, вследствие чего крис-
талл деформируется и пластина / создает звуковые колебания.
Колебания кристалла генерируют напряжение на его гранях (пла-
стина 3). Через резистор R2 это напряжение прикладывается к
эмиттерному переходу транзистора VT и открывает его. Открытый
транзистор VT шунтирует обкладки пластин 1--2, что приво-
дит к уменьшению напряжения, приложенного к ним. и, как
следствие, — к обратной деформации пьезоэлектрика. Обрат-
ная деформация пьезоэлектрика вызывает появление напряже-
ния отрицательной полярности на обкладках пластин 1--3. что
приводит к запиранию транзистора VT. Закрытый транзистор
VT обладает большим сопротивлением, снимает шунт с обкла-
32
Рис. 2.17. Преобразователи вызова
док пластин 1--2, на которые продолжает поступать положи-
юльное напряжение вызывного сигнала, что опять приводит к
отпиранию транзистора VT, и процесс продолжается с часто-
юй автоколебаний пьезоэлектрика.
В отечественных аппаратах в качестве вызывного устрой-
ств подобного действия используют интегральную микросхе-
му. Последняя под действием вызывного тока формирует двух-
час готный сигнал, который воспроизводится пьезоэлектричес-
ким излучателем в виде тональною сигнала (рис. 2.17, б).
33
। .’103
На рис. 2.17, в дана схема вызывного двухчастотного уст-
ройства на микросхеме, нагруженной! на динамическую голов-
ку BF. Схема приводился в действие поступающим из линии
вызывным сигналом, который проходит через выпрямитель-
ный мост и в виде постоянного тока подастся на вход микро-
схемы. Контуры R1C1, R2C2 определяют тональные частоты,
которые воспринимаются динамическим приемником BF.
Номеронабиратель (НН) представляет собой устройство, ус-
танавливаемое в телефонных аппаратах АТС и предназначен-
ное для посылки на АТС сигналов набора номера абонентом.
По конструкции НН разделяются на дисковые и кнопочные.
Диековые номеронабиратели имеют контактные пружины,
которые включаются (рис. 2.18, а): Н1 2 - параллельно
телефону, НЗ -4 -- параллельно разговорной схеме аппара-
та, Н4—5 — параллельно Н6 -7, Н6 — 7 - последовагельпо в
абонентскую линию.
Дисковый НН (рис. 2.18. б) содержит заводной диск / с
отверстиями для набора цифр номера, укрепленный! на оси 5.
На неподвижном диске 2 под отверстиями заводного диска /
нанесены цифры 1, 2, .... 9. 0. При наборе номера вращают
заводной диск 1 до упора 14. При этом заводится пружина 4
и вместе с осью 3 на ней поворачиваются шестерня 5 и сегмент 6.
Одновременно вращается шестерня 7, свободно насаженная на
ведомую ось К). Последняя при заводе диска остается непод-
вижной, так как собачка 9, укрепленная на шестерне 7, сво-
бодно скользит при этом по зубцам храповика <3, насаженного
на ось 10.
При заводе диска переключаются шунтирующие контакт-
ные группы Н1 -2 и НЗ—4—5. При отпускании диска он под
действием спиральной пружины 4 возвращается в исходное
положение, и шестерни 5 и 7 вращаются в противоположном
направлении. При этом собачка 9 под действием своей пру-
жины упирается в зубец храповика <S\ благодаря чему начина-
ет вращаться ось /0, на конце которой насажена импульсная
звездочка 13. Выступы звездочки 13 проходят между импульсны-
ми пружинами Н6 7, периодически размыкают их, чем со-
здают импульсы тока в цени набора номера. Необходимая ско-
34
рость, а также равномерность вра-
щения оси обеспечиваются цент-
робежным регулятором 11, свя-
занным с осью К) червячной пе-
редачей 12.
Для увеличения интервала
времени между набором цифр но-
мера, что необходимо для более
устойчивой работы приборов
АТС, первое отверстие в диске
отнесено от упора 14 на рассто-
яние 4/14 окружности. В этом
случае при обратном ходе диска
Рис. 2.18. Дисковый номеронабиратель
1/14 окр
35
звездочка 13 выполняет на два размыкания и замыкания пру-
жин Н6—7 больше, чем требуется, г.с. номеронабиратель со-
здает два лишних импульса тока. Эти импульсы гасятся шун-
тирующим контактом Н4 5, который подключается параллель-
но импульсному контакту Н6 -7; кон i акт Н4—5 сегментом 6
размыкается при заводе диска и замыкается в конце его воз-
вратного движения на время, равное двум импульсам. Благо-
даря этому интервал времени между двумя последовательны-
ми наборами удлиняется примерно на 200 мс и составляет
приблизительно 500 мс. Контактные группы пружин НЗ - 4 и
Н1—2 шунтируют во время набора номера приборы разговор-
ной части аппарата и обмотки телефона. Они замыкаются с
началом движения сегмента 6 и размыкаются после возвраще-
ния его в исходное положение. При этом контакт пружины
Н1 —2 замыкается раньше контакта пружины НЗ 4, а размы-
кается позже.
НН регулируется таким образом, чтобы скорость посылки
импульсов составляла 9...11 имп/с, импульсный коэффициент
НН, равный отношению времени размыкания импульсного
контакта ко времени его замыкания, должен быть 1,4... 1,7,
суммарная продолжитсяьность одного замыкания и одного
размыкания импульсного коныкта составляет 90... 110 мс.
НН должен быть надежным и бесшумным в работе. Для этого
он должен выдерживать без регулировки и замены деiалей нс
менее 106 срабатываний механизма при заводе диска от нуля
до упора.
Кнопочный импульсный номеронабиратель представляет со-
бой электронное устройство, которое при воздействии на него
вызывных кнопок посылает на АТС импульсы набора номера.
НН выполняют с одним кнопочным пультом из 12 кнопок для
набора номера и с двумя полями кнопок, причем второе ноле
кнопок служит для сокращенного набора номеров, записан-
ных в память Н Н.
Рассмотрим структурную схему кнопочною номеронабира-
теля (рис. 2.19), которая содержит следующие элсмсшы: мост
питания VD, через который осуществляется питание микрофона
телефонного аппарата и устройств НН; электронный ключ ЭК,
36
содержащий импульсный ключ
ПК для посылки в линию им-
пульсов набора номера и раз-
юворный ключ РК, служащий!
для отключения разговорных
приборов ТА при отбое и на-
боре номера; поле кнопок ПК1,
состоящее из 12 кнопок, из ко-
юрых 10 (1...0) служат для на-
бора номера, кнопка // —
для повторения набранного
номера, кнопка 12 - для ог-
боя; оперативное запоминаю-
щее устройство ОЗУ для запи-
си набранного номера, обес-
печивает запись до 20 цифр;
ноле кнопок ПК2 и npoi рам-
Рис. 2.19. Схема кнопочного но-
меронабира। еля
мируемое запоминающее уст-
ройство ПЗУ, добавляемые к НН и служащие для сокращенного
набора номера. При этом предварительная запись номера в ПЗУ
осуществляется с помощью ПК1 и ОЗУ.
НН работает следующим образом. При снятии микротеле-
фона ТА подключается к линии АТС, и после получения сиг-
нала ответа станции абонент набирает номер. При нажатии
кнопки ПК1 ключ РК отключает разговорные приборы ТА, а
после записи цифры номера в ОЗУ под управлением последне-
lo через ПК передаются в линию импульсы набора. По окон-
чании набора номера устанавливается разговорный режим, при
и ом в памяти ОЗУ хранится набранный номер. Номер новто-
рясюя последовательным нажатием кнопок 12 (отбой) и //
(повтор). Имеются и другие конструкции кнопочных НН.
На рис. 2.20 приведена диаграмма изменения напряжения
ши алия на линейных зажимах ТА с кнопочным импульсным
1111 при наборе послсдова!сльности цифр 1-2 — 3. Моменты
начала и окончания процесса набора номера на рисунке отме-
чены символами Zj и /->. Таким образом, процесс набора номе-
ра с помощью электронною ПП происходит аналогично про-
37
Рис. 2.20. Диаграмма изменения напряжения питания на линейных зажимах ТА
цессу набора с помощью механического дискового НН, что
делает эти номеронабиратели полностью совместимыми.
Длительность передачи каждого знака номера в ТА с элек-
тронным НН такая же, как и при применении дискового НН.
Однако общее время набора номера сокращается за счет умень-
шения величины межцифровой паузы.
В электронных ТА также применяется система двухчастот-
иого тонального набора DTMF (Dual-Tone Multiple Frequency).
Международный стандарт DTMF постепенно вытесняет импульс-
ные схемы набора номера.
В этом стандарте каждый знак номера при передаче от ТА
к цифровой АТС представляется комбинацией двух тональ-
ных сигналов. Значения частот этих сигналов выбираются так,
чтобы они нс имели общего целого делителя. Таким образом,
эти сигналы не являются гармоническими. Два сигнала для
шифрования каждого знака выбираются с целью обеспечения
большей надежности передачи цифры номера, так как при ис-
пользовании одной частоты цифровая АТС могла бы принять
сигнал помехи в тональном спектре как управляющий сигнал.
Вероятность же появления одновременно двух мешающих сиг-
налов с частотами, совпадающими по значению с частотами
управляющих сигналов крайне мала. Каждой строке в матри-
це клавиатуры номеронабирателя соответствует определенный
низкочасто гный сигнал, а каждому столбцу — высокочастот-
ный. При нажатии какой-либо кнопки эти два сигнала сумми-
руются, то есть формируется двухчастогный сигнал. Стандарт
DTMF, часто называемый кодом «2 из 8», позволяет сформи-
ровать максимум 16 сигналов. При этом частотами нижней
। рунпы являются: 697, 770, 852 и 941 Гц, а верхней - 1209,
1336, 1477 и 1633 Гц.
Длительность двухчастотной посылки при наборе любого
знака составляет 40...50 мс. Номеронабиратели для электрон-
ных ТА с частотным набором номера, как и для ТА с импуль-
сным набором выполняются па базе интегральных схем.
Опыт использования кнопочных НН (импульсных и час-
тотных) показал, что на передачу одной цифры в среднем зат-
рачивается 0,75 с. а при использоваипи дисковых НН -- 1,5 с.
39
Рис. 2.21. Мостовая схема ТА
Схемы телефонных аппаратов.
Телефонные аппараты строятся по
противоместным схемам, обеспе-
чивающим ослабление так назы-
ваемого местного эффек-
т а, который выражается в про-
слушивании говорящим собствен-
ной речи в своем телефоне вслед-
ствие ответвления в него части пе-
редаваемого разговорного тока.
Местный эффект нежелателен, так как он увеличивает утомля-
емость слуха абонента и повышает порог слышимости, что при-
водит к уменьшению разборчивости принимаемой речи, а сле-
довательно, к снижению дальности и качества связи.
Мостовая противоместная схема телефонного аппарата си-
стемы ЦБ приведена на рис. 2.21. В схеме микрофон ВМ и
телефон BF включаются в противоположные диагонали мо-
ста; плечами моста являются обмотки I и II трансформато-
ра, линия и балансный контур БК. Сопротивление балансно-
го контура подбирается так, чтобы мостовая схема была урав-
новешена. В этом случае при передаче речи разговорный ток
от микрофона проходит через обмотки I и II трансформато-
ра в разных направлениях, и при равенстве ампер-витков этих
обмоток ток через обмотку III и телефон BF проходить не
будет. При приеме речи из линии ток будет проходить через
обмотки I и II в одном направлении и индуцироваться в об-
мотку III цени телефона BF.
Противоместная компенсационная схема приведена на
рис. 2.22. Ее образуют три обмотки автотрансформатора АТ,
Рас. 2.22. Компенсационная
схема ТА
микрофон ВМ, телефон BF и
компенсационное сопротивле-
ние ZK. Обмотки АТ включе-
ны согласованно. При пере-
даче речи генерируемый мик-
рофоном разговорный ток
проходит в линию через об-
мотку I; часть тока ответв-
40
ляется через сопротивление /( в обмотку III, а также через
телефон BF в обмотки II и III. Токи, протекающие через об-
мотки I и III, индуцируют в обмотке II ЭДС £г_п и Еп ш, про-
тивоположные по фазе. Для получения противоместной схемы
се параметры подбираются так, чтобы сумма падения напря-
жения на телефоне UT и разностной ЭДС в обмотке II была
равна по величине и обратна по знаку падению напряжения
CL. на компенсационном сопротивлении ZL., т.е.
К 1 к
^к“£1-П ’ £ni II +
При приеме речи поступающий из линии разговорный ток
будет проходить через обмотки I, II и III в одинаковом на-
правлении, вследствие чего в телефоне будет слышен переда-
ваемый сигнал. Конденсатор С служит для предотвращения
прохождения постоянною тока через обмотку телефона и со-
противление ZK.
Как в мостовых, так и в компенсационных схемах достига-
ется только частичное ослабление местного эффекта, так как
практически невозможно согласовать сопротивление баланс-
ной цени с входным сонрогивлснисм линии во всем диапазоне
передаваемых частот.
Основными величинами, характеризующими электроакусти-
ческие свойства телефонных аппаратов, являются: коэффици-
ент передачи аппарата А"пср, определяемый отношением эффек-
тивного значения напряжения на линейных зажимах ТА к значе-
нию звукового давления, воздействующего на микрофон,
B/Па; коэффициент приема А" аппарата, определяемый отно-
шением звукового давления, развиваемого ТА, к эффективно-
му значению напряжения на линейных зажимах аппарата, Па/В,
а также частотные характеристики коэффициентов передачи и
приема ТА.
Электрические свойства аппаратов характеризуются: вход-
ным сопротивлением ТА ZBX, рабочим затуханием аппарата
на передачу f/nep и прием <71|р и рабочим затуханием местного
эффекта г/мэ. Выпускаемые ТА на частоте 1000 Гц имеют:
41
ZBX = 700 Ом ± 30%; aneD = 4,5 дБ; „ = 1,3 дБ:
DA 11V p 11 p
= 30 дБ; А-пер = 0,3 B/Па; /Спр = 5 Па/В.
Телефонные аппараты должны удовлетворять следующим
общим требованиям: иметь противоместную схему включе-
ния разговорных приборов и защиту телефона от импульсов
напряжения помехи; передавать и принимать сигналы в по-
лосе частот 300...3400 Гц; обеспечивать затухания по часто-
те /’ = 1000 Гц на передачу не более 4,5 дБ, на прием — не
более 1,4 дБ, местного эффекта — не менее 26 дБ; обеспечи-
вать слоговую разборчивость не менее 75 % при уровне шума
в помещении 60 дБ; громкость акустического сигнала вызо-
ва должна быть в регулируемых пределах 10...70 дБ на рас-
стоянии 0,5 м от аппарата. По конструкции надежность дей-
ствия рычажного переключателя должна обеспечивать нс ме-
нее 400 тыс. срабатываний, а номеронабирателя — 1 млн;
работа аппарата должна быть безотказной при температуре
от -10 °C до +45 °C и при относительной влажности воздуха
90 %; изоляция монтажа по отношению к корпусу должна
выдерживать без пробоя напряжение 500 В переменного тока
в течение 1 мин; размещение деталей и их монтаж должны
быть удобными для осмотра и ремонта, конструкция аппа-
рата — эстетичной и удобной для пользования.
«Классические» телефонные аппараты. На рис. 2.23 приве-
дена схема телефонного аппарата АТС. Разговорная схема ап-
парата противоместная мостового типа, в которой резисторы
Rl, R2 и конденсаторы С1 и С2 образуют четырехэлементный
балансный контур. Параллельно телефону включен фриттср
(диоды VD1, VD2), который защищает ухо абонента от акус-
тических ударов, возникающих при появлении на входе теле-
фона импульсов напряжения от внешней помехи. В линию
нормально включен звонок Зв через конденсатор С1, который
не пропускает через звонок постоянный ток от центральной
батареи АТС. При снятии микротелефонной трубки, Cl, R1 и
С2 образуют искрогасительный контур, подключенный парал-
42
Рис. 2.23. Принципиальная схема аппарата АТС
лельно импульсному контакту Н6—7 номеронабирателя. При
наборе номера контакт НЗ -4 шунтирует разговорную часть
схемы аппарата, а контакт Н1--2 — телефон. При передаче
речи разговорный ток от микрофона ВМ разветвляется в об-
мотки I и II и при уравновешенной схеме в телефон BF разго-
ворный ток не поступает. Входящий разговорный ток прохо-
дит через обмотку I, микрофон ВМ и трансформируется в об-
мотку III, в которую включен телефон BF.
В эксплуатации находится большое количество различных
типов телефонных аппаратов отечественного и зарубежного
производства, которые построены по мостовой или компенса-
ционной схеме и отличаются параметрами элементов схемы.
Одним из направлений развития схем телефонных аппара-
тов является применение в них электродинамических микрофо-
нов и телефонов с хорошей частотной xapaKiepnci икой. В этом
случае разговорная схема аппарата дополняется усилителями
передачи и приема, так как электродинамические преобразова-
тели имеют малую чувствительность (рис. 2.24). Микрофон ВМ
с усилителем передачи УПер и телефон BF с усилителем УПр
включены по мостовой противомсстной схеме при помощи
трансформатора Т1. Питание усилителей осуществляется из
абонентской линии. Такие аппараты имеют значительно луч-
шие частотные характеристики на передачу и прием.
Электронные телефонные аппараты. На рис. 2.25 представлена
функциональная схема электронного ТА отечественного про-
изводства. В состав ТА входя!: вызывное устройство ВУ --
поляризованный звонок переменного тока (см. рис. 2.16) или
43
Рис. 2.24. Телефонный аппарат с усилителями
преобразователь вызывного сигнала (см. рис. 2.17); диодный
мост VD, исключающий влияние полярности напряжения ли-
нии на полярность включения ТА; микропереключатель SA,
отключающий схему ТА от линии при положенной микротелс-
фонной трубке; кнопочный номеронабиратель КН и разговор-
ная схема аппарата PC.
При снятии микротелефонной трубки микропереключатель
SA подключает ТА к абонентской линии.
Рис. 2.25. СТр\к1\рпая схема электронного ТА
44
В результате образования делителя (АЛ-ТА) напряжение на
линейных зажимах ТА снижается до величины 5... 15 В (см.
рис. 2.20). Схема «Отбой», вследствие подачи напряжения
питания, обеспечивает начальную установку интегральной схемы
номеронабирателя (МС) в режим готовности к набору номера.
В этом режиме МС осуществляет размыкание (закрытие) им-
пульсного ключа И К и замыкание (открытие) разговорного
ключа РК. В результате к линии подключается разговорная
схема PC (противоместная схема ПС с усилителями микрофо-
на УМ и телефона УТ).
В микро телефонной трубке слышен сигнал 425 Гц — «От-
вет станции». При нажатии кнопок клавиатуры К интеграль-
ная схема номеронабирателя МС формирует последователь-
ность импульсов, управляющих работой ПК и РК. В то время
как ПК обеспечивает передачу импульсов набора какого-либо
знака номера, РК отключает разговорную схему PC и тем са-
мым устраняет неприятные щелчки в телефоне микротелефон-
ной трубки. После набора номера РК вновь открывается, и
вызывающий абонент, в зависимости от состояния АЛ вызы-
ваемого абонента, слышит тональный сигнал «контроль по-
сылки вызова» или «занято». При снятии вызываемым або-
нентом микротслефонной трубки устанавливается соединение
между абонентами. После окончания разговора микротелефон-
иая трубка возвращается на место и SA размыкается. Схема
ТА переходит в дежурный режим ожидания. В этом режиме:
схема питания микросхемы СИМ обеспечивает подпитку ОЗУ
микросхемы номеронабирателя МС, где хранится последний
набранный номер; схема «Отбой» запрещает набор номера с
клавиатуры К; ВУ готово к приему сигнала «вызов» от АТС.
При поступлении сигнала «вызов» ВУ вырабатывает звуко-
вые сигналы. При снятии г рубки МС устанавливается в ре-
жим готовности. В этом случае, как описано выше, замыкает-
ся РК, но в микротслефонной трубке вместо сигнала «ответ
станции» слышен голос вызывающего абонента. При касании
кнопки «Отбой» на наборном иоле клавиатуры К с помощью
схемы «Отбой» ТА переводи гея в дежурный режим ожидания.
45
Бесшнуровые телефонные аппараты имеют стационарный
базовый блок (ББ), соединенный проводной АЛ с АТС, и пе-
реносной блок (ПБ), в котором соединительный шнур с ББ
заменен на радиолинию. ПБ может быть унесен от ББ, как
правило, на расстояние в несколько сотен метров без преры-
вания установленного соединения. Само соединение может быть
установлено как с ББ, так и с ПБ, причем ПБ в этот момент
может находиться на удалении от ББ. В России разрешены к
использованию бесшнуровые телефонные аппараты, работаю-
щие на частотах 30...40 МГц, 900 МГц и 1800 МГц.
Остановимся на некоторых особенностях бесшнуровых ТА.
Все ПБ таких аппаратов обладают персональными кодами —
идентификаторами. Это необходимо для того, чтобы каждый
ББ такого ТА принимал сигналы только от своего ПБ (пере-
носной трубки). Таким образом осуществляется защита або-
нентской линии от несанкционированного использования -
абонент с «чужой» трубкой нс может подключиться к линии.
В ряде моделей бесшнуровых ТА при передаче радиосигналов
между трубкой и ББ происходит их шифровка, что обеспечи-
вает относительную конфиденциальность разговора. При ис-
пользовании нескольких трубок, «приписанных» к одному ББ,
возможен перевод вызова с одной трубки на другую. Может
использоваться внутренняя связь, когда два собеседника, на-
ходящихся в разных помещениях, общаются с помощью ПБ и
ББ. Обычно при этом внешняя абонентская линия остается
свободной и по ней могут поступать входящие вызовы.
Как и стационарные электронные ТА, бесшнуровые аппа-
раты обладают целым рядом функций, расширяющих возмож-
ности абонентов при пользовании телефонной связью.
3. ОСНОВЫ КОММУТАЦИИ
3.1. Способы коммутации
На сети связи возникает необходимость распределять со-
общения между разными абонентскими пунктами, что дости-
гается применением коммутации. На сетях телефонной связи
находят применение коммутация каналов и пакетов.
Под коммутацией каналов понимается процесс образова-
ния электрических трактов на время передачи сообщений между
абонентскими пунктами. На сети связи коммутация осуществ-
ляется на коммутационных станциях, в которые включаются
абонентские устройства и соединительные линии между стан-
циями или только соединительные линии. Коммутация обыч-
но производится автоматически, однако, в некоторых случаях —
вручную (например, на ручных междугородных коммутаторах).
В дальнейшем в данном разделе рассматривается автомати-
ческая коммутация.
При коммутации каналов передача сообщений может про-
исходить с просзрансгвенным или с временным разделением
каналов. Пространственное разделение предполагает образо-
вание непрерывного во времени тракта, а временное — трак-
ia, существующего только в отдельные интервалы времени (на-
пример, используется процесс мультиплексирования в систе-
мах передачи с импульсно-кодовой модуляцией). При простран-
ci венной коммутации время доставки сообщения определяет-
ся длительностью распространения электрического сигнала
между абонентскими пунктами. В случае временной коммута-
ции появляются доиолнительные задержки и время доставки
может составлять oi долей миллисекунд до десятков миллисе-
47
кунд. При передаче речевой информации абоненты не замеча-
ют задержек, доеппаютих 150...200 ме.
Ком мутация пакетов предполагает разделение одного со-
общения на множество час гей (пакетов) и их передачу по
сети связи. Пакснл одною сообщения могуч передаваться
по одному и тому же соедини1ельному нуги (способ переда-
чи пакетов с установлением соединения) или но разным путям
(способ передачи пакетов без установления соединения --
дейтai раммный способ). При таком способе коммутации обя-
зательно используется временное разделение каналов и дво-
ичное кодирование. Каждый пакет имеет адресную часть,
содержащую данные либо о соединительном пути, либо о
пункте дост авки сообщения. Время дост авки сообщения может
изменяйся в самых широких пределах. Коммутация паке-
тов нашла широкое применение в системах передачи дан-
ных из-за некрпгичност и ко времени задержки сообщений.
Наиболее ярким примером передачи телефонных сообщений
с помощью коммутации пакетов является технология IP-те-
лефонии.
Коммутация каналов или пакетов обычно производится
на сети связи при передаче каждого сообщения. В этом слу-
чае достаточно часто используют термин «оперативная ком-
мутация».
Коммутация может быть произведена однократно для пере-
дачи множества сообщений в течение длительного времени,
досыпающего многие годы. Такая коммутация получила на-
звание кроссовой. Примерами кроссовой коммутации могут
служить: соединения, выполненные проводами между вывода-
ми кросса (главного щита переключений) или промежуточно-
го щша АТС: соединения, образованные внутри кросс-кон-
некта на цифровой транспортной сети; образование постоян-
ного виртуального канала (PSV) на сети с коммутацией паке-
тов Frame Relay или ATM.
Процессы коммутации на сети связи осуществляются ком-
мутационными станциями, например, АТС или узлами комму-
тации. Нередко, сетевое оборудование, выполняющее функ-
ции коммутации, называю! коммутатором.
48
3.2. Коммутация каналов
В узлах с коммутацией каналов находится коммутацией-
ное поле, построение которого зависит от способа разделения
каналов.
3.2.7. Пространственное разделение каналов
При пространственном разделении каналов коммутацион-
ное поле состоит из коммутационных приборов.
Коммутационные приборы — это устройства, обеспечива-
ющие образование электрических цепей на узле коммутации.
Каждый коммутационный прибор имеет коммутационные эле-
менты, физически образующие электрические тракты, и эле-
менты управления, обеспечивающие воздействие на коммута-
ционные элементы.
К коммутационным приборам относятся: электромагнитные
реле, электронные контакты, искатели и соединители.
У электромагнитных реле коммугационными элементами
являются контакты, а элементами управления - обмотки, маг-
нитный сердечник и якорь. В узлах коммутации электромаг-
нитные реле обычно используются в составе искателей и со-
единителей.
Под иекателем понимается устройство, имеющее один вход
и множество выходов. В искателе на время передачи одного
сообщения вход соединяется с любым из выходов.
Для коммутационных приборов используются координат-
ный и символический способы изображения. На рис. 3.1 пока-
заны координатный (а) и еимволичеекии (д) способы изображе-
ния искателя. Искатель имеет т выходов. В координатном
изображении в каждой точке пересечения вертикальной и го-
ризонтальной линий (точка коммутации)находится один ком-
мутационный элемент, через который вход искателя соединя-
ется с соответствующим выходом. На рис.3.1, а показан при-
мер, когда в точке коммутации, соответствующей 3-му выхо-
ду, находится однообмоточное реле РЗ с двумя контактами на
замыкание. Для соединения входа с выходом на обмотку реле
но цепи управления подается напряжение питания. При сим-
49
4 -2103
Рис. 3.1. Способы обозначения искателя
воличсском изображении каждый вход имеет короткую черту,
указывающую на выходы, относящиеся к этому входу.
Под соединителем понимается устройство, имеющее множе-
ство входов и выходов. Соединитель имеет н входов и т вы-
ходов для каждого входа. Один вход вместе со своими выхо-
дами аналогичен искателю. Общее количество выходов у со-
единителя равно пхт. На рис. 3.2 показаны координатное (а)
и символическое (б) изображения соединителя. В зависимости
от способа использования соединителя в узле коммутации в
нем может происходить запараллеливание выходов и/или вхо-
дов. При запараллеливании всех одноименных выходов обра-
зуется матричный соединитель, имеющий н входов и т выхо-
дов (рис. 3.3). В таком приборе для соединения входа с выхо-
дом управляющий сигнал подается по вертикальной (ув/) и по
(1 б 2 О • IH •о
1 1 — 2 • • • п 1 1 о- О
2 _ 2 О- О о • •о
• • • • • • •
• • • • • • •
• • •
т— 11 О— О О • • О
Рис. 3.2. Способы изображения соединителя
50
Вход 2
Рис. 3.3. Схема матричного соединителя
горизонтальной (у •) шинам, что обеспечивает включение или
выключение коммутационного элемента в соответствующей точке
(на рис. 3.3, а срабатывает или отпускает реле Р2ш). На
рис. 3.3, owe показано символическое изображение матрич-
ного соединителя, причем практическое использование полу-
чил способ, приведенный на рис. 3.3, в. На структурных и фун-
кциональных схемах для матричного соединителя может быть
использовано общее изображение (рис. 3.3, г).
С целью уменьшения потребляемой энергии в матричных
соединителях применяют реле с двумя обмотками, одна из
которых служит для сраба I ывания, а другая — для удержания
51
-I*
реле во включенном состоянии. На рис. 3.4 показана схема
матричного соедини геля 8x8, в котором используются 64 двух-
обмоточных реле. Левая обмотка каждого реле служит для
срабатывания, правая для удержания реле. При включении
реле из управляющего устройства (УУ) на горизонтальную и
вертикальную шины включения (Вкл) кратковременно подает-
ся управляющий сигнал.
Удержание реле осуществляется подачей питания из шнурово-
го комплекта (ШК) на горизонтальную шину удержания и обра-
зованием цепи самоблокировки с помощью контакта включен-
ного реле. На рис.3.4 показан пример соединения входа 1 с вы-
ходом 8 (см. номера входов и выходов на рис. 3.3), что достига-
ется включением и удержанием реле Р70. Коммутационные эле-
менты характеризуются коэффициентом коммутации: K^RJR^
где R3 — сопротивление коммутационного элемента в закрытом
состоянии (контакт замкнут); RQ — сопротивление коммутаци-
онного элемента в открытом состоянии (контакт разомкнут).
Предельные значения сопротивлений Ri и Ro были определены
исходя из требований, предъявляемых к узлу коммутации с про-
странственным делением каналов (аналоговая коммутационная
станция) по рабочему (1 дБ) и переходному (70 дБ) затуханию.
Величина /?0 не должна превышать 0,5 Ом (предполагается, что
в одном тракте передачи может быть последовательно включено
до 24 коммутационных элементов). Величина R3 не должна быть
меньше 4,5 МОм. Отсюда, коэффициент коммутации должен быть
больше 107.
Исходя из требований к Кк, R* и Ro, в качестве коммутаци-
онных приборов в аналоговых станциях могут применяться
устройства с механическими контактами (например, электро-
магнитные реле с отрытыми или герметизированными контак-
тами). Электронные контакты (диоды, транзисторы, динисто-
ры, тринисторы и другие элементы) имеют либо недостаточ-
но большую величину Кк, либо излишне большое сопротивле-
ние RQ, Использование аналоговых электронных контактов ока-
зывается возможным только для коммутационных станций малой
емкости (обычно до 200 номеров), имеющих однозвенное ком-
мутационное поле.
52
n
В к л
ШВ
ШУ
I
Р07
| | | Р07
К УУ
к шк
Рис. 3.4. Схема матричного соединителя 8x8
3.2.2. Временное разделение каналов
При коммутации с временным разделением каналов в комму-
i анионное поле включаются тракты цифровых систем передачи,
но которым передаются цифровые потоки с одинаковой скорос-
1ью и общим способом мультиплексирования. На рис. 3.5 пока-
зан принцип коммутации с временным разделением каналов на
примере двух трактов приема и двух трактов передачи, причем
тракты приема включены во входы коммутационного поля, а
факты передачи — в его выходы. Цифровой поток каждого тракта
53
Рис. 3.5. Принцип цифровой коммутации каналов
состоит из циклов. Один цикл включает в себя 7V+1 канальный
интервал (КИ) с номерами от 0 до N. Каждый канальный
интервал предназначен для переноса информации одного со-
единения. Внутри канальных интервалов показаны буквы,
обозначающие соединения. Суть коммутации состоит в том,
что содержимое z-го канального интервала тракта приема пе-
реписывается в /-й канальный интервал тракта передачи, то
есть в КП осуществляются соединения между канальными ин-
тервалами трактов приема и трактов передачи. На рис. 3.5 в
частности показаны соединения: а — между КИ1 тракта приема 1
и КИ2 тракта передачи 1, с -- между КПЗ тракта приема 1 и
КПЗ тракта передачи 2, / --- между KHN тракта приема 1 и
КИ4 тракта передачи 2. Указанные соединения между КИ по-
вторяются в каждом цикле до тех пор, пока между абонентами
не наступит разьединение.
Управление коммутационным полем производится от уп-
равляющего устройства узла коммутации. Производимые в КП
соединения зависят от требований абонентов на установление
соединений на сети связи.
Главными функциями КП являются хранение информации,
содержащейся в канальных интервалах трактов приема, и рас-
пределение этой информации по канальным интервалам трак-
тов передачи. Для хранения информации в КП находился опе-
ративное запоминающее устройство. Одним из свойств такого
КП является неминуемое появление задержек информации,
54
которые в зависимости от соединяемых канальных интервалов
и структуры-КП могут изменяться от длительности одного КИ
(/ки) до нескольких циклов (7Ц).
В реальные коммутационные поля включаются цифровые
потоки со скоростью 2,048 Мбит/с (N-32), 4,096 Мбит/с (N=64)
и 8,192 Мбит/с (/V=128). Коммутационные поля с временным
разделением каналов используются в цифровых АТС.
3.3. Коммутация пакетов
В узле с коммутацией пакетов используется коммутацион-
ное поле, во входы и выходы которого также включаются
цифровые тракты. По этим трактам последовательно во вре-
мени передаются пакеты. Процесс коммутации пакетов состо-
ит в перераспределении пакетов на выходах коммутационного
поля относительно его входов.
На рис. 3.6 показан пример коммутации пакетов в КП с
двумя входами и двумя выходами. Каждый пакет состоит из
полезного и адресного полей. На рисунке адресное поле за-
штриховано. В полезном поле переносится пользовательская
информация (например, речь или данные). Пакеты могут иметь
разную длину. Переменной величиной также является интер-
вал между пакетами. Каждый пакет относится к одному соеди-
нению, установленному между пользователями. На рис. 3.6 каж-
дому соединению соответствует одна из букв от А до Е, кото-
рые, в свою очередь, присвоены пакетам. Перераспределение
пакетов на выходах КП относительно входов происходит под
действием информации, содержащейся в адресном поле каж-
Рис. 3.6. Принцип цифровой коммутации пакетов
55
дого пакета. С этой целью на каждом входе стоит устройство
выделения адресного ноля (DA), обеспечивающее передачу
адресной информации в УУ. На основе этой информации УУ
управляет коммутационным полем. В зависимости от типа
технологии передачи информации в адресном поле пакетов на
выходе КП может сохраниться либо та же информация, что и
на входе (передача пакетов без установления соединения), либо
будут записаны новые данные в виде меток (передача пакетов
с установлением соединения). В последнем случае, как показа-
но на рисунке, УУ вводит новые данные в адресные поля па-
кетов с помощью устройств ввода (IA), устанавливаемых на
каждом выходе. На рис. 3.6 можно проследить за перераспре-
делением пакетов в каждом из соединений от А до Е.
Так же, как и в способе коммутации каналов с временным
разделением, в рассматриваемом КП с помощью оперативно-
го запоминающего устройства производится хранение паке-
тов. Однако в данном случае время задержки пакетов может
варьироваться в более широких пределах, на что влияет и
интенсивность поступления пакетов, и их длина.
3.4. Виды и принцип построения
коммутационных станций.
Принцип установления соединений
Вид коммутационной станции зависит:
- от вида коммутируемых сообщений: речь, телеграммы,
передача данных;
- от применяемых в них способов коммутации: каналов,
пакетов;
- от сети связи, для которой эти станции предназначены:
ведомственные сети и сети общего пользования.
В зависимости от вида коммутируемых сообщений можно
выделить: автоматические телефонные станции (АТС), авто-
матические телеграфные станции, маршрутизаторы и комму-
таторы пакетов.
Современные комму рационные станции позволяют комму-
тировать сообщения разных видов. Так например, станции сети
с интеграцией обслуживания (сеть ISDN) могут коммутиро-
56
вать речевую и видеоинформацию, а также коммутировать
данные. В таких станциях преимущественно используется ком-
мутация каналов, ио данные могут также передаваться мето-
дом коммутации пакетов. Другими примерами коммутацион-
ных станций, позволяющих передавать различную информа-
цию: речь, данные и видео, могут служить маршрутизаторы на
сети с протоколами TCP/IP и коммутаторы на сети с техноло-
гией ATM. В этих станциях используется коммутация пакетов.
Независимо от вида каждая коммутационная станция вклю-
чает в себя следующее оборудование: коммутационное поле,
периферийные устройства и управляющие устройства. Пери-
ферийные устройства состоят из интерфейсов разного типа,
обеспечивающих включение в станцию линий и каналов от
абонентских устройств и от других коммутационных станций.
Управляющие устройства, в первую очередь, служат для уста-
новления соединений на коммутационной станции, что в ко-
нечном итоге позволяет соединять между собой абонентов
(пользователей) сети связи. Необходимым оборудованием ком-
мутационной станции является оборудование электропитания.
В зависимости от назначения коммутационные станции могут
иметь и другие устройства. Например, АТС обязательно вклю-
чает генераторное оборудование, позволяющее передавать
абоненту известитсльные и вызывной сигналы. Извести 1ель-
ные сигналы указываю!' на этап установления соединения или
на разъединение.
В качестве примера рассмотрим построение и процесс уста-
новления соединения на АТС.
На рис. 3.7 показана упрощенная схема АТС, включающая:
коммутационное поле (КП), управляющие устройства (УУ),
периферийные устройства (ПУ) и генераторное оборудование
(ГО). К ПУ относятся: АК абонентские комплекты, являю-
щиеся интерфейсами для подключения абонентских линий (АЛ);
КСЛ — комплекты соедини i ельных линий, необходимые для
включения в АТС соедини iельных линий к другим АТС. Гене-
раторное оборудование имес! два выхода: с тональным сигна-
лом 425 Гц и с вызывным сигналом 25 Гц. Тональный сигнал
необходим для формирования в ПУ известительных сигналов:
57
Рис. 3.7. Упрощенная схема АТС
1) «Ответ станции» (тональный сигнал передается непрерыв-
но); 2) «Контроль посылки вызова» (1 с импульс, 4 с интер-
вал); 3) «Занято» (0,35 с импульс, 0,35 с интервал). Напряже-
ние тонального сигнала на выходе ГО составляет около 2 В.
Вызывной сигнал передается от ГО со следующей периодич-
ностью: 1с импульс и 4 с интервал и напряжением около 90 В.
Управляющие устройства воздействуют на периферийные уст-
ройства и КП, а также получают от ПУ соответствующие дан-
ные. Например, от АК к УУ поступают: сигнал вызова от
абонента (абонент снял трубку) — ВЫЗОВ, данные о цифрах,
набираемых вызывающим абонентом, — ЦИФРЫ, сигнал от-
вета от вызванного абонента — ОТВЕТ (абонент снял трубку
во время вызова) и сигнал отбоя -- ОТБОЙ (абонент положил
трубку после разговора).
На рис. 3.8 представлена на языке SDL граф-схема процес-
са установления соединения и разъединения между двумя або-
нентами одной АТС. Граф-схема насчитывает пять состояний,
номера которых отмечены в верхних правых углах блоков со-
стояний. В каждом состоянии УУ принимает от АК соотвег-
58
Рис. 3.8. Граф-схема процесса установления
соединения и разьединения (начало)
59
1
Свободна'^ нет
Рис. 3.8. Граф-схема процесса установления
соединения и разъединения
(продолжение)
60
Рис. 3.8. Граф-схема процесса установления
соединения и разъединения
(окончание)
61
ствующий сигнал или цифры номера или/и передает к АК ка-
кой-либо известительный или вызывной сигнал. Рядом с блока-
ми граф-схсмы приведены комментарии. На схеме приняты обо-
значения: аб. А и аб. Б — вызывающий и вызываемый абонен-
ты, соответственно; АЛД и АЛБ — абонентские линии вызыва-
ющего и вызываемого абонентов, соответственно. Предполага-
ется, что длительности известительных и вызывного сигналов
формируются в АК под управлением УУ. После приема цифр
номера определяется состояние линии вызываемого абонента и
происходит поиск свободного соединительного пути. Соедини-
тельный путь (СП) представляет собой совокупность элементов
коммутационной станции, необходимых для передачи одного
сообщения, в данном случае, для одного разговора. В рассмат-
риваемом случае в соединительный путь входят два АК и элементы
внутри КП. Поскольку оба АК уже выбраны и абонент Б свобо-
ден, то поиск СП происходит только в КП. Когда свободный
СП выбран, происходит его образование, состоящее в том, что
в коммутационном ноле включаются соответствующие элемен-
ты (например, коммутационные приборы). После ответа або-
нента Б разговорный тракт проключается в обоих АК и речевая
информация может передаваться между телефонными аппара-
тами абонентов. Как видно из граф-схсмы, в состоянии разго-
вора станция ожидает от любого из абонентов сигнала отбоя.
При его появлении производится разъединение, заключающее-
ся в нарушении образованного ранее СП.
3.5. Построение коммутационных полей
Коммутационные поля могут иметь разную структуру, за-
висящую, в первую очередь, от емкости коммутационного поля.
Емкость характеризуется количеством входов и выходов КП.
Коммутационное поле строится из звеньев. Под звеном по-
нимается часть устройств коммутационного поля, которые име-
ют общее назначение. Для звена характерно установление со-
единения внутри КП только через одну точку коммутации. Чем
больше емкость коммутационного поля, тем больше в нем зве-
ньев. Число звеньев в одном КП обычно составляет от 1 до 5.
62
Звенья обозначаются латинскими про-
писными буквами. На рис. 3.9, а показа-
но общее изображение коммутационного
поля с двумя звеньями коммутации А и
/3, имеющее N входов и М выходов. В
a
зависимости от соотношения между чис-
лами N и М. коммутационное поле мо-
жет быть изображено в виде прямо-
угольника (W = М) (см. рис. 3.9, а) или
трапеции (N > М) (рис. 3.9, б). В после-
днем случае имеет место сжатие нагруз-
ки, обслуживаемой коммутационным по-
лем. Возможен вариант КП с соотно-
шением N < М.
В некоторых типах АТС коммутаци-
онное поле строится из блоков комму-
Рис. 3.9. Общее изобра-
жение коммутационных
полей
тации. Блоки имеют одинаковое конструктивное исполнение и
характеризуются количеством входов и выходов.
3.6. Способы искания в коммутационных полях
При установлении каждого соединения в коммутационном
поле происходит поиск свободных соединительных путей, вы-
бор одного из них и его образо-
вание. В коммутационных полях
используются следующие спосо-
бы поиска соединительных пу-
тей: свободное, групповое и ли-
нейное искания, отличающиеся
алгоритмами поиска.
При свободном искании
(рис. 3.10) выделяется группа из
hi выходов коммутационного по-
ля, предназначенных для уста-
новления соединений со свобод-
ным исканием. При поступлении
вызова {В) по /-му входу уп-
Рис. 3.10. Схема свободного
искания в коммутационном поле
63
Выходы
Рис. 3.1 1. Граф-схема соедини-
тельных путей в однозвенном КП
равляющес устройство опреде-
ляет состояние соединительных
путей с участием всех т вы-
ходов (выходы от 1 до Л/2). Ес-
ли есть хотя бы один свобод-
ный путь, он занимается и че-
рез КП устанавливается соеди-
нение. Если нет ни одного сво-
бодного пути, прекращается
обслуживание вызова (вызов
теряется) или обслуживается с
ожиданием. Ожидание закан-
чивается, как только появится
хотя бы один свободный соединительный путь. Например,
при свободном искании в однозвенном коммутационном по-
ле от любого входа к /// выходам существует т соединитель-
ных путей, показанных на рис. 3.11 в виде граф-схемы.
При групповом искании выходы КП делятся на группы. В
выходы каждой группы включаются линии одного из направ-
лений связи, образующих пучок. На рис. 3.12 показан пример
деления выходов на к направлений.
Рис. 3.12. Схема группового
искания в коммутационном поле
Количество направлений
связи называется делимос-
тью, а количество линий в
одном направлении — дос-
тупностью коммутационно-
го поля. При поступлении
вызова по /-му входу управ-
ляющее устройство по циф-
рам номера вызываемого
абонента определяет направ-
ление связи. Затем произво-
дится свободное искание с
участием тех выходов КП, в
которые включены линии
выбранного направления
связи. При наличии хотя бы
64
одного свободного соедйнительного пути устанавливается соеди-
нение в требуемом направлении связи. В противном случае — про-
исходит отказ в обслуживании абонента.
Линейное искание характеризуется тем, что обеспечивает
соединение от одного из входов КП к одному фиксированному
выходу этого КП. При поступлении вызова по любому z-му
входу управляющее устройство по цифрам номера вызываемо-
го абонента находит требуемый для соединения конкретный
выход КП и ищет свободный соединительный путь через КП
от z-ro входа к этому выходу. Если есть хотя бы один свобод-
ный соединительный путь, через КП устанавливается соедине-
ние. В противном случае — вызов теряется.
Линейное искание наиболее часто используется при соеди-
нениях с линиями вызываемых абонентов (в выходы КП вклю-
чаются абонентские линии).
Линейное искание является частным случаем группового
искания, если при последнем в направлении связи включена
только одна линия.
Условия реализации того пли иного способа искания при-
вели к понятиям ступеней коммутации и искания.
Ступень коммутации характерна для современных АТС и
представляет собой коммутационное поле, в котором устанав-
ливаются соединения с применением всех способов искания.
В устаревших АТС, в первую очередь в электромеханичес-
ких станциях, находят применение ступени искания. Одна сту-
пень объединяет в себе коммутационное поле и управляющие
устройства, реализующие один или два способа искания. В со-
ответствии со способом искания существуют ступени: группо-
вого, линейного (декадно-шаговые АТС) искания. Ступени,
обеспечивающие только свободное искание, сохранились в
декадно-шаговых АТС, где называются ступенями предвари-
тельного искания. Применяется ступень искания, объединяю-
щая два способа искания: свободное и линейное и получившая
название ступень абонентского искания.
В коммутационных станциях находят применение два спо-
соба поиска свободных соединительных путей. Первый состо-
ит в образовании пробных (сигнальных) электрических цепей,
65
'> - 2103
в которых состояние соединительного пути задается соответ-
ствующим электрическим потенциалом. Управляющее устрой-
ство АТС с помощью пробного устройства подключается к
пробным цепям и по значению потенциала определяет состо-
яние соответствующего соединительного пути. Такой способ
нашел применение в электромеханических АТС. В каждом
коммутационном приборе должен быть дополнительный кон-
такт, входящий в пробную цепь. Такие контакты могут вхо-
дить в каждую точку коммутации или быть общими на группу
точек коммутации. Примером пробной цепи может послужить
цепь удержания реле Р70 в матричном соединителе (см. рис. 3.4).
Из рисунка видно, что если выход /и свободен (реле Р70...Р77
выключены), в цепи пробы отсутствует потенциал. Когда вы-
ход т занимается (работает одно из реле Р70...Р77), в цепь
пробы из ШК передается «+» источника питания.
В АТС с микропроцессорным управлением или с управле-
нием от электронных управляющих машин используется про-
граммный способ поиска свободных соединительных путей.
Он состоит в том, что состояние элементов соединительных
путей хранится в оперативной памяти управляющего устрой-
ства. Когда УУ требуется найти свободный соединительный
путь, оно обращается к оперативной памяти, считывает дан-
ные о состоянии элементов соединительных путей и по спе-
циальной программе анализирует эти данные. В результате
УУ имеет информацию о свободных соединительных путях.
В оперативной памяти управляющего устройства записыва-
ются новые данные при установлении нового соединения (эле-
менты соединительного пути отмечаются занятыми) и при
разъединении (элементы соединительного пути отмечаются
свободными).
3.7. Способы построения управляющих
устройств
На коммутационных станциях используются следующие
способы построения управляющих устройств: централизован-
ный, децентрализованный и распределенный.
66
Централизованное управление предполагает наличие одно-
го для всей станции управляющего устройства, которое вы-
полняет все функции по усыновлению соединений и по разъе-
динению. Оно получило название центральное УУ (ЦУУ). Кроме
ЦУУ в станцию могут входить периферийные управляющие
устройства (ПУУ), обеспечивающие согласование ЦУУ с теле-
фонной периферией по длительности и/пли по мощности сиг-
налов управления.
Децентрализованное управление строится на основе мно-
жества активных периферийных УУ, каждое из которых вы-
полняет одну или несколько функций по установлению соеди-
нений и по разъединению (например, прием и накопление цифр
номера вызываемого абонента, поиск соединитсяьного пути,
обнаружение и накопление вызовов, поступающих от абонен-
тов). Одно активное ПУУ может обслуживать один функцио-
нальный блок коммутационной станции (например, блок с
абонентскими комплектами). Станция с децентрализованным
управлением имеет также общее УУ, называемое часто цент-
ральным. Общее УУ обеспечивает взаимодействие между де-
централизованными устройствами управления, а также обще-
станционные функции: контроль и диагностику оборудования
коммутационной станции, учет вызовов и телефонной нагруз-
ки и другие.
При распределенном управлении управляющие устройства
распределены по отдельным узлам (модулям) коммутационной
станции. Такие УУ работают автономно и в процессе установ-
ления соединения обмениваются между собой необходимой
информацией. Общее управляющее устройство отсутствует.
Общестанционные функции выполняются либо специально
выделенным для этого модулем, либо одним из стандартны,х
модулей коммутационной станции, продолжающим также вы-
полнять свои основные функции.
В коммутационных станциях можно встретить комбиниро-
ванное управление, сочетающее в себе свойства нескольких из
рассмотренных выше способов управления.
67
4. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ АТС
4.1. Общая характеристика
электромеханического коммутационного
оборудования
Автоматические телефонные станции электромеханических
систем выпускались в XX веке в течение нескольких десятиле-
тий. С этих АТС началась история автоматической коммута-
ции в телефонии. Производство наиболее совершенного элек-
тромеханического оборудования — координатного и ЕСК было
прекращено в 1970-80-е годы. Тем нс менее, изучение подоб-
ной аппаратуры необходимо по двум причинам. Во-первых,
электромеханические станции еще продолжают эксплуатиро-
ваться. Во-вторых, их структурные схемы представляют собой
простой пример, иллюстрирующий принципы построения АТС,
которые сохраняются и в новом, электронном оборудовании.
Электромеханические АТС принято классифицировать по
типу используемых коммутационных приборов, поскольку их
управляющие устройства всегда построены на электромагнит-
ных реле. На отечественных телефонных сетях, в том числе
железнодорожных, применялись станции четырех типов:
- машинные;
- декадно-шаговые;
- координатные;
- релейные.
Машинные искатели представлял и собой громоздкие кон-
струкции, в которых соединения устанавливались контакты-
ми рейками, совершавшими вращательные и поступательные
движения. Рейки перемещались с помощью трансмиссии - - сис-
68
темы валов, зубчатых и ременных передач, работавших от
одного общего электродвигателя. Станция машинной системы
работала, в частности, на Центральной станции связи МПС.
АТС декадно-шаговой системы, благодаря удачной конст-
рукции искателей, имели простую систему управления и были
более удобны в эксплуатации по сравнению с машинными.
Декадно-шаговые станции типа АТС-47, УАТС-49 и АТС-54
широко применялись в СССР на общегосударственной и ве-
домственных телефонных сетях во второй половине XX века.
Однако низкое качество разговорных трактов и быстрый из-
нос механических частей искателей в этих станциях потребо-
вали дальнейшего совершенствования техники автоматичес-
кой коммутации.
Вслед за декадно-шаговыми станциями на телефонные сети
пришли координатные АТС. Их коммутационные приборы —
многократные координатные соединители — превосходят де-
кадно-шаговые иска гели по большинству показателей. Они более
надежны, меньше подвержены износу, не требуют частой регу-
лировки. Применение оборудования координатной системы по-
зволило существенно улучшить качество передачи речи и
обеспечить нормальные условия для факсимильной связи и
передачи данных по каналам телефонной сети. На железнодо-
рожном транспорте нашли применение отечественные коорди-
натные АТС типа АТСК-У, АТСК100/2000, АТСК50/200,
УПАТС100/400, а также станции КРЖ102/104 и КРЖ202/204,
производившиеся в Болгарии. Некоторые из них эксплуатиру-
ются по сей день.
Релейные АТС, в которых и коммутационные поля и управ-
ляющие устройства построены на электромагнитных реле,
распространены меньше, чем станции других типов. Если по-
пытаться заменить декадно-шаговый искатель или многократ-
ный координатный соединитель эквивалентным устройством,
состоящим из обычных реле, то габариты, вес и стоимость такого
устройства окажутся очень большими. Поэтому первые релей-
ные АТС были рассчитаны на небольшое число абонентов. На
сети МПС использовались подобные станции венгерского про-
изводства емкостью до 20 номеров. Позднее фирмой Siemens
69
были разработаны малогабаритные реле ESK, на базе кото-
рых создавались станции большей емкости. Построенные на
таких реле АТС типа ЕСК400Е и ЕСК3000Е поставлялись на
телефонную сель железнодорожного транспорта из Болгарии
начиная с 1978 г. в течение нескольких лет.
Общими чертами электромеханических АТС являются вы-
сокие эксплуатационные расходы, вызванные большим объе-
мом профилактических работ по чистке, настройке и регули-
ровке, отсутствие дополнительных видов обслуживания або-
нентов (за исключением некоторых в станциях типа ЕСК),
большие габариты и вес.
4.2. Декадно-шаговые АТС
Основной коммутационный элемент декадно-шаговой стан-
ции — искатель типа ДШИ-100 (рис. 4.1). Принцип действия
этого искателя поясняется схемой, приведенной на рис. 4.2.
Рис. 4.1. 11скаIель ДШИ-100
70
Рис. 4.2. Принцип действия искателя ДШИ-100
Соединения устанавливаются тремя щетками, перемещающи-
мися по контактному полю. Поле состоит из трех секций — но
одной для каждой щетки. В секции контакты размещены в
К) рядов (декад), по 10 контактов в каждом. Щетки, жестко
связанные между собой, совершают движение вокруг общей
оси под действием электромагнитов — электромагнита подъе-
ма и электромагнита вращения. При установлении соединения
сначала происходит подъемное поступательное движение, по
окончании которого щетки останавливаются напротив одной
и 1 десяти декад. Затем, при вращательном движении, они сколь-
зя г но контактам выбранной декады. После остановки щеток
оказываются замкнутыми зри электрических цепи: щетки ос-
।анавливаются на одноименных контактах трех секций контакт-
ного ноля. Таким образом, ДШИ-100 способен соединить один
71
трехпроводный вход с одним из 100 выходов. Провода линий,
включаемых в искатели, принято обозначать строчными ла-
тинскими буквами а, b и с. Для приведения искателя в исход-
ное состояние щетки перемещаются до конца декады и, поки-
дая последний контакт, устанавливаются пружиной в началь-
ное положение. Электромагниты, управляющие движением
щеток, оснащены храповыми механизмами. Каждое срабаты-
вание электромагнита перемещает щетки на один шаг — к оче-
редной декаде при подъемном движении или к очередному кон-
такту при вращательном. Если подавать на электромагниты
ДШИ-100 импульсы, формируемые номеронабирателем теле-
фонного аппарата, то номер выбираемого выхода в контакт-
ном иоле будет соответствовать цифрам, набранным абонен-
том. Благодаря такой конструкции искателей управляющие
устройства декадно-шаговых станций оказываются очень про-
стыми.
Рассмотрим принципы построения декадно-шаговых АТС
на нескольких примерах. Используя только одну ступень —
ступень линейного искания (ЛИ) — можно построить простую
телефонную станцию емкостью 100 номеров, как показано на
рис. 4.3. Для осуществления исходящих соединений к каждой
абонентской линии должен быть подключен вход одного иска-
теля типа ДШИ-1 00. Одноименные выходы всех 100 искателей
запараллеливаются и подключаются к абонентским линиям для
установления входящих соединений. Номера абонентов при этом
будут двузначными (от 00 до 99), причем первая цифра будет
соответствовать номеру декады, а
вторая - номеру выхода в этой де-
каде, к которому подключена дан-
ная линия. При наборе первой циф-
ры щетки совершают подъемное дви-
жение, а при наборе второй — вра-
щательное.
Описанная АТС очень проста и
весьма неэкономична. Если даже
представить себе, что все 100 або-
нентов одновременно ведут разго-
Рис. 4.3. Упрощенная АТС
емкостью 100 номеров
72
Рпс. 4.4. АТС со ступенью
предварительного искания
следующей ступенью. После
воры, то окажется, что исполь-
зуется все то лишь половина при-
боров, поскольку в соединении
двух абонентских линий участвует
только один искатель. Для реше-
ния этой проблемы в станцию
вводится ступень предваритель-
ного искания — пи, как показа-
но на рис. 4.4. Ступень ПИ стро-
ится на более простых и дешевых
искателях типа ШИ-11. Каждый
такой искатель имеет один вход
и 11 выходов, из которых десять
используются для соединения со
снятия абонентом микротелефона ПИ, обнаружив поступив-
ший вызов, соединяет абонентскую линию со свободным при-
бором на ступени линейного искания. Если свободных прибо-
ров нет, чо через одиннадцатый выход искателя ШИ-11 або-
ненту передается сигнал заняюсги. Число искателей ДШИ-100
на ступени ЛИ в этом случае можно существенно сократить.
Обычно устанавливалось от 10 до 20 приборов на каждые 100
абонентов (на рис. 4.4 показано включение 10 искателей на
ступени ЛИ). Количество приборов на ступени ПИ всегда равно
числу абонентских линий. Тем нс менее, благодаря небольшой
стоимости ШИ-11, использование предварительного искания
экономически оправдано.
Для построения АТС емкостью более 100 номеров между
ПИ и ЛИ устанавливается ступень группового искания — ГИ
(рис. 4.5). Эта ступень так же, как и ЛИ, строится с использо-
ванием искателей ДШИ-100, но принимает не две, а только
одну цифру набираемого абонентом номера. 100 выходов каж-
дого группового искателя разделены на 10 направлений. Ли-
нии каждого направления занимают отельную декаду и свя-
зывают выходы ГИ со входами группы линейных искателей,
обслуживающей 100 абонсшских линий.
В АТС, представленной на рис. 4.5, после занятия абонент-
ской линии ПИ устанавливас। соединение со свободным при-
73
ли
Рис. 4.5. АТС со ступенью группового искания
бором ступени группового искания. Со ступени ГИ абоненту
передается сигнал ответа АТС. При наборе первой цифры номера
щетки искателя ДШИ-100 совершают подъемное движение и
выбирают декаду, соответствующую числу поступивших от но-
меронабирателя импульсов. Далее, во время межсерийного ин-
тервала, щетки, вращаясь, перемещаются по контактам выб-
ранной декады и останавливаются при обнаружении свобод-
ной линии в направлении к ступени ЛИ. Соединение с линией
вызываемого абонента производится линейным искателем при
наборе второй и третьей цифр номера.
Добавлением ступеней группового искания можно добить-
ся дальнейшего увеличения емкости телефонной станции. На
рис. 4.6 приведена структурная схема АТС емкостью до 100 000
номеров с пятизначной нумерацией, содержащая три ступени
ГИ (1ГИ, ПГИ и ШГИ). Декадно-шаговые станции с такой
структурой устанавливались на телефонных сетях крупных же-
лезнодорожных узлов (Москва, Санкт-Петербург и др.)
Каждый искатель декадно-шаговой АТС оборудован инди-
видуальным управляющим устройством, построенным с исполь-
зованием электромагнитных реле типа РПН. Сигналы управ-
ления передаются между приборами соседних ступеней иска-
ния по трем проводам — а, b и с, коммутируемым щетками
искателей (по проводам а и /?, кроме того, передаются разго-
ворные токи). Питание абонентских линий во время разгово-
ра, передачу акустических сигналов, а также прием сигналов
ответа и отбоя выполняют приборы ступеней ГИ и ЛИ.
74
В случае, когда декадно-шаговую АТС необходимо связать
с другими станциями телефонной сети, исходящие и входящие
межстанционные соединительные линии включаются соответ-
ственно в выходы и входы ступеней группового искания. Эти
трехпроводные линии имеют стандартную для отечественных
сетей систему сигнализации. Если расстояние между сопряга-
емыми АТС велико и сопротивление каждого провода превы-
шает 700 Ом, соединительные линии подключаются к выходам
ГИ через комплекты реле соединительных линий (РСЛ).
4.3. Координатные АТС
Коммутационные поля координатных АТС построены из
многократных координатных соединителей (МКС). МКС пред-
ставляет собой комплект коммутационных элементов, объеди-
ненных общей системой электромагнитного привода (рис. 4.7).
Каждый соединитель имеет группы контактов, подобных при-
меняемым в электромагнитных реле.
Принцип устройства МКС показан на рис. 4.8. Контактные
группы состоят из неподвижных контактов НК, представляю-
щих собой вертикальные металлические струны, и подвижных
контактных пружин ПК. Контактные пружины могут переме-
щаться под действием толкателя Т, приходя при этом в сопри-
косновение с неподвижными контактами. Для переключения
контактных групп на искателе устанавливаются выбирающие
ВП и удерживающие УП планки.
Выбирающая планка может поворачиваться на своей оси
под действием одного из двух выбирающих электромагнитов
на небольшой угол. На каждой выбирающей планке укрепле-
ны выбирающие пальцы И из гибкой сильной проволоки,
75
Рис. 4.7. Многократный координатный соединитель
которые в исходном положении находятся между смежными
верхней и нижней контактными группами.
Удерживающая планка поворачивается вокруг вертикаль-
ной оси при срабатывании удерживающего электромагнита.
Этот элсктромагниг остается под током в течение всего време-
ни соединения.
Рис. 4.8. Принцип действия многократно! о координатного
соедини!едя
76
Замыкание какой-либо котактной группы происходит сле-
дующим образом. Первым срабатывает выбирающий электро-
магнит горизонтальной планки и поворачивает эту планку так,
что все ее выбирающие пальцы (II) входят в промежутки меж-
ду толкателями контактных групп одного горизонтального ряда
и удерживающими планками (возможные положения выбира-
ющего пальца показаны на рисунке штриховыми линиями).
Затем включается удерживающий электромагнит и поворачи-
вает вертикальную планку. При повороте удерживающая планка
нажимает на выбирающий палец, находящийся между этой план-
кой и толкателем. Выбирающий палец давит на толкатель,
который, в свою очередь, приводи? в движение контактные
пружины. При соприкосновении подвижных контактных пру-
жин с неподвижными контактами происходит замыкание за-
данных электрических цепей.
После замыкания контактной группы выбирающий элект-
ромагнит выключается и соотвстст вующая ему выбирающая
планка возвращается в исходное положение. Выбирающий
палец контактной группы оказывается зажатым удерживаю-
щей планкой (УП) и находится в рабочем положении до кон-
ца соединения. При разьединении удерживающий электромаг-
нит отпускает якорь, вертикальная планка освобождает вы-
бирающий палец (ВП) и все элементы искателя приходят в
исходное положение.
МКС позволяет' одновременно удерживать столько соедине-
ний, сколько имеется в нем вертпкальных удерживающих пла-
нок. Процесс установления соединения занимает существен-
но меньшее время ио сравнению с работой декадно-шагового
искателя.
В координатных АТС наиболее часто встречаются много-
кратные соединители тина МКС 20x10x6, МКС 10x20x6. Пер-
вое число в обозначении МКС указывает количество вертика-
лей (входов), второе - количество контактных групп (выхо-
дов) в каждой вертикали, т реi ьс количест во контактных
пружин в группе, соот ветст вующее числу коммутируемых про-
водов. На рис. 4.9 приведено символическое изображение ком-
мутационного поля МКС 10x20x6.
77
Многократные координатные соединители по надежности,
долговечности и качеству контактных соединений обладают
более высокими показателями, чем щеточные искатели.
Управление соединителями в координатных АТС осуществ-
ляют релейные управляющие устройства. Каждое такое уст-
ройство способно последовательно обслуживать вызовы, по-
ступающие от группы из нескольких десятков или сотен або-
нентов. Чтобы не было задержек в обслуживании, управляю-
щие устройства разрабатываются с таким расчетом, что время
установления соединения на одной ступени искания обычно
не превышает 1 секунды. Для осуществления более медленно-
го процесса — приема номера, набираемого абонентом, во из-
бежание непроизводительного занятия ступеней искания, уп-
равляющих работой МКС, в координатных АТС имеются при-
емники номера — регистры. Соединение с линией вызываемо-
го абонента начинает устанавливаться только после того, как
будут приняты все цифры номера. Передача цифр из регистра
в управляющие устройства ступеней искания производится ус-
коренным способом: многочастотным или полярным кодом.
Выходы
Рис. 4.9. Символическое изображение коммутационного ноля
МКС 10x20x6
78
Важным достоинством координатных АТС по сравнению с
декадно-шаговыми является возможность многократного ис-
пользования цифр номера при установлении соединения на
разных ступенях искания. Поскольку все цифры, набранные
абонентом, запоминаются в регистре, они могут быть несколько
раз переданы в управляющие устройства различных ступеней.
На рис. 4.10 приведена структурная схема координатной АТС
типа АТСК 100/2000. Эта станция имеет ступени искания трех
типов — абонентского АИ, группового ГИ и регистрового РИ.
Каждая ступень состоит из однотипных блоков, число которых
определяется емкостью АТС и нагрузкой, создаваемой абонента-
ми. Блок ступени абонентского искания рассчитан на включение
100 абонентских линий. Таким образом, число блоков АИ опре-
деляет емкость АТС. Абонентские линии подключаются к ком-
мутационному полю через абонентские комплекты АК, предназ-
наченные для регистрации поступающих вызовов и передачи их
в управляющие устройства. Коммутационное поле ступени АИ
состоит из трех звеньев Л, В и С, построенных с использованием
шести соединителей типа МКС 20x10x6. Звенья соединены про-
Рис. 4.10. Структурная схема АТСК 100/2000
79
межуточными линиями. Управление многократными координат-
ными соединителями блока АИ осуществляет маркер ступени
абонентского искания МАИ. Ступень АИ связана шестипровод-
ными линиями с универсальными шнуровыми комплектами ШКУ
и с выходами ступени группового искания ГИ.
Универсальные шнуровые комплекты участвуют в каждом
соединении, исходящем от абонента данной АТС. Они обес-
печивают питание микрофонов телефонных аппаратов або-
нентов, удержание электромагнитов МКС в рабочих положе-
ниях, прием от абонентов линейных сигналов отбоя, трансли-
рование сигналов набора номера, передачу акустических сиг-
налов занятости, вызова и контроля посылки вызова. Количе-
ство ШКУ на станции рассчитывается на основании величины
телефонной нагрузки, создаваемой абонентами.
Коммутационное поле блока ГИ состоит из двух звеньев —
А и В. На звене А используются три соединителя МКС 10x20x6,
а на звене В — два соединителя МКС 20x10x6. Управляет ра-
ботой коммутационного поля маркер МГИ (как и на ступени
АИ каждый блок ГИ оборудован отдельным маркером). Чис-
ло блоков ГИ на станции определяется количеством ШКУ, а
также количеством релейных комплектов РСЛВ и РСЛИ, пред-
назначенных для включения соответственно входящих и исхо-
дящих соединительных линий СЛ для связи с другими АТС.
На АТС большой емкости устанавливаются две ступени груп-
пового искания.
Регистр Р, принимающий импульсы от номеронабирателя
телефонного аппарата, подключается к шнуровому комплек-
ту только на время набора номера абонентом. Соединение
ШКУ с регистром выполняет ступень РИ. Блок РИ содержит
только одно звено коммутации, построенное на соединителе
МКС 10x10x12. Управление блоком осуществляет маркер МРИ.
Поскольку ШКУ занимается на все время обслуживания
абонента от занятия абонентской линии до отбоя, а регистр —
только на время приема номера, число ШКУ в несколько раз
превышает число регистров.
Каждый регистр и каждый маркер блоков ступеней АИ и
ГИ имеет в своем составе кодовый приемопередатчик КПП,
80
который обеспечивает передачу цифровой информации поляр-
ным кодом от регистров к маркерам и команд о порядке даль-
нейшей работы регистров от маркеров к регистрам.
Рассмотрим установление соединения между двумя местными
абонентами при четырехзначной нумерации абонентских ли-
ний. Когда вызывающий абонент снимает микротелефон, або-
нентский комплект принимает сигнал вызова и передает его в
МАИ. Маркер блока АИ определяет номер линии вызываю-
щего абонента, находит свободный ШКУ и промежуточную
линию между звеньями А и В, после чего подключает абонент-
скую линию к ШКУ и освобождается. Цепи удерживающих
электромагнитов МКС блока АИ получают питание из ШКУ.
ШКУ передает сигнал вызова маркеру блока РИ, в который
включен данный ШКУ. МРИ находит свободный регистр и
подключает его к шнуровому комплекту. Устанавливается со-
единение линии вызывающего абонента через ШКУ с регист-
ром. Затем МРИ освобождается, а регистр передает абоненту
сигнал ответа станции. При наборе абонентом цифры номера
импульсы набора подсчитываются счетчиком регистра. При-
нятые цифры сохраняются в регистре до окончания установле-
ния соединения.
При приеме последней цифры номера регистр через ШКУ
посылает вызов маркеру блока ГИ. МГИ определяет номер
линии, по которой поступил вызов, и подключает к ней кодо-
вый приемопередатчик. После этого регистр при помощи сво-
его приемопередатчика быстродействующим полярным кодом
передает первые две цифры номера в маркер. МГИ определяет
направление, соответствующее принятым цифрам, и выбирает
в этом направлении свободную линию, а затем устанавливает
соединение с блоком АИ. Перед тем как освободиться, маркер
блока ГИ передаст в регистр команду о том, что следующую
цифру нужно передать полярным кодом. Регистр оказывается
подключенным к маркеру блока АИ, в который включена линия
вызываемого абонента. МАИ определяет номер входящей ли-
нии и подключает ее к своему приемопередатчику. После это-
го регистр полярным кодом передаст сначала предпоследнюю,
а затем последнюю цифру номера. Маркер принимает цифры,
81
6 - 2103
находит линию вызываемого абонента и включает пробное
устройство, определяющее состояние этой линии. Если або-
нент свободен, то устанавливается требуемое соединение, пос-
ле чего маркер блока ЛИ и регистр освобождаются. Если
вызываемый абонент занят, то МАИ освобождается после
передачи регистру сигнала занятости. Регистр переводит або-
нентский комплект вызывающего абонента в состояние пере-
дачи сигнала занятости этому абоненту, производит разъеди-
нение и отключается от ШКУ.
В случае свободное™ вызываемого абонента, после от-
ключения регистра, ШКУ посылает этому абоненту сигнал
вызова, а вызывающему — сигнал контроля посылки вызова.
Когда вызываемый абонент ответит, посылка сигналов пре-
кращается и замыкается цепь разговорного тока. После окон-
чания разговора абоненты дают отбой и ШКУ выключает
удерживающие магниты МКС в блоках АИ и ГИ. Если один
из абонентов задержит передачу сигнала отбоя, то ему будет
посылаться сигнал занятости из его абонентского комплекта.
ШКУ может также работать в режиме двустороннего отбоя
для обнаружения источников злонамеренных вызовов. В этом
режиме при задержке отбоя вызванным абонентом удержива-
ющие электромагниты МКС не выключаются и абонент будет
получать сигнал занятости из ШКУ. Персонал станции смо-
жет зафиксировать номер вызывающего абонента по состоя-
нию приборов на ступенях искания.
При установлении внешних соединений со станциями дру-
гих типов регистр передает цифры номера батарейными им-
пульсами. Передачу этим способом регистр начинает по ко-
манде маркера ГИ. Если регистр перейдет на передачу знаков
батарейными импульсами, то дальнейшая передача знаков
полярным кодом будет невозможна.
Станции типа АТСК 100/2000 широко использовались на
телефонной сети МПС. На основе блоков группового искания
этих АТС было также разработано оборудование узлов авто-
матической коммутации, предназначенных для автоматизации
междугородной связи. Применение узлов автоматической ком-
мутации координатной системы позволило упорядочить сис-
82
тему нумерации на междутородной телефонной сети железно-
дорожного транспорта.
В некоторых крупных телефонных узлах на железнодорож-
ном транспорте были установлены координатные станции типа
АТСК-У, предназначенные для построения городских АТС
большой емкости. На малых железнодорожных станциях
устанавливались координатные АТС емкостью до 100 номе-
ров, такие как КРЖ 102/104 и КРЖ 202/204. Структура и прин-
цип работы станций всех перечисленных типов различаются
незначительно. В частности, они включают в себя ступени
искания тех же трех типов: АИ, ГИ и РИ. Отличия касаются
главным образом принципиальных схем блоков и комплек-
тов. Кроме того, в них используются разные способы переда-
чи информации между регистрами и маркерами: например, в
оборудовании АТСК-У для этого применяется не полярный,
а многочастотный код «2 из 6».
4.4. АТС типа ЕСК
АТС типа ЕСК 400Е и ЕСК 3000Е построены на электро-
магнитных малогабаритных реле ESK с магнитоуправляемы-
ми открытыми контакта-
ми. По принципу дей-
ствия и по структуре стан-
ции ЕСК наиболее близ-
ки к координатным АТС.
Реле ESK имеет четы-
ре нормально разомкну-
тых контактных группы.
Как показано на рис. 4.11,
каждая контактная груп-
па состоит из подвижной
НК и неподвижной ПК
контактных пружин, при-
крепленных изоляцион-
ными прокладками к маг-
нитному сердечнику С.
Подвижные пружины из-
Рис. 4.1 1. Устройство реле ESK
83
6*
магнитного материала. Реле имеет обмотку срабатывания СО
и удержания УО. При включении реле по обмотке срабатыва-
ния протекает импульс тока. Магнитное поле, возникающее в
сердечнике, передается в подвижные пружины и заставляет их
притягиваться к неподвижным. Контакты замыкаются. Один
из контактов замыкает цепь обмотки удержания, обеспечивая
сохранение установленного соединения. Два из оставшихся
контактов используют для коммутации разговорного тракта.
Пять реле конструктивно объединяют в виде колодки. Схе-
ма включения контактов и обмоток в колодке, используемой
для построения коммутационного ноля станции, приведена на
рис. 4.12. Для соединения входа с каждым из выходов служит
отдельное реле ESK. Один вывод обмотки срабатывания каж-
дого реле подключен к общему проводу Е входа колодки, а
второй вывод через диод связан с проводом Е соответствую-
щего выхода. Если параллельно соединить одноименные вы-
ходы нескольких колодок, то образуется матричный соедини-
тель, имеющий п входов и пять выходов, где п -- число коло-
док в соединителе. При этом для включения реле будет необ-
ходимо пропустить импульс тока по проводу Е от входа до
выхода, между которыми усганавливастся соединение.
АТС ECK 400Е (рис. 4.13) предназначены для построения
оконечных станций емкостью от 100 до 400 номеров с наращи-
ванием емкости но 50 номеров.
Коммутационное поле станции состоит из звеньев А, В, С и
РИ. Звено А служит для включения абонентских линий и со-
Рис. 4.12. КоммуIанионная колодка
84
J В C PH
Рис. 4.13. Структурная схема ECK 400Е
сдинитсльных линий поперечной связи (СЛП). На звене А
образовано восемь групп абонентских комплектов АК и комп-
лектов поперечной связи КПС, каждая из которых рассчитана
на 50 АЛ н СЛП. В выходы звена С включены шнуровые ком-
плекты ШК и комплекты соединительных линий РСЛ. Комп-
лекты РСЛ обслуживают соединительные линии городской связи
СЛГ. Звено В является связующим между звеньями А и С. Для
соединений ШК и РСЛ с регистрами Р служит звено РИ. На
рис. 4.13 указано количество комплектов и регистров, а также
количество промежуточных линий между звеньями коммутации.
Система управления станцией включает в себя одно цент-
ральное ЦУУ п несколько периферийных управляющих уст-
ройств ПУУ. ЦУУ и ПУУ построены на базе реле ESK с при-
менением вспомогательных электронных устройств, таких как
85
диодные матрицы и транзисторные усилители постоянного тока.
ЦУУ обслуживает от начала до конца все вызовы, поступаю-
щие на станцию. ПУУ непосредственно воздействуют на эле-
менты коммутационного поля, комплекты АК, ШК, РСЛ. От
этих же комплектов ПУУ принимают различные сигналы (в
АК — вызов станции абонентом; в ШК — ответ абонента и
отбой), а от регистров — цифры номера. Комплекты КПС
имеют автономное управление, нс связанное с ЦУУ и ПУУ.
При поступлении вызова от абонента устанавливается соеди-
нение между АК и ШК по следующему пути: АК-Л-Я-С-ШК
(сторона А), и далее через РИ к регистру. Из регистра переда-
ется сигнал станции. Регистр принимает цифры номера и пе-
редает их в ПУУ. ЦУУ освобождает регистр и, если набран
номер абонента станции этой же станции, образует соедини-
тельный путь (от линии вызывающего абонента к линии вызыва-
емого): АК-Л В С ШК (от стороны А к стороне В)-С-В-Л
-АК. Сигналы вызова и контроля посылки вызова передаются
из ШК. Во время разговора ШК обеспечивает питание телефон-
ных аппаратов и удержание шести реле ESK коммутационно-
го поля. По окончании разговора из ШК передастся сигнал
«Занято». Если вызывающий абонент набирает код выхода на
одно из направлений, образованных линиями СЛГ, то уста-
навливается соединение по пути: АК Л -В-С-РСЛ (сторона NA)-
-СЛГ. Если с поступлением от абонента вызова нет свободно-
го шнурового комплекта и регистра, то устанавливается со-
единение с регистром через РСЛ: АК -А -В-С- РСЛ (сторона
NA) РИ Р. Если абонент набирает код внешней связи, то
регистр освобождается и соединение продолжается на встреч-
ной станции. В противном случае абонент получает сигнал
«Занято».
В РСЛ сторона RA используется при предоставлении услу-
ги «Наведение справки».
При входящей внешней связи вызов поступает по одной из
СЛГ и через РСЛ и звено РИ передастся в регистр. Последний
принимает от соседней станции три цифры номера и передаст
их в ПУУ. Устанавливас!ся соединение по пути: СЛГ РСЛ (сто-
рона NA)-C В А АК.
86
С использованием СЛГ можно организовать до четырех
направлений внешней связи.
Станция ECK 400Е позволяет организовать связь с другими
АТС по поперечным соединительным линиям, которые вклю-
чаются в станцию через согласующие комплекты в АК. Поэто-
му внешние соединения по СЛП устанавливаются так же, как
внутренние. Поперечным линиям одного направления присва-
ивается один абонентский номер. При наборе вызывающим
абонентом такого номера происходит свободное (серийное)
искание поперечных линий выбранного направления.
Станция допускает двухпроводные транзитные соединения
между СЛП. В этом случае образуется соединительный путь:
СЛП-КПС АК А -В -CAUK-C-B-A А К КПС-СЛП. Могут
также устанавливаться двухпроводные соединения между СЛП
и СЛГ.
Недостатком станции является то, что регистр не может
транслировать цифры номера на встречную АТС.
Станции ECK 3000Е по способу построения и функциональ-
ным характеристикам похожи на станции ECK 400Е, но рас-
считаны на емкость до 3000 номеров.
5. КВАЗИЭЛЕКТРОННЫЕ АТС
5.1. Виды квазиэлектронных АТС
Квазиэлектронные АТС (АТСКЭ) характеризуются пост-
роением коммутационного поля на малогабаритных быст-
родействующих коммутационных приборах, а управляющие
устройства выполнены на электронных элементах. Наибо-
лее часто коммутационными приборами являются герконо-
вые реле, а также другие малогабаритные коммутационные
приборы. Первоначально управляющие ус!ройства (УУ) стро-
ились с замонтированной программой работы коммутаци-
онной станции. В этом случае управляющее устройство имеет
жесткие (неизменяемые) связи между отдельными функцио-
нальными узлами, что практически не позволяет изменять
программу работы станции. К таким АТСКЭ, нашедшим
применение на железных дорогах, относятся станции типа
П-437, имеющие емкость до 100 номеров и используемые толь-
ко как оконечные АТС. В дальнейшем квазиэлектронные АТС
стали строить на основе УУ с записанной программой, ис-
пользующих электронные управляющие машины (ЭУМ) или
микропроцессоры. В таких станциях программа работы хра-
нится в запоминающем устройстве (ЗУ). Для изменения или
дополнения программы работы станции достаточно запи-
сать новую информацию в ЗУ. Наибольшее распростране-
ние на железнодорожном танспорте транспорте получили
АТСКЭ «Квант».
88
5.2. Общая характеристика АТСКЭ «Квант»
В качестве коммутационных приборов применяются матрич-
ные соединители на ферридах (МСФ), а система управления
основана на применении специализированных электронных
управляющих машин.
АТСКЭ «Квант» предназначены для применения на ведом-
ственных и на сельских сетях связи в качестве оконечной (ОС),
узловой (УС), центральной (ЦС) станций, а также узла авто-
матической коммутации (УАК).
Оконечные станции выполняют внутренние соединения между
абонентами данной станции и внешние исходящие и входящие
соединения. Узловые и центральные станции, кроме соедине-
ний, устанавливаемых ОС, осуществляют транзитные соедине-
ния между соединительными линиями внешней связи. Разли-
чие в УС и ЦС сое 1 опт в том, что на сети связи в УС включа-
ются только ОС, а в ЦС - оконечные и узловые станции. Уз-
лы автоматической коммутации осуществляют только транзит-
ные соединения между соединительными линиями внешней
связи. На оконечных станциях соединения двухпроводные, а на
УС, ЦС и УАК — двух- или четырехпроводныс (двухпровод-
ные - при оконечных или транзитных соединениях на мест-
ной сети; четырехпроводныс — при транзитных соединениях
на междугородной сети). Абонентская емкость ОС, УС и ЦС
изменяется в пределах от 256 до 2048 номеров с шагом нара-
щивания в 256 номеров. Максимальное число входящих и ис-
ходящих СЛ на ОС может достигать 256, а на УС или ЦС -
384. Емкость УАК, оцениваемая количеством входящих (чис-
литель) и исходящих (знаменатель) СЛ имеет следующие зна-
чения: 64/64, 128/128 и 256/256. На ОС, УС, ЦС или УАК мож-
но организовать до 32 направлений внешней связи, причем все
СЛ станции могут быть распределены ио направлениям внеш-
ней связи в любом сочетании. На рис. 5.1 5.3 показаны струк-
турные схемы ОС, УС (ЦС) и УАК «Квант». Станции включа-
ют в себя устройства телефонной периферии (ТП) и управля-
ющие устройства (УУ). К ТП относятся: коммутационные бло-
ки абонентских (БАЛ) и соединительных (БСЛ) линий; або-
89
J
Рис. 5.1. Структурная схема ОС АТСКЭ «Квант»
нентские комплекты (АК); входящие (ВШК) и исходящие (ИШК)
комплекты; исходящие (ИК), входящие (ВК) и двусторонние
(ДК) комплекты СЛ; приемники и датчики сигналов управле-
90
Рис. 5.3. Структурная схема УАК АТСКЭ «Квант»
ния (ПДСУ). На УС, ЦС и УАК блоки БСЛ выполняют функ-
ции блоков исходящих (БИЛ) и входящих (БВЛ) СЛ.
К управляющим устройствам относятся: цен тральное управ-
ляющее устройство (ЦУУ), периферийные управляющие усi-
91
ройства (ПУУ) и каналы ввода-вывода (КВВ). Последние обес-
печивают обмен информацией между ЦУУ и ПУУ, а также
непосредственно между ЦУУ и ТП. Оборудование КВВ разде-
ляется на два ствола передачи информации 0 и 1. К ЦУУ под-
ключены внешние устройства (УВ): телеграфный аппарат (ТГА),
устройство автоматического ввода программ (УАВП), вклю-
чающее в себя накопители на магнитных дисках и лентах.
Телеграфный аппарат используется для диалога между опера-
тором и ЦУУ. УАВП служит для ввода программ работы стан-
ции и данных при пропадании первичного электропитания,
при первичном пуске пли в других аварийных случаях.
Блоки коммутации станции двухзвенныс. причем БАЛ име-
ет звенья Л и В, БСЛ или БИЛ — С и £>, а БВЛ Е и Е.
Между входами БСЛ, а также между входами БИЛ и БВЛ
включены промежуточные линии, называемые перемычками (П).
В станцию «Квант» в зависимости от типа Б/\Л п количества
устройств телефонной периферии включаются абонентские линии
с допустимой удельной нагрузкой 0,05, 0,1 или 0,2 Эрл. Соеди-
нительная линия при включении в один вход или выход (в
одну точку) коммутационного поля способна обслужить на-
грузку до 0,4 Эрл. а при включении в два входа или выхода (в
две точки) — до 0.8 Эрл.
В состав ПДСУ входят: приемник батарейный (ПБ), служа-
щий для приема импульсов набора, передаваемых постоянным
током декадным способом; приемник тональный (ПТ), прини-
мающий тональные импульсы набора от ТА кодом «2 из 8»;
приемник (ИМ) и датчик (ДМ) многочастотные, обеспечиваю-
щие прием и передачу номерной и управляющей информации
по СЛ кодом «2 из 6» и сигналов системы автоматического
определения номера и категории абонентов (АОН); приемник
двухчастотный (П2), позволяющий принимать по СЛ от встреч-
ной станции тональные сигналы: ответ станции — 425 Гц и
запрос АОН — 500 Гц.
Центральное управляющее устройство обслуживает вызо-
вы на всех этапах соединения и разъединения, включая предо-
ставление абонентам дополнительных видов обслуживания
(ДВО). Система управления осуществляет контроль и диагно-
92
стику оборудования, что позволяет автоматизировать техни-
ческое обслуживание на станции.
Установление соединений
Процессы установления соединений на ОС, УС (ЦС) и УАК
во многом совпадают.
Рассмотрим вначале установление внутренних и внешних
исходящих и входящих соединений на ОС (см. рис. 5.1).
Внутренние еоедннения. При снятии абонентом (абонент А)
микротелефона своего ТА, вызов поступает в АК и методом
сканирования (периодический опрос состояния периферийных
устройств) обнаруживается в ЦУУ. ЦУУ отыскивает свобод-
ный соедини зольный путь (СП) от АЛ абонента А (АЛа) до
ПБ (ПДСУ):
АЛа—у—БАЛ —j— БСЛ —ПБ (к/)
АК ИШК
и образует этоз путь, включив по два феррида в БАЛ и в БСЛ.
Из ПБ абоненту передастся сигнал ответа станции и абонент
набирает номер вызываемого абонента (абонент Б). С помо-
щью сканирования ЦУУ принимает импульсы набора и запо-
минает помер абонента Б. ЦУУ нарушает соединительный путь
(к/) и, обращаясь к памяти, определяем состояние АЛ або-
нента Б (АЛб). Если абонент Б не занят другим соединением,
ЦУУ находит свободный соединительный путь:
АЛа —у— БАЛ—!— БСЛ — ВШК — БАЛ—j— АЛб (2a)
АК ИШК АК
и образует его, включая шесть ферридов.
Из ВШК в сторону АЛб посылается сигнал вызова, а к
АЛа — сигнал контроля посылки вызова. Когда вызываемый
абонент ответит на вызов, сыпал ответа принимается в ВШК
и с помощью сканирования передается в ЦУУ. ЦУУ прекра-
щает посылку вызова и проключасг в ВШК разговорный тракт.
93
Во время разговора получают питание телефонные аппараты:
вызывавшего абонента — из ИШК, вызванного абонента —
из ВШК. ЦУУ сканирует эти комплекты для обнаружения сиг-
нала отбоя. Этот сигнал принимается в ИШК или в ВШК в
зависимости от того, кто из абонентов первым передал отбой.
Если озбой вначале поступил от абонента А, то этот сигнал
принимается в ИШК и обнаруживается в ЦУУ. Последнее ос-
вобождает шнуровые комплекты, которые отключаются от
абонентских линий. Из АК абоненту Б передается сигнал «за-
нято». С помощью сканирования АК центральное УУ получа-
ет сигнал отбоя от абонента Б.
Внешние соединения. При исходящем соединении к встреч-
ной АТС этапы приема вызова и цифр номера не отличаются
от внутреннего соединения. Алгоритм дальнейшего соедине-
ния зависит от способа передачи цифр номера на встречную
станцию: декадный или многочастотный. Рассмотрим вначале
декадный способ.
Когда ЦУУ приняло достаточное число цифр для выбора
направления внешней связи (две и более цифр), оно находит
свободный СП:
АЛа—j— БАЛ—р— БСЛ — ПК (За)
АК ИШК
и занимает ИК, что приводит к занятию исходящей СЛ. ЦУУ
передает через ИК на встречную АТС импульсы номера. В это
же время с помощью ПБ продолжается прием цифр номера от
абонента А. По окончании передачи цифр номера на встреч-
ную станцию ЦУУ образует соединительный путь За. На встреч-
ной АТС устанавливается соединение, и если абонент Б сво-
боден, то абонент А слышит акустический сигнал контроля по-
сылки вызова. При ответе абонента Б в ИК принимается сиг-
нал ответа и путем сканирования передается в ЦУУ. Абонен-
ты разговаривают. Для обнаружения сигнала отбоя ЦУУ ска-
нирует ИК и ИШК. Если первым передал отбой абонент Б, то
сигнал отбоя принимается в ИК и ЦУУ передает в СЛ через
И К сигнал разъединения после чего освобождает ИШК и ИК.
94
Абоненту А передается из АК сигнал «занято». Когда первым
заканчивает разговор абонент А, сигнал отбоя принимается в
ИШК. ЦУУ передает через ИК в СЛ вначале сигнал отбоя, а
затем — разъединения. Сигнал «занято» абонент Б получает
от своей станции. ЦУУ освобождает ИК и ИШК.
При передаче цифр номера между АТС многочастотным
способом отличие состоит в том, что передача цифр номера
на встречную АТС начинается после приема всех цифр номера
от абонента А. Кроме того, на время передачи цифр к ИК
через БСЛ подключаются ПМ и ДМ. ДМ передает к встреч-
ной АТС частотно закодированные цифры номера, а прием-
ник ПМ принимает от встречной станции сообщения о под-
тверждении приема каждой цифры или другую информацию.
При входящем соединении от встречной АТС поступает
сигнал занятия, который принимается в ВК и путем сканиро-
вания обнаруживается ЦУУ. Алгоритм последующего соеди-
нения зависит от способа передачи цифр номера на встречную
станцию: декадный или многочастотный. Остановимся подроб-
нее на декадном способе.
Импульсы набора номера могут приниматься либо непос-
редственно в ВК, либо в ПБ. В последнем случае ЦУУ под-
ключает ПБ к соединительной линии по следующему СП:
СЛ — ВК — БСЛ — П — БСЛ — ПБ (4а)
Принимаемые от встречной АТС в ВК или ПБ импульсы
набора номера поступают через КВВ в ЦУУ, где происходит
их отсчет и запоминание цифр номера в ЗУ. При использова-
нии ПБ после приема всех цифр нарушается соединительный
путь 4а. В случае свободности абонента Б и наличия свобод-
ного пути:
С Л — ВК — БСЛ — П — БСЛ — ВШК — БАЛ—[— АЛб (5tz)
АК
включаются ферриды в БАЛ и в БСЛ. В дальнейшем должен
посылаться вызов к абоненту Б и станция работает так же, как
95
при внутреннем соединении. Различие состоит в том, что те-
перь функции ИШК выполняет ВК. При приеме отбоя от або-
нента Б ЦУУ освобождает ВШК, посылает через ВК сигнал
отбоя и ожидает со стороны СЛ сигнал разъединения. Когда
этот сигнал принят в ВК, ЦУУ освобождает его. Если первым
передал отбой абонент Б, то ЦУУ посылает через ВК в сторо-
ну СЛ сигнал отбоя и ожидает сигнал разъединения. При по-
ступлении этого сигнала ЦУУ освобождает ВК. В том случае,
когда после приема цифр номера от встречной станции або-
нент Б занят или его АЛ недоступна, из ВК передается сигнал
«занято». При передаче цифр номера между АТС многочас-
тотным способом отличие будет состоять в том, что после заня-
тия ВК центральное УУ подключает к нему ПМ и ДМ. ПМ
декодирует принимаемые со стороны СЛ частотные комбина-
ции и с помощью сканирования центральное УУ принимает
цифры номера. После приема каждой цифры ЦУУ через ДМ
передаст подтверждение о приеме цифры или иную инфор-
мацию.
На УС и ЦС при установлении внутренних и внешних со-
единений образуются следующие СП (так как этапы соедине-
ний одинаковы, номера СП совпадают с приведенными выше
для ОС, за исключением буквенных индексов):
АЛа—j— БАЛ—j— БИЛ — ПБ (1 6)
АК ИШК
АЛа—т— БАЛ—г— БИЛ - ВШК —БАЛ—у— АЛб (26)
АК ИШК АК
АЛа—у— БАЛ—j— БИЛ — ИК (35)
А К ИШК
СЛ — ВК — БВЛ — П — БИЛ — ПБ (45)
96
СЛ — ВК — БВЛ — П — БИЛ — ВШК — БАЛ—j— Алб (56)
АК
При транзитной связи через УС, ЦС и УАК вначале уста-
навливается внешнее входящее соединение с образованием СП
(4о), а затем — внешнее исходящее соединение, заканчиваю-
щееся образованием СП:
СЛ — ВК — БВЛ — П — БИЛ — ИК (6)
Отличие в установлении соединений может состоять и в том,
что при внешней входящей связи импульсы наборы принима-
ются не в ПБ, а в ВК, имеющем в своем составе приемник
импульсов набора. В этом случае на УАК приемники типа ПБ
не потребуются. Применение одного из двух вариантов при-
ема импульсов набора номера определяется версией программ-
ного обеспечения станции.
5.3. Состав оборудования АТСКЭ «Квант»
В зависимости от назначения и емкости АТСКЭ «Кван г»
включает в себя разный объем устройств телефонной перифе-
рии, периферийных управляющих устройств и устройств кана-
лов ввода-вывода. Состав оборудования ЦУУ одинаков для
всех станций.
Блоки коммутации образованы из матричных соедините-
лей на ферридах нескольких типов. В ТП и ПУУ применяются
навесные компоненты: транзисторы, диоды, резисторы, кон-
денсаторы и трансформаторы, а также герконовые реле с маг-
нитной и электрической блокировкой. В ПМ, ДМ, П2, ПТ и
других устройствах, кроме навесных элементов, находят при-
менение аналоговые микросхемы, в основном операционные
усилители. В устройствах ЦУУ, КВВ и УАВП преимуществен-
но используются логические микросхемы, главным образом се-
рии 155 и 565. Оборудование станций размещается на стативах
высотой (вместе с кабельростом) 2450 мм, шириной 800 мм и
। дубиной 350 мм. На каждом сгативе в виде этажей размеща-
97
/ - 2103
ется до восьми кассет, имеющих нумерацию от 0 до 7 (счет
начинается сверху). В кассеты вставляются платы со штепсель-
ными разъемными соединителями. Такие платы получили на-
звание: типовые элементы замены (ТЭЗ), так как каждый из
них может быть вынут и заменен на новый. ТЭЗы одинаковы
по высоте (200 мм) и глубине (220 мм), но имеют разную
ширину.
При минимальной ширине, равной 15 мм, на кассете поме-
щается до 32 ТЭЗов. На ТЭЗах используется печатный монтаж
элементов. Кассеты и стативы соединены между собой кабеля-
ми, на концах которых замонтированы штепсельные разъемы.
Последние вставляются в кроссировочные колодки, располо-
женные сбоку на передней стороне статива. Монтаж кассет на
стативах — односторонний. На кассетах электрические соеди-
нения между ТЭЗами выполнены методом накрутки монтаж-
ных проводов.
Свободные места на стативах, места прокладки кабелей и
задняя сторона стативов закрываются заглушками. Стативы
размещаются в автоматном зале рядами, в каждом из которых
может быть до пяти стативов. На рис. 5.4 показано размеще-
ние оборудования на стативах для ОС емкостью 256 номеров.
На статнее 0 центральное УУ занимает три кассеты, на кото-
рых размещаются следующие блоки: БЗУ — блок запоминаю-
щих устройств, где находятся ТЭЗы оперативной памяти двух
ЭУМ; БЦП — блок центральных процессоров двух ЭУМ; БП —
блок питания ЦУУ. Внизу статива находится устройство ав-
томатического ввода программ (УАВП). На стативс 1 основ-
ными являются блоки: ПДМ — приемников и датчиков мно-
гочастотных; ПДБ --- приемников батарейных: КУП — уст-
ройств контроля телефонной периферии; КСЛ — комплектов
соединительных линий ИК и ВК. Здесь также находятся бло-
ки ввода-вывода: ВВП —- периферии, ВВК -- комплектов, а
внизу — промежуточный щит (ПЩ). На стативе 2 размещают-
ся: два блока генераторов (БГ), один основной, другой — ре-
зервный: блок каналов (БК), где находятся устройства КВВ,
служащие для управления оборудованием стативов 3 и 4; блок
98
С т a i и в ы
0 12 3 4
БВВ ВВП ВПП- УВП УВП
БВВ пдм БК БАЛ 01 БАЛ 01
БЗУ ПДБ 3ai пушки
БЦП ввк БСЛ 06 БСЛ 06
БП КУП
УАВП КС.1 (ВК) БАЛ 01 БАЛ 01
КСЛ(11К) БГ
пщ БГ ШК ШК
Кассеты
Рис. 5.4. Стативы станции ОС АТСКЭ «Квант» на 256 номеров
вторичных источников питания (ВИП). Стативы 3 и 4 — оди-
наковые и включают в себя блоки: БАЛ, БСЛ, шнуровых ком-
плектов (ШК) и устройств вторичного питания (УВП).
Резервирование и электропитание станции
Бесперебойная работа станции «Квант» обеспечивается ре-
зервированием устройств управления и электропитания, гене-
раторного оборудования и каналов ввода-вывода. В ЦУУ ре-
зервирование достигается применением двух ЭУМ, работаю-
щих в синхронном режиме. Допускается появление отказа од-
99
ной из ЭУМ. В этом случае вторая ЭУМ продолжает обслужи-
вать станцию без ухудшения показателей качества работы АТС.
Два ствола КВВ также служат для резервирования. При неис-
правности одного из стволов сохраняется работоспособность
всех блоков коммутации, шнуровых и абонентских комплек-
тов. Однако в случае неисправности половина исходящих, вхо-
дящих и двусторонних комплектов, приемников и датчиков
сигналов управления окажется недоступна центральному УУ,
а значит они будут выключены из системы обслуживания або-
нентов. Резервирование электропитания достигается дублиро-
ванием вторичных источников питания, распределенных по ста-
тивам станции. Все генераторы (тональных сигналов, сигнала
вызова, колоколообразных импульсов, предназначенных для
включения и выключения ферридов) дублированы. Для АТСКЭ
«Кванз» используется первичный источник электропитания по-
стоянного тока напряжением 60±6 В. Первичный источник дол-
жен работать бесперебойно. Пропадание напряжения первич-
ною источника даже на доли секунды приводит к полной ос-
тановке станции и к необходимости перезапуска станции (за-
грузка памяти ЭУМ программами и данными с помощью УАВП).
Ог первичного источника получают питание: 1) линейные ком-
плекты: ИШК, ВШК, ИК и ВК (для ИК и ВК, работающим по
двух- или трехпроводным СЛ); 2) ПБ; 3) вторичные источники
низания. Во вторичных источниках электропитания напряже-
ния первичного источника преобразуются в следующие напря-
жения постоянного тока: 5 В (питание интегральных МС 155
серии); 12 В (питание интегральных МС памяти 565 серии);
15 В (питание операционных усилителей и устройств сканиро-
вания); 27 В (питание герконовых реле телефонной перифе-
рии, кроме МСФ); 110 В (питание генераторов колоколооб-
разных импульсов и сигнала вызова).
Коммутационное поле станции. Ферриды и МСФ
Коммутационное поле АТСКЭ «Квант» строится из блоков
абонентских и соединительных линий. Каждый блок состоит
из матричных соединителей на феррпдах (МСФ). В МСФ ис-
пользуются ферриды с дифференциальной магнитной системой
100
Рис. 5.5. Феррид
с двумя или с четырьмя герконами. На рис. 5.5, а приведена
конструкция феррида с двумя герконами. Геркон состоит из
двух контактных пружин (/). помещенных в стеклянный бал-
пон (2), заполненный инертным газом. Контактные пружины
выполняются из магнито-мягкого материала (магнито-никеливые
сплавы), контактирующие поверхности покрываются тонким
споем из благородного металла: золота, серебра или родия.
Феррид имеет сердечник (7), выполненный из полужесткого
магнитного материала (ремендюра или викаллоя) с большим
коэффициентом прямоугольности. На сердечнике намотаны две
обмотки X и У, каждая из которых имеет по две части, распо-
цоженных на разных половинах сердечника. Две части одной
обмотки отличаются количеством витков (в два раза) и проти-
101
воположным направлением их намотки. В состав магнитопро-
вода феррида входят два ярма (3), служащие для уменьшения
магнитного сопротивления. Герконы и сердечник устанавли-
ваются вертикально на металлизированной плате (5).
Принцип работы феррида состоит в следующем. В исход-
ном состоянии герконы разомкнуты, а сердечник — размагни-
чен. Для включения феррида через обмотки X и Y следует про-
пустить импульс постоянного тока, а для выключения — та-
кой же импульс тока в том же направлении, но только через
одну из обмоток — X или Y. На рис. 5.5, бив показано протека-
ние основной части магнитного потока при включении (б) и
при выключении (в) феррида. При включении, в результате
протекания импульса тока по двум обмоткам, через нижнюю
и верхнюю половины сердечника протекает общий магнитный
поток, что приводит к притяжению и замыканию контактных
пружин. В случае выключения протекание импульса тока по
одной обмотке (на рис. 5.5, в — по обмотке X) ведет к перемаг-
ничиванию одной из половин сердечника, вследствие чего в
двух половинах сердечника создаются противоположно направ-
ленные магнитные потоки. Контактные пружины размыкают-
ся. В ферридах используются герконы типа МКА-27. Они имеют
следующие основные характеристики: коммутируемые ток (с
активной нагрузкой) — до 300 мА и напряжение — до 100 В;
количество срабатываний — до 108 ; размеры баллона: длина —
27 мм, диаметр — 3,8 мм; время срабатывания — не более 5 мс,
время отпускания — 0,5 мс. По обмоткам ферридов протекают
импульсы тока колоколообразной формы, что позволяет свести
до минимума электромагнитные влияния цепей управления фер-
ридами на разговорные цепи, проходящие через МСФ. Импульс
колоколообразной формы имеет амплитуду тока 10... 12 А и
длительность 1...2 мс. В станции «Квант» используются МСФ
четырех типов, параметры которых приведены в табл. 5.1.
Соединители МСФЗ и МСФ4 разделены на две части, отли-
чающиеся проводностью. В МСФЗ для половины входов (ш=4)
соединения — двухпроводные, а для другой половины — че-
тырехпроводные. В МСФ4 используется такое же распределе-
ние проводности, но для выходов.
102
Таблица 5.1
Тип МСФ Условное обозначение (лх/их/) Число ферридов Число герконов
1 8x8x2 64 128
2 8x8x4 64 256
3 (4+4) х8 х (2;4) 64 192
4 8х(4+4) х (4;2) 64 192
Разнообразие МСФ определяется их использованием в раз-
ных блоках коммутации. В блоках БАЛ устанавливаются только
двухпроводные (/=2) МСФ, а в блоках БСЛ (БИЛ, БВЛ) — в
зависимости от назначения коммутационных станций и требо-
ваний на организацию транзитных соединений. На ОС в БСЛ
применяются только двухпроводные МСФ, на УС (ЦС) — либо
только двухпроводные, либо смешанные двух- и четырехпро-
водные МСФ (МСФЗ и МСФ4). В коммутационных полях УАК,
как правило, используются четырехпроводные МСФ (МСФ2).
Принцип управления ферридами МСФ1 (МСФ2) приведен
на рис. 5.6.
Цепи управления внутри МСФ образуют восемь горизонта-
лей и восемь вертикалей, в каждую из которых последователь-
но включены восемь обмоток ферридов X или Y. Ферриды
имеют нумерацию от 00 до 77. В горизонтали и вертикали
включено по одному развязывающему диоду. Вертикальные
цепи управления объединяются, образуя общую вертикаль (ОВ).
То же делается с горизонтальными цепями управления, и об-
разуется общая горизонталь (ОГ). Для управления ферридами
МСФ периферийное УУ должно иметь по восемь реле гори-
зонталей (Г0...Г7) и вертикалей (В0...В7), а также реле ОВ и
ОГ (обмотки этих реле на рис. 5.6 не показаны). Контакты
реле Г0...Г7 и В0...В7 создают цепи включения ферридов, а
контакты реле Г0...Г7 и ОГ либо В0...В7 и ОВ — цепи выклю-
чения ферридов.
Рассмотрим пример включения и выключения феррида 10.
Вначале УУ включает реле Г1 и ВО. Затем по цепи управления
103
Рис. 5.6. Управление ферридами МСФ1 (МСФ2)
«Y» запускает генератор колоколообразных импульсов (ГКИ).
ГКИ вырабатывает один импульс тока, протекающего по цепи:
ГКИ+, контакт Г1, диод, обмотки X ферридов 10...17, ОГ, ОВ,
обмотки Y ферридов 00...70, диод, контакт ВО, ГКИ-. Импульс
тока протекает через две обмотки только феррида 10, что обес-
печивает его включение. Общее сопротивление восьми обмо-
ток X или Y составляет не более 1,1 Ом. В отличие от рассмот-
ренного принципа управления ферридами МСФ, в коммутаци-
онном поле АТС «Квант» включение и выключение ферридов
104
происходит одновременно в двух звеньях одного блока ком-
мутации. Кроме того, в МСФ с параметрами 8x8 горизонта-
ли делятся на две равные группы, образуя общие горизонта-
1 ли ОГО и ОГ1.
Блоки коммутации
i Блок АЛ (БАЛ) предназначен для соединений: исходящих —
I4 от АЛ к БСЛ (БИЛ) с параллельно подключенными ИШК;
входящих — от ВШК к АЛ. При исходящих соединениях в
БАЛ происходит свободное искание линий к БСЛ, при входя-
щих — линейное искание линии вызываемого абонента. На
станции обычно устанавливаются БАЛы типа БАЛ01. Блок
Т БАЛ01 имеет параметры 64x64 (MxN) и 32 промежуточные
I линии. Этот блок содержит восемь МСФ1 на звене А и четыре
МСФ1 на звене В.
На станции «Квант» применяются блоки СЛ с параметрами
64x64 и с числом промежуточных линий — 64. Блоки отлича-
ются друг от друга проводностью соединений и областью при-
менения. В табл. 5.2 приведены основные показатели для БСЛ
разных типов. На рис. 5.7 приведена схема, соответствующая
блокам всех типов, приведенных в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Характерис- тика блока БСЛ02 БСЛОЗ БСЛ06 БСЛ07
Проводность 2 и4 4 2 2
Число и тип МСФ: звена С или Е звена D или F 8хМСФЗ 8хМСФ4 8хМСФ2 8хМСФ2 8хМСФ1 8хМСФ1 8хМСФ1 8хМСФ1
Область применения УС с четырех- проводными транзитами УАК ОС УС с двухпро- водными транзитами
105
По сравнению с числом БАЛ, число БСЛ или БИЛ меньше
в два раза, а число БВЛ в 4 раза. На УАК количество БИЛ и
БВЛ одинаково.
Состав оборудования АТСКЭ «Квант»
Состав оборудования телефонной периферии, периферий-
ных УУ, каналов ввода-вывода зависит от вида и емкости
АТСКЭ «Квант». Набор устройств ЦУУ остается почти оди-
наковым для всех станций.
В табл. 5.3 приведены данные по количеству оборудования
АТСКЭ «Квант», требуемого для построения ОС и УС разной
емкости при типовом проектировании коммутационных станций.
106
Таблица 5.3
Вид станции Абонент- ская емкость Число С Л Число стативов Обшее число стативов Число рядов
ИСХОДЯЩИХ ВХОДЯЩИХ блоков коммутации ПДСУ ксл ПДСУ и КСЛ общерядовых
ОС 256 16 16 2 - - 1 1 5 1
512 32 32 4 1 1 - 1 8 2
1024 64 64 8 1 2 - 2 14 3
2048 128 128 16 1 3 - 4 25 5
УС 512 96 96 4 1 3 - 1 10 2
1024 192 192 8 1 6 - 2 18 4
2048 192 192 16 2 6 - 4 29 6
Принципы управления и сканирования
телефонной периферии
В устройствах телефонной периферии, а также в перифе-
рийных УУ, ЦУУ производит управление герконовыми реле и
транзисторами. На АТС используются одно- и двухобмоточ-
ные герконовые реле.
Удержание однообмоточных реле во включенном состоя-
нии осуществляется методом электрической блокировки (не-
прерывное протекание тока через обмотку), а в двухобмоточ-
ных — методом магнитной блокировки (за счет остаточной
намагниченности сердечника). В периферийных устройствах при-
меняются биполярные транзисторы, работающие в ключевом
режиме и включенные по схеме с общим эмиттером. Для уп-
равления телефонной периферией ЭУМ вырабатывает управ-
ляющие сигналы, которые передаются к телефонной перифе-
рии в виде блока данных длиной 16 двоичных разрядов. Каж-
дый разряд этого блока служит для управления одним из эле-
ментов телефонной периферии или ПУУ, причем передача «О»
(общий вывод, «корпус») приводит к протеканию тока через
обмотку реле или во входной цепи транзистора. Управляющие
сигналы хранятся в течение требуемого времени воздействия
на элементы периферийных устройств в регистрах каналов ввода-
вывода.
В процессе сканирования ЦУУ периодически обращается к
устройствам телефонной периферии и считывает со специаль-
ных точек, названных точками сканирования, данные о состо-
янии этих устройств (например, свободен или занят абонен-
том АК). Точки сканирования (ТС) соединены с шинами ска-
нирования (СК), через которые данные от ТС поступают в КВВ,
а затем — в ЭУМ. В АТСКЭ используются три вида сканиро-
вания: индивидуальное, групповое и матричное. Индивидуальное
сканирование характеризуется тем, что каждой точке скани-
рования соответствует своя шина СК.
Индивидуальное сканирование применяется в тех устройст-
вах телефонной периферии, в которых принимаются относи-
тельно кратковременные сигналы: импульсы набора номера (ПБ,
108
ВК, ДК), частотные импульсы, несущие информацию о циф-
рах номера, или другие управляющие сигналы (частотные при-
емники ПДСУ: ПМ и П2). В этом случае период сканирования
составляет 12... 13 мс.
При групповом сканировании в одну шину СК включается
группа ТС (3-4), но каждая ТС сканируется отдельно.
Групповое сканирование используется в ИК, ВК, ДК. В
зависимости от обнаруживаемых сигналов период сканирова-
ния изменяется в пределах от 25 (сигнал занятия в ВК, ДК) до
200 мс (сигнал отбоя, разъединение). Матричное сканирова-
ние является одним из видов группового сканирования, когда
в одну шину СК включаются 16 ТС. Если рассматривать груп-
пу из 16 таких шин СК, то получается матрица, имеющая
256 ТС, 16 вертикальных и 16 горизонтальных шин. Данный
способ сканирования применяется в АК, ИШК, ВШК и других
устройствах. Период сканирования лежит в пределах от 200
до 400 мс.
Абонентские и шнуровые комплекты,
приемник батарейный
Абонентский комплект служит для приема вызова от або-
нента и для посылки абоненту сигнала «занято». На одном
ТЭЗе АК размещаются 16 комплектов и групповой усилитель
(ГУ). На рис. 5.8 показаны принципиальные схемы АК, ИШК,
ВШК и функционально-принципиальная схема ПБ.
Внизу схемы показаны шины, по которым принимаются
сигналы управления от ЭУМ и передаются данные к ЭУМ от
точек сканирования. Шины типа Sx и Rx предназначены для
управления двухобмоточными реле, причем по шинам Sx при-
нимаются импульсы включения реле, а по шинам Rx — им-
пульсы выключения реле. По шинам УК0...УК2 принимаются
сигналы включения и выключения однообмоточных реле. Каждая
пара шин УСК и ПС служит для включения одной точки скани-
рования к матрице сканирования. Таких ТС две: контакты ре-
ле РЛА и РЛБ. К шине CK0 подключена точка индивидуального
сканирования — контакт электронного набора номера (ЭРН).
109
Рис. 5.8. Схемы АК, ИШК, ВШК и ПБ
АК является полностью электронным устройством, содер-
жит два транзистора, один трансформатор и другие элементы.
АК имеет точку сканирования, выполненную на транзисторе
VT1, включенную в шины УСК и ПС. При отсутствии вызова
от абонента транзистор VT1 закрыт. В исходном состоянии из
АК через трансформатор Т в АЛ непрерывно подается сигнал
«занято», поступающий в АК от источника СЗ.
По обмоткам 1 и 2 попеременно протекают импульсы тока,
создаваемые разнофазным открытием и закрытием транзисто-
ров VT1 и VT2, входящими в ГУ. Импульсы, управляющие
транзисторами ГУ, поступают с частотой 20 кГц и напряжени-
ем 5 В от генератора Г. Постоянная составляющая импульс-
ного тока протекает по цепям: +5,5 В — R6 — обмотка 1 —
VD8 — VT1 (ГУ) — общий вывод или +5,5 В — R6 — обмот-
ка 2 — VD9 — VT2 (ГУ) — общий вывод. В АК образуется
амплитудный модулятор (несущая частота — сигнал импульс-
ного тока частотой 20 кГц, модулируемый сигнал — сигнал
«занято»). В результате в обмотке 3 появляется амплитудно-
модулированный сигнал, который выпрямляется диодным мо-
стом VD1...VD4 и передается в АЛ. На резисторе R6 создается
падение напряжения меньше 1 В, и транзистор VT2 закрыт,
что обеспечивает закрытие и VT1. При снятии абонентом мик-
ротелефона сопротивление АЛ уменьшается, что приводит к
увеличению токов в обмотках 1 и 2, а также — к увеличению
падения напряжения на R6. Вследствие появления тока в цепи
эмиттер-база (ток течет от +4,5 В к общему выводу в ГУ),
транзистор VT2 открывается. Вместе с ним открывается VT1.
При очередном сканировании ЦУУ обнаруживает снятие мик-
ротелефона абонентом. Когда к АЛ подключится ПБ или ИШК
(или ВШК для вызываемого абонента) на разговорных прово-
дах появятся потенциалы: на «а»----60 В, на «Ь» — +60 В
(общий вывод). Диоды VD1...VD4 закрываются, и сигнал «за-
нято» в АЛ не поступает.
Приемник батарейный предназначен для приема импульсов
набора номера, поступающих от телефонного аппарата или со
стороны ВК, ДК. На одном ТЭЗе ПБ находятся два ПБ. Один
ПБ имеет электронный приемник номера (ЭПН), однообмо-
точные реле Р1...РЗ, дроссель питания Др и другие элементы.
111
Каждый ПБ связан с КВВ одной шиной СКО и тремя шинами
УК0...УК2. В ПБ находится одна точка сканирования, входя-
щая в ЭПН и выполненная на транзисторе (на рис. 5.8 для
упрощения транзистор заменен контактом ЭПН). В исходном
состоянии ток через ЭПН не протекает, контакт ЭПН разом-
кнут. На шине СКО — потенциал +27 В (логическая «1»). После
приема вызова от абонента ЦУУ подключает приемник через
БАЛ и БСЛ к АЛ. На шину УКО подается напряжение логи-
ческого «О», и срабатывает реле Р1. Оно подключает к разго-
ворным проводам обмотки дросселя Др, через которые пода-
ется питание в АЛ. Через АЛ и ЭПН протекает ток. ЭПН
срабатывает и замыкает свой контакт. На шине СКО появля-
ется напряжение логического «О», и с помощью сканирования
ЦУУ получает подтверждение о подключении ПБ к АЛ. Пода-
ется «О» на шину УК2, и срабатывает реле РЗ. Его контактом
подключается шина с сигналом 425 Гц к обмотке Др, и в сто-
рону АЛ передается сигнал станции. Услышав этот сигнал,
вызывающий абонент набирает номер, и через ЭПН проходят
импульсы набора. После обнаружения первого импульса на-
бора ЦУУ выключает РЗ (подает на У КЗ сигнал «1»). Посылка
сигнала ответа станции прекращается. В ЦУУ с помощью ре-
гистра набора номера (РНН), входящим в состав ОЗУ, отсчи-
тывается количество импульсов набора и хранятся принятые
цифры номера. Когда ЦУУ определит, что приняты все циф-
ры, — оно отключает ПБ (подачей «1» на УКО выключается
реле Р1). ЦУУ записывает в ОЗУ данные об освобождении
ПБ. Реле Р2 в ПБ подключает вход приемника к общей верти-
кали (ОВ), что используется при контроле ТП с помощью кон-
трольного устройства периферии (КУП). Исходящий шнуро-
вой комплект предназначен для подачи питания в АЛ вызыва-
ющего абонента, для приема от абонента сигнала отбоя и для
передачи абоненту сигнала уведомления при выполнении до-
полнительных видов обслуживания (ДВО). Исходящий и вхо-
дящий комплекты размещаются на одном ТЭЗе ШК и могут
независимо включаться в разные разговорные тракты. В со-
став ИШК входят: однообмоточное реле РЛА, двухобмоточ-
ные реле РС1 и РР1, транзисторы VT1...VT3, дроссель пита-
ния Др и другие элементы. ИШК имеет одну ТС (контакт РЛА),
112
включенную в матрицу сканирования по шинам УСК и ПС.
Для управления двухобмоточными реле в ИШК включены шины
управления: SO, S1 и RO, R1. При занятии ИШК или ВШК из
устройства И2 подается положительное напряжение, открыва-
ющее транзисторы VT2 и VT1. Через переход эмиттер-коллек-
тор VT1 напряжение +27 В передается на обмотки всех дву-
хобмоточных реле ИШК и ВШК. После отлючения ПБ исхо-
дящий ШК подключается к АЛ через БАЛ. Управляющий
сигнал «О» подается кратковременно на шину S1, и срабаты-
вает реле РР1. Через контакты этого реле к разговорным
проводам подключаются обмотки Др, и подается питание в
АЛ вызывающего абонента. Ток питания протекает по цепи:
общий вывод — (R5 || VD6) — обмотка Др — R11 — контакт
РР1 — провод «Ь» — БАЛ — АЛ — провод «а» — БАЛ —
—контакт РР1 — R10 — обмотка Др------60 В. На R5 созда-
ется запирающее для VT3 напряжение, несмотря на подачу через
контакт РР1 и резистор R4 напряжения +24 В. Такое состоя-
ние сохраняется в течение разговора абонентов. Если после
окончания разговора первым кладет микротелефон вызывав-
ший абонент, то прекращается протекание тока питания. На
базу VT3 через контакт РР1 и R4 подается напряжение +27 В, и
VT3 открывается. Включенное в коллекторную цепь этого
транзистора реле РЛА срабатывает. Его контакт замыкается,
и изменяется состояние ТС. ЦУУ получает информацию об
отбое и производит разъединение (отключает и освобождает
другие приборы разговорного тракта). При выполнении ДВО,
например, «Уведомление о входящем вызове» вызывавшему
абоненту, занятому разговором, необходимо передать тиккер-
ный сигнал. Для этого на время подачи тиккера производится
включение реле РС1, через контакт которого и резистор R3 к
обмотке Др подключается шина с сигналом 425 Гц. Входящий
ШК обеспечивает: подачу питания в АЛ вызываемого абонен-
та; посылку вызывного сигнала и сигнала контроля вызова;
прием сигналов ответа и отбоя от аппарата вызываемого або-
нента; подключение к общей вертикали КУП. ВШК содержит
однообмоточное реле РЛБ, двухобмоточные реле РС2, РР2, РВ,
РД, РКШ, транзисторы VT4 и VT5, дроссель питания ДР и
другие элементы. Контактом РЛБ образована точка сканиро-
113
8-2103
вания, включенная выводами ПС и УСК в матрицу сканирова-
ния. После приема всех цифр номера вызываемого абонента и
выбора свободного соединительного пути ВШК подключается
левой стороной к выходу БСЛ, а правой — к выходу БАЛ.
ЦУУ занимает ВШК (это происходит так же, как для ИШК) и
управляет посылкой вызова. На шины S4 и S2 кратковременно
подается «О», и включаются реле РВ и РС2. Вызывной ток про-
текает по следующим цепям: 1) положительный период вызыв-
ного напряжения: шина 25 Гц — контакты РС2 и РВ — про-
вод «Ь» — БАЛ — АЛ — провод «а» — БАЛ — контакт РВ —
С9 — VD34 — общий вывод; 2) отрицательный период вызывно-
го напряжения: общий вывод — VD32 — стабилитрон VD33 —
контакт РВ — провод «а» — БАЛ — АЛ — провод «Ь» —
БАЛ — контакты РВ и РС2 — шина 25 Гц. Часть тока также
протекает по цепи: R25 — контакт РВ — R20 -----60 В. Вто-
рым контактом РС2 к обмотке Др подключается через R16
шина 425 Гц, что необходимо для посылки сигнала контроля
вызова. Через 1 с на шину R2 кратковременно подается «0», и
реле РС2 выключается. Посылка и контроль вызова прекра-
щаются. Через 4 с вновь включается реле РС2, и посылаются
вызывной сигнал и сигнал контроля вызова. Такой процесс
продолжается до ответа вызываемого абонента или отбоя вызы-
вающего абонента. Ответ абонента фиксируется в период отсут-
ствия вызова. При снятии абонентом микротелефона в ВШК
прием ответа осуществляется по следующей цепи: +110 В —
контакты РС2, РВ — провод «Ь» — БАЛ — АЛ — провод «а» —
БАЛ — контакт РВ — стабилитрон VD33 — R22 — база-эмит-
тер VT5 — общий вывод. Открывается VT5, и срабатывает
реле РЛБ. Замыкается контакт РЛБ, и ЦУУ получает данные
об ответе абонента. Теперь ЦУУ выключает реле РВ (кратков-
ременная подача «0» на шину R4), затем включает реле РР2
(кратковременная подача «0» на шину S3). Прекращается по-
сылка вызова, и через контакты РР2 и конденсаторы СЗ, С6
образуется разговорный тракт между двумя сторонами ВШК.
ЦУУ контролирует выключение реле РВ изменением состоя-
ния ТС ВШК (реле РС2 выключается). Через диод VD22, рези-
стор R18, обмотки Др, контакты РД и РР2 подается питание в
114
АЛ вызванного абонента (+60 — на провод «Ь», -60 — на про-
вод «а»). Во время разговора транзистор VT4 закрыт вслед-
ствие создания запирающего напряжения на R18. Когда выз-
ванный абонент положит микротелефон, в ВШК открывается
транзистор VT4 и срабатывает реле РЛБ, что происходит так
же, как в ИШК с транзистором VT3 и реле РЛА. При разъеди-
нении ЦУУ выключает в ВШК реле РР2 и делает в ОЗУ запись
данных об освобождении ВШК. Для посылки абоненту из ВШК
сигналов ДВО используется реле РС2. При включении реле РД
(реле РР2 выключено) через ВШК можно передавать данные.
Комплекты соединительных линий
В АТСКЭ «Квант» могут включаться комплекты соедини-
тельных линий (КСЛ), обеспечивающих согласование с раз-
личными системами сигнализаци по физическим двух-, трех-
проводным СЛ, по четырехпроводным каналам ТЧ с и без вы-
деленных сигнальных каналов (ВСК). На сетях связи желез-
ных дорог находят применение комплекты следующих типов:
- для физических линий: 1) ИКБЗ и ВКБЗ — исходящий и
входящий комплекты трехпроводных СЛ с передачей функци-
ональных сигналов батарейным способом; 2) ВКМР — входя-
щий комплект трехпроводных СЛ для соединений от междуго-
родных коммутаторов типа М-60, МРУ; 3) ИКС — исходящий
комплект двухпроводных заказных линий (ЗЛ) для соединений
со столом заказов РМТС;
- для каналов ТЧ без ВСК: ДКБК — двусторонний комп-
лект с одночастотной сигнализацией, специализированной для
железных дорог (работает вместе с приемником П1);
• - для каналов ТЧ с ВСК: 1) ИКВСК и ВКВСК — исходя-
щий и входящий комплекты четырехпроводных каналов ТЧ и
с сигнализацией по двустороннему частотному (3 825 Гц) сиг-
нальному каналу; 2) ИКИКМ и ВКИКМ — исходящий и вхо-
дящий комплекты четырехпроводных каналов ТЧ и с сигна-
лизацией по двум Двусторонним выделенным сигнальным ка-
налам, образованным в шестнадцатом канальном интерва-
ле (КИ-16) цифровой системы передачи ИКМ-30.
115
8*
6. ЦИФРОВЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ
СТАНЦИИ
6.1. Принципы цифровой коммутации.
Основной состав оборудования цифровых
коммутационных станций
В коммутационном поле цифровой АТС осуществляются
соединения между цифровыми основными каналами (каналы
ЕО или ОЦК), образованными в первичных цифровых каналах
(каналы ПЦК или Е1), включенных в станцию.
На рис. 6.1 представлена обобщенная структурная схема АТСЦ.
Станция включает в себя: цифровое коммутационное поле
(ЦКП), мультиплексоры/демультиплексоры (MUX), аналого-
цифровые преобразователи (АЦП), абонентские комплекты (АК),
комплекты соединительных линий (КСЛ), периферийные уп-
равляющие устройства (ПУУ), блок тональных сигналов (БТС),
интерфейсы базового доступа сети ISDN (BRI), интерфейс канала
El (PRI), центральный блок синхронизации (ЦБС), централь-
ное сигнальное устройство (ЦСУ), центральное управляющее
устройство станции (ЦУУ) и внешние устройства (УВ).
В ЦКП включаются внутристанционные каналы Е1. Внут-
ри ЦКП производятся соединения между каналами ЕО в соот-
ветствии с требованиями абонентов на установление соедине-
ний. Поскольку каналы ЕО находятся в разных временных по-
зициях, построение ЦКП основывается на оперативной памя-
ти, хранящей содержимое канальных интервалов входящих по-
токов 2048 кбит/с.
В один АК включается аналоговая абонентская линия. АК
выполняет следующие функции: прием от телефонного аппара-
116
ал2
АЦП
CJK
ала
ЕО
ЕО
ПУУдк 0
ЕО
тг
ЕО
2B+D
ВУ
][*
Л“
El
Е1
От ЦБ!
2B+D
AJ1uX
ПУУксл0
BRI1
ВУ 2B+D ФЦ
BRI 12
ПУУви!
ЦКП
El
EI
El
цел 1 - 30
БП
El
ВУ F| ФЦ
PRI
УС <
ЕО
(КИО)
nyyPRI
ЕО
|(КИ16)
Тактовые J ; _
синхросигналы • ;
(Внешняя 2Е__L
синхрон.) ЦБС ‘ ‘
ЦСУ
El
ЦУУ
УВ
Рис. 6.1. Обобщенная структурная схема АТСЦ
117
та сигналов: вызова станции, импульсов набора номера посто-
янным током (декадный способ набора), отбоя; посылка в АЛ
сигнала вызова; питание ТА постоянным током. Посредством
АЦП производится преобразование речевых и других аналого-
вых сигналов в сигналы импульсно-кодовой модуляции (ИКМ)
и наоборот. При передаче речи от каждого АЦП к MUX пере-
дается цифровой поток со скоростью 64 кбит/с, который в ЦКП
объединяется с такими же потоками от других АЦП. В резуль-
тате на выходе MUX образуется цифровой поток со скоростью
2048 кбит/с, содержащий 32 временных канальных интервала
(КИ), из которых 30 используются для передачи речи, а один,
например, КИ16 — для передачи управляющих сигналов и дан-
ных сканирования АК. При приеме речи в MUX от ЦКП при-
нимается аналогичный поток со скоростью 2048 кбит/с, кото-
рый в MUX разделяется между АЦП на 31 поток со скоростью
64 кбит/с. Для управления абонентскими комплектами исполь-
зуется периферийное управляющее устройство ПУУАК.
Комплекты КСЛ обеспечивают взаимодействие со встреч-
ными АТС по аналоговым СЛ (СЛА). Каждому КСЛ соответ-
ствует один АЦП. Для объединения и разделения цифровых
потоков со скоростью 64 кбит/c также используется MUX.
Комплекты КСЛ могут быть разных типов, что зависит от
способа организации СЛ и типа межстанционной сигнализа-
ции. Наибольшее применение на сетях России нашли примене-
ние трехпроводные СЛ и СЛ, организованные по четырехпро-
водным каналам тональной частоты (ТЧ). На таких СЛ при-
меняется сигнализация с кодированием постоянным и пере-
менным током и передачей сигналов по разговорным трактам.
Комплекты КСЛ необходимы при использовании выделенных
сигнальных каналов, организованных по аналоговым систе-
мам передачи. Для управления комплектами КСЛ использует-
ся периферийное управляющее устройство ПУУКСЛ.
Блок БТС предназначен для приема и передачи тональных
сигналов различного назначения. С помощью тональных при-
емников (ПТ) производится прием следующих сигналов: 1) двух-
частотных импульсов набора номера от телефонных аппара-
тов методом DTMF; 2) частотных импульсов межстанционной
118
сигнализации, например, типа R2 или Rl,5; 3) известительных
сигналов от других АТС (например, сигнала станции 425 Гц).
Тональные датчики (ДТ) служат для передачи к встречным АТС
частотных импульсов межстанционной сигнализации, напри-
мер^ типа R2 или Rl,5. От генераторов тональных сигналов
(ГТС) абонентам передаются известительные сигналы данной
или встречных станций: ответ станции, контроль посылки вызова
и «занято». К каждому ПТ подключается поток 64 кбит/с ка-
нала ЕО. Такой же поток создается на выходе каждого ДТ
или ГТС. Для выделения потоков 64 кбит/с из потока 2048 кбит/с
в БТС используется демультиплексор (DX), а для обратного
объединения потоков 64 кбит/с в поток 2048 кбит/с — мульти-
плексор (MX). Управление приемниками, датчиками и генера-
торами БТС производится от ПУУБТС.
Интерфейс PRI позволяет включить один канал Е1, обеспе-
чивающий организацию до 30 цифровых СЛ (ЦСЛ). Внутри
канала Е1 за каждой ЦСЛ закрепляется канал ЕО, для которо-
го можно использовать любой канальный интервал (КИ), кро-
ме КИО. Интервал КИ16 также во многих случаях не может
быть использован в качестве ЦСЛ, так как предназначен для
межстанционной сигнализации. Исключение составляет КИ16,
который может быть выделен для ЦСЛ, если пучок ЦСЛ орга-
низуется из множества каналов Е1, применяется общеканаль-
ная сигнализация и в данном канале Е1 не организуется об-
щий канал сигнализации (ОКС). В последнем случае в канале
Е1 образуется 31 ЦСЛ. В сети ISDN данный интерфейс служит
для организации первичного доступа 30B+D. Интерфейс PRI
содержит следующие функциональные устройства:
1. Внешнее устройство (ВУ), обеспечивающее согласование
на физическом уровне с линейным трактом в соответствии со
стандартом G.703. Оно имеет также гальваническую развязку
с линейными цепями и устройства защиты от повышенных
напряжений.
2. Формирователь циклов (ФЦ), служащий: в направлении
передачи — формирование циклов длительностью 125 мкс и
последовательности канальных интервалов КИ0...КИ31 внут-
ри каждого цикла; при приеме — выделение из входящего по-
119
тока канальных интервалов и контроль над цикловой после-
довательностью. ФЦ позволяет вставлять и выводить инфор-
мацию из канала сигнализации, для чего обычно предназна-
чен КИ16. В ФЦ также можно выделять КИО, содержащий син-
хросигналы.
3. Буферная память (БП), необходимая для хранения содер-
жимого канальных интервалов трактов приема и передачи
канала Е1 с целью обеспечения синхронизации цифровых по-
токов внутри станции и в линейном тракте.
4. Мультиплексор (MX) и демультиплексор (DX), служащие
для введения и выделения канального интервала сигнализа-
ции (например, КИ16) из потока 2048 кбит/с.
5. Периферийное управляющее устройство ПУУри1, обеспе-
чивающее: прием и передачу сигнальной информации по од-
ному из каналов Е0 (например, КИ-16); обмен сигнальной ин-
формацией с ЦУУ. В ПУУРИ1 может также происходить пре-
образование межстанционной и внутристанционной (между
ПУУри! и ЦУУ) систем сигнализации. ПУУри1 может рабо-
тать с одной из систем сигнализации по выделенным или по
общему каналам сигнализации. В сети ISDN в ПУУри1 происхо-
дит обработка данных в канале D (скорость потока 64 кбит/с)
по протоколам сетевого (обработка сигнальных сообщений)
и канального (обработка кадров) уровней.
6. Устройство синхронизации (УС), обеспечивающее выде-
ление и введение синхросигналов во входящий поток. В слу-
чае внешней (принудительной) синхронизации данной станции
со стороны встречной АТСЦ от УС к ЦБС передаются такто-
вые синхросигналы. Передача синхросигналов от ЦБС к УС
происходит при любом режиме синхронизации.
Интерфейс BRI служит для включения в станцию цифро-
вых абонентских линий со стандартными точками So или Uo в
соответствии со стандартами сети ISDN. В состав интерфейса
входят аналогичные по сравнению с PRI функциональные ус-
тройства: ВУ, ФЦ и ПУУВИ1. Внешнее устройство обеспечива-
ет согласование на физическом уровне с четырехпроводными
(So) и двухпроводными (Uo) абонентскими линиями. Форми-
рователь циклов служит в направлении передачи — для
120
формирования циклов битовой последовательности, несущей дан-
ные двух каналов В и одного канала D, а также служебные
данные, в частности, данные по синхронизации; при приеме —
для выделения из входящего потока циклов и кодовых слов,
относящихся к двум каналам В и одному каналу D, а также
служебных битов. Например, для точки So длительность цикла
равна 250 мс, в течение цикла передается 48 бит, несущих дан-
ные для двух каналов В и одного канала D, а также служебные
данные.
Центральное сигнальное устройство служит для обмена
управляющей информацией между ЦУУ и всеми ПУУ с ис-
пользованием внутристанционных сигнальных каналов ЕО,
входящих в каналы Е1. Как показано на рисунке, для таких
каналов ЕО могут использоваться КИО и КИ16. Управляющая
информация передается в обе стороны через ЦКП. При этом
внутристанционные сигнальные каналы ЕО со стороны устройств
ПУУ скоммутированы через ЦКП по постоянной схеме с соот-
ветствующими каналами ЕО, входящими в каналы Е1, вклю-
ченные в ЦСУ. С помощью буферов приема (БПР) и передачи
(БПД) происходит накопление управляющей информации.
Блок ЦБС вырабатывает станционные синхросигналы, по-
ступающие к различным устройствам станции. Этот блок вклю-
чает в себя задающий генератор тактовых импульсов, служа-
щий для формирования цифровых потоков внутри станции.
Блок ЦБС может работать в автономном или принудительном
режиме. В последнем случае задающий генератор синхронизи-
руется от синхросигналов, выделенных из одного из входящих
в станцию цифровых потоков 2048 кбит/с.
Центральное управляющее устройство совместно с пери-
ферийными управляющими устройствами обеспечивают ус-
тановление соединений, предоставление дополнительных ус-
луг, автоматизацию технического обслуживания и админист-
рирование станции. ЦУУ управляет работой ЦКП и перифе-
рийных устройств: АК, КСЛ, БТС, BRI и PRI. Управление
коммутационным полем осуществляется непосредственно, а
периферийными устройствами — через внутристанционные сиг-
нальные каналы.
121
К внешним устройствам, связанным с ЦУУ, относятся: ав-
томатизированное рабочее место оператора по техническому
обслуживанию (АРМТО); накопитель на соответствующем но-
сителе: на магнитном гибком или/и жестком диске, на ком-
пакт-диске, на магнито-оптическом диске; система тарифика-
ции вызовов и другие. АРМТО обеспечивает контроль и уп-
равление работой станции и создается на базе персонального
компьютера. Для подключения АРМТО к ЦУУ используются
интерфейсы разных типов, среди которых нашли применение:
RS232, So, 10Base-T (сеть Ethernet), Х.25. Накопитель хранит
программы работы и базу данных станции. Программы рабо-
ты являются универсальными для всех станций одного типа, а
база данных — индивидуальна для конкретной станции, так
как она хранит данные по конфигурации станции, об условиях
работы станции на сети связи (нумерация, межстанционная
сигнализация и многое другое).
В станциях различных типов по сравнению с рассмотрен-
ной обобщенной схемой цифровой АТС могут быть следую-
щие отличия.
Подключение абонентских линий к ЦКП может происхо-
дить с'концентрацией нагрузки. В этом случае перед MUX
должен стоять цифровой концентратор. В зависимости от ко-
эффициента концентрации, количество абонентских линий может
быть в 2...8 раз больше, чем количество каналов ЕО, образо-
ванных на участке: MUX — ЦКП. Концентрация нагрузки
обязательно предусматривается для АТС сети общего пользо-
вания и реже — для АТС ведомственных сетей связи.
В ряде учрежденческих АТС связь между устройствами ПУУ
и ЦУУ осуществляется по выделенным двусторонним внутри-
станционным каналам передачи данных, а не через ЦКП. В
этом случае, обычно, обмен данными происходит по протоко-
лу HDLC в режиме «ведущий-ведомый» (master-slave).
В цифровые абонентские линии включаются цифровые те-
лефонные аппараты, принципиально отличающиеся от анало-
говых аппаратов, рассмотренных в разделе 2.
На рис. 6.2 приведена функциональная схема цифрового
телефонного аппарата, позволяющего по одному каналу В
122
Рис. 6.2. Функциональная схема цифрового телефонного аппарата
передавать речевую информацию, а по второму — обмениваться
данными. Аппарат включается в четырехпроводную абонент-
скую линию с интерфейсом So через выводы R (прием) и Т
(передача). Приборы телефонного аппарата гальванически
123
разделены с линией трансформаторами TV1 и TV2 . Мульти-
плексор MX служит для обработки цифровых потоков. В ре-
жиме приема мультиплексор выделяет из общего потока со
скоростью 192 кбит/с два потока по 64 кбит/с (два канала В)
и один поток 16 кбит/с (канал D). В режиме передачи мульти-
плексор выполняет обратную функцию по объединению ана-
логичных потоков и формированию общего потока, передава-
емого в линию со скоростью 192 кбит/с.
Формирование цифровых потоков происходит с участием
генератора импульсов ГИ, синхронизируемого со стороны ком-
мутационной станции. К приборам разговорного тракта (ПРТ)
относятся: кодек, являющийся одновременно аналого-цифровым
и цифро-аналоговым преобразователем (преобразование рече-
вых сигналов в сигналы ИКМ, и наоборот); усилители и фильтр
низкой частоты; кнопка SB1 для подключения громкоговорите-
ля ВА1, используемого при приеме речи по желанию абонента.
Аппарат имеет микротелефон МТ, в котором обычно использу-
ют электродинамические микрофон и телефон.
Прием вызова со стороны станции осуществляется на гром-
коговоритель ВА2. Формирование тонального вызывного сиг-
нала происходит в генераторе вызова ГВ.
Для обмена информацией с коммутационной станцией по
каналу D цифровой телефонный аппарат имеет устройство
сигнализации УС. В УС из цифрового потока со стороны стан-
ции выделяются: сигнал вызова абонента (этот сигнал может
поступить и во время разговора ); данные о номере вызываю-
щего абонента; сигнал отбоя от другого абонента и другие
данные. В УС для передачи в сторону станции формируются
сигналы вызова станции, отбоя от абонента и данные о номе-
рах вызываемого и вызывающего абонентов, а также данные
по предоставлению дополнительных услуг.
Цифровой телефонный аппарат имеет микропроцессорный
набор, состоящий из микропроцессора (МП), постоянного (ПЗУ)
и оперативного (ОЗУ) запоминающих устройств. Обмен ин-
формацией внутри микропроцессорного набора, а также с
другими устройствами цифрового телефонного аппарата, про-
исходит через общую шину (ОШ). В ПЗУ хранятся программы
124
работы цифрового телефонного аппарата, а в ОЗУ — опера-
тивные данные: номера вызывающих абонентов или персональ-
ные данные о них (имя, фамилия, должность), время поступле-
ния вызова, длительность разговоров, текущее время и другая
информация.
Микропроцессор управляет работой телефонного аппара-
та. К нему от кнопочного номеронабирателя (ННК) поступает
информация о цифрах номера вызываемого абонента и коды
дополнительных услуг. Положение кнопки SB2, зависящее от
положения микротслефонной трубки, позволяет микропроцес-
сору обнаружить вызов или отбой от данного абонента (кноп-
ка рычажного переключателя). Микропроцессор МП взаимо-
действует с УС, получая от него информацию со стороны стан-
ции и посылая через него информацию на станцию. При по-
ступлении со станции вызова микропроцессор воздействует на
ГВ и дисплей Д. На последний выводится цифровая информа-
ция о номере вызывающего абонента или буквенная информа-
ция с персональными данными о вызывающем абоненте.
Во время набора номера на дисплей выводятся набираемые
цифры. В свободном состоянии дисплей обычно показывает
текущее время. На дисплей можно вывести различную инфор-
мацию, хранящуюся в ОЗУ. Дисплей обычно имеет одну-две
строки, в каждой из которых может выводиться до 20...40 бук-
венно-цифровых символов. Наиболее часто в дисплеях приме-
няются жидкокристаллические индикаторы.
В большинстве случаев цифровые ТА рассчитаны на полу-
чение электропитания от источника постоянного тока комму-
тационной станции. Для этого в аппарате устанавливается блок
питания, подключаемый к абонентской линии в средние точ-
ки линейных трансформаторов TV1 и TV2. На станционной
стороне к абонентской линии по аналогичной схеме подклю-
чается источник постоянного тока (центральная батарея). Блок
питания вырабатывает напряжения, необходимые для работы
всех узлов аппарата. В многофункциональных цифровых ап-
паратах обычно предусматривается автономное питание от
местной сети переменного тока, что обусловлено потреблени-
ем аппаратом довольно большой мощности.
125
Для передачи данных по каналу В в состав аппарата входит
микроконтроллер МК, служащий для приема и передачи дан-
ных по этому каналу в соответствии с выбранным протоколом
обмена (например, протокол HDLC — высокоуровневое уп-
равление каналом передачи данных) и приемопередающий ин-
терфейс (R/E) со стыком RS232C. Обычно к такому стыку под-
ключают персональный компьютер (ПК), являющийся терми-
налом сети передачи данных.
Важно заметить, что устройство УС обеспечивает установ-
ление соединений как на телефонной сети, так и на сети пере-
дачи данных.
6.2. Способы построения цифрового
коммутационного поля
В основу построения цифрового коммутационного поля
заложена ступень временной коммутации (СВК), обозначае-
мая буквой Т (Time — время). Кроме СВК, цифровое КП мо-
жет включать в себя ступень пространственной коммутации
(СПК), для которой принято обозначение S (Space — пространст-
во). Структура цифрового КП зависит от требуемой емкости
АТС. В учрежденческих АТС чаще используется структура ти-
па Т или T-S-T, в станциях большой емкости — типа T-S-S-T,
T-S-S-S-T. Возможны другие структуры, из которых следует
выделить кольцевую структуру.
Структура типа Т представляет собой одну ступень вре-
менной коммутации, включающей такие обязательные узлы,
как речевое запоминающее устройство (РЭУ) и управляющую
память (УП). В РЗУ хранится закодированная речевая инфор-
мация, а в УП — информация о соединениях между канальны-
ми интервалами трактов приема. На рис. 6.3 представлена функ-
циональная схема цифрового КП (ЦКП), обеспечивающего со-
единения между канальными интервалами М цифровых пер-
вичных трактов приема. Коммутационное поле включает в себя:
РЗУ, имеющее N ячеек памяти; УП с таким же количеством
ячеек памяти; мультиплексор (MX), имеющий М входов и один
выход; демультиплексор (DX), имеющий один вход и М выхо-
126
дов; регистры приема (Рг)
и передачи (Ре) сигналов.
Количество/ячеек речево-
го ЗУ соответствует обще-
му количеству канальных
интервалов М цифровых
трактов: N| = Мх31 (счет
ячеек идет от нуля). Ем-
кость ячейки РЗУ соответ-
ствует длине содержимо-
го одного КИ, равной од-
ному байту.
Управляющая память
получает от управляюще-
го устройства станции и
хранит данные о соедине-
ниях между канальными
интервалами цифровых
трактов приема и переда-
чи. Управляющее устрой-
ство формирует такие дан-
ные в ^соответствии с заяв-
ками абонентов на уста-
новление соединений через
АТСЦ. /Управляющая па-
мять управляет чтением ин-
формации из РЗУ. Муль-
Рг
Рис. 6.3. Функциональная схема
цифрового КП типа Т
типлексор MX объединяет цифровые входящие потоки от реги-
стров Рг и передает объединенный поток на вход записи РЗУ.
Демультиплексор DX принимает с выхода РЗУ объединенный
поток и разделяет его на М исходящих потоков, передаваемых
на регистры Ре. MX и DX производят операции с однобайтны-
ми словами в параллельном коде.
Регистры Рг производят преобразование сигналов, посту-
пающих по цифровым трактам, из последовательного кода в
параллельный. Регистры Ре производят обратное преобразо-
вание. В каждый регистр записывается один байт данных.
127
Рассмотрим работу ЦКП во времени (рис. 6.4). Общий цифро-
вой поток на выходе MX содержит N канальных интервалов
(КИО...КИЛО- Длительность одного канального интервала в об-
щем потоке в М раз меньше, чем канального интервала одного
цифрового тракта. В дальнейшем рассматриваются канальные
интервалы общего потока. По окончании каждого КИ, его со-
держимое на выходе MX записывается в ячейку РЗУ, причем
номер КИ совпадает с номером ячейки памяти. В начале каждого
КИ из УП считывается адрес ячейки РЗУ, в соответствии с
которым содержимое выбранной ячейки читается из РЗУ и по-
ступает на вход DX. При этом в каждой ячейке УП записан
адрес ячейки РЗУ, из которой читается информация. В УП ад-
реса ячеек РЗУ совпадают с номерами канальных интервалов в
общем потоке на выходе РЗУ. На рис. 6.3 и 6.4 выделен штри-
ховкой пример соединения КИ; на выходе MX и КИ^ на входе
DX. В соответствии с рис. 6.4 так же соединены следующие
канальные интервалы (слева — КИ на выходе MX, справа —
КИ на входе DX): КИО...КИО, КИ1...КИЛГ, КИ2...КИ1.
Приведенные соединения канальных интервалов повторя-
ются в каждом цикле первичного цифрового потока с перио-
У
-т— ◄— Чтение---►
◄—Запись---►
Канальный
интервал
КИ,
IY, Z — номера
ячеек РЗУ
Z
Рис. 6.4. Схема соединения через ЦКП
128
дичностью Тц=125 мкс (Тц — длительность одного цикла пер-
вичного потока).
Из рис. 6.4 видно, что в процессе временной коммутации
появляется задержка информации, что связано с несовпадени-
ем во времени соединяемых канальных интервалов, а также
из-за необходимости преобразования сигналов в регистрах Рг
и Ре. Из рис. 6.4 нетрудно заметить, что минимальная дли-
тельность задержки равна длительности одного КИ (соедине-
ние между канальными интервалами с одинаковыми номера-
ми; например, КИО...КИО), а максимальная — длительности
цикла первичного цифрового потока — 125 мкс (соединение
между КИ, у которых номер КИ на выходе MX на единицу
больше КИ на входе DX; например, КИ2...КИ1).
Рассматриваемый способ построения коммутационного поля
получил распространение в учрежденческих АТСЦ, строящихся
из автономных модулей, с емкостью каждого до 1 000...2 000
номеров. Ограничение по емкости обусловлено минимальным
временем обращения к РЗУ. В качестве примера можно приве-
сти следующие типы АТСЦ: МиниКом DX-500, SI2000, MD110,
Integral33xE, Hicom300E, Definity.
Структура типа T-S-T представляет собой две ступени
временной и одну — пространственной коммутации. На каж-
дой ступени временной коммутации находится множество РЗУ,
причем в одну ступень включаются тракты приема, а во вто-
рую — тракты передачи цифровых потоков. Ступень простран-
ственной коммутации служит для перераспределения инфор-
мации, записываемой в ячейки РЗУ трактов приема, между
ячейками РЗУ трактов передачи. На рис. 6.5 приведена функ-
циональная схема ЦКП со структурой T-S-T для случая, когда
в одно РЗУ включается М цифровых первичных трактов, а
число РЗУ на ступени Т равно L. Ступень S представляет со-
бой^ координатную матрицу с одинаковым числом входов и
выходов, равным L.
На рис. 6.6 показана схема, иллюстрирующая принцип про-
странственной коммутации. На схеме приведен пример, когда
через каждый вход и выход матрицы передается поток из че-
тыре>0санальных интервалов с номерами 1...4. В каждой точ-
129
9-2103
УП,
Рис. 6.5. Функциональная схема цифрового КП типа T-S-T
ке пересечения координат находится восьмипроводный элек-
тронный ключ. В течение длительности одного КИ через каж-
дый ключ передается один байт информации. По окончании
времени, равного четырем КИ, на выходах образуются потоки
с перераспределенными по сравнению со входами канальными
интервалами. В течение одного КИ в матрице одновременно
могут быть открыты от 1-го до L ключей.
Каждая ступень коммутации имеет управляющую память.
На ступени Т каждому РЗУ соответствует свой блок УП (УПу
и УПу). На первой ступени Т управляющая память осуществ-
ляет чтение данных из РЗУу, а на второй — запись данных в
130
РЗУу. На ступени S память
УП5 управляет открытием
электронных ключей матри-
цы. В процессе работы
ЦКП в РЗУ, первой ступе-
ни Т записывается содержи-
мое канальных интервалов
М входящих первичных
трактов, а из РЗУу второй
ступени Т считывается со-
держимое ячеек, которое
передается канальным ин-
тервалам М исходящих пер-
вичных трактов.
В результате под дейст-
вием УП речевая информа-
ция из ячеек речевых ЗУ пер-
вой ступени Т переписыва-
ется через ступень S в рече-
Рис. 6.6. Принцип пространственной
коммутации
вые ЗУ второй ступени Т. При этом могут быть соединены любые
два КИ входящего и исходящего цифровых потоков. На рис. 6.5
показан пример соединения канального интервала т РЗУ,- с ка-
нальным интервалом п РЗУу. Такое соединение происходит за
некоторый внутристанционный канальный интервал, которому со-
ответствуют ячейки к управляющей памяти трех ступеней комму-
тации. В ячейке к УП, записано число ш, а в ячейке к УП -— число
п, что необходимо для чтения данных из ячейки m РЗУ,- и их за-
писи в ячейку п РЗУу. В ячейке к УП5 записаны координаты точки
пересечения входа i и выхода у, а также координаты других точек
матрицы.
В рассматриваемое коммутационное поле можно включить
L*M каналов Е1.
Коммутационные поля с рассматриваемой структурой по-
лучили распространение в АТСЦ большой емкости, например,
в станциях EWSD, 5ESS и АХЕ-10.
Кольцевая структура. Такое коммутационное поле строит-
ся из множества элементов. Внутри каждого элемента образо-
131
КОЛЬЦО
Рис. 6.7. Схема коммутационного элемента с кольцевой структурой
вано транспортное кольцо. На рис. 6.7 показана схема комму-
тационного элемента с кольцевой структурой, на основе которо-
го строятся коммутационные поля цифровых АТС. В состав
коммутационного элемента входят 16 портов, в каждый из ко-
торых включается один канал Е1. Порт имеет два узла: при-
ема — R и передачи — Т. Все порты включаются в общее
кольцо, внутри которого циркулирует цифровой поток. Вклю-
чение происходит раздельно по трактам передачи и приема в
соответствующий ключ (К). Ключи трактов передачи обеспе-
чивают введение цифровых потоков портов в поток кольца, а
ключи трактов приема — выделение из потока кольца пото-
ков приема портов. Ключи открываются в течение действия
управляющих сигналов S/R и S/T, где i — номер порта. В
узлах R и Т находится по одному РЗУ. Принцип действия ком-
мутационного элемента состоит в том, что в течение одного
цикла ИКМ-30 (125 мкс) данные через кольцо переписываются
из РЗУ узлов R в РЗУ узлов Т портов. На рис. 6.8 показана
функциональная схема части коммутационного элемента с пор-
тами I и J и с двумя ключами кольца. Для порта I показан
132
. •*'•**«
Рис. 6.8. Функциональная схема части коммутационного элемента
только узел R, а для порта J — только узел Т. В узлы R и Т
входят по одному РЗУ, по одному регистру приема (Рг) и пере-
дачи (Ре). Узел Т также содержит управляющую память (УП)
на 512 ячеек. РЗУ имеет 32 однобайтовых ячейки памяти, что
позволяет хранить содержимое всех канальных интервалов од-
ного цикла ИКМ. В течение каждого цикла в ячейки P3Vj запи-
сывается содержимое всех КИ, причем номера ячеек соответству-
ют номерам канальных интервалов. Чтение из ячеек P3yj так-
же происходит в установленном порядке, начиная с 0-й и закан-
чивая 31-й ячейкой. Интервал, отведенный на чтение, в 16 раз
короче, чем интервал записи. В P3yj запись происходит под
действием УП, а чтение — в установленном порядке. В резуль-
тате чтения из P3yj формируется поток в тракте передачи канала
Е1. Интервал, отведенный на запись в РЗУ;, в 16 раз короче,
чем интервал на чтение. В цифровом потоке кольца организованы
канальные интервалы, число которых равно сумме всех КИ ка-
налов Е1, включенных в коммутационный элемент — 512. За-
метим, что скорость потока внутри кольца в 16 раз больше,
чем в канале Е1. Процесс коммутации поясняется временной
диаграммой, приведенной на рис. 6.9. Предположим, что надо
Рис. 6.9. Процесс коммутации для элемента с кольцевой структурой
134
| произвести коммутацию между КИ8 канала Е1, включенного
I в порт I, и КИ19 канала Е1, включенного в порт J. Управля-
I ющее устройство выбирает в кольце для данного соединения
В один из свободных интервалов, например, 103. Когда соедине-
I ние установлено, в коммутационном элементе происходит сле-
| дующее. В конце КИ8 его содержимое записывается в 8-ю ячейку
I PSYj . Перед началом КИ103 содержимое 8-й ячейки считыва-
Ь ется в Ре, а затем однобайтовое кодовое слово в последова-
1 тельном коде передается на вход ключа. В течение КИ103 по-
Ж ступают сигналы SIR и SJT и оба ключа открыты. Поэтому
кодовое слово из Ре порта I переписывается в Рг порта J. По
ж окончании КИ103 под действием УП кодовое слово из Рг за-
К писывается в 19-ю ячейку РЗУр В начале КИ19 канала Е1 ко-
Ж довое слово из 19-й ячейки переписывается в Ре, и далее в
| последовательном коде передается по линейному тракту. В таком
коммутационном поле нет внутренних блокировок.
| Кольцевая структура с использованием рассмотренного
коммутационного элемента нашла применение в станциях типа
1000 S12. По такому же принципу строится коммутационное
< поле в станциях Meridian 1 (опция 81) при объединении сете-
вых групп.
6.3. Способы построения управляющих
устройств и внешние устройства
цифровых коммутационных станций
6.3.7. Электронные управляющие машины
Во всех современных цифровых коммутационных станциях
применяется программное'управление. При этом управляющие
устройства представляют собой электронные управляющие
машины (ЭУМ). Эти машины имеют структуру, подобную струк-
туре вычислительных машин общего назначения, в частности,
персональных компьютеров. ЭУМ работает с данными, пред-
ставляющими собой двоичные коды, которым соответствуют
дискретные электрические сигналы, передаваемые между уп-
равляющим устройством и другими узлами АТС.
135
Рис. 6.10. Структура ЭУМ
Структура электронной управляющей машины приведена на
рис. 6.10. Основными узлами ЭУМ являются процессор, запо-
минающие устройства и устройства ввода-вывода.
Процессор выполняет арифметические и логические опера-
ции в соответствии с программой, записанной в запоминаю-
щих устройствах, а также координирует работу остальных узлов
ЭУМ. В составе процессора имеются три обязательных эле-
мента: арифметико-логическое устройство, блок регистров для
временного хранения данных, участвующих в операциях, и
устройство управления процессом выполнения команд програм-
мы. Важной характеристикой процессора является его разряд-
ность, равная числу двоичных разрядов (бит) в каждом слове
данных, обрабатываемых арифметико-логическим устройством.
В управляющих устройствах цифровых АТС применяются 8-,
16- и 32-разрядные процессоры.
Запоминающие устройства (ЗУ) предназначены для хране-
ния программ и данных. Логически они представляют собой
совокупность ячеек памяти, в каждой из которых может хра-
ниться определенное число двоичных разрядов. Разрядность
136
ЗУ либо равна одному байту (8 битам), либо соответствует
разрядности процессора. Каждой ячейке запоминающего уст-
ройства присвоен двоичный номер — адрес, с помощью кото-
рого к ней может обратиться процессор.
Связь между процессором и запоминающими устройствами
осуществляется по шинам адресов (А), данных (D) и управле-
ния (С). Каждая из них состоит из нескольких линий (электри-
ческих цепей, предназначенных для передачи дискретных сиг-
налов). При записи или считывании информации процессор
передает в ЗУ по шине А адрес ячейки, к которой будет про-
изводиться обращение. Затем он формирует сигнал управле-
ния записью/считыванием и посылает его по одной из линий
шины С. По этому сигналу происходит обмен данными по-
средством шины D. Разрядность шины адресов (то есть коли-
чество линий в ней) соответствует длине адреса ячейки ЗУ и
чаще всего равняется 16, 24 или 32. Разрядность шины данных
обычно кратна 8 и может быть меньше, больше или равна
разрядности процессора.
Процессор и запоминающие устройства синхронизируются
от одного тактового генератора, что обеспечивает их устой-
чивое взаимодействие посредством системных шин.
Процессор обменивается данными с объектами управления
посредством устройств ввода-вывода (УВВ). УВВ представля-
ют собой набор интерфейсов для подключения к шинам A, D
и С электронной управляющей машины линий управления
коммутационным полем и линейными комплектами АТС, а также
для стыковки с внешними запоминающими устройствами и
терминалом оператора станции. Интерфейсы обеспечивают
согласование протоколов обмена информацией, в том числе
электрических и временных характеристик сопрягаемых уст-
ройств. Устройства ввода-вывода содержат регистры, через
которые происходит обмен информацией с внешними по отно-
шению к ЭУМ устройствами. Обращение к регистрам УВВ со
стороны процессора происходит подобно обращениям к ячей-
кам ЗУ — с помощью шин адресов, данных и управления.
ЭУМ современных цифровых АТС строятся на основе мик-
ропроцессоров и однокристальных микроконтроллеров. Мик-
137
ропроцессор — это процессор, выполненный в виде одной ин-
тегральной схемы. В отличие от микропроцессора, микросхе-
ма однокристального микроконтроллера содержит не только
процессор, но и другие элементы ЭУМ, в том числе запомина-
ющие устройства и устройства ввода-вывода.
Запоминающие устройства электронных управляющих ма-
шин также строятся на интегральных микросхемах. По своим
физическим свойствам ЗУ подразделяются на оперативные (ОЗУ)
и постоянные (ПЗУ). Для их обозначения используются и ан-
глоязычные аббревиатуры — RAM и ROM соответственно.
ОЗУ являются энергозависимыми, информация в них полнос-
тью стирается при пропадании электропитания. Процессор
может считывать и записывать информацию в каждую из яче-
ек ОЗУ. Запоминающие устройства этого типа характеризуют-
ся наибольшим быстродействием.
Постоянные запоминающие устройства — энергонезависи-
мые. Из ячеек ПЗУ процессор может только считывать инфор-
мацию. Стирание содержимого таких ЗУ производится либо
блоками из нескольких тысяч ячеек, либо для всех ячеек сразу.
Информация в них обычно заносится с помощью специаль-
ных приборов — программаторов — при изготовлении или в
процессе технического обслуживания управляющих устройств
АТС. В настоящее время также распространены ПЗУ с элект-
рическим стиранием и программированием (Flash-ROM), пе-
резапись которых может производиться в процессе работы ЭУМ.
Архитектура большинства современных микропроцессорных
систем такова, что программы и данные находятся в одном
общем ЗУ. Это означает, что в любой ячейке может храниться
как команда программы, так и данные, подлежащие обработ-
ке. Распределение областей памяти между программами и раз-
личными видами данных осуществляется при разработке про-
граммного обеспечения. Во время работы АТС основные про-
граммы обычно находятся в ОЗУ (хранение всего программ-
ного обеспечения в ПЗУ характерно только для небольших
офисных АТС). Долговременное хранение программ обеспе-
чивают внешние запоминающие устройства (ВЗУ). При началь-
ном запуске станции программное обеспечение пересылается
138
1 из ВЗУ через устройства ввода-вывода в ОЗУ. В качестве вне-
I шних запоминающих устройств чаще всего используются на-
копители на жестких магнитных дисках и накопители, постро-
енные на микросхемах ПЗУ типа Flash-ROM. На некоторых
цифровых станциях, выпущенных в предыдущие годы, встре-
чаются накопители на магнитной ленте.
J Важную роль в работе управляющего устройства играют
интерфейсы, входящие в состав УВВ. Большинство интерфей-
сов, обеспечивающих сопряжение ЭУМ с коммутационным
; полем, линейными комплектами и другими узлами АТС, раз-
рабатываются в процессе конструирования конкретного ком-
мутационного оборудования и несовместимы с аппаратурой
| других производителей. Для подключения же внешних запо-
J минающих устройств и терминалов операторов применяются
I стандартные интерфейсы.
I Накопители на жестких магнитных дисках и Flash-ROM,
I использующиеся в качестве ВЗУ, обычно имеют интерфейс
SCSI или PCMCIA. Первый из этих интерфейсов был разра-
ботан для применения в рабочих станциях и серверах вычис-
лительных сетей; второй — для портативных персональных
компьютеров.
Терминалы операторов, представляющие собой персональ-
ные компьютеры, могут подключаться к управляющим устройст-
вам АТС двумя способами. Первый способ заключается в непо-
средственном соединении терминала с УВВ электронной управ-
ляющей машины. Для такого соединения обычно используется
последовательный интерфейс RS232C (рекомендация МСЭ V.24).
Многие производители начали оснащать свое оборудование
также интерфейсом локальной вычислительной сети Ethernet.
Второй способ — подключение терминала через коммутируе-
мую телефонную сеть. Такое подключение позволяет дистан-
ционно выполнять операции технического обслуживания стан-
ции. При подключении к цифровой абонентской линии компь-
ютер, используемый в качестве терминала, должен быть обо-
рудован ISDN-интерфейсом BRI (обычно So). Подключение ком-
пьютера к аналоговой абонентской линии осуществляется с
помощью стандартного модема передачи данных.
139
6.3.2. Многопроцессорные системы управления
Управление в квазиэлектронных и электронных АТС пер-
вых выпусков было централизованным. При централизован-
ном управлении одна ЭУМ обслуживает все процессы, проис-
ходящие на станции. Недостаток такого технического реше-
ния состоит в том, что в каждой АТС, независимо от ее емко-
сти, требуется установить управляющую машину, производи-
тельность которой рассчитана на обслуживание максимально-
го для оборудования данного типа количества вызовов. Есте-
ственно, что станции небольшой емкости при этом оказыва-
лись неэкономичными. Причиной использования централизо-
ванного управления была высокая стоимость ЭУМ, которые
строились тогда на микросхемах малой степени интеграции и
дискретных электронных компонентах. Впоследствии, с появ-
лением микропроцессоров стоимость управляющих машин су-
щественно снизилась и стало возможным создавать многопро-
цессорные управляющие комплексы.
Многопроцессорная система управления коммутационной
станцией имеет ряд важных достоинств. Во-первых, обеспечи-
вается построение на основе однотипного оборудования АТС
разной емкости при сохранении невысокой цены в расчете на
одну абонентскую линию. Во-вторых, снижаются требования
к быстродействию ЭУМ, так как производительность системы
можно повышать, увеличивая в ней число управляющих ма-
шин. В-третьих, повышается надежность и упрощается резер-
вирование системы управления, так как отказ одного микро-
процессора не приводит к прекращению обслуживания всех
вызовов. Наконец, в-четвертых, снижается сложность программ-
ного обеспечения за счет разделения функций между отдель-
ными ЭУМ.
Различают два вида многопроцессорных систем управления:
децентрализованную и распределенную.
Децентрализованная система (рис. 6.11) содержит одно цен-
тральное ЦУУ и множество периферийных ПУУ управляющих
устройств, каждое из которых содержит ЭУМ. Центральная элек-
тронная управляющая машина реализует основные алгоритмы
обслуживания вызовов и координирует работу периферийных
140
ЭУМ, занятых выполнением вспо-
могательных функций. ЦУУ обыч-
но непосредственно не связано с
объектами управления и получает
информацию об их состоянии от
ПУУ. Терминал оператора, напро-
тив, чаще всего бывает подключен
к ЭУМ центрального управляюще-
го устройства, поскольку именно там сосредоточены основные
данные, характеризующие состояние оборудования. Для обес-
ЦУУ
ПУУ
Рис. 6.11. Децентрализован-
ное управление
печения надежности децентрализованного управляющего уст-
ройства в первую очередь резервируют ЦУУ.
В распределенной системе (рис. 6.12) все функции распреде-
лены между отдельными управляющими устройствами УУ, вза-
имодействующими друг с другом в процессе работы. При этом
каждое устройство, как правило, отвечает за обслуживание оп-
ределенной группы узлов АТС. Резервирование УУ в распреде-
ленной системе может осуществляться по принципу N + 1, то
есть на каждые N однородных УУ приходится одно резервное.
Производительность многопроцессорной системы управле-
ния в значительной степени зависит от способа взаимодейст-
вия ЭУМ друг г другом. Рассмотрим три способа взаимодей-
ствия, нашедших применение в реальных системах.
В системе с общей шиной (рис. 6.13) электронные управля-
ющие машины обмениваются информацией через общую шину,
представляющую собой последовательный или параллельный
тракт передачи данных. Взаимодействие
может осуществляться путем пересыл-
ки массивов данных непосредственно
между ЭУМ. Однако в таком случае воз-
можно возникновение ситуаций, в ко-
торых машина, запросившая обмен дан-
ными будет вынуждена ожидать готов-
ности другой машины, если последняя
в это время занята решением более важ-
ной задачи. Для исключения подобных
задержек к общей шине может быть под-
Рис. 6.12. Распределен-
ное управление
141
Процессор
ЗУ УВВ
Процессор
ЗУ УВВ
Процессор
ЗУ УВВ
Процессор
ЗУ УВВ
Пакетное
ЗУ
Общая шина
Рис. 6.13. Система с общей шиной
ключено пакетное запоминающее устройство, в котором ЭУМ
будут оставлять информацию, предназначенную для передачи
друг другу. Принимающая сторона будет считывать данные
из пакетного ЗУ в удобные для нее моменты времени.
Недостатком системы с общей шиной является ее ограничен-
ная производительность. При большом числе ЭУМ на общей
шине будут возникать конфликтные ситуации при попытках
одновременной передачи данных несколькими устройствами.
Система с коммутационным полем (рис. 6.14) позволяет из-
бежать ограничений, свойственных общей шине. Здесь пере-
дача информации происходит после установления соединения
между двумя ЭУМ через коммутационное поле КП. Созданию
таких систем управления в цифровых АТС способствует нали-
чие коммутационного поля, через которое можно передавать
как речевые сигналы, так и данные.
Недостаток систем с коммутационным
полем заключается в более сложном
программном обеспечении взаимодей-
ствия ЭУМ.
Рис. 6.15. Сеть процессоров
142
Третья разновидность многопроцессорной системы пред-
ставляет собой сеть процессоров (рис. 6.15), связанных через
УВВ по принципу «каждый с каждым». Подобная сеть по-
зволяет строить высокопроизводительные управляющие ус-
тройства. Ее основной недостаток состоит в необходимо-
сти организации большого числа интерфейсов у каждой
ЭУМ.
6.3.3. Работа управляющих устройств
в реальном масштабе времени
Термин «работа в реальном масштабе времени» означа-
ет, что управляющие машины коммутационных узлов дол-
жны выполнять обработку поступающей информации в
рамках заданных временных ограничений. Когда абонент
устанавливает соединение, ЭУМ должна вовремя распоз-
нать сигнал занятия абонентской линии и принять цифры
набранного номера. Обработка принятой информации дол-
жна быть завершена за короткое время так, чтобы не было
существенных задержек при установлении соединения. В ава-
рийной ситуации будет лучше, если управляющее устрой-
ство не обслужит некоторые вызовы, но полностью не по-
теряет работоспособность. Эти требования отличают элек-
тронные управляющие машины от вычислительных, для
которых важна прежде всего точность результата, а не вре-
мя решения задачи.
Работа в реальном масштабе времени обеспечивается в пер-
вую очередь своевременной доставкой информации от объек-
тов управления в ЭУМ. Для этого существуют три способа
взаимодействия электронной управляющей машины с внешни-
ми устройствами: сканирование, прерывание и прямой доступ
к памяти.
Сканирование, называемое также программным опросом, за-
ключается в том, что обращение к УВВ для обнаружения вход-
ных сигналов процессор выполняет в те моменты времени, когда
это предусмотрено программным обеспечением. Сканирование
производится периодически. Интервал сканирования, то есть
143
обращения процессора к УВВ, выбирается в зависимости от
скорости процессов, происходящих в объектах управления.
Например, при приеме номера, передаваемого декадным спо-
собом, интервал сканирования должен быть меньше минималь-
ной длительности как импульса, так и интервала между им-
пульсами.
При взаимодействии по прерыванию момент обмена инфор-
мацией определяется объектом управления. При изменении
состояния объекта в процессор передается сигнал прерывания.
По этому сигналу процессор прерывает выполнение текущей
программы и переходит к приему информации от УВВ. По
окончании приема данных возобновляется выполнение прерван-
ной программы.
При прямом доступе к памяти по запросу УВВ процессор
приостанавливает выполнение программы и отключается от
шин адресов, данных и управления. После этого происходит
передача данных в ЗУ минуя процессор. Управляет передачей
данных интерфейс в составе УВВ.
Управляющие устройства АТС получают информацию о
действиях абонентов и сигналах, поступающих по соединитель-
ным линиям, в результате сканирования. Однако моменты
сканирования задаются сигналами прерывания, поступающи-
ми от системного таймера, имеющегося в составе ЭУМ. По
сигналу прерывания запускаются системные программы, вы-
полняющие обращения к линейным комплектам через УВВ.
Коммутационное поле не сканируется, так как его состояние
целиком определяется работой управляющих устройств и ото-
бражается в запоминающих устройствах.
Способ прямого доступа к памяти обеспечивает быструю
пересылку больших объемов данных. Он применяется при заг-
рузке программного обеспечения из внешних запоминающих
устройств в ОЗУ электронных управляющих машин при на-
чальном запуске станции или после возникновения аварии си-
стемы электропитания.
144
6.4. Программное обеспечение
и базы данных цифровых
коммутационных станций
6.4.1. Состав программного обеспечения
На рис. 6.16 представлена структура программного обеспе-
чения (ПО) управляющих устройств коммутационного узла.
Программы разделены на три основные группы: группы про-
грамм инструментального, прикладного и системного ПО.
Инструментальное программное обеспечение содержит средст-
ва разработки, позволяющие написать программы на языке
высокого уровня, перевести их на машинный язык (то есть в
коды, исполняемые процессором ЭУМ) и произвести отладку ПО.
Прикладное программное обеспечение, в свою очередь, под-
разделяется на основное и вспомогательное. Основное ПО
содержит программы и данные, предназначенные для обеспе-
чения функционирования ЭУМ в процессе управления рабо-
той всего оборудования телефонной станции, то есть обеспе-
основного ПО
Рис. 6.16. Структура программного обеспечения АТС
10-2103
145
чивает все этапы технологического процесса установления
соединений. Вспомогательное ПО используется при разработ-
ке основного ПО и подготовке к сдаче АТС в эксплуатацию.
Оно предназначено для отладки и испытания основного при-
кладного программного обеспечения в составе коммутацион-
ного узла, а также для генерации программного обеспечения
каждой конкретной АТС на телефонной сети.
Основное прикладное программное обеспечение состоит из
коммутационных, административных программ и программ
технического обслуживания. Коммутационные программы об-
служивают все процессы установления соединения на стан-
ции (определение состояния абонентской линии, прием номе-
ра вызываемого абонента, поиск соединительного пути и ус-
тановление соединения, контроль за состоянием разговорно-
го тракта, управление взаимодействием со встречными АТС
и т.д.). Административные программы служат для удовлетво-
рения запросов абонентов и администрации сети связи (ре-
дактирование баз станционных данных, отражающих систе-
му нумерации и категории, присвоенные абонентам; измере-
ние телефонной нагрузки; тарификация разговоров и т.д.).
Программы технического обслуживания обеспечивают пери-
одический контроль работоспособности узлов АТС и диаг-
ностику неисправностей.
Вспомогательное прикладное программное обеспечение содер-
жит системы автоматизации отладки, испытательных программ и
генерации основного ПО. В задачу системы автоматизации
отладки входит, прежде всего, верификация, под которой по-
нимают обнаружение и устранение допущенных при разработ-
ке основного ПО ошибок. Большой объем и сложность основ-
ного прикладного программного обеспечения, необходимость
работы в реальном масштабе времени и взаимодействие с много-
численными внешними устройствами делает процесс отладки
чрезвычайно сложным. Система автоматизации отладки дает
разработчику удобные и эффективные средства управления про-
цессом выполнения отлаживаемых программ, включающие при-
нудительную остановку их выполнения с выведением промежу-
точных результатов работы, имитацию ситуаций, которые могут
146
возникнуть при обслуживании реальных вызовов, учет вре-
менных соотношений и т.д. Система генерации основного ПО
обеспечивает автоматизацию подготовки программ для каж-
дой конкретной станции. Эта система позволяет разработать
и записать во внешние запоминающие устройства ЭУМ или в
ПЗУ управляющего устройства базы станционных данных, от-
ражающих конкретные особенности коммутационного узла (ем-
кость, число и коды направлений, типы соединительных ли-
ний, категории абонентов и т.д.). Система испытательных
программ предназначена для проверки правильности функци-
онирования оборудования и самого прикладного программ-
ного обеспечения после его установки на объекте, но без вклю-
чения в сеть связи.
Системное программное обеспечение включает в себя програм-
мы, образующие операционную систему (ОС) управляющих уст-
ройств. Основной задачей операционной системы является коор-
динация совместной работы программ прикладного ПО, оборудо-
вания ЭУМ и обслуживающего персонала с целью обеспечения
эффективного функционирования и эксплуатации АТС. Основ-
ные функции ОС выполняют следующие подсистемы:
- подсистема управляющих программ (программ-диспетче-
ров), осуществляющих управление очередностью запуска
во времени коммутационных программ;
- подсистема ввода-вывода, организующая обмен информа-
цией посредством УВВ;
- подсистема связи «человек-машина», обеспечивающая вза-
имодействие оператора с управляющими устройствами стан-
ции в процессе эксплуатации и технического обслужива-
ния АТС;
- подсистема запуска АТС, осуществляющая приведение со-
держимого запоминающих устройств ЭУМ и оборудова-
ния АТС в исходное состояние, загрузку ПО из внешних
запоминающих устройств и проверку его работоспособ-
ности.
Для выполнения основных и вспомогательных функций управ-
ляющих устройств в процессе функционирования, эксплуатации
и технического обслуживания АТС необходимо организовать
147
ю*
выполнение соответствующих программ в реальном масштабе
времени таким образом, чтобы одновременно обеспечивалось
своевременное обслуживание вызовов, контроль работоспособ-
ности оборудования и доступ к ЭУМ со стороны терминала
оператора.
Организация запуска программ использует принцип при-
оритетности. В соответствии с этим принципом все програм-
мы, в зависимости от требуемой срочности их выполнения,
производительности ЭУМ и нагрузки на АТС, разделяются на
несколько групп, каждой из которых назначается определен-
ный приоритетный уровень. Программы различных приори-
тетных уровней обладают по отношению друг к другу абсо-
лютными приоритетами, то есть заявка на программу более
высокого приоритетного уровня прерывает выполнение про-
граммы более низкого приоритетного уровня.
Очередность запуска программ, относящихся к одному при-
оритетному уровню, определяется характером потока заявок
на их выполнение. Программы одного уровня могут запус-
каться периодически, программы другого уровня — в порядке
поступления заявок. Управляет запуском программа-диспет-
чер, входящая в операционную систему.
Количество различных приоритетных уровней определяет-
ся составом воспринимаемых ЭУМ сигналов прерывания, принци-
пами обработки этих сигналов и используемыми алгоритмами. Как
правило, выделяются следующие приоритетные уровни:
- приоритетный уровень для программ аварийного техничес-
кого обслуживания, обеспечивающих восстановление рабо-
тоспособности оборудования при возникновении неисправ-
ностей;
- приоритетный уровень для программ обслуживания вво-
да-вывода;
- приоритетный уровень для периодически выполняемых про-
грамм, требующих строгого соблюдения заданной перио-
дичности запуска;
- приоритетный уровень для программ, задержка запуска и
прерывание выполнения которых не нарушает нормального
функционирования АТС.
148
Перечисленные приоритетные уровни расположены в порядке
убывания их приоритетов, то есть уровень программ аварийного
обслуживания является самым высоким.
Выполнение программ в реальном масштабе времени иллюст-
рируется временной диаграммой, приведенной на рис. 6.17. Все
время работы ЭУМ разделено на интервалы, границы кото-
рых определены сигналами прерывания, поступающими от сис-
темного таймера. В каждом интервале выполнение программ
производится в порядке убывания приоритетов, определяемом
программами-диспетчерами операционной системы. Сначала
запускаются программы ввода-вывода (ВВ), затем периодически
выполняемые программы (П), к которым, в частности, относятся
программы сканирования, и, наконец, остальные программы,
не требующие исполнения в жесткие сроки (Н). Выполнение
ввода-вывода может выполняться по прерыванию. В таком
случае, как показано на рисунке, во втором временном интер-
вале процесс ввода-вывода может прервать выполнение про-
грамм более низких приоритетных уровней. При обнаружении
неисправностей, способных привести к остановке всей систе-
мы управления, процессор ЭУМ получает сигнал аварийного
прерывания и переходит к выполнению аварийных программ
технического обслуживания (А). Они имеют наивысший при-
оритет и, поэтому, прерывают работу любых других программ.
149
6.4.2. Базы станционных данных
Данные, которыми оперируют управляющие устройства,
могут быть разделены на три категории.
Рабочие (или оперативные) данные отображают текущее
состояние АТС. Они содержат информацию о сигналах, при-
нятых от абонентов, о занятых обслуживанием вызовов комп-
лектах, о разговорных трактах, образованных в коммутацион-
ном поле, и т.д. Оперативные данные подвержены изменению
в процессе обычной работы АТС.
Станционные (или полупостоянные) данные определяют кон-
фигурацию конкретной телефонной станции. Ими описывает-
ся структура коммутационного поля, количество и типы або-
нентских и соединительных линий, план нумерации АТС и т.п.
Базы станционных данных составляются средствами вспомо-
гательного прикладного ПО при проектировании станции. Впо-
следствии они могут редактироваться оператором с помощью
административных программ.
Постоянные данные представляют собой набор констант,
используемых программным обеспечением. К таким данным
могут относиться неизменяемые характеристики элементов
аппаратуры (например, число входов и выходов модуля ком-
мутационного поля), нормативные значения электрических
параметров узлов, таблицы пересчета чисел из одной системы
счисления в другую и многое другое. Значения постоянных
данных одинаковы во всех экземплярах однотипного комму-
тационного оборудования.
Рассмотрим основные виды станционных данных.
Данные, относящиеся к абонентским линиям, должны содер-
жать следующие сведения:
- линейный номер — номер абонентского комплекта, в ко-
торый включена абонентская линия;
- списочный номер — номер, который должны набирать
другие абоненты для установления соединения с данной
абонентской линией. Абонент учрежденческой АТС мо-
жет иметь два списочных номера: один для установле-
ния соединений внутри ведомственной сети, а другой —
150
для вызова его со стороны абонентов городской телефон-
ной сети;
। - тип абонентской линии: абонентская линия может быть ана-
логовой или цифровой;
- тип номеронабирателя телефонного аппарата, включен-
ного в аналоговую абонентскую линию: декадный или час-
тотный;
- тип интерфейса цифровой абонентской линии: U или S;
- протокол канала D цифровой абонентской линии: DSS1
1 или иной, применяющийся на национальных сетях других
I стран;
I - перечень видов и направлений связи, доступных абоненту;
| - перечень услуг, предоставляемых абоненту.
' Для соединительных линий в станционных данных указы-
вается:
- вид пучка: входящий, исходящий или двусторонний;
- тип интерфейса (аналоговый или цифровой, электричес-
кий или оптический);
- номера линейных комплектов;
- индекс направления связи, то есть цифры номера, набира-
емые абонентами АТС для установления соединения по ли-
ниям данного пучка;
- количество цифр, передаваемых или принимаемых по ли-
нии при взаимодействии со встречной станцией;
- способ сигнализации: используемый сигнальный код при
линейно-индивидуальной сигнализации или тип протоко-
ла при сигнализации по общему каналу (способы сигнали-
зации подробно рассматриваются в разделе 7);
- параметры системы сигнализации, зависящие от выбран-
ного сигнального кода или протокола.
Приведенный список является далеко не полным. Как пра-
вило, имеются отдельные разделы, в которых сохраняется ин-
формация о структуре коммутационного поля, плане нумера-
ции и дополнительных услугах. Виды параметров, способ их
/ представления и размещения в базах станционных данных раз-
личных АТС могут существенно различаться.
151
6.4.3. Программное обеспечение
администрирования
и технического обслуживания АТС
Для выполнения работ по администрированию и техническо-
му обслуживанию телефонные станции оборудуются терминала-
ми операторов. Посредством терминала персонал АТС может
получать информацию о состоянии оборудования и процессе
обслуживания вызовов, вносить изменения в базы станцион-
ных данных. В качестве терминалов на малых офисных АТС
обычно используются цифровые телефонные аппараты, называ-
емые системными. На АТС средней и большой емкости терми-
нал оператора представляет собой персональный компьютер
(ПК), на котором установлено специальное программное обеспе-
чение — программный интерфейс оператора, предназначенный
для организации диалога между оператором и управляющими
устройствами станции. Этот программный интерфейс работа-
ет под управлением операционной системы ПК. Операцион-
ными системами, устанавливаемыми на ПК операторов, чаще
всего бывают ОС семейств Unix и Windows. (Не следует пу-
тать операционную систему ПК с операционной системой ЭУМ,
обеспечивающей работу управляющих устройств станции.)
Диалог оператора с системой управления АТС может быть
организован двумя способами: с помощью языка MML (язык
«человек-машина»), рекомендованного Международным союзом
электросвязи, а также с помощью графического интерфейса.
Диалог на языке MML заключается в последовательном вводе
директив оператора и получении ответных сообщений систе-
мы управления. Директива представляет собой запрос на пре-
доставление информации или указание выполнить те или иные
действия. Директива начинается с кода команды, за которым
следует одна или несколько групп параметров. Параметры
разделяются запятыми, а группы параметров — двоеточиями.
Ответное сообщение системы управления может содержать либо
вывод подтверждения о приеме, либо вывод отказа, либо вы-
вод запроса. Подтверждение о приеме указывает, что директи-
ва введена правильно и система приняла ее к исполнению. Под-
152
тверждение может содержать информацию о результатах вы-
полнения директивы. Вывод отказа свидетельствует о непра-
вильном вводе директивы или о невозможности ее исполнения
по тем или иным причинам (например, если данный оператор
не обладает правами доступа к запрашиваемым функциям
системы управления). Вывод запроса предоставляет оператору
право продолжить ввод директивы: задать или скорректиро-
вать значения параметров.
На рис. 6.18 приведен пример диалога оператора АТС EWSD
фирмы Siemens. Диалоговое «окно» разделено на три части. В
верхней части содержатся ответные сообщения системы управ-
ления. Оператор записывает директивы в строке ввода дирек-
тив (Command Input). Для того чтобы было удобно просмат-
ривать все директивы, введенные оператором в текущем сеан-
се, текст этих директив сохраняется отдельно и демонстриру-
ется в нижней части окна (Command History).
Необходимо заметить, что стандарт на языке MML содер-
жит лишь основные принципы построения диалога, так что
его реализация для разных типов АТС различна.
Терминалы на некоторых АТС оснащаются графическим интер-
фейсом оператора. Графический интерфейс позволяет в нагляд-
ной форме представить состояние элементов оборудования и со-
ответствующих им рабочих и станционных данных. Пример графи-
ческого интерфейса терминала оператора станции Integral 33 фирмы
Tenovis представлен на рис. 6.19. В окне интерфейса слева изоб-
ражена передняя панель платы абонентских комплектов с обо-
значением включенных на ней сигнальных светодиодов.
Справа расположена таблица, в которой отображаются па-
раметры и текущее состояние абонентских комплектов, распо-
ложенных на плате. Например, занятые абонентские комплек-
ты отмечены темными прямоугольниками в строке «Busy»
раздела параметров «Port state».
Графический интерфейс во многих случаях более удобен по
сравнению с диалогом на языке MML. Однако способ пред-
ставления информации и методы использования оператором
уникальны для оборудования каждого типа.
153
£М\ <.
j/EMML Window COM! Stack
tfETRQ/A38075DS22E/RU5CPZ1V126295G/0•3 02-04-20 *3:35:58
2472 GMI-8D/I>xMH22 2816/03800
DISPSUS :Ш>8012,DH-330G910;
LAC -• 0312 E-N * 3800510
CAT « MS
LIT ’ COSLACZ
OPTxCL v 0
NUMCAL •> I
0RIG1 • 100
LMxT * ?8
(Ж * OEB
COS -• CALxDIMM FROPO
EKD ЗОБ 2472 EXEC'U
МАЗЖ: 03500
3
МАЗКЫ0:1Ш74
HASKaC:03739
МАСКЗЮ: 03798
MASKNO:0854:
MASKMG: 0:3 >87
MASKUG: 0-3775
MASK3W:0377?
ЙЖвЯ®Я8ЯЯЯвЯКШ8йй8®
:481^^?1АС*«В12"«^8Сб9ХП; !
^хяя&яй MJ&fcewy Tata-l! ЮН
8 C»rnU:LTG« • • 23 Д,ГЗ«О,ГхТЕ*ОЗО.Ат.1С«СА2:СА8;
- СЛХЕР’ЖГ: LTG-1 - 22 ,CHFOS*O, ,OST~MBL;
C< >MF PORT i CTC~ • - 22 rCBFOS«G zOS’i^ME’L',
CuxlFPORT; LTG- • ♦ 22,C9PCS»G,OST»ACT:
CRSUS: LAC-8812 /ОП* 301931?, EQ^l<2-0~l ,СА1>МЗ,1> x GCI6-18 .СРЛ61--С ,C3S •-PRC:?O,LMATT«F£ .CEiPG-DE'Ei; >w9
pSP^E: :.AC«8612,DN»30 1’38 3 7; ^:
$5*^ W *
Рис. 6.18. Диалог на языке MML
Spates №пз9еодяг.П.8ЗД{40бр0| |8оан} vwwj
ЖЖ
Ц $**** £$Я& $&&#*& &*№£«№* ^Mws: &a .»Ж^
ZZZZZZZZZZ2ZZZZZZ'ZZZZZ'"1
^^МШХШшШшМШшМШХШШПШЗШи]
PABX ГГЙ^К
Module / 2 / 82
Roaid/B2l / CAS
Last etewZIl.OO?. f4.?B.41
$ W $a «ртяюфм
(CB xt«d» Twlwo
Baufewe dttabled
.Software d«»dWe<l
•Lxte laAxo
• Out of sendee
: Connect up «ynchnx<ou> sUeke
.BAI (Beaxite я!а,да >nd»caJxw«]
СЯС (СЯС brt сии «st© > Ьтй)
AIS (Alonx 1>х1я:з1ях< ttqnal)
H:B (Bate Ы клеи» «я» <t»ws о» <
LOS {Low of oenolj
Л.ОГ p.nsx of haoxt wx:h»x«zobi):
:BAI - J$H> (Bemato »1ая« хнксаЬ:
:LGMF (Low of инЯЫмте jynctaw.
Port xt«b» Buxy
:L«»«t fd4ufe ?
Lftwt ladufe 2
:(.e»l ladixo 3
:Lemi ffttar» 4
•Honiwafc dtfaUud
• $oltwa<e dtaaWerf
Lme Ifldsx©
__________________:
ПчПЖ...^
; C ... «’«$S«
Рис. 6.19. Графический интерфейс терминала оператора
6.5. Элементная база цифровых
коммутационных станций
6.5.1. Общие сведения об элементах
и конструкции цифровых АТС
Основой элементной базы современных электронных устройств
являются полупроводниковые интегральные схемы. Эта общая
характеристика относится также и к оборудованию цифровых
телефонных станций. Сложность алгоритмов работы узлов АТС
и разнообразие интерфейсов обусловили широкое использова-
ние микросхем большой степени интеграции, содержащих от не-
скольких тысяч до нескольких миллионов транзисторов.
Как и в других видах аппаратуры связи, в телефонных стан-
циях применяются специализированные микросхемы, выполняю-
щие функции, присущие телекоммуникационному оборудованию.
Разработкой и производством таких элементов занимаются мно-
гие фирмы в различных странах: Motorola, Mitel, Agere (США),
Infineon (Германия), Samsung (Южная Корея), NEC (Япония) и
многие другие. Несмотря на относительно высокую стоимость
специализированных микросхем, их использование оправданно.
Каждая из микросхем эквивалентна множеству дискретных ком-
понентов, которые занимали бы существенно больше места на
печатных платах, что привело бы к увеличению объема работ по
изготовлению устройств связи и их стоимости.
Наряду со специализированными, в технике АТС применя-
ются также универсальные микросхемы. Примером таких эле-
ментов являются микропроцессоры и микросхемы запоминаю-
щих устройств. В центральных и периферийных управляющих
устройствах устанавливаются микропроцессоры, разработан-
ные для средств вычислительной техники. Это преимущественно
продукция фирм Intel и Motorola. ПУУ могут также быть по-
строены на однокристальных микроконтроллерах, предназна-
ченных для применения в любых управляющих системах.
В цифровых АТС применяются аналоговые, цифровые микро-
схемы и микросхемы, работающие со смешанными — аналоговы-
ми и цифровыми сигналами. Современные цифровые микросхемы
156
выпускаются по полупроводниковой КМОП-технологии, благо-
даря чему в процессе работы рассеивают небольшую мощность.
Если в недавнем прошлом все цифровые устройства получали
питание от источника с напряжением 5 В, то в настоящее время
для дальнейшего снижения потребляемой мощности происходит
переход к выпуску микросхем с напряжением питания ЗВ.
Конструктивной основой большинства АТС средней и боль-
шой емкости является набор кассет стандартного размера (чаще
всего 19-тидюймовых), устанавливаемых в стативы. В кассеты
вставляются печатные платы с разъемными соединителями.
Соединение ответных частей разъемных соединителей, уста-
новленных в кассете, выполняется также с использованием пе-
чатного монтажа или навесным монтажом методом накрутки.
Для обеспечения высокой плотности размещения элементов
применяются многослойные печатные платы (обычно 4...6 слоев).
Элементы устанавливаются на платы методом поверхностного
монтажа (Surface Mount), при котором выводы элементов не
проходят через отверстия в плате, а припаиваются сверху к
токоведущим дорожкам. Эта технология позволяет максимально
автоматизировать процесс сборки изделий.
Рассмотрим элементную базу наиболее специфических уз-
лов цифровых АТС — коммутационных полей и абонентских
комплектов.
6.5.2. Элементы цифровых
коммутационных полей
Основным элементом коммутационного поля цифровой АТС
является временной коммутатор, выполненный в виде отдель-
ной микросхемы. Микросхема содержит все необходимые функ-
циональные узлы, так что для построения структуры типа Т
не требуется практически никаких дополнительных элементов.
На рис. 6.20 приведена структурная схема микросхемы времен-
ного коммутатора типа TTSI4K32T производства фирмы Agere.
Коммутатор позволяет подключать к его входам и выходам до 32
цифровых потоков со скоростью передачи от 2048 до 8192 кбит/с,
причем скорость передачи по каждому входу и выходу может
157
ADC
Рис. 6.20. Коммутатор TTSI4K32T
устанавливаться отдельно. Таким образом, общее число кана-
лов, коммутируемых микросхемой, может достигать 4096.
Во входных интерфейсах коммутатора происходит мультиплекси-
рование цифровых потоков, подключенных к трактам RXD0.. .RXD31.
Объединенный поток подается на вход речевого запоминающего
устройства РЗУ. Установление соединений между канальными
интервалами на входе и выходе РЗУ происходит в соответст-
вии с данными, записанными в управляющую память УП. Вы-
ходные интерфейсы коммутатора демультиплексируют циф-
ровой поток, поступающий с выхода РЗУ, распределяя его по
выходным трактам TXD0...TXD31. Синхронизация работы
входных и выходных потоков коммутатора осуществляется
блоком тактовой синхронизации.
Для сопряжения с ЭУМ, управляющей коммутационным по-
лем, микросхема имеет интерфейс системы управления, кото-
158
Рис. 6.21. Двухзвенное комму-
тационное поле на микросхе-
мах TTSI4K32T
рый обеспечивает обмен инфор-
мацией по шинам адресов А, дан-
ных D и управления С. Шины
могут быть непосредственно под-
ключены к микропроцессору без
каких-либо промежуточных уст-
ройств. Это означает, что устрой-
ства ввода-вывода системы управ-
ления интегрированы в микросхе-
му коммутатора. Следует заме-
тить, что такой способ органи-
зации взаимодействия функцио-
нального узла с управляющим ус-
тройством характерен для большинства микросхем, использу-
емых в телекоммуникационной аппаратуре.
Для доступа к ячейкам УП, РЗУ и регистрам интерфейса
системы управления при отладке оборудования в микросхему
встроен JTAG-интерфейс. Это стандартный последовательный
интерфейс, используемый в программируемых устройствах.
Помимо собственно временной коммутации, микросхема
обеспечивает формирование и детектирование тестовых сиг-
налов, передаваемых в выходных и входных цифровых пото-
ках для исправности коммутационного поля.
Пропускная способность рассматриваемого устройства позво-
ляет построить коммутационное поле АТС средней емкости
всего на одной микросхеме. Коммутационное поле большей
емкости можно построить по схеме с двумя звеньями, как по-
казано на рис. 6.21. Здесь в каждом из звеньев используется по
16 коммутаторов (А1...А16 и В1...В16). Всего коммутируется
512 цифровых потоков со скоростью до 8192 кбит/с каждый.
6.5.3. Схемотехника и элементная база
абонентских комплектов
Способы представления разговорных, линейных сигналов и
сигналов управления в линиях и внутри АТС существенно от-
личаются. Поэтому основной функцией линейных комплектов
является преобразование сигналов из одной формы в другую.
159
В состав цифровых телефонных станций могут входить интер-
фейсы как аналоговых, так и цифровых линий. Аналоговые
телефонные аппараты предоставляют абонентам возможность
не только устанавливать обычные телефонные соединения, но
и получать доступ к разнообразным дополнительным услугам.
По аналоговой линии можно получить доступ к сети Internet,
к аналоговой линии проще подключить факсимильный аппа-
рат. Кроме того, они существенно дешевле цифровых. По этим
причинам большая часть интерфейсов абонентских линий в су-
ществующих АТС — аналоговые.
Набор функций, выполняемых интерфейсами аналоговых або-
нентских линий, в технической литературе часто обозначается
аббревиатурой BORSCHT. Каждая буква в ней соответствует
отдельной функции:
- В (battery) — питание абонентской линии от центральной
батареи;
- О (overvoltage protection) — защита станционных устройств
от высоких напряжений в абонентской линии;
- R (ringing) — передача в линию индукторного тока при
посылке вызова абоненту;
- S (signalling) — прием линейных и управляющих сигналов
от абонента;
- С (coding) — аналого-цифровое и цифро-аналоговое пре-
образования разговорных сигналов;
- Н (hybrid) — дифференциальная система — переход от
двухпроводного тракта к четырехпроводному;
- Т (testing) — контроль состояния абонентской линии и
узлов самого интерфейса.
Питание абонентской линии от центральной батареи в цифро-
вой АТС обычно осуществляется с использованием электрон-
ного источника электрического тока. Как показано на рис. 6.22,
источник тока 7= подключается к проводам а и b абонентской
линии и обеспечивает заданную величину постоянного тока
питания (обычно 20...30 мА) при снятой микротелефонной труб-
ке. Ток питания при этом остается постоянным независимо от
сопротивления абонентского шлейфа (сумма сопротивлений
проводов а и Ь, плюс сопротивление телефонного аппарата),
160
которое может изменяться в
зависимости от длины линии
в пределах 300... 1500 Ом. Ис-
точник тока имеет высокое
внутреннее сопротивление.
Благодаря этому переменный
разговорный ток не шун-
тируется источником, а пере-
дается через разделительные
конденсаторы С1 и С2 к по-
следующим узлам абонентско-
Рис. 6.22. Питание абонентской
линии от источника тока
го комплекта.
На рис. 6.23 приведена упрощенная схема питающего уст-
ройства для абонентской линии. Источник тока построен на
транзисторе VT1. Напряжение на резисторе R5 поддержива-
ние. 6.23. Упрощенная схема источника тока
161
11-2103
ется постоянным благодаря включению стабилитрона VD1. Ве-
личина тока в абонентской линии равна:
'ал = «4Т-Ц>эУ*5,
где UCT — напряжение стабилизации VD1, С/бэ — напряжение
перехода «база-эмиттер» VT1.
Для того, чтобы обеспечить питание длинных абонентских
линий, станционная батарея имеет довольно высокое напряже-
ние: на отечественных сетях -60 В и, чаще всего, -48 В на
зарубежных. Если же линия оказывается короткой, то это при-
водит к рассеиванию большой мощности в интерфейсе анало-
говой линии.
Предположим, что телефонный аппарат, имеющий внутрен-
нее сопротивление постоянному току 300 Ом, подключен непосред-
ственно к кроссу АТС, так что сопротивление абонентской ли-
нии пренебрежимо мало. Если источник тока обеспечивает пи-
тание линии током величиной 30 мА (0,03 А), то напряжение на
телефонном аппарате составит: 300 х 0,03 = 9 В. При этом па-
дение напряжения на элементах ИТ будет равно 60 - 9 = 51 В.
Мощность, выделяющаяся в виде тепла в интерфейсе абонент-
ской линии, составит 51 х 0,03 = 1,53 Вт. Поскольку на одной
плате обычно располагаются 16 абонентских комплектов, то
проблема отведения выделяющегося тепла оказывается весьма
серьезной. Для снижения рассеиваемой источником тока мощ-
ности можно осуществлять питание коротких абонентских ли-
ний от низковольтной батареи. В этом случае, как показано на
рис. 6.24, интерфейс АТС должен содержать коммутатор S, подклю-
чающий к ИТ одну из двух станционных батарей. Выбор батареи
производится автоматически под
управлением монитора, входяще-
го в состав интерфейса и конт-
ролирующего сопротивление або-
нентской линии. Такое техничес-
кое решение реализовано в ин-
тегральных микросхемах, пред-
назначенных для использования
в современных цифровых АТС.
[ АТС
Рис. 6.24. Питание абонентских
линий от двух батарей
162
Защита станционных устройств от высоких напряжений в
абонентской линии призвана обеспечить безопасность в слу-
чае воздействия атмосферного электричества, при сообщении
проводов линии с промышленной сетью переменного тока, а
также при неосторожных действиях абонентов. В связи с тем,
что воздушные абонентские линии, в наибольшей степени под-
верженные влиянию грозы, сейчас почти не встречаются, нет
необходимости в установке разрядников. Защита осуществля-
ется с помощью диодных мостов, полупроводниковых огра-
ничителей напряжения, резисторов и предохранителей.
На схеме (рис. 6.25) представлен пример защитного устрой-
ства с диодным мостом. При возникновении на проводах а и
b отрицательного потенциала ниже -60 В относительно земли,
открываются диоды VD1 и VD2, и избыточное напряжение
гасится на резисторах R1 и R2. Аналогичным образом с по-
мощью диодов VD3 и VD4 гасится положительное напряже-
ние. Вместо резисторов в схеме могут быть установлены пре-
дохранители, которые отключают абонентскую линию от обо-
рудования АТС при протекании в цепи защиты предельно
допустимого тока.
Для электронных элементов интерфейса, работающих с раз-
говорными токами, могут быть также опасны и более низкие
напряжения. Поэтому после конденсаторов С1 и С2, отделяю-
щих постоянную составляющую электрического тока, обычно
Рис. 6.25. Защита станционных устройств от высоких напряжений
163
1Г
Рис. 6.26. Посылка вызова с
помощью электромагнитно-
го реле
включается низковольтный ограни-
читель напряжения (VD5 на при-
веденной схеме).
Передача в линию индукторного
тока при посылке вызова абоненту
представляет собой непростую за-
дачу, так как коммутация источни-
ка переменного тока высокого на-
пряжения (до 90 В) низкой частоты
(25 Гц) с помощью полупроводни-
ковых коммутационных устройств
требует сложных схемотехнических
решений. По этой причине во мно-
гих АТС посылка вызова выполня-
ется с помощью обычных электро-
магнитных реле. В примере, представленном на рис. 6.26, ис-
точник вызывного тока подключается контактами реле РВ,
которое срабатывает по сигналам, формируемым управляющим
устройством (УУ).
Основной недостаток подобных схем, характерных также
для АТС электромеханической системы, заключается в невоз-
можности обнаружить сигнал ответа абонента во время по-
сылки вызывного тока. Если абонент снимет трубку во время
работы звонка, то он услышит громкий неприятный звук в
телефоне. В старых аппаратах прохождение вызывного тока
через угольный микрофон нередко приводило к спеканию зе-
рен угольного порошка и выходу микрофона из строя.
Кроме того, реле имеет относительно большие габариты и более
короткий срок службы по сравнению с интегральными схемами.
В современных интегральных схемах, предназначенных для
построения интерфейсов аналоговых абонентских линий, реа-
лизован другой способ посылки вызова. Этот способ заклю-
чается в использовании индивидуального для каждой линии
формирователя индукторного тока. При этом, во-первых, раз-
работчикам и проектировщикам не приходится задумываться
о выборе генераторов индукторного вызова различной мощ-
ности в зависимости от емкости АТС. Во-вторых, параметры
164
вызывного сигнала могут
быть индивидуально настро-
ены для каждой линии про-
граммным способом.
Как показано на рис.
6.27, формирователь индук-
торного вызова, находя-
щийся в интегральной схе-
ме интерфейса, содержит ге-
нератор переменного тока
и два усилителя, выходы ко-
торых подключены к про-
водам абонентской линии.
По сигналу от управляюще-
го устройства генератор на-
чинает вырабатывать пере-
менный ток частотой 25 Гц
с небольшой амплитудой
(не более 10 В). Сигнал, по-
Рис. 6.27. Использование для посыл-
ки вызова индивидуального форми-
рователя индукторного тока
ступающий с выхода генератора, усиливается высоковольт-
ными усилителями V+ и V-, получающими питание от источ-
ников постоянного тока (напряжение питания обычно состав-
ляет 60...85 В). В результате этого, на проводах а и b оказы-
вается переменное напряжение вызывного сигнала с ампли-
тудой 30...60 В.
Поступление сигнала ответа вызываемого абонента конт-
ролируется как в течение посылки вызывного тока, так и в
паузах между посылками. Для этого к проводам линии посто-
янно подключен детектор замыкания абонентского шлейфа.
Применение индивидуальных формирователей вызывного
сигнала имеет еще одно важное преимущество. Вызывной сиг-
нал вырабатывается цифровым генератором с таким расчетом,
чтобы в момент начала и конца каждой посылки переменное
напряжение проходило через нулевое значение. При этом в
линии не будет «бросков» напряжения, которые могли бы по-
влиять на соседние электрические цепи и создать шумы в раз-
говорных трактах.
165
Рис. 6.28. Напряжение в абонентской линии при посылке вызова
На рис. 6.28, на верхнем графике показана форма вызывно-
го сигнала при использовании в абонентском интерфейсе элек-
тромагнитного реле. Контакты реле могут разрывать цепь вы-
зывного генератора в момент, когда напряжение вызывного
сигнала велико. Вибрация («дребезг») контактов в момент
переключения приводит к возникновению серии импульсов.
Спектр этих импульсов содержит высокочастотные составля-
ющие, влияющие на соседние абонентские линии в кабеле
местной сети.
Нижний график иллюстрирует процесс посылки вызова ин-
дивидуальным электронным формирователем. Переход от по-
сылки к паузе происходит в момент, когда синусоидальная
составляющая принимает нулевое значение.
Поскольку на аналоговых абонентских линиях сигналы за-
нятия, ответа, отбоя и набора номера передаются декадным
способом путем замыкания и размыкания шлейфа проводов,
прием линейных и управляющих сигналов выполняется в устрой-
ствах питания абонентских линий и в устройствах посылки
индукторного вызова. Например, как показано на рис. 6.23,
напряжение, снимаемое с резистора R4 источника тока, изме-
166
няется при замыкании абонентского шлейфа. Это позволяет
системе управления регистрировать занятие, отбой и набор
номера декадным способом. Кроме того, как уже было сказа-
но ранее, для обнаружения замыкания шлейфа при ответе пе-
ременное напряжение индукторного вызова подается в линию
на фоне небольшой постоянной составляющей. В абонентских
комплектах некоторых АТС имеется отдельный узел, обеспе-
чивающий прием сигналов набора номера частотным спосо-
бом, однако, это скорее исключение из общего правила, по
которому прием кода DTMF осуществляют приемники, под-
ключаемые к линиям через коммутационное поле.
Дифференциальная система и устройства аналого-цифрового
и цифро-аналогового преобразований абонентского комплекта
работают только с разговорными токами и, поэтому, отделя-
ются от цепей постоянного тока конденсаторами (рис. 6.22)
или трансформаторами (рис. 6.29). Дифференциальная система
может строиться по классической мостовой схеме, как показа-
но на рис. 6.29. В некоторых интегральных схемах применяет-
ся другой способ разделения цепей приема и передачи разго-
ворных токов. Тракты приема и передачи разделяются в них с
помощью цифровых сигнальных процессоров после преобра-
зования аналогового сигнала в цифровой. Разговорный сиг-
нал, поступающий в этом случае на вход аналого-цифрового
преобразователя из двухпроводной линии, содержит разговор-
Рис. 6.29. Включение дифференциальной системы, фильтра и кодека
167
ные токи двух направлений. Процессор производит вычита-
ние принимаемого сигнала из суммы передаваемого и прини-
маемого сигналов с учетом задержек и отражений сигналов в
аналоговых цепях. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое пре-
образования выполняются кодеками и фильтрами. Интеграль-
ные схемы кодеков обычно позволяют выбирать режим преоб-
разования сигналов по закону А (европейский стандарт) или
по закону ц (американский стандарт).
Контроль состояния абонентской линии обеспечивается кон-
трольно-испытательным оборудованием АТС. Такое оборудо-
вание, позволяющее следить за основными параметрами ли-
ний, на электромеханических АТС устанавливалось в помеще-
нии кросса и представляло собой отдельное устройство — ис-
пытательный прибор или испытательный стол. В цифровых стан-
циях средней и большой емкости оборудование контроля явля-
ется частью АТС и работает под управлением ЭУМ. При испы-
таниях абонентская линия отключается от абонентского комп-
лекта и подключается к контрольно-испытательным приборам
станции контактами реле РК (рис. 6.30). Как показано на ри-
сунке, контакты реле РК переключают не только абонентскую
линию, но и вход самого абонентского интерфейса. Это позво-
ляет контролировать состояние как
Рис. 6.30. Контроль состояния
абонентской линии
линейной, так и станцион-
ной стороны.
Технологии производст-
ва цифровых интегральных
схем и аналоговых интег-
ральных схем, рассчитан-
ных на работу с напря-
жениями порядка десятков
вольт, имеют существенные
различия. Поэтому для по-
строения аналоговых або-
нентских интерфейсов вы-
пускаются комплекты мик-
росхем, каждая из которых
выполняет несколько фун-
кций из набора BORSCHT.
168
Например фирма Infineon производит комплект, включающий
интегральные схемы типа: РЕВ 416х; РЕВ 3465 и РЕВ 3166х.
Первые содержат узлы питания, посылки вызова и линейной
сигнализации, вторые — дифсистемы, фильтры и кодеки, тре-
тьи — микропроцессорное устройство управления.
Структура цифровых абонентских комплектов существенно
проще структуры аналоговых. Цифровые абонентские комп-
лекты обеспечивают питание телефонных аппаратов, подклю-
чаемых к интерфейсам So, U^q и U^o, формирование и прием
цифровых линейных сигналов, а также организуют взаимодей-
ствие по каналу D. Для реализации этих функций выпускают-
ся специализированные интегральные схемы.
На рис. 6.31 представлена схема включения телефонного
аппарата в цифровую абонентскую линию АТС. На схеме
приведены обозначения микросхем производства фирмы Mo-
torola, используемых для построения соответствующих интер-
фейсов.
Цифровой абонентский комплект содержит микросхему
интерфейса U^q типа МС145572. Интерфейс обеспечивает
передачу цифрового потока BRI по двухпроводной линии на
расстояние до 6 километров с использованием линейного кода
2B1Q. Со стороны абонента линия включается в оборудова-
Телефонный аппарат NT АТС
Рис. 6.31. Схема включения телефонного аппарата в цифровую
абонентскую линию
169
ние сетевого окончания NT. В этом месте происходит переход
от интерфейса U^q к интерфейсу четырехпроводной абонент-
ской линии Sq. Преобразование сигналов интерфейсов выпол-
няют микросхемы МС145572 со стороны АТС и МС145574 со
стороны аппарата абонента.
К четырехпроводной линии стандарта So может быть подклю-
чено до восьми телефонных аппаратов. Ее протяженность не дол-
жна превышать нескольких сотен метров (максимальная протя-
женность линии So зависит от числа подключаемых абонентских
устройств). Поскольку по двухпроводной линии от АТС не пе-
редается ток питания, оборудование NT подключается к сети пе-
ременного тока. Телефонные аппараты получают питание от NT.
Телефонный аппарат в представленном примере кроме микро-
схемы интерфейса МС 145574 содержит также кодек MC14LC5480
и сигнальный процессор МС68302.
Ко входу кодека подключаются разговорные приборы. Сиг-
нальный процессор осуществляет управление всеми узлами
телефонного аппарата и формирует протокол сигнального
канала D.
6.6. Технические характеристики и состав
оборудования цифровых коммутационных
станций, предназначенных для сетей ОбТС
6.6.7. Цифровая станция SI2000
Цифровая АТС SI2000 создана и производится компанией
Iskratel (Словения). Станция предназначена для применения
на сетях общего пользования и ведомственных сетях. На же-
лезных дорогах внедряются станции версии 5 (V5).
Оборудование SI2000 может иметь на сети ОбТС различное
применение, начиная с емкости в несколько десятков номеров.
В первую очередь система SI2000 используется для построения
узловых коммутационных станций при управлениях, отделе-
ниях железных дорог и на крупных железнодорожных станци-
ях емкостью 1000 и более номеров. Максимальная емкость
станции может достигать 25000 номеров. Аппаратно-программ-
170
ные средства станций позволяют строить цифровые сети с ин-
теграцией обслуживания — ISDN.
Коммутационные станции выполняют на сети функции уз-
лов следующих типов: SN — узел коммутации, AN — узел до-
ступа и SAN — узел коммутации и доступа. Узел SN служит
для выполнения транзитных соединений между узлами доступа
AN. В узел AN включаются абонентские терминалы и соедини-
тельные линии для связи с другими узлами. Узел SAN объеди-
няет в себе функции узлов SN и AN. В состав SI2000 также
входит узел управления — MN, обеспечивающий централизо-
ванное управление цифровыми станциями SI2000 на сети связи.
Каждый узел строится из одного или множества модулей
соответствующих типов. В состав оборудования станции вхо-
дят унифицированные для разных модулей узлы, которые могут
модифицироваться. К таким узлам относятся: CLX — устройство
управления и коммутации (контроллер) модуля узла доступа,
ССХ — устройство управления и коммутации (контроллер) мо-
дуля узла коммутации, CVX — процессор управляющего уст-
ройства, SBX — плата цифровых абонентских линий, SAX —
плата аналоговых абонентских линий, ТРХ — интерфейс пер-
вичного доступа, CDX — связевой контроллер, PLX — плата
питания и вызывного генератора, KLX — устройство измере-
ния параметров линий. Индекс «х» указывает на версию мо-
дификации соответствующего устройства.
Конструктивно один узел выполнен в виде платы, вставля-
емой в отдельный разъем на задней панели модуля или в виде
субплаты, устанавливаемой на плате.
Узел AN
Коммутационная станция строится из модулей типа MLX,
где х — версия исполнения модуля. Находят применение мо-
дули типа MLB и MLC.
Один модуль рассчитан на включение до 640 аналоговых
абонентских линий и до 12 (модуль MLB) или до 16 (модуль
MLC) каналов Е1, служащих для организации соединитель-
ных линий. Модуль MLB строится без дублирования системы
управления и коммутации. В модуле MLC заложена возмож-
171
ность дублирования управляющих устройств и коммутацион-
ного поля.
Рассмотрим пример состава оборудования модуля MLB. На
рис. 6.32 показана функциональная схема этого модуля. Мо-
дуль имеет платы: CLB, PLB и интерфейсные платы. В модуль
могут входить интерфейсные платы абонентского доступа:
Каналы Е1
Рис. 6.32. Функциональная схема модуля MLB
172
SAC — для включения до 32-х аналоговых абонентских ли-
ний, SB А — для включения до 16-ти цифровых абонентских
линий со стандартной точкой So, SBC — для включения до 16-ти
цифровых абонентских линий со стандартной точкой U^o. Циф-
ровые соединительные линии организуются с помощью суб-
плат TPD, вставляемых в плату CLB, на которой для них пре-
дусмотрено три места. Одна субплата рассчитана на включе-
ние до четырех каналов Е1. На плате CLB также находятся
процессор CVX, связевой контроллер CDA, цифровое комму-
тационное поле ЦКП, контроллер последовательного интер-
фейса SIC и жесткий диск HDD.
Процессор CVX управляет работой модуля, используя для
связи с отдельными функциональными узлами платы CLB шину
VME. Основными компонентами узла процессора являются
микросхемы процессора и оперативной памяти.
Процессор CVX выполняет функции по обработке вызовов,
по управлению периферийными интерфейсами абонентских и
соединительных линий, цифровым коммутационным полем, по
контролю за работой узлов модуля и линий, включенных в
него, по управлению накопителем на жестком диске через интер-
фейс SCSI. Прикладные программы выполняются процессором
в операционной системы pSOS+. Процессор осуществляет связь
с узлом управления MN с использованием стыка RS232 или
интерфейса локальной сети Ethernet типа 10 Base-T.
Цифровое коммутационное поле имеет емкость 4096x4096,
оцениваемую количеством входящих и исходящих основных
цифровых каналов (ОЦК). Поле построено из одной ступени
временной коммутации и содержит одно РЗУ. В коммутацион-
ное поле включены: через контроллер SIC платы абонентских
интерфейсов, каналы Е1 первичного доступа, связевой контрол-
лер CDA.
Связевой контроллер CDA обеспечивает прием, обработку
и формирование сигналов при работе по аналоговым абонент-
ским линиям, по цифровым соединительным линиям с систе-
мами сигнализации по выделенным сигнальным каналам (ВСК)
и по разговорным трактам. Этот контроллер также обеспечи-
вает обмен сообщениями для систем межстанционной сигна-
173
лизации по общему каналу типа ОКС7, QSIG, а также для
сигнализации абонентского доступа типа EDSS1 и V5.2.
Контроллер последовательного интерфейса SIC служит для
связи CLB с интерфейсными платами абонентского доступа.
Каждая периферийная плата соединена с интерфейсом SIC низко-
скоростной линией с последовательной передачей сигналов —
LSL (Low Speed Link). По линии сигналы передаются в двух
направлениях со скоростью 16 Мбит/с в каждом направлении.
Линия — четырехпроводная: по два провода в каждом направле-
нии передачи. Обмен данными по линии производится в 8-би-
товом формате, управляющая информация передается по про-
токолу «ведущий-ведомый» (master-slave), где ведущим высту-
пает контроллер SIC. Интерфейс SIC выполняет функции муль-
типлексора, через него интерфейсные платы подключаются к
ЦКП. Интерфейс SIC обеспечивает связь между процессором
CVX и интерфейсными платами абонентского доступа для кон-
троля за последними, в частности, в SIC принимаются сигна-
лы на прерывание от интерфейсных плат.
Цифровые соединительные линии могут работать с одной из
систем межстанционной сигнализации: ОКС7, QSIG, многочас-
тотной Rl,5 с двумя выделенными сигнальными каналами ВСК,
а также с сигнализацией абонентского доступа типа V5.2.
Плата питания и генератора вызывного тока PLB подает
питание на все узлы модуля MLB, а также сигнал вызывного
тока на платы аналоговых абонентских линий SAC. Преобразо-
ватель напряжений DC/DC вырабатывает из первичного напря-
жения постоянного тока 48 В следующие напряжения постоянно-
го тока: для питания узлов модуля 5 В и 12 В; для подачи пита-
ния в линию 34 В, регулируемое в пределах от 20 В до 50 В.
Генератор вызывного тока RG формирует сигнал вызывного
тока частотой 25 или 50 Гц напряжением 85 В. Этот сигнал
используется для посылки вызова по любой из аналоговых або-
нентских линий данного модуля. Устройство KLB выполняет
измерения на аналоговых и цифровых абонентских линиях по
запросу обслуживающего персонала станции. К измеряемым
параметрам относятся: напряжение и ток в аналоговой и циф-
ровой линиях; емкость аналоговой и цифровой линий; сопро-
тивление изоляции аналоговой и цифровой линий; сопротив-
174
ление шлейфа аналоговой линии; емкость аналогового теле-
фонного аппарата в цепи звонка; длительности импульсов и
интервалов при декадном способе набора номера, поступаю-
щих от аналогового телефонного аппарата; параметры сигна-
лов частотного набора (DTMF), передаваемых от аналогово-
го телефонного аппарата. В состав KLB входят: процессор с
запоминающим устройством, цифро-аналоговый преобразова-
тель с измерительным усилителем, аналого-цифровой преоб-
разователь, коммутирующее устройство. Процессор управляет
процессами измерений и обрабатывает результаты измерений.
Измерения начинаются по командам от процессора CVX. Ре-
зультаты обработки измерений передаются в CVX.
Конструктивно модуль MLB выполнен в виде блочного кар-
каса, размещаемого на этаже шкафа (рис. 6.33).
На рис. 6.34 показан внешний вид шкафа с расположенны-
ми внутри модулем MLB, блоком первичного питания PS и ак-
Рис. 6.34. Шкаф с одним
модулем MLB
175
кумуляторной батареей. Размеры шкафа составляют: высота
1100 мм, ширина 600 мм, глубина 300 мм. С фасада оборудо-
вание закрывается двумя крышками. Модуль MLB имеет сле-
дующие габариты: высота 500 мм, ширина 535 мм, глубина
280 мм. Модуль разделен на три функциональные части: верх-
нюю (30 мм ), предназначенную для кабелей и отвода воздуха
охлаждения; среднюю (404 мм ), служащую для установки съем-
ных плат; нижнюю (66 мм), где находятся вентиляторы и пы-
лезащитный фильтр. Модули MLB могут также располагаться
в многомодульных шкафах стандарта ETSI, конструкция ко-
торых рассмотрена ниже.
Узел SN
Узел коммутации строится из модулей типа MCA, в которые
включаются модули узлов AN и соединительные линии к дру-
гим станциям сети связи. Один модуль MCA рассчитан на вклю-
чение до 240 каналов Е1, каждый из которых может использо-
ваться для связи с модулем узла AN или для внешней связи.
Рассмотрим функциональную схему модуля MCA, приведен-
ную на рис. 6.35.
Модуль образован из следующих плат: ССА — плата цент-
рального процессора; ТРС — плата интерфейсов первичного
доступа; RPA — плата переключающих реле для резервирова-
ния каналов El; RPC — плата переключающих реле для изме-
рения каналов Е1.
Плата центрального процессора ССА выполняет функции
управления всеми узлами модуля и производит коммутацию
между основными цифровыми каналами, образованными внутри
каналов El. С целью резервирования модуль имеет две одина-
ковые платы: ССА-А и ССА-В. Используется режим «горяче-
го» резервирования. С платой ССА связаны следующие уст-
ройства, выполненные в виде субплат: CVC — процессор уп-
равляющего устройства типа С вместе с энергонезависимой
статической оперативной памятью DVA; IVA — адаптер жест-
кого диска; IHA — интерфейс расширения линий HSL.
Процессор CVC централизованно управляет всеми узлами
модуля. Процессор работает с операционной системой pSOS+.
176
оо
Рис. 6.35. Функциональная схема модуля MCA
Он связан с остальными узлами платы ССА общей шиной типа
VME. Этот процессор также управляет работой плат ТРС че-
рез контроллеры CDA. Взаимодействие CVC и CDA состоит,
в основном, в обмене между ними сигнальной информацией.
На субплате CVC находятся окончания интерфейсов Ethernet,
RS232 и RS485. Память DVA имеет емкость 4 Мбайта и пред-
назначена для хранения станционных и тарификационных дан-
ных. Такое запоминающее устройство имеет 32-битовую орга-
низацию. При пропадании напряжения питания запоминаю-
щее устройство питается от двух литиевых батарей емкостью
177
12-2103
540 мА-час. С платой ССА связан адаптер IVA, где установлен
жесткий диск с интерфейсом SCSI. На плате IVA также есть
преобразователи напряжения постоянного тока -48 В в напря-
жения постоянного тока +5 В, +12 В и -9 В. Коммутационное
поле модуля распределено между элементами плат ССА и IHA
и имеет максимальную емкость 16 000 входов и 16 000 выхо-
дов. Такая емкость получается при установке трех субплат IHA.
Удаление одной из субплат IHA приводит к уменьшению числа
выходов на 4 000 (количество входов постоянно).
Плата ТРС рассчитана на включение до 16 каналов Е1, обра-
зующих соединительные линии или межмодульные связи. Под-
ключение к внешним каналам Е1 производится через контак-
ты реле платы RPA. Одна плата ТРС связана с каждой из плат
ССА высокоскоростной линией передачи информации — HSL.
На плате ТРС расположены два связевых контроллера CDA.
Аналогично модулю MLB, связевой контроллер CDA обеспе-
чивает прием, обработку и формирование сигналов при рабо-
те по цифровым соединительным линиям с сигнализацией по
выделенным сигнальным каналам (ВСК) и по разговорным
трактам. Кроме того, контроллер обеспечивает обмен сообще-
ниями для систем межстанционной сигнализации по общему
каналу типа ОКС7, QSIG, а также для сигнализации абонент-
ского доступа типа EDSS1 и V5.2.Особенность построения мо-
дуля состоит в том, что каждый контроллер CDA доступен не
только 16 каналам Е1 своей платы ТРС, но и каждому каналу
Е1 любой другой платы ТРС. Такой доступ осуществляется
через устройства IHA и линии HSL.
Для организации соединительных линий и межмодульной
связи применяется 15 плат ТРС1 ...ТРС15. Шестнадцатая пла-
та — ТРСг нужна для резервирования каналов Е1.
Высокоскоростная линия HSL имеет по два двусторонних
тракта для передачи пользовательской (речевой) и управляю-
щей информации. По каждому из трактов передаются данные
со скоростью 16 384 кбит/с в формате ИКМ-цикла. Таким об-
разом в цифровом потоке образуется 2 048 основных цифро-
вых каналов. В плату ССА и в каждую плату IHA включается
по четыре линии HSL.
178
На плате CCA расположены элементы, обеспечивающие
синхронизацию станции от внешних источников по двум схе-
мам, каждая из которых обеспечивает резервирование синхрони-
зации. Первая схема предусматривает синхронизацию по одному
из двух (один — основной, другой — резервный) входящих
цифровых потоков канала Е1, который может одновременно
использоваться для организации цифровых СЛ. Вторая схема
позволяет синхронизировать станцию SI2000 с применением
двух отдельных входов синхронизации от внешних независи-
мых источников, один из которых — основной, другой — ре-
зервный.
Рассмотрим принцип резервирования плат ТРС. Если одна
из плат ТРС 1...ТРС 15 выходит из строя, то все тракты 16 ка-
налов Е1, включенных в эту плату, переключаются на резерв-
ную плату ТРСг. Таким образом, плата ТРСг заменяет отка-
завшую плату ТРС. Такое переключение достигается в резуль-
тате срабатывания реле на плате RPA, соответствующей отка-
завшей плате ТРС, и подключения трактов 16 каналов Е1 к
защитной шине РВ.
Модуль MCA позволяет проводить измерения линейных трак-
тов внешних каналов Е1 (измерения со стороны кросса), а также
входов плат ТРС (измерения со стороны станции). Измерения
проводятся по команде от оператора станции. При этом вне-
шний канал Е1 подключается к измерительному каналу Е1
через защитную шину РВ и плату RPC. Аналогичное подклю-
чение входа платы ТРС производится через испытательную
шину ТВ и плату RPC. К измерительному каналу Е1 должен
быть подключен прибор, измеряющий характеристики входя-
щего цифрового потока 2,048 МГц/с и имитирующий исходя-
щий цифровой поток.
На рис. 6.36 показано размещение оборудования этого моду-
ля в блочном каркасе на этаже шкафа. Вверху модуля находят-
ся автоматические выключатели электропитания FA и FB, обес-
печивающие защиту сети питания от перегрузок. Через эту верх-
нюю секцию (секция I) обеспечивается также ввод кабелей в
модуль. Ниже находится секция II с платами типа IVA, RPA
и RPC. Здесь же происходит подключение кабелей к платам.
179
12*
Рис. 6.36. Конструктивное исполнение модуля MCA
Основная секция III включает платы управления и коммута-
ции, платы цифровых СЛ. Еще ниже размещаются вентилято-
ры, пылезащитный фильтр и блок питания вентиляторов.
Модули MCA устанавливаются в многомодульных шкафах
европейского стандарта (рис. 6.37), имеющего размеры: высота
180
2 200 мм, ширина 600 мм, глу-
бина 300 мм. Шкаф имеет
семь этажей, в шести из ко-
торых устанавливаются аппа-
ратные средства модулей, а
седьмой этаж используется
для установки перегородок,
перераспределяющих согре-
тый воздух.
На сетях ОбТС станции
SI2000 находят применение в
первую очередь в крупных уз-
лах, таких как управления и
отделения железных дорог.
На рис. 6.38 показана типо-
вая структура станции SI2000
при ее установке в узле сети
ОбТС. Модуль MCA объеди-
Кабельрост
Рис. 6.37. Многомодульный шкаф
няет посредством каналов Е1 множество модулей MLB. Модули
MLB прежде всего используются для включения аналоговых и
цифровых телефонных аппаратов. В один модуль можно вклю-
чить до 640 абонентских линий. Количество таких модулей MLB
определяет абонентскую емкость станции. Рассматриваемые мо-
дули включаются в модуль MCA через каналы Е1 с использова-
нием сигнализации абонентского доступа типа V5.2.
Модули MLB также применяются для организации соеди-
нений на сети ОбТС с помощью операторов связи. Предназна-
ченное для этого оборудование получило название РМТС (руч-
ная междугородная телефонная станция). Кроме модулей MLB
в состав РМТС входят автоматизированные рабочие места опе-
раторов связи. Основная задача операторов состоит в уста-
новлении соединений на междугородной сети ОбТС на до-
рожном и магистральном уровнях. Работа на АРМ позволяет
обслуживать вызовы по немедленной или заказной системе.
АРМ оператора связи представляет собой персональный ком-
пьютер с микротелефонной гарнитурой, позволяющий прини-
мать вызовы, реализовывать все этапы установления соедине-
181
ЦСЛ к АТС ЦСЛ ЦСЛ к сети
железной к магистральной общего
Рис. 6.38. Пример применения станции SI2000 в узле связи
АРМы операторов
связи
ния и разъединения, вести переговоры оператора с абонентами,
отображать на экране монитора информацию об этапах соеди-
нения, о номерах и категориях абонентов и многое другое. При
возникновении очереди оператор может обслуживать вызовы с
учетом привилегированности абонентов. В отличие от ручных
междугородных коммутаторов, соединения через РМТС—SI2000
устанавливаются автоматически через коммутационные поля мо-
дуля MLB и MCA по командам от оператора АРМ. На АРМ со
стандартной конфигурацией оператор манипулирует клавиату-
рой и «мышью». Рабочее место может быть оснащено монито-
ром с сенсорным экраном, что избавляет оператора от работы
с «мышью». На РМТС—SI2000 обеспечивается равномерное
182
распределение входящих вызовов между рабочими местами опе-
раторов. АРМ оператора связи подключается к модулю MLB по
линии базового доступа ISDN со стандартной точкой So.
В узлах связи, сохранивших аналоговые каналы междуго-
родной связи со специализированной одночастотной сигнали-
зацией (каналы ДАТС), модуль MLB может выполнять функ-
ции узла автоматической коммутации (УАК). При этом внут-
ри УАК замыкаются транзитные соединения, осуществляемые
между каналами ДАТС. Остальные соединения проходят через
MLB—УАК и через MCA. На полностью цифровой сети по-
добный УАК не потребуется.
Цифровые СЛ для связи с коммутационными станциями
других сетей включаются в модуль MCA.
На рис. 6.38 показаны системы сигнализации, которые обычно
используются для связи с другими АТС, а также между моду-
лями MCA и MLB. При связи с сетью общего пользования
подключение может происходить на правах УПАТС (сигнали-
зация EDSS1) или районной АТС (сигнализация ОКС7).
В зависимости от телефонной нагрузки в каждом пучке цифро-
вых СЛ требуется соответствующее число каналов Е1, обозначен-
ных на рис. 6.38 как л1...и6. Указанные числа определяются в
процессе проектирования. Важно заметить, что с целью уменьше-
ния объема оборудования один модуль MLB может совмещать
несколько функций, например, выполнять функции РМТС и УАК.
К модулю MCA через локальную сеть Ethernet подключает-
ся несколько автоматизированных рабочих мест, которые раз-
личаются по своему назначению, например, АРМ техническо-
го обслуживания (АРМТО), АРМ администрирования (АРМАдМ)
и АРМ тарификации (АРМтар). Последнее АРМ требуется, когда
часть абонентов получает платные услуги.
6.6.2. Цифровая станция МиниКом DX-500
Станция МиниКом DX-500 представляет собой цифровую
учрежденческую коммутационную станцию с функциями ISDN,
разработанную и производимую российской компанией Ин-
формтехника. В условиях сети связи железных дорог станция
может быть использована в пределах абонентской емкости от
183
30 до 2 500 номеров для узловых и до 4 096 номеров для око-
нечных станций. Станция предназначена для применения как
на сетях ОбТС, так и на сетях ОТС железнодорожного транс-
порта. На сетях ОТС используется модификация станции
МиниКом DX-500 ЖТ.
Построение станции
Станция строится из отдельных модулей, получивших название
кластеров. Существует два типа кластеров: абонентский клас-
тер и кластер ИКМ. Абонентский кластер имеет 128 портов, в
о
X
X
и
и
X
о
X
о
ю
х
х
X
е;
128
цел
цел
Рис. 6.39. Структурная схема
станции МиниКОМ DX-500
на 256 номеров
Тракты между блоками:
------тракт передачи речевой
информации (скорость потока
4 096 кбит/с);
---— тракт передачи управ-
ляющей информации (скорость
потока 64 кбит/с).
которые можно включить ана-
логовые и цифровые абонен-
тские линии. При этом ана-
логовая линия занимает один
порт, а цифровая — два пор-
та. В кластер ИКМ допуска-
ется включить до четырех ка-
налов Е1, выполняющих роль
цифровых соединительных ли-
ний. Каждый кластер являет-
ся автономной коммутацион-
ной станцией, имеющей вне-
шние порты, коммутационное
поле, управляющее устрой-
ство, устройства обмена уп-
равляющей информацией.
При емкости станции до 256
номеров происходит объедине-
ние двух абонентских класте-
ров, расположенных на одном
блочном каркасе. В станцию
можно включить до четырех
каналов Е1, по два в каждый
кластер. На рис. 6.39 показана
структурная схема станции из
двух абонентских кластеров ем-
костью 256 аналоговых або-
184
нентских линий и четырех каналов Е1. Кластеры связаны между
собой цифровыми трактами передачи речевой и управляющей ин-
формации. По двусторонним трактам передачи речевой инфор-
мации передаются цифровые потоки со скоростью 4 096 кбит/с,
что позволяет организовать между кластерами по 64 речевых ка-
нала. Если линии вызывающего и вызываемого абонентов вклю-
чены в один кластер, речевой трафик замыкается внутри одного
кластера. В противном случае используются межкластерные рече-
вые каналы. По двусторонним трактам передачи управляющей ин-
формации передаются цифровые потоки со скоростью 64 кбит/с,
обеспечивающие обмен информацией между управляющими уст-
ройствами кластеров по протоколу HDLC.
Станция емкостью до 512 номеров включает в себя до че-
тырех абонентских кластеров и до трех кластеров ИКМ. В
состав станции входят два центральных модуля, названных
центральными коммутационными устройствами (ЦКУ). Все
кластеры включаются в ЦКУ. Структурная схема станции ем-
костью 512 аналоговых абонентских линий и 12 каналов Е1
показана на рис. 6.40. В станцию входят четыре абонентских
Рис. 6.40. Структурная схема станции МиниКОМ DX-500 на 512 номеров
Тракты между блоками и ЦКУ:
------------ — тракт передачи речевой информации
(скорость потока (4 096 кбит/с);
---— тракт передачи управляющей информации
(скорость потока 64 кбит/с).
185
кластера, три кластера ИКМ и два центральных коммутаци-
онных устройства ЦКУ1 и ЦКУ2. При такой конфигурации
речевой трафик либо замыкается внутри кластера, либо пере-
дается от кластера к кластеру через одно из ЦКУ. Централь-
ные коммутационные устройства работают с разделением на-
грузки, когда нагрузка поровну делится между ЦКУ1 и ЦКУ2.
Если выйдет из строя одно из ЦКУ, второе будет обслужи-
вать нагрузку всех кластеров. При работе одного ЦКУ поте-
ри вызовов могут возрасти вследствие снижения пропускной
способности станции.
Рассмотрим функциональную схему абонентского кластера,
позволяющего включить до 128 аналоговых абонентских ли-
ний (рис. 6.41). Кластер состоит из четырех плат абонентских
линий и одной общей платы. Одна плата АЛ рассчитана на
включение 32-х аналоговых абонентских линий. На ней находят-
ся абонентские комплекты (АК), дифференциальные системы
(ДС), кодек-фильтры. Абонентский комплект обеспечивает: пита-
ние телефонного аппарата, прием сигналов вызова и импуль-
сов набора постоянным током от телефонного аппарата, посылку
вызова к телефонному аппарату. Платы абонентских линий
построены на микросхемах компании Infineon (Германия).
Кодек-фильтр выполнен в виде микросхемы SICOFI, рас-
считанной на две абонентские линии. Основное назначение
этой микросхемы состоит в реализации аналого-цифрового и
цифро-аналогового преобразования речевых сигналов. Мик-
росхема также обеспечивает программируемую фильтрацию
сигналов. Кроме того, микросхема SICOFI участвует в про-
цессе управления абонентскими комплектами.
На интерфейсе ЮМ-2 микросхемы SICOFI включены два
тракта, обеспечивающие прием и передачу цифрового потока
со скоростью 2 048 кбит/с. Тракты от восьми микросхем SICOFI
запараллеливаются и включаются в микросхему контроллера
ELIC. В цифровом потоке одного тракта образовано 32 каналь-
ных интервала, 16 из которых служат для речевых каналов, а
остальные 16 — для управления абонентскими комплектами и
мониторинга микросхем SICOFI. За каждой микросхемой за-
креплены по два речевых канала и по два канала управления.
186
ОО
Плата АЛ I
Кодек-фильтр
SICOFI
2048 кбит/с
А К ДС
(16+16)
2048 кбит/с
(16+16)
(16+16)
2048 кбит/с
(16+16)
АК
дс
Кодек-фильтр
SICOFI
EL1C
16
32
Абонентские комплекты,
кодек-фильтры,
дифференциальные системы
Абонентские комплекты,
кодек-фил ьтры.
дифференциальные системы
| RAM |
FLASH
PROM
Аналоговые АЛ
64
Абонентские комплекты,
кодек-фил ьтры,
дифференциальные
системы
(Платы АЛ 3 и 4)
2048 кбит/с
Плата АЛ 2
МПр
i386 ЕХ
2048 кбит/с
(16+16)
(16+16)
2048 кбит/с
4096 кби г/с
(64)
4096 кбит/с
(64)
От другого
абонентского
кластера
Or интерфейсов кана-
лов EI (для станции
до 256 номеров)
4096 кбит/с
(64)
ADSP
IZ
ADSP
2
Общая плата кластера
4096 кбит/с
(64)
MUSAC
(512x256)
ADSP
2048 кбит/с
(16+16)
2048 кбит/с
(16+16)
EL1C
HDLC
контроллер
MUSAC
(512x256)
К другому абонент-
скому кластеру
К интерфейсам кана-
лов EI (для станции
до 256 номеров)
HDLC
контроллер
Рис. 6.41. Функциональная схема абонентского кластера
По каналам управления в сторону микросхемы SICOFI пере-
даются команды, которые в микросхеме преобразуются в сиг-
налы управления, передаваемые в абонентские комплекты. Под
действием этих сигналов в АК происходит включение и вык-
лючение реле посылки вызова по АЛ. В обратном направле-
нии по каналам управления передаются данные о состоянии
АК: появление сигнала вызова от абонента, импульсов набора
номера постоянным током, сигналов отбоя и ответа абонента.
На общей плате абонентского кластера находятся: два кон-
троллера ELIC, микропроцессорное управляющее устройство
кластера УУ, две коммутационные матрицы MUSAC, три сиг-
нальных процессора ADSP и два контроллера HDLC. Для
станции до 256 номеров на общей плате может быть установ-
лен один субмодуль ИКМ с двумя интерфейсами каналов Е1.
В контроллер ELIC включаются тракты от четырех групп
по восемь микросхем SICOFI. Контроллер ELIC выполняет сле-
дующие основные функции. В каждом входящем от микросхем
SICOFI потоке он извлекает данные из каналов управления и
мониторинга и направляет их к микропроцессору кластера
(МПр). Кроме того, контроллер принимает управляющие дан-
ные от МПр и вставляет их в канальные интервалы управле-
ния и мониторинга, несущие информацию к микросхемам
SICOFI и к абонентским комплектам. Наконец, контроллер
ELIC выполняет функции мультиплексора, в результате чего
с обратной от микросхем SICOFI стороны образуются цифро-
вые потоки со скоростью 4 096 кбит/с, несущие только рече-
вую информацию для 64 АЛ.
В коммутационные матрицы MUSAC включены тракты от
контроллеров ELIC, от других кластеров станции и от процес-
сора ADSP. Все тракты — двусторонние, со скоростью потока
4 096 кбит/с. Одна пара трактов с потоками разного направле-
ния получила название HW (от английских слов: High Way —
высокоскоростная линия). Каждая матрица имеет восемь вхо-
дов и четыре выхода, что соответствует 512 входящим и 256
исходящим канальным интервалам (512x256). Входы двух мат-
риц запараллеливаются, в результате чего получается общая
матрица емкостью 512x512. Через коммутационную матрицу
188
под управлением МПр устанавливаются соединения внутри кла-
стера и между кластерами. Матрица MUSAC позволяет орга-
низовать до 21 независимой конференции по три участника в
каждой. Эта матрица позволяет программно управлять усиле-
нием и затуханием в каждом речевом канале.
Сигнальные процессоры ADSP, каждый из которых постро-
ен на базе однокристального микрокомпьютера, служат для
приема и передачи тональных сигналов разного назначения.
Три процессора включены по последовательным портам во
входы и выходы коммутационной матрицы MUSAC.
Два процессора ADSP обслуживают 128 абонентских ли-
ний, по 64 каждый. В режиме приема эти процессоры обраба-
тывают сигналы в речевых каналах и обнаруживают тональ-
ные сигналы, передаваемые от кнопочных номеронабирателей
частотным кодом DTMF. Данные о принятых цифрах номера
передаются по общей шине в МПр. В режиме передачи про-
цессоры по командам от МПр, передаваемым через общую шину,
формируют в цифровом виде и посылают по речевым каналам
следующие тональные известительные сигналы: ответ станции,
контроль посылки вызова, «занято». При необходимости сиг-
нальный процессор может формировать сигналы набора номе-
ра частотным кодом DTMF.
Третий сигнальный процессор служит для приема и пере-
дачи тональных сигналов, посылаемых по речевым каналам
внутри каналов Е1, включенных в субмодуль ИКМ данного
абонентского кластера.
Управляющее устройство УУ построено на базе микропро-
цессора Intel i386EX. В его состав входит оперативная память
RAM и постоянная память Flash PROM. Управляющее уст-
ройство через общую шину осуществляет управление всеми функ-
циональными блоками кластера. Кроме того, в станции с дву-
мя абонентскими кластерами предусмотрено резервирование
управляющих устройств. При отказе управляющего устрой-
ства одного кластера, управляющее устройство второго кла-
стера обслуживает вызовы обоих кластеров.
Вместо плат аналоговых абонентских линий в кластеры
могут устанавливаться платы цифровых абонентских линий
189
со стандартной точкой U^. В каждую плату можно вклю-
чить до 16 двухпроводных цифровых линий, к которым под-
ключаются цифровые телефонные аппараты серии Optiset, про-
изводимые компанией Siemens.
Кластер И КМ включает в себя функциональные устройства,
аналогичные абонентскому кластеру: коммутационную мат-
рицу MUSAC, сигнальный процессор ADSP, контроллеры
HDLC и управляющее устройство на базе такого же микро-
процессора. Новыми узлами являются четыре микросхемы
FALC, выполняющие роль интерфейсов первичных потоков
(PRI) и позволяющие включать по одному каналу Е1.
Центральное коммутационное устройство занимает одну
плату на которой находятся: две коммутационных матрицы
MTSL, контроллеры HDLC и управляющее устройство на базе
микропроцессора i386EX. Каждая матрица имеет емкость
1024x512. За счет запараллеливания входов двух матриц по-
лучается коммутационное поле емкостью 1024x1024.
АЛ
<512
кластеры
ЦКУ
Станция 1
5хЕ1
ЦСЛ----—
7хЕ1
кластеры -
икм
Рис. 6.42. Структурная схема
станции МиниКОМ DX-500
на 1024 номера
На каждой общей плате
абонентского кластера, клас-
тера ИКМ и плате ЦКУ на-
ходится интерфейс RS-232,
служащий для включения ав-
томатизированного рабочего
места технического обслужи-
вания станцией.
Для построения станции
емкостью более 512 номеров
требуется групповой модуль
(ГМ), в который можно вклю-
чить до 24 каналов Е1. Эти ка-
налы используются для подклю-
чения к групповому модулю кла-
стеров ИКМ. Групповой модуль
выполняет транзитные соедине-
ния между кластерами ИКМ. На
рис. 6.42 приведен пример по-
190
Таблица 6.1
Емкость Платы АЛ Общие платы абонентского кластера Платы кластеров ИКМ Субмодули ИКМ Платы ЦКУ Количество блочных каркасов
128 АЛа 2хЕ1 4 1 - 1 - 1 (занимается половина каркаса)
256 АЛа 4хЕ1 8 2 - 2 - 1
512 АЛа 12хЕ1 16 4 3 - 2 2
строения станции на 1024 аналоговые АЛ и 14 каналов Е1 цифро-
вых СЛ. Станция на 1024 номера состоит из двух станций, на 512
номеров каждая, и одного ГМ. В последний включается 10 кана-
лов Е1, по пять от каждой станции на 512 номеров.
Оборудование станции размещается в шкафах, рассчитанных
на два или четыре блочных каркаса. Один блочный каркас зани-
мает один этаж шкафа. В табл. 6.1 приведен состав оборудова-
ния при включении аналоговых абонентских линий (АЛа) для
разной конфигурации станции МиниКОМ DX-500.
В качестве примера на рис. 6.43 показан внешний вид блоч-
ного каркаса станции с двумя абонентскими кластерами, од-
ним кластером ИКМ и двумя платами ЦКУ.
Для станции предусмотрены шкафы двух типоразмеров.
Шкаф типоразмера I имеет до двух блочных каркасов, а типо-
размера II — до четырех блочных каркасов. Шкафы имеют
ширину 0,8 м, глубину 0,6 м. Высота шкафа типоразмера I —
1,2 м, типоразмера II — 1,8 м.
191
Рис. 6.43. Блочный каркас станции МиниКОМ DX-500
6.6.3. Цифровая станция «Meridian-1»
Учрежденческая цифровая станция «Meridian-1» создана
фирмой Nortel в начале 90-х годов прошлого века и прошла
несколько этапов модернизации. Станция имеет четыре испол-
нения (опций): Опция 11С, Опция 51С, Опция 61С и Опция 81С,
отличающихся, в первую очередь, максимальной емкостью. Ши-
рокий ряд станций позволяет эффективно строить железнодо-
рожные сети связи с емкостью отдельных АТС от 30 до 12000
номеров. Любая опция станции может выполнять функции ОС,
УС и УАК. В станцию могут включаться аналоговые и цифро-
вые ТА, терминалы передачи данных, персональные компьюте-
ры. Станция обеспечивает согласование с цифровыми и анало-
говыми соединительными линиями с различными типами сиг-
нализации. При работе на цифровой сети связи может исполь-
зоваться сигнализация по общему каналу по протоколам меж-
дународного стандарта QSIG или по протоколу DPNSS1, при-
знанного рядом производителей коммутационного оборудова-
ния. Также поддерживается сигнализация DASS2, принятая в
Великобритании.
В станцию любой опции могут быть включены: аналоговые
и цифровые абонентские линии, аналоговые и цифровые со-
единительные линии, причем предусматривается гибкое коли-
чественное распределение указанных линий.
В состав любой станции входит следующее оборудование:
общее (СЕ), периферийное (РЕ) и оборудование электропита-
ния (PWR) (рис. 6.44). Общее оборудование подразделяется на
общую систему управления и на сетевые интерфейсы. Система
управления работает по децентрализованному принципу, в со-
ответствии с которым есть центральный процессор, получив-
ший название процессора вызовов (СР), и множество распре-
деленных по разным функциональным блокам периферийных
процессоров. К сетевым интерфейсам, в первую очередь, от-
носятся устройства коммутационного поля. Оборудование PWR
обеспечивает вторичное электропитание для всех устройств
станции. Периферийное оборудование предназначено для вклю-
чения разных абонентских линий, а также аналоговых соеди-
нительных линий. В станции Опций 51С...81С используется
193
13-2103
Рис. 6.44. Состав оборудования станции «Meridian-1»
цифровое коммутационное поле, распределенное между разными
модулями, вследствие чего оно получило название — комму-
тационная сеть. В зависимости от построения, выделяют стан-
ции: с половинной, полной и множественной сетевыми груп-
пами, которые имеют предельную емкость ЦКП, оцениваемую
в количестве входящих и исходящих трактов Е1: 16x16, 32x32
и 256x256.
Оборудование станций Опций 51С...81С размещается на
стативах. На стативе можно разместить до четырех блочных
каркасов, каждый из которых используется для установки лю-
бого из модулей станции. Модули заполняются соответст-
вующими платами в зависимости от их назначения и конфи-
гурации станции.
194
Опция 11С
Станция рассчитана на емкость до 480 портов, из которых
до 240 могут быть использованы для включения цифровых СЛ
(до восьми каналов Е1). Конструктивно станция может состо-
ять из одного, двух или трех модулей, из которых один — ос-
новной, а остальные — модули расширения. В основном моду-
ле находится общее и сетевое оборудование, а также до 10 пе-
риферийных плат. В каждом модуле расширения находится пе-
риферийное оборудование с количеством плат до 10. Одна пе-
риферийная плата предназначена для включения 16 аналого-
вых или цифровых абонентских линий, причем первая плата
требует занятия 16 портов, а вторая — 32. Модули имеют за-
крытое конструктивное исполнение и могут быть прикреплены
к стене или установлены на горизонтальной поверхности. Связь
между основным модулем и любым модулем расширения осу-
ществляется с помощью волоконно-оптического кабеля, длина
которого не превышает 10 м. Цифровое коммутационное поле
позволяет включать до 30 каналов Е1.
Станция имеет один блок центрального процессора (CPU),
построенный на базе 32-разрядного микропроцессора типа
Motorola 68040. Блок имеет оперативную память динамичес-
кого типа (DRAM) объемом 8 Мбайт. Для хранения программ
и данных используется флэш-память на 24 Мбайта. Блок CPU
имеет интерфейс для включения в сеть Ethernet, используемый
для технического обслуживания станции. Процессор может об-
служивать до 58 000 вызовов в час.
В состав станции может входить блок речевой почты, зани-
мающий 12 портов. На станции с тремя модулями может быть
организовано до 64 одновременных конференций, с тремя
участниками в каждой. Есть возможность организации конфе-
ренций с шестью участниками в каждой.
Опция 51С
Предельная емкость станции составляет 1000 портов, в кото-
рые можно включить до 360 цифровых СЛ (до 12 каналов Е1).
В станции используется половинная группа коммутационной
сети. В состав станции входит один базово-сетевой модуль (Core/
Network) и до 4 модулей интеллектуального периферийного
195
13*
оборудования (IPE). Базово/сетевой модуль включает в себя
секции общего управления и интерфейсов.
При включении в станцию абонентских линий она, как
минимум, должна иметь два модуля: базово/сетевой и IPE.
При необходимости к станции можно подключить еще три
модуля IPE.
Опция 61С
Данная опция отличается от предыдущей емкостью, достига-
ющей 2000 портов и дублированной системой управления. В
станции используется полная сетевая группа, для чего уже требу-
ется два базово-сетевых модуля, в каждом из которых нахо-
дится по одной секции общего управления и интерфейсов. На
рис. 6.45 показан пример построения станции емкостью 1280 АЛ
и 180 ЦСЛ (6 каналов Е1). Станция имеет два базово-сетевых
модуля: 0 и 1, образующих группу 0.
В интерфейсной секции каждого модуля находятся следую-
щие устройства: XNET и ENET — платы коммутационной сети,
PRI — плата на два интерфейса El, Conf/TDS — плата кон-
фернцсвязи и тональных сигналов, Контр, синх. — плата кон-
троллера синхронизации, ЗРЕ — плата расширения на три пор-
та. Платы XNET, ENET и Conf/TDS подключены к двум ши-
нам: управления и коммутации. Платы ЗРЕ и PRI соединены
напрямую только с шиной управления. Шина управления не-
обходима для обмена информацией между подключенными к
ней платами и секцией общего управления. Через шину ком-
мутации производится распределение речевых данных между
платами коммутационной сети, а также ввод-вывод этих дан-
ных из платы Conf/TDS. Плата XNET предназначена для под-
ключения от одного до четырех модулей IPE по цифровой
линии, объединяющей четыре канала El (4Е1) и получившей
название superloop. Плата ENET позволяет подключить два
канала Е1 через плату PRI. Платы XNET и ENET содержат
внутри себя речевые запоминающие устройства. Плата Conf/
TDS имеет два независимых устройства, каждому из которых
доступны по 30 канальных интервалов внутри канала Е1. Ус-
тройство Conf производит цифровое суммирование речевых
196
Секция общего управления Базово-сетевой модуль О
IPB
СР I |юри/с| Гем
▲ зс
ЗРЕ ft
Интерфейсная секция
управление
Контр,
синх.
Conf/
TDS
комму-
тация
Абонентские линии ___2
ЦСЛ
Интерфейсная секция
|ЮРи/С| |CNl|<-!-»f3PE~tt
ж 4 :
управление
Контр,
синх.
IPB ;
Секция общего управления 1
Базово-сетевой модуль I
IPE
,_____LZZ7
| Controller-2 |
Conf/
TDS
ENET
PR
ЦСЛ
комму-
тация
Абонентские линии
1
Рис. 6.45. Построение станции «Meridian-1», опция 61
сигналов тех канальных интервалов, которые отведены для од-
ной конференции. Устройство TDS может передавать тональ-
ные сигналы одновременно 30 абонентам. Кроме того, оно
служит для обмена информацией при использовании многочас-
тотных систем сигнализации. Внутри одного модуля плата ЗРЕ
обеспечивает обмен управляющей информацией между секци-
ями общего управления и интерфейсов. Между двумя платами
ЗРЕ модулей 0 и 1 передаются речевые данные, а также управ-
ляющая информация. Передача управляющей информации
197
I
t
требуется, когда одна секция общего управления управляет всей
станцией.
Секция общего управления включает следующие устройства:
СР — плату процессора вызовов, CNI — плату интерфейса
для связи между базовой и интерфейсной секциями, IODU/C —
блок ввода-вывода данных на диск. Основными элементами
платы СР являются микропроцессор и оперативная память.
Главная функция блока IODU/C состоит в загрузке в оператив-
ную память СР программ и станционных данных. Для ввода
программ и данных этот блок имеет дисководы для гибкого и
компакт (CD) дисков. Этот блок может содержать накопитель
на жестком диске на 3,5 дюйма. Устройства секции общего
управления объединены межпроцессорной шиной (IPB).
Модуль IPE позволяет включить до 256 аналоговых и циф-
ровых АЛ. В это же число могут входить аналоговые соеди-
нительные линии. Модуль содержит: LC — платы абонент-
ских линий, Controller-2 — плату контроллера. В одну плату
LC можно включить до 16 аналоговых или цифровых АЛ. Конт-
роллер обеспечивает мультиплексирование цифровых потоков
максимум от 16 плат LC. На выходе контроллера формируется
общий цифровой поток, соответствующий четырем каналам
Е1, в котором абоненты имеют доступ к 120 канальным ин-
тервалам. Следовательно, в приведенном примере контроллер
осуществляет концентрацию нагрузки для аналоговых АЛ — в
2,1 раза (256/120). Для цифровых АЛ концентрация удваивает-
ся, так как цифровая АЛ эквивалентна двум аналоговым АЛ.
Для уменьшения концентрации контроллер может раздельно
включаться в две или четыре платы XNET. В последнем слу-
чае потребуется плата типа Controller-4.
Станция с включенными в нее абонентскими линиями име-
ет не менее трех модулей (1 статив). При максимальной емко-
сти число модулей составит 10 (три статива).
Опция 81С
Станция данной опции может иметь емкость до 16 000 пор-
тов, что достигается применением множества сетевых групп,
число которых может достигать восьми. Станция имеет дубли-
198
IPB
Секция общего управления Базово-сетевой модуль О
Секция общего управления
Контр.
СИНХ.
Контр.
СИНХ.
|lODL7C| |СК1
Conf/
TDS
управление
коммутация
к группе I,
сетевой
модуль О
от группы 3,
сетевой
модуль О
ЦСЛ
Интерфейсная секция управление
коммутация
Базово-сетевой _моду_л_ь_ 1_
Conf/
TDS
|enet|
3_ -
FIJI
ш
\1 2 12/
цел
к группе 3,
сетевой
модуль I
оз группы I.
сетевой
модуль I
ш
Рис. 6.46. Построение станции «Meridian-1», опция 81
рованную систему управления. В станции необходимо устано-
вить либо два базово-сетевых модуля, либо два базовых моду-
ля. Базовый модуль содержит только секцию общего управле-
ния. На рис. 6.46 показана функциональная схема станции с
базово-сетевыми модулями 0 и 1, включающей четыре сетевых
группы 0...3. В интерфейсную секцию могут входить те же уст-
ройства, что и в Опции 61 С. В приведенном примере интерфейс-
ные секции обоих модулей предназначены только для включе-
ния цифровых СЛ в количестве 360 (12 каналов Е1). Чтобы
получить единую коммутационную сеть для всех сетевых групп
в состав каждой интерфейсной секции базово-сетевых модулей
199
входит плата FIJI. Эта плата с одной стороны включается в ши-
ны управления и коммутации, с другой — в нее входят два оп-
тических кабеля, объединяющих в кольце все сетевые группы
станции. Секция общего управления состоит из тех же устройств,
но отличие заключается в возможности подключения к системе
управления всех сетевых групп. Это достигается включением в
шину IPB до трех плат интерфейса CNI или CNI-3. Плата CNI
позволяет подключить до двух, a CNI-3 — до трех групп. Допус-
кается комбинация из плат CNI и CNI-3. На рис. 6.46 показан
пример с двумя платами CNI.
В состав станции входят сетевые модули, в которых нахо-
дятся устройства, аналогичные интерфейсной секции базово-
сетевого модуля. На рис. 6.47 показан пример сетевого модуля
О группы 1, предназначенного для включения четырех моду-
лей IPE, рассчитанных на 1024 АЛ. В рассматриваемую стан-
цию всего должно входить восемь сетевых модулей, в кото-
рые должны включаться модули IPE, а также каналы Е1 для
организации цифровых СЛ.
С помощью плат FIJI образуются два оптических кольца,
необходимых для резервирования коммутационной сети стан-
ции. На рис. 6.48 показана схема организации колец на приме-
Абонентские линии
Рис. 6.47. Сетевой модуль станции «Meridian-1»
200
Сетевой Сетевой
модуль I модуль О
Группа 3
Сетевой Сетевой
модуль 1 модуль О
Группа 2
Сетевой Сетевой
модуль 1 модуль О
Группа 1
Рис. 6.48. Схема организации оптических колец на станции «Meridian-1»
ре четырех сетевых групп. Каждое кольцо объединяет по по-
следовательной схеме платы четырех модулей 0 или 1. Опти-
ческий кабель включается в стыки Т (передача) и R (прием).
Цифровые потоки в кольцах передаются в разных направлени-
ях. Внутри кольца обмен идет на основе протокола Sonet ОС 12с
(в кольце скорость цифрового потока 622 Мбит/с). Структура
с двумя кольцами обеспечивает практически не блокируемые
соединения между сетевыми группами. Между каждой парой
смежных плат FIJI доступно до 960 канальных интервалов с
односторонней передачей. Следовательно, система из восьми
сетевых групп позволяет получить 7 680 канальных интервалов
для 3 840 одновременных разговоров. В рассматриваемой схе-
ме (см. рис. 6.48) из четырех групп образуется 3 840 канальных
интервалов для 1 940 одновременно идущих разговоров.
Сеть с двумя кольцами полностью резервирована: каждое
кольцо способно пропускать трафик для всех восьми групп.
При отказе одного кольца другое автоматически принимает на
себя все вызовы. Потерь вызовов при переключении не проис-
ходит. В нормальном состоянии трафик делится поровну между
201
двумя кольцами и количество канальных интервалов между
каждой парой смежных плат FIJI равно 480. Если одно из ко-
лец неработоспособно, то в рабочем кольце количество каналь-
ных интервалов удваивается. Таким образом, выход из строя
одного из колец не приводит к снижению пропускной способ-
ности коммутационной сети. Как видно из рис. 6.48, одно кольцо
относится к нулевым или первым модулям всех групп. Чтобы
обеспечить соединения между всеми портами станции, а также
обслуживание всех вызовов станции одним кольцом, между
модулями 0 и 1 каждой группы образованы двусторонние циф-
ровые линии (на рис. 6.48 эти линии включены в стыки J).
Система управления Опций 51С...81С
Управляющий комплекс станции, кроме Опции 51 С, вклю-
чает в себя оборудование секций общего управления базово-
сетевых модулей 0 и 1 или базовых модулей 0 и 1. В Опции
51С управляющий комплекс состоит только из одной секции
общего управления.
В управляющем комплексе станций Опций 61С и 81С один
СР активный и обслуживает все вызовы станции. Второй —
резервный и при нормальной работе системы производит кон-
троль (мониторинг) за исправностью станции. При обнаруже-
нии неисправности в активном СР, резервный берет управле-
ние на себя. Система управления одного базового (базово-се-
тевого) модуля регулярно проверяет состояние другого анало-
гичного модуля. Данные из памяти активного СР периодичес-
ки копируются в память резервного СР, что обеспечивает не-
прерывность процесса обслуживания вызовов при переключе-
нии с основного на резервный СР.
Платы СР соединены кабелем, что позволяет иметь доступ
к памяти любой платы и двухпроцессорный режим работы.
Соединение плат IODU/C обеспечивает ввод программ и дан-
ных с накопителя любого базово-сетевого или базового модуля.
На плате СР используется 32-битовый процессор Motorola
68LC060, с тактовой частотой 66 МГц. Системная память мо-
жет иметь объем от 48 до 128 Мбайт. В состав системной па-
мяти входят: оперативная память динамического типа (DRAM),
202
постоянная память (ROM) и программируемая постоянная флэш-
память (Flash EPROM). В оперативную память загружаются
рабочие программы и данные. Объем этой памяти может дос-
тигать 80 Мбайт. Память ROM необходима в основном для
хранения программ запуска станции, a Flash EPROM — для
хранения различных кодов: кода запуска станции, кода опера-
ционной системы, кода процесса обслуживания вызовов и дру-
гих. Плата СР имеет два интерфейса последовательных портов
СОМ1 и COM2 (интерфейсы RS232C). Последовательный порт
служит для подключения персонального компьютера АРМ тех-
нического обслуживания станции. Внутри платы СР организо-
вана шина IPB, которая представляет собой высокоскоростную
32-разрядную мультиплексированную многопользовательскую
шину адресов и данных. Шина асинхронная, со скоростью об-
мена в сотни мегабит в секунду.
Для повышения производительности управляющего
комплекса в станции Опции 81С может быть установлена плата
процессора вызовов типа СР РП. В этом случае используется
микропроцессор типа Intel Pentium II с тактовой частотой
Статив 1 Статив 0 Статив 2 Статив 3
Рис. 6.49. Размещение оборудования на стативах станции «Meridian-1»
203
266 МГц. На плате расширено число внешних портов, исполь-
зуемых для техобслуживания станции. Кроме портов СОМ1 и
COM2, есть порты LAN1 и LAN2 для подключения к сети
Ethernet и порт USB. Станция с платой СР РП способна об-
служить до 320 000 вызовов за час.
Стативы станции размещаются в помещении рядами. Один
статив имеет следующие размеры в миллиметрах: высота —
2083, ширина — 813, глубина — 660. На рис. 6.49 показан
пример расположения четырех стативов с оборудованием стан-
ции Опции 81 С. Станция содержит два базово-сетевых моду-
ля, восемь сетевых модулей и шесть модулей IPE. Такая кон-
фигурация соответствует четырем сетевым группам и рассчитана
на 1536 АЛ (каждый модуль IPE подключается к 2-3 платам
XNET в сетевых модулях) и до 1260 цифровых СЛ (42 канала Е1).
6.6.4. Цифровые станции Definity
На ведомственных сетях связи находят применение цифро-
вые коммутационные станции Definity ECS, получившие на-
звание унифицированной платформы коммуникационного сер-
вера. Такая платформа является одним из основных продук-
тов, представляемых американской компанией Avaya. Плат-
форма включает в себя несколько типов цифровых АТС, что
позволяет эффективно строить коммутационные станции от
30 до 20 000 номеров. Станция любого типа предоставляет
услуги сети ISDN, позволяет построить центр по обработке
вызовов (Call Centre), имеет встроенную систему микросото-
вой мобильной связи на основе стандарта DECT. Развитием
данной платформы являются системы Definity IP и IP600, по-
зволяющие предоставлять мультимедийные услуги на сетях с
пакетной коммутацией со стеком протоколов TCP/IP.
В дальнейшем рассматриваются характеристики станций
Definity типа CMC, SI и 3GR.
Построение станций
Станции Definity, независимо от типа, строятся с децентра-
лизованным управлением из модулей различного назначения.
Главным модулем, входящим в любую станцию, является
204
АЛ СЛ АЛ СЛ АЛ СЛ
!
Рис. 6.50. Варианты построения станции Definity
процессорный модуль — PPN (Processor Port Network). Он вклю-
чает в себя центральный процессор, а также периферийные ин-
терфейсы для включения аналоговых и цифровых абонентских
(АЛ) и соединительных (СЛ) линий разных типов. Для увели-
205
чения емкости станции применяются модули расширения —
EPN (Expansion Port Network) и центральный коммутатор —
CSS (Center Stage Switch).
На рис. 6.50 показаны возможные варианты построения стан-
ции Definity. В простейшем случае станция строится из одного
модуля PPN (рис. 6.50, а). Если не хватает емкости PPN, к нему
можно напрямую подключить до двух модулей EPN (рис. 6.50, б).
Модули EPN могут быть непосредственно связаны между собой.
Они в основном содержат периферийные интерфейсы и управля-
ются со стороны PPN. Дальнейшее расширение емкости идет за
счет коммутатора CSS. Коммутатор может включать в себя от
одного до трех блоков коммутации — SN (Switch Node). На
рис. 6.50, в показан пример построения станции с одним блоком
SN, в который можно включить до 15 модулей EPN. Если в состав
CSS входят два блока SN, то станция может содержать до 29 модулей
EPN. Станция с максимальной емкостью на основе CSS может
включать 43 модуля EPN (рис. 6.50, г). В два блока SN включается
по 14 модулей EPN, а в один — 15 таких модулей. Блоки SN
связаны между собой по последовательной схеме. Такой же емко-
сти можно достигнуть при использовании одного коммутатора
ATM (рис. 6.50, д). Возможен вариант построения одной станции
с множеством коммутаторов ATM (ATM — технология асинхрон-
ной передачи с коммутацией пакетов одинаковой длины), распо-
ложенных в разных пунктах сети ATM, в которых также находят-
ся модули EPN.
Во всех конфигурациях модуль PPN управляет всеми моду-
лями EPN и коммутатором CSS или ATM.
Во всех рассмотренных вариантах построения станции Definity
межмодульная и межблочная связь организуется по оптическо-
му кабелю. При необходимости межмодульная связь может быть
обеспечена по каналам Е1, организованным по металлическо-
му кабелю. Однако в последнем случае емкость системы и/или
ее пропускная способность могут уменьшиться.
Конструктивное исполнение станции
В зависимости от требуемой максимальной емкости стан-
ция может строиться из шкафов следующих типов: компакт-
206
ный шкаф, подвешиваемый к стене (СМС — Compact Modular
Cabinet); однокаркасный шкаф (SCC — Single-Carrier Cabinet);
многокаркасный шкаф (МСС — Multi-Carrier Cabinet). Стан-
ция в однокаркасном исполнении может состоять не более чем
из четырех шкафов. Количество многокаркасных шкафов опре-
деляется емкостью станции и может составлять более десяти.
В зависимости от используемой конструкции станции Definity
делятся на три вида: csi, si и г. Станция вида csi размещается
только в компактных шкафах, число которых может меняться
от одного до трех. Для станции вида si можно использовать
конструкцию типа SCC или МСС. В станции вида г модули
PPN размещаются только в многокаркасных шкафах, а моду-
ли EPN могут устанавливаться как в многокаркасных шкафах,
так и однокаркасных шкафах.
Структура модулей станции
На рис. 6.51 показана структура модулей PPN и EPN, свя-
занных между собой оптическим кабелем.
Модуль PPN включает в себя узлы: управления и коммута-
ции (SPE —Switch Processing Element), периферийных портов
(Ports) и интерфейсов расширения (EI — Expansion Interface).
Внутри PPN образованы шины, предназначенные для передачи
информации по каналам с временным разделением (TDM-ши-
на) и в виде пакетов (шина пакетов).
В модуль EPN входят периферийные порты, интерфейсы
расширения, узел технического обслуживания (Maintenance).
Все узлы соединены TDM-шинами и шинами пакетов.
Узел SPE представляет собой компьютер, обеспечивающий
работу всей системы, включая коммутацию и обработку вы-
зовов, управление периферийными портами. В состав SPE вхо-
дят процессор, память и устройство управления коммутацией
каналов и пакетов — Net/Pkt. В любой станции используется
RISC-процессор. В зависимости от вида станции процессоры
работают на частоте: 25 МГц (csi, si) и 33 МГц (г). В серверах
Difinity One и IP600 центральный процессор выполнен на базе
Pentium III с частотой 500 МГц. В SPE входит память трех
видов: оперативная (RAM), флэш-память и память на энер-
207
Терминал ТО АЛ и СЛ
Терминал ТО АЛ и СЛ
Рис. 6.51. Структура модулей PPN и EPN станции Definity
208
гонезависимом накопителе. Станции csi и si имеют RAM и флэш-
память по 32 Мбайта. Оперативная память — динамического
типа (DRAM). В станциях вида г оперативная динамическая
память может достигать 128 Мбайт. Системы Difinity One и
IP600 имеют от 256 до 512 Мбайт синхронной динамической
памяти (SDRAM). Для станций вида csi и si накопитель вы-
полнен на базе карты памяти PCMCIA, а в других станциях
применяется жесткий или оптический диск.
Внутри PPN TDM-шины и шины пакетов образуют сеть, по-
лучившую название сеть портов (PN — Port Network). Одна TDM-
шина, в свою очередь, разделена на две параллельные 8-битовые
шины: А и В, работающие одновременно. TDM-шина позволяет
организовать 484 основных цифровых каналов и 28 таких же
служебных каналов. Шина пакетов представляет собой 18-бито-
вую параллельную шину, на которой организованы логические
каналы, связывающие SPE через периферийные порты с пользо-
вательскими терминалами. Эта шина также используется для под-
держки специфических портов внутри системы, например, рабо-
тающих с протоколами канала D ISDN или сети Х.25. Как пра-
вило, станции вида csi не имеют шины пакетов.
Периферийные порты служат для включения в станции меж-
станционных соединительных линий и линий абонентских ус-
тройств, обеспечивающих, в первую очередь, коммутацию ка-
налов. Такие порты включаются в TDM-шины. Существует
множество типов плат, реализующих функции периферийных
портов и позволяющих включать как аналоговые, так и циф-
ровые линии. Для аналоговых линий периферийные порты про-
изводят аналого-цифровое и обратное преобразования. Исполь-
зуется ИКМ-преобразование по A-закону кодирования. При
необходимости кодирование может происходить по jx-закону.
В систему входят также периферийные специфические порты,
включенные в шины пакетов. К таким портам со стороны
пользователей могут подключаться сети с пакетной коммута-
цией, например, сеть Х.25 по стыку RS-232.
В модулях PPN и EPN находятся однотипные интерфейсы рас-
ширения. С внешней стороны в каждый интерфейс включается
оптический кабель, а с внутренней — TDM-шина и шина пакетов.
209
14-2103
В состав станции Definity входят сервисные узлы, необхо-
димые для автоматизации и централизации технического об-
служивания станций, а также для предоставления абонентам
дополнительных сервисных функций. В систему технического
обслуживания входят терминалы ТО, обеспечивающие мони-
торинг, поиск неисправностей и администрирование систем.
Как показано на рис. 6.51, терминалы ТО могут подключать-
ся к любому из модулей PPN или EPN. На практике постоян-
ное подключение терминала ТО делается только для одного
модуля, обычно для PPN.
К дополнительным сервисным функциям следует отнести:
запись и воспроизведение голосовых объявлений, речевую почту,
синтез голоса и другие.
Модули попарно соединяются оптическим кабелем, по кото-
рому передаются двусторонние цифровые потоки по 34 Мбит/с,
что позволяет организовать до 512 двусторонних основных циф-
ровых каналов, из которых пользователям доступны 484 канала. В
зависимости от применяемых оптического кабеля и приемопере-
датчика длина кабеля без регенераторов может достигать 35 км.
Кроме рассмотренных выше устройств в каждый модуль
PPN и EPN входят один или множество узлов тональных сиг-
налов и тактовых импульсов. Узел содержит тональный гене-
ратор и детектор тональных сигналов. Обработка и формиро-
вание тональных сигналов необходимы при использовании меж-
станционной многочастотной сигнализации типа R2 и Rl,5.
Генератор тактовых импульсов необходим для синхронизации
работы узлов соответствующего модуля.
На сетях ОбТС Российских железных дорог находят приме-
нение следующие платы периферийных портов:
- абонентских линий:
• TN2793B — плата аналоговых абонентских линий, позво-
ляющая включать до 24 линий с телефонными аппаратами,
имеющими декадный (импульсный) или тональный номерона-
биратель; длина абонентской линии при использовании витой
пары с диаметром жил 0,5 мм может достигать 6,1 км;
• TN2214B — плата цифровых двухпроводных абонентских
линий; можно подключить до 24 линий с фирменными телефон-
210
ними аппаратами серии 6400; максимальное расстояние при ис-
пользовании витой пары диаметром 0,5 мм составляет 1,2 км;
• TN2198B — плата цифровых двухпроводных абонентских
линий со стандартной точкой U^o; включение до 12 линий;
протоколы соответствуют стандарту ISDN-BRI; максимальное
расстояние при использовании витой пары диаметром 0,5 мм
составляет 5,5 км;
• TN2185B — плата цифровых четырехпроводных абонен-
тских линий со стандартной точкой So; включение до восьми
линий; протоколы соответствуют стандарту ISDN-BRI;
• TN556 — плата цифровых четырехпроводных абонентских
линий со стандартной точкой So; включение до 12 линий; прото-
колы соответствуют стандарту ISDN-BRI; максимальное рассто-
яние при использовании витой пары диаметром 0,5 мм составля-
ет 560 м; допускается включение в одну линию до 24 терминалов;
- соединительных линий:
♦ TN464 или TN2464 — плата цифровых соединительных
линий, организованных с помощью одного канала Е1; может
работать в качестве PRI сети ISDN; работает с системами
сигнализации по двумм ВСК и с многочастотным кодирова-
нием R2 и Rl,5, включая передачу сигналов АОН в соответ-
ствии с российским стандартом; плата TN2464 также обеспе-
чивает эхо-компенсацию по каждой соединительной линии;
♦ TN2109 — плата четырехпроводных каналов тональной
частоты для работы со специализированной одночастотной
сигнализацией аналоговой сети ОбТС (каналы ДАТС); вклю-
чение до четырех каналов;
♦ TN2199 — плата трехпроводных соединительных линий
с передачей сигналов постоянным током и многочастотным
кодом Rl,5 (российский стандарт).
С развитием услуг IP-телефонии найдут широкое применение
периферийные порты, обеспечивающие связь с сетями с пакет-
ной коммутацией. Примером платы с такими портами может
быть плата типа TN2302AP, имеющая интерфейс 10/100 Base Т
для подключения к локальной сети Ethernet, работающая с про-
токолом Н.323 и организующая от 32-х до 64-х речевых соеди-
нений в зависимости от способа кодирования речи. Внутри мо-
211
14*
дуля PPN плата включается в TDM-шину. Эта плата на сети IP-
телефонии выполняет функции шлюза и привратника.
На сети ОбТС находят применение станции Definity следу-
ющих типов: CMC, SI и 3GR, отличающихся предельной ем-
костью и конструктивным исполнением. В табл. 6.2 приведе-
ны основные технические характеристики станции Definity раз-
ных типов. Характеристики соответствуют следующим усло-
виям. Станция СМС состоит из трех компактных шкафов. Мак-
симальная емкость станции SI образуется при использовании
одного модуля PPN и двух модулей EPN, каждый из которых
занимает один многокаркасный шкаф.
Таблица 6.2
Тип станции Definity Общее максимальное количество портов Максимальное коли- чество абонентских портов Максимальное коли- чество портов соеди- нительных линий Количество одновре- менных разговоров Производительность процессора (вызовов в час) Количество платомест для периферийных портов Конструктивное исполнение
СМС 672 672 400 242 40 000 28 csi
SI 2 800 2 400 400 726 40 000 281 si
3GR 29 000 25 000 4 000 7 744 100 000 4 232 г
При переходе от портов к линиям следует помнить, что
аналоговая абонентская линия занимает один порт, а цифро-
вая абонентская линия — два порта. Каждый порт соедини-
тельной линии соответствует одному основному цифровому ка-
налу внутри канала Е1 или одной аналоговой СЛ.
Для станций SI и 3GR могут быть приняты меры по повы-
шению надежности работы, к которым относятся: дублирова-
ние узла SPE в модуле PPN, дублирование узла тональных
212
Каркас управления
Блок пита-
ния уст-
ройств
каркаса
Блок распределения
питания
Рис. 6.52. Шкаф модуля PPN
Каркас периферийных
портов
Каркас периферий-
ных портов или
управления
Блок вентиляторов
Каркасы периферий-
ных портов или бло-
ка коммутации
Каркас
периферийных
портов
Каркас пери-
ферийных пор-
тов или бло-
ков комму-
тации
Рис. 6.53. Шкаф модуля EPN
Каркас периферийных __
портов
Каркас управления
модулем расширения
Каркас периферийных
портов или блока
коммутации
Блок распределения —
питания
213
сигналов и тактовых импульсов в модулях PPN и EPN, меж-
модульные соединения по двум оптическим кабелям.
Оборудование станции СМС обычно получает питание от
источника переменного тока напряжением 220 В, 50 Гц. Блок
питания входит в состав станции. Станции SI и 3GR комп-
лектуются блоками питания от сети переменного тока напряже-
нием 220 В, 50 Гц (АС-источник) или от источника постоянного
тока напряжением 48 В (DC-источник). В любом случае предус-
матривается резервирование питания с использованием систе-
мы бесперебойного питания (UPS) (АС-источник) или системы
буферного питания с аккумуляторной батареей (DC-источник).
На рис. 6.52 и 6.53 показаны многокаркасные шкафы, пред-
назначенные для модулей PPN и EPN соответственно. Каж-
дый шкаф имеет семь полок, пять из которых используются
для каркасов с оборудованием модуля PPN или EPN. На средней
полке находится блок с шестью вентиляторами, служащими
для вытяжения воздуха из шкафа. Внизу находится блок рас-
пределения питания по каркасам шкафа.
6.6.5. Цифровые станции Integral ЗЗхЕ
Станции Integral ЗЗхЕ предназначены для применения на
ведомственных сетях связи с функциями ISDN. Эти станции
имеют модульное построение, что обеспечивает эффективное
построение сетей с емкостью отдельных станций от нескольких
десятков номеров до 12... 14 тысяч номеров. Оборудование стан-
ций производится в Германии компанией Tenovis.
В основу построения станций заложены модули, отличаю-
щиеся емкостью и конструктивным исполнением. Каждый
модуль представляет собой автономную станцию. Достиже-
ние требуемой емкости станции достигается непосредствен-
ным соединением модулей или объединением модулей с помо-
щью транзитного модуля. На рис. 6.54 показана структурная
схема одного модуля. В модуль входят блоки следующего на-
значения: линейных интерфейсов (ICU — Interface Control Unit),
транспортный (MTU — Module Transport Unit) и общего уп-
равляющего устройства (GCU — General Control Unit). Каж-
дый блок представляет собой отдельную плату. Линейные ин-
214
терфейсы предназначены для
включения абонентских и со-
единительных линий как
цифровых, так и аналого-
вых. Транспортный блок
включает в себя коммутаци-
онное поле, устройства при-
ема и передачи тональных
сигналов и передачи корот-
ких речевых сообщений, а
также обеспечивает обмен
управляющими данными
между всеми блоками через
общую шину — C-bus. Об-
щее управляющее устрой-
ство служит для управления
всеми соединениями, прохо-
Рис. 6.54. Структурная схема моду-
ля станции Integral ЗЗхЕ
дящими через модуль, а также для мониторинга и админист-
рирования модуля. Обслуживаемый трафик либо замыкается
внутри модуля (соединения между линиями данного модуля),
либо действует между модулями (соединения между линиями
разных модулей). Два модуля могут непосредственно соеди-
няться между собой с использованием волоконно-оптическо-
го кабеля (рис. 6.55). При необходимости объединить больше
модулей применяется транзитный модуль — ТМ, для связи с
которым также используется волоконно-оптический кабель.
На рис. 6.56 показан пример соединения трех модулей. Для
объединения модулей внутри транзитного модуля находится
блок связи транспортных блоков (IMTU). Блок IMTU выпол-
няет функции коммутации и управления соединением. В тран-
зитный модуль можно включить до 32-х модулей. Длина во-
локонно-оптического кабеля межмодульных соединений мо-
жет достигать 15 км.
На российских сетях связи находят наибольшее примене-
ние следующие платы линейных интерфейсов:
• ASCEU — плата аналоговых двухпроводных абонентских
линий на 16 линий;
215
• DUPO — плата цифровых абонентских линий со стандарт-
ной точкой и^0 на 16 линий;
• DS0 — плата цифровых абонентских линий со стандарт-
Абонентские и соединительные линии Абонентские и соединительные линии
Рис. 6.55. Построение станции
Integral ЗЗхЕ из двух модулей
• UIP — плата универ-
сальной интерфейсной плат-
формы на четыре субмоду-
ля, предназначенных для
включения цифровых або-
нентских линий со стандар-
тными точками So, UpQ и
U^q, а также линии интер-
фейса V.24;
• ATLC — плата аналого-
вых соединительных линий на
восемь линий, используется
для связи с речевой почтой;
• DT21 — плата канала
Е1 для организации цифро-
вых СЛ с сигнализацией по
ОКС типа: DSS1 (EDSS1),
QSIG, TNET, DPNSS;
• CAS — плата канала
Е1 для организации циф-
ровых СЛ с сигнализаци-
ей по двум ВСК и много-
частотной сигнализацией,
включая российский стан-
дарт Rl,5.
На плате UIP устанав-
ливается до четырех суб-
модулей следующих типов:
S0M — два интерфейса со
стандартными точками So;
UP0M — два интерфейса
со стандартными точками
U^o; UK0M — один интер-
216
фейс со стандартной точкой
U^o; V.24M — один интер-
фейс V.24; CL2M — интер-
фейс синхронизации, обес-
печивающий прием и пере-
дачу синхросигналов. Суб-
модули устанавливаются в
любом сочетании.
Общее управляющее ус-
тройство GCU представля-
ет собой отдельную плату
типа СВ (Computer Board)
или HSCB (High Speed СВ).
На последней, обеспечива-
ющей большую скорость
работы GCU, расположен
центральный процессор
Motorola 68ЕС040 (тактовая
частота 33 МГц), оператив-
ная 32-разрядная память
RAM динамического типа
объемом 32 Мбайт с воз-
Рис. 6.56. Построение станции
Integral ЗЗхЕ с транзитным модулем
можностью расширения до
64 Мбайт, два жестких дис-
ка и другие элементы.
Модуль MTU, представляющий собой отдельную плату типа
CF, состоит из следующих устройств (рис. 6.57): коммутацион-
ной матрицы MSM, управляющего контроллера MSMC, интер-
фейса управляющей шины CBI и дополнительных компонентов
ACS. Приведенные на рисунке параметры соответствуют макси-
мальной емкости модуля. В матрицу MSM включено 25 цифро-
вых линий с потоками по 4 Мбит/с (фактически 4 096 Кбит/с).
Каждая линия эквивалентна двум линиям ИКМ-30. Бульшая часть
(17 линий) служат для включения в коммутационное поле ли-
нейных интерфейсов ICU, а также управляющего устройства GCU.
Четыре линии используются для межмодульной связи, две —
для дополнительных компонентов. Одна линия предназначена
217
Рис. 6.57. Функциональная схема модуля MTU
для подключения блока речевых сообщений VAF. Матрица MSM
построена из нескольких коммутационных микросхем. К допол-
нительным компонентам относятся: тональный генератор TG,
приемник сигналов тонального набора номера DTMF-R, мик-
сер МХЕ и устройство коротких голосовых сообщений SVA.
Тональный генератор вырабатывает известительные сигналы,
такие как: ответ станции, контроль посылки вызова, занято.
Генератор построен на базе цифрового сигнального процессора
(DSP), который может программироваться контроллером MSMC.
Это дает возможность гибко задавать параметры тональных сиг-
налов в соответствии с национальными стандартами. Устрой-
ство SVA формирует и передает короткие голосовые сообщения
(например, «Пожалуйста, ждите»), а также музыкальные сигна-
лы, передаваемые вызывающему абоненту во время ожидания
обслуживания. Если требуется большее количество речевых со-
общений и/или сообщений большей длины, то должен использо-
ваться блок VAF, занимающий место линейного интерфейса.
Приемник DTMF-R имеет 12 входов, что обеспечивает од-
новременный прием по 12 канальным интервалам. В приемник
входит процессор DSP. Управление приемником DTMF-R осу-
ществляется контроллером MSMC. Данные, полученные при-
емником, используются коммутационными программами и могут
передаваться по шине C-bus.
218
Миксер МХЕ используется для организации конференцсвязи
и для посылки тональных сигналов абонентам после установ-
ленного соединения. Миксер также построен на основе процес-
сора DSP. В конференциях в одном модуле может быть исполь-
зован 41 канальный интервал в цифровых линиях с потоками по
4 Мбит/с. При построении станции из множества модулей, кон-
ференции могут быть организованы с применением миксеров
разных модулей. Миксеры работают под управлением коммута-
ционных программ с передачей сообщений по шине C-bus. Воз-
можности конференцсвязи могут быть расширены с помощью
дополнительных миксеров, включаемых на правах линейных ин-
терфейсов. Миксер может одновременно посылать тональные сиг-
налы десяти разговаривающим абонентам. Необходимость в по-
сылке таких сигналов обычно возникает в процессе выполнения
дополнительной услуги (например, посылается тиккер при уве-
домлении абонента о новом входящем вызове).
В волоконно-оптическом кабеле межмодульной связи об-
разованы: 256 пользовательских каналов, двусторонний ка-
нал управления, взаимодействующий с шинами C-bus, канал
синхронизации. Для этого по кабелю в каждом направлении
передаются цифровые потоки со скоростью 10 Мбит/с.
По конструкции модули станции Integral ЗЗхЕ делятся на
две группы: настенного и стативного исполнения.
Существует три типа модулей настенного исполнения: WO, W1
и W2, отличающиеся предельной емкостью. В табл. 6.3 приведены
основные показатели этих модулей. Число портов показано при
включении только абонентских линий — либо аналоговых, либо
цифровых. При этом одной аналоговой линии соответствует один
порт, а цифровой линии — два порта. Если организуются цифро-
вые СЛ, то за одним каналом Е1 закрепляются 32 порта. В каждый
модуль входит по одной плате СВ (HSCB) и CF. В состав модуля
входит блок питания PS, который вырабатывает напряжения вто-
ричного питания для плат станции и вызывное напряжение. Пер-
вичным источником для этого блока может быть сеть переменного
тока 220 В или выпрямитель на 48 В постоянного тока.
Модули стативного исполнения бывают трех типов: В1,
В2 и ВЗ.
219
Таблица 6.3
Тип модуля Число портов Число мест для плат ICU Число плат СВиСР Размеры, мм
анало- говых цифро- вых Ширина Высота Глубина
W0 64 128 4 2 346 500 340
W1 128 256 8 2 456 500 340
W2 256 512 16 2 681 500 340
Модуль Bl занимает один блочный каркас, на котором
размещаются платы линейных интерфейсов, по одной плате
СВ (HSCB) и CF и один или два блока PS. Модуль В2 занима-
ет два блочных каркаса, из которых первый включает набор
плат, аналогичный модулю В1, а второй — те же платы, кроме
СВ (HSCB) и CF. Места установки последних плат остаются
свободными. В табл. 6.4 приведены основные показатели мо-
дулей В1 и В2. Модуль ВЗ является транзитным модулем, в
который можно включить до 32-х обычных модулей.
Таблица 6.4
Тип модуля Число портов Число мест для плат ICU Число плат СВиСР Размер блочного каркаса, мм
анало- говых цифро- вых Ширина Высота Глубина
В1 256 512 16 2 785 710 300
В2 512 >512 32 2
Модули Bl, В2 и ВЗ размещаются на стативах двух типов:
1/2К и К. Первый рассчитан на установку двух блочных каркасов,
а второй — четырех. При размещении на одном стативе двух
модулей В2, можно построить станцию емкостью 1 024 порта.
При включении в модуль ВЗ 32-х модулей В2 будет постро-
ена станция с максимальной емкостью 16 384 (512x32) порта.
Такая станция займет 16 стативов типа К с модулями В2 и
один статив типа1/2К с модулем ВЗ.
220
На рис. 6.58 для примера показан внешний вид модуля W1.
Слева находится блок питания PS. Места для плат ICU, СВ
(HSCB) и CF нумеруются с 1 по 10. Места 9 и 10 предназна-
чены только для плат СВ (HSCB) и CF соответственно. В вер-
хней части модуля располагаются адаптеры для подключения
кабеля абонентских и соединительных линий, а также венти-
лятор для плат СВ (HSCB) и CF.
К оборудованию станции Integral ЗЗхЕ относятся системные
телефонные аппараты нескольких типов, представляющие со-
бой цифровые аппараты со специализированным сигнальным
протоколом (протокол сетевого уровня модели ВОС), позволя-
ющие получить больше функций по сравнению со стандарт-
Рис. 6.58. Внешний вид модуля W1
221
Рис. 6.59. Системный телефонный аппарат типа ТН13
ным цифровым телефонным аппаратом. На рис. 6.59 показан
внешний вид системного телефонного аппарата типа TH 13. Ап-
парат имеет 11-строчный дисплей, показывающий различные
символы и пиктограммы. На дисплей выводится разнообраз-
ная информация: текущее время, номер и/или имя вызывающе-
го и вызываемого абонентов, короткие текстовые сообщения
(дополнительная услуга «UUS»), сообщения меню и другое. Кно-
почный пульт включает кнопки следующего назначения:
- кнопки набора номера;
- 12 функциональных кнопок, восемь из которых жестко
запрограммированы на определенные функции (например,
«разъединение», «повторный набор», «громкая связь», «теле-
фонная книга» и другие); остальные четыре кнопки могут быть
запрограммированы пользователем на нужные ему функции;
- 16 программируемых кнопок (расположены в два ряда
ниже дисплея) могут быть запрограммированы пользователем
на любые, необходимые ему функции.
7. ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕЙ ТЕЛЕФОННОЙ
СВЯЗИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
ТРАНСПОРТА
7.1. Структура сетей телефонной связи,
обеспечение надежности связи
и управление потоками вызовов
Основные сведения о сетях связи. Сеть электросвязи — мно-
гофункциональная система, представляющая собой совокуп-
ность пунктов, соединенных пучками каналов для передачи
информации. Пункты связи подразделяются на оконечные, со-
держащие аппаратуру ввода-вывода, хранения и обработки
информации, и узловые (узлы коммутации — УК) для комму-
тации и распределения сообщений по направлениям связи. Ка-
налы сети связи могут быть проводными (образованными по
воздушным и кабельным линиям), световодными, спутниковы-
ми и радиоканалы. Для обеспечения качественного функциони-
рования сеть связи включает в себя систему управления, со-
держащую средства эксплуатации сети и ее восстановления.
Сети, обеспечивающие междугородную связь, называются меж-
дугородными, а сети связи, организованные в отдельных насе-
ленных пунктах (городах, поселках) — местными. По ведом-
ственной принадлежности различают сети Министерства свя-
зи России, а также сети отдельных ведомств, в частности, сети
железнодорожного, водного, воздушного транспорта и др.
Соединение двух абонентских пунктов в сетях с коммута-
цией может быть осуществлено средствами коммутации кана-
лов или пакетов. В сетях с коммутацией каналов между двумя
абонентами или группой абонентов перед передачей инфор-
223
Рис. 7.1. Схема сети с коммутацией каналов
мации создается отдельный тракт, который сохраняется в
течение всего времени передачи (рис. 7.1). В процессе уста-
новления соединения из-за занятости каналов связи или вы-
зываемого абонента, неответа абонента может произойти
потеря вызова. В сетях с коммутацией каналов в процессе
установления соединения может применяться и ожидание
предоставления средств связи. Коммутацию каналов приме-
няют на сетях с передачей информации в реальном масштабе
времени, в первую очередь на телефонных сетях; однако ча-
сто коммутацию каналов используют для передачи телеграф-
ных сообщений и данных.
В сетях с коммутацией пакетов (рис. 7.2) между абонентски-
ми пунктами передаются короткие блоки данных (пакеты), на
которые предварительно разбивается сообщение. Каждый па-
кет характеризуется признаком передаваемого сообщения и
направляется к требуемому пункту, где из принятых пакетов
это сообщение собирается. При передаче по сети пакеты могут
задерживаться на промежуточных (транзитных) УК. Сети с
коммутацией пакетов преимущественно применяют для пере-
224
дачи данных (в этом случае информация передается между
терминалами пользователей, компьютерами и другими уст-
ройствами передачи, обработки и хранения данных). Однако
при использовании так называемых широкополосных каналов
связи, работающих со скоростью передачи в несколько десят-
ков мегабит в секунду, сети с коммутацией пакетов можно
использовать и для обеспечения телефонных соединений.
Структура сети связи характеризует местоположение пунк-
тов и их взаимную связь посредством ветвей — пучков линий.
По структуре сети можно судить о ее возможности обеспечи-
вать доставку информации различным пользователям связи.
Если в сети два любых пункта (узла) соединены хотя бы одним
путем, состоящим из одной или нескольких ветвей, то такая
сеть называется связной. При этом число ветвей в каком-либо
пути между двумя узлами называется рангом пути. Под рангом
узла понимается число ветвей, исходящих из данного узла или
входящих в него. Всякая сеть характеризуется связностью s.
Под связностью понимается число независимых путей между
любыми узлами сети z и j. Независимыми являются такие пути,
в состав которых не входят одни и те же ветви. Если имеется
возможность передавать информацию из некоторого узла i сети
к узлу j по нескольким альтернативным путям, то каждый из
этих путей называют маршрутом, а сам процесс установления
конкретного маршрута — маршрутизацией. Ветви сети могут
быть ориентир о ванными (направленными) и неориентированными
(ненаправленными). Соответствующие этим ветвям пучки ка-
налов являются односторонними и двусторонними в зависи-
мости от того, возможна ли передача информации по каналам
в одном или обоих направлениях связи.
Топологические структуры телефонных сетей разнообраз-
ны. Однако можно выделить ряд типовых структур, прису-
щих большинству сетей и, в частности, сетям телефонной свя-
зи железнодорожного транспорта.
Полносвязная структура сети (рис. 7.3, а) — такая
структура, когда все узлы соединены между собой по принци-
пу «каждый с каждым». Она характеризуется максимальным
числом ветвей 7V(N - 1 )/2, (где N — число узлов сети) и боль-
225
15-2103
Рис. 7.3.Типовые топологические структурные схемы сетей связи
шой связностью: 5 = N-1. Организация такой структуры тре-
бует значительных материальных затрат из-за использования
на сети большого числа пучков каналов. Однако сеть приоб-
ретает высокую надежность, так как повреждение одной или
даже нескольких ветвей не вызывает перерывов в связи меж-
ду узлами сети.
Радиальная, или звездообразная структура сети
(рис. 7.3, б) является односвязной = 1) с минимальным
числом ветвей N - 1. Все соединения между оконечными узлами
осуществляются через центральный узел. Достоинством ра-
диальной структуры является то, что при ее применении на
сети требуется значительно меньшее число каналов, чем при
полносвязной структуре. Существенным недостатком такой
структуры является ее низкая надежность, так как выход из
строя одной ветви сети вызывает нарушение связи с соот-
ветствующим оконечным узлом. При повреждении централь-
ного узла сеть перестает функционировать. Радиальную струк-
туру сети целесообразно использовать на небольшой терри-
тории, когда длина ветвей невелика. С ростом длины ветвей
увеличивается стоимость сети.
226
Радиально-узловая структура сети (рис. 7.3, в)
объединяет в себе несколько радиальных. Ее достоинства и
недостатки, а также параметры (число ветвей и связность)
соответствуют радиальной структуре. По сравнению с ради-
альной радиально-узловая структура экономически более
выгодна при организации ее на большой территории. Сеть,
построенная с применением такой структуры, имеет иерархи-
ческие уровни. На рис. 7.3, в показан пример, когда на верх-
нем уровне иерархии расположен узел коммутации большей
значимости - класса I, на нижнем — подчиненные ему узлы
класса II. Выход из строя одного из узлов уровня II частично
нарушает работу сети.
Сеть, построенная с применением комбинирован-
ной структуры, также имеет узлы нескольких уровней иерар-
хии (рис. 7.3, г). В рассматриваемом примере комбинирован-
ной структуры сети узлы класса I образуют полносвязную сеть,
а каждый узел класса I совместно с двумя узлами класса II и
соответствующими оконечными узлами — радиально-узловую
структуру. Внутри каждой радиально-узловой структуры можно
выделить две-три радиальные структуры. Число ветвей в се-
ти с комбинированной структурой больше N - 1, но меньше
N(N - 1)/2. Связность также может быть различной. Напри-
мер, на рис. 7.3, г в случае установления соединений между
узлами класса I связность s - 2, для остальных вариантов
соединений 5=1. Комбинированная структура сети обладает
большей надежностью, чем радиально-узловая, но значитель-
но меньшей, чем полносвязная.
На сетях железнодорожного транспорта полносвязная струк-
тура часто используется для организации сетей местной связи
при наличии нескольких АТС. На междугородной сети, как
правило, используются комбинированная и радиально-узло-
вая структуры сети.
Надежность сети связи может рассматриваться как аппара-
турная и как структурная. В первом случае рассматривается
проблема надежности аппаратуры передачи и коммутации, а
также аппаратуры абонентских пунктов, т.е. аппаратурная
надежность отражает работоспособность отдельных элемен-
227
тов связи. Структурная надежность отражает функциониро-
вание сети в целом в зависимости от работоспособности или
отказов узлов или ветвей (каналов связи). Таким образом,
структурная надежность позволяет оценить возможность до-
ставки сообщений между абонентскими пунктами сети. В
учебнике рассматривается только структурная надежность.
Вследствие сложности структур сетей связи понятие надеж-
ности рассматривается не применительно к сети в целом, а
относительно ее элементов — узлов и ветвей. Отказом ветви
называется такое ее состояние, когда все каналы данной вет-
ви неработоспособны, т.е. полностью вышли из строя или их
параметры значительно отклонились от норм. Надежность ветви
зависит от аппаратурной надежности элементов систем пере-
дачи, внешних воздействий на линии связи и квалификации
обслуживающего персонала. Наименьшей надежностью обла-
дают ветви, каналы которых организованы по воздушным
линиям связи, так как эти линии подвержены значительным
механическим повреждениям. Наибольшей надежностью об-
ладают ветви, образованные по оптоволоконным и кабель-
ным магистралям. Количество отказов ветви пропорциональ-
но ее длине.
Отказ узла означает невозможность установления соедине-
ния между каналами разных пучков, включенных в узел, по-
скольку приводит к выключению из сети всех ветвей, связан-
ных с ним. На узлах предусматриваются меры по повышению
их надежности, так как выход из строя одного узла влечет за
собой более тяжелые последствия по сравнению с отказом
одной, а иногда и нескольких ветвей. Для повышения надеж-
ности узлов применяют резервирование оборудования, иног-
да многократное. Резервирование позволяет получить высо-
кую надежность узлов, и поэтому при анализе структурной
надежности сетей связи вероятность безотказной работы уз-
лов, как правило, принимается равной 1.
Для повышения структурной надежности сети связи мож-
но использовать следующие методы:
- применять обходные направления, когда при отсутствии
свободных каналов в кратчайшем по числу ветвей (прямом)
228
направлении связи вызов обслуживается по обходному марш-
руту через один или несколько транзитных коммутационных
узлов;
- резервировать линии и каналы связи, что достигается,
например, при прокладке двух кабелей или использовании
совместно проводных и радиорелейных каналов;
- применять системы технического контроля и восстановле-
ния, что обеспечивает снижение времени простоя каналов в
неработоспособном состоянии и уменьшает период восстанов-
ления элементов сети;
- использовать системы оперативного управления сетью связи,
обеспечивающей переключение групповых трактов или кана-
лов с одних направлений на другие.
Перечисленные методы позволяют повысить «живучесть»
сети, под которой понимается свойство сети сохранять путь
соединения между всеми или большинством узлов при массо-
вых разрушениях ее элементов. На реальных сетях, как пра-
вило, сочетают разные методы повышения структурной на-
дежности.
Управление потоками вызовов. Эффективным средством
повышения пропускной способности каналов сети и надеж-
ности связи является применение на сети способов управле-
ния потоками вызовов. При этом под пропускной способнос-
тью каналов сети понимается объем обслуженной каналами
связи нагрузки при заданной вероятности потерь вызовов.
Способы управления потоками вызовов могут быть реализо-
ваны применением управления объемом потоков вызовов и
управления путями передачи потоков (рис. 7.4).
В случае управления объемом потоков может использоваться
управление ограничением исходящей нагрузки от всех или части
узлов коммутации, реализуемое в узлах, и управление объе-
мом исходящей нагрузки, обеспечиваемое непосредственно
абонентами сети.
В первом случае при перегрузках на сети или повреждени-
ях ее элементов часть вызовов получает отказ в обслужива-
нии сразу при поступлении этих вызовов в узлы коммутации.
При этом не учитывается наличие или отсутствие в данное
229
Управление потоками вызовов
Рис. 7.4. Структурная схема классификации
способов управления потоками вызовов
время возможности обслуживать эти вызовы ресурсами сети.
Управление ограничением исходящей нагрузки может быть
реализовано при введении категорийности абонентов по пра-
ву доступа к сети. Другим примером является присвоение
разных категорий основным и транзитным вызовам, поступа-
ющим на каналы сети. Тогда при определенных условиях
работы сети вызовам низших категорий дается отказ в обслу-
живании даже при наличии свободных каналов, исходящих
из узла коммутации.
При управлении объемом исходящей нагрузки, обеспечи-
ваемом непосредственно абонентами сети, из узла коммута-
ции в определенные периоды времени (например, в период
наибольшей нагрузки) специальными акустическими сигналами
до абонента доводится информация об увеличении тарифа
платы за телефонный разговор. В этом случае абонент сам
принимает решение о необходимости вызова в данное время.
Управление путями передачи потоков предполагает нали-
чие нескольких альтернативных направлений (маршрутов) при
установлении соединения от узла коммутации i к узлу j (рис. 7.5),
причем при осуществлении такого соединения используется
лишь одно направление. Из всей совокупности возможных
направлений установления соединения из узла i к узлу j выде-
230
ляется кратчайшее по числу ветвей, ко-
торое является основным маршрутом
(на рис. 7.5 ветвь Ар. Это направление
выбирают в первую очередь. При от-
сутствии свободных каналов в основ-
ном маршруте выбирают одно из об-
ходных направлений. Критерием выбо-
ра часто является минимальное число
ветвей в обходном маршруте.
Можно выделить две группы прин-
Рис. 7.5. Фрагмент
сети с обходными
направлениями
ципов организации управления путя-
ми передачи потоков вызовов (см. рис. 7.4) — управление пе-
рераспределением обходных направлений и управление чис-
лом допустимых обходных путей.
Первая группа принципов подразделяется на две подгруппы:
управление порядком выбора обходных направлений, когда
при перегрузке сети или повреждении ее элементов изменя-
ется последовательность выбора обходных маршрутов, но
не изменяется их число и состав, и управление составом путей
передачи потоков, когда при изменении ситуации на сети не
используются одно или несколько обходных направлений,
но вместо них включается такое же число других обходных
маршрутов.
При возникновении перегрузки на сети часто неэффектив-
но, с точки зрения качества обслуживания вызовов, исполь-
зовать обходные направления. Принципы организации управ-
ления, позволяющие определить момент времени, когда ста-
новится неэффективно использовать часть или все обходные
маршруты и требуется исключить их из списка обходных,
используются при управлении числом допустимых обходных
направлений.
Если для любого узла сети i (z = 1, ..., N) заданы состав
исходящих из узла направлений связи (ветви сети) и последо-
вательность их выбора при установлении соединения к любо-
му другому узлу, то для узла i формируется план распределе-
ния информации План распределения информации описы-
вается матрицей маршрутов М-.
231
YAKj ... УАК„
M.~h. к..
‘ J yi
h .
m ml
(7.1)
Число столбцов матрицы равно количеству узлов сети, а
число строк — количеству ветвей, исходящих от узла к сосед-
ним с ним узлам. Очередность выбора ветви hp ... , hj, ..., hm
определяется численным значением элемента к матрицы
Элемент к может принимать целые численные значения начи-
ная с 0 (к = 0, 1,2, ...). Если элемент к - 0, то это означает, что
соответствующая данному элементу ветвь сети h не использу-
ется при установлении соединения от узла к требуемому узлу
(номер этого узла указан над соответствующим столбцом мат-
рицы Afz). Если к = 1, то выбор данной ветви сети осуществля-
ется в первую очередь и т.д. В качестве примера ниже пред-
ставлен один столбец матрицы маршрутов узла i для случая
выбора направлений к узлу j (см. рис. 7.5).
УАКу
(7.2)
При длительных перегрузках или повреждениях части ка-
налов сети план распределения информации может оказаться
неоптимальным, что повлечет за собой снижение пропускной
способности сети и ухудшение качества обслуживания або-
нентов. Для оптимизации плана распределения информации
необходимо осуществить его коррекцию, т.е. перераспреде-
лить последовательность выбора направлений связи или за-
менить их состав.
Метод управления путями передачи потоков, при котором
не предусматривается коррекция плана распределения инфор-
232
мации, принято называть статическим. В этом случае обход-
ные направления в узлах коммутации сети выбирают в стро-
го заранее заданном порядке. Если в процессе функциониро-
вания сети периодически изменяются планы распределения ин-
формации узлов коммутации или, иначе говоря, корректиру-
ются матрицы маршрутов, то такой метод управления назы-
вается динамическим.
При использовании статического и динамического управ-
ления путями передачи потоков сеть может быть построена
по иерархическому и симметричному принципам. В первом
случае на сети выделяются пучки каналов высокого исполь-
зования, избыточная нагрузка Уизб с которых передается на
обходные маршруты первого, второго и последующего выбо-
ра (рис. 7.6, а). Пучки каналов высокого использования не
занимаются под обходные соединения. При симметричном
принципе каждый пучок каналов может быть использован для
обслуживания основной Y и избыточной Уизб (рис. 7.6, б)
нагрузок. При иерархической структуре сети пучки каналов
высокого использования имеют большую протяженность, из-
меряемую иногда тысячами километров, и являются дорого-
стоящими, а их емкость рассчитывается при больших вероят-
ностях потерь вызовов (0,1...0,2). Пучки каналов для органи-
зации обходных соединений менее протяженные и рассчи-
тываются при малых потерях вызовов. В случае использова-
ния симметричного принципа построения сети пучки каналов
близки по длине; емкость этих пучков рассчитывается при
одинаковой вероятности потерь вызовов.
Рис. 7.6. Схема иерархического и симметричного принципов
организации обходных направлений
233
Существующие способы динамического управления путя-
ми передачи потоков делятся на детерминированные и стати-
стические. Детерминированными способами динамического
управления называются такие способы, при которых план
распределения потоков вызовов корректируется в соответствии
с ситуацией на сети связи перед каждой заявкой на соедине-
ние или перед группой таких заявок. В случае применения
статистических способов динамического управления план рас-
пределения потоков вызовов подвергается коррекции после
обслуживания каждого вызова или группы вызовов. Основа-
нием для изменения плана является информация о результа-
тах обслуживания каждого предыдущего или группы преды-
дущих вызовов.
Статический и динамический способы управления путями
передачи потоков могут применяться в комбинации со спосо-
бами управления объемами потоков вызовов. Таким спосо-
бом, например, является резервирование каналов на ветвях сети
для приоритетного обслуживания потоков основной нагруз-
ки. Суть резервирования каналов заключается в следующем.
Обходные маршруты имеют протяженность, превышающую
по числу ветвей протяженность основных направлений связи.
Чтобы уменьшить число случаев, при которых основной мар-
шрут невозможно образовать вследствие занятости каналов
обходными соединениями, нужно на каждой ветви сети резер-
вировать часть каналов для обеспечения соединений по ос-
новным маршрутам, запрещая при этом занимать эти каналы
для образования обходных путей. Число резервируемых ка-
налов W на ветви сети, емкость которой V каналов, можно
найти, пользуясь таблицами Эрланга, из выражения
где EV(Y) и Eg(Y) — функции потерь Эрланга (g = V - IV).
При использовании обходных маршрутов, состоящих из двух
ветвей, d - 1/2. Если применяются обходные маршруты, со-
стоящие из трех ветвей, то для них d = 1/3 и т.д. Величина g
называется порогом ограничения для транзитной нагрузки. Если
234
число занятых каналов на вет-
ви равно или больше порога g,
то транзитный вызов, поступа-
ющий на эту ветвь, получает
отказ в обслуживании.
Эффективность применения
на сети динамического и стати-
ческого способов управления
путями передачи потоков в зна-
чительной степени зависит от
поступающей на ветви сети на-
Рис. 7.7. Зависимость Р от Y при
разных способах управления
потоками вызовов
грузки.
В качестве примера рассмот-
рим зависимости вероятности
потерь по вызовам Р от значе-
ния первичной, поступающей на
каждую ветвь сети, нагрузки Y при различных способах управ-
ления (рис. 7.7). При этом рассматривается пятиузловая пол-
носвязная сеть, каждая пара узлов которой соединена дву-
сторонним пучком каналов емкостью V - 30. Кривая 1 соот-
ветствует случаю, когда вызовы обслуживаются только по
прямым путям, без применения обходных, и построена по пер-
вой формуле Эрланга. Кривая 2 соответствует статическому, а
кривая 3 — динамическому способу управления. На рис. 7.7
также приведены результаты для случаев применения на дан-
ной сети резервирования каналов в сочетании со статическим
(кривая 4) и динамическим (кривая 5) управлением.
Анализируя приведенные зависимости, можно отметить
следующее. Способ обслуживания вызовов только по прямым
путям является, как говорят, некритичным к увеличению на-
грузки, так как при этом способе каждый вызов занимает только
один канал при любой нагрузке. Статическое и динамическое
управление при малых поступающих нагрузках позволяют
снизить потери вызовов на сети по сравнению со способом
обслуживания только по прямым путям. Однако по мере ро-
ста нагрузки, начиная с некоторого ее критического значе-
ния, использование обходных направлений становится неже-
235
лательным, поскольку приводит к большим потерям вызовов
на сети, чем при способе обслуживания только по прямым
путям. Это справедливо при статическом и динамическом
управлении. Если при малых нагрузках (когда большинство
вызовов обслуживается по прямым маршрутам, а число тран-
зитных соединений невелико) применение обходных направле-
ний повышает пропускную способность сети, то с ростом
нагрузки возрастает число вызовов, направляемых для обслу-
живания на обходные маршруты. Каждый из этих вызовов
занимает две и более ветви сети, в результате чего происхо-
дит как бы насыщение сети, и в целом ее пропускная способ-
ность снижается. При больших нагрузках динамическое уп-
равление менее эффективно, чем статическое. В этом случае
при динамическом управлении чаще, чем при статическом,
происходит выбор обходных направлений с большим числом
транзитных участков (три и более ветвей), следовательно, сни-
жается пропускная способность сети в целом. Кривые 4 и 5
(см. рис. 7.7) свидетельствуют о том, что резервирование ка-
налов на ветвях сети для приоритетного обслуживания ос-
новной нагрузки в сочетании с обходными направлениями —
эффективное средство борьбы с перегрузкой сети. Как пока-
зали исследования, вероятность потерь на сети с обходными
маршрутами и резервированием каналов при любой поступа-
ющей нагрузке всегда меньше, чем в случае применения спо-
соба обслуживания вызовов только по прямым путям.
При использовании на сети способов управления путями
передачи потоков необходимо задавать количество допусти-
мых обходных маршрутов, а также допустимое число ветвей
в каждом маршруте. Как следует из вышеописанного, примене-
ние на сети большого числа обходных направлений, состоя-
щих из трех и более ветвей, при увеличении поступающей
нагрузки может привести к снижению пропускной способно-
сти сети. Исследования, проведенные применительно к условиям
функционирования сети железнодорожного транспорта, пока-
зали, что при статическом и динамическом управлении необ-
ходимо использовать не более трех обходных направлений,
причем число ветвей в каждом из них должно быть не более
236
двух. Обязательным в этом случае является применение ре-
зервирования каналов для обслуживания основной нагрузки.
Помимо резервирования каналов на сети может быть
применен и другой способ управления объемом потоков
вызовов — ограниченное ожидание обслуживания. В этом
случае при отсутствии свободных каналов в пучке поступа-
ющий вызов не теряется, а устанавливается на ограничен-
ное ожидание момента освобождения канала. Ограничено
может быть число мест ожидания или время ожидания в
очереди на обслуживание. В АТС и УАК с программным
управлением наиболее приемлема система обслуживания
вызовов с двойным ограничением, когда время ожидания
ограничено постоянной величиной t при фиксированной
длине очереди на обслуживание г. Введение ограничения на
длину очереди необходимо из-за ограниченных технических
возможностей оборудования АТС и УАК. Ограничивать
время ожидания необходимо для уменьшения дополнитель-
ной нагрузки на соединительные линии и приборы АТС и
УАК. При такой системе обслуживания вновь поступивший
вызов при отсутствии свободных каналов в направлении
«устанавливается в очередь» только в том случае, если есть
свободные места для ожидания. Вызов принудительно уда-
ляется из системы, а абоненту посылается сигнал «Занято»,
если время ожидания этого вызова в очереди достигло ве-
личины /ив данный момент времени нет свободных кана-
лов в требуемом направлении связи.
Приоритетность в обслуживании вызовов в системе с ограни-
ченным ожиданием осуществляется, например, если вызовам,
поступающим на обходное направление, запрещается зани-
мать места ожидания. Исследования показали, что при исполь-
зовании системы обслуживания вызовов с ограниченным ожи-
данием на сети железнодорожного транспорта необходимо для
каждой включенной в узлы коммутации ветви сети предус-
мотреть четыре-пять мест ожидания. Длительность ожидания
в очереди на обслуживание должна быть не более 15 с. При
таких условиях пропускная способность сети железнодорожного
транспорта может быть повышена в среднем на 14... 17 %.
237
7.2. Нумерация на сетях телефонной связи
Общие сведения. На сети автоматической телефонной связи
любое соединение предваряется набором различных комбина-
ций цифр для вызова требуемого абонента. Система нумера-
ции представляет собой совокупность комбинаций десятичных
цифр и порядок их набора для образования номера вызывае-
мого абонента. Комбинации цифр передаются от телефонного
аппарата посредством номеронабирателей.
Система нумерации должна обеспечивать максимальные
удобства абонентам и эффективное использование оборудова-
ния телефонных сетей. Поэтому при разработке системы нуме-
рации стремятся уменьшить число набираемых знаков, что, во-
первых, ускоряет процесс набора номера, а, во-вторых, сокра-
щает время занятия приборов и линий коммутационных стан-
ций в процессе соединений.
Система нумерации может быть закрытая, открытая и сме-
шанная. При закрытой (единой) системе нумерации соедине-
ние с абонентом осуществляется набором одного и того же
номера независимо от места расположения вызывающего або-
нента и маршрута установления соединения. В этом случае за
каждым абонентом закрепляется определенный номер, единый
для всей телефонной сети. При открытой системе нумерации
номер вызываемого абонента изменяется в зависимости от места
нахождения вызывающего абонента и маршрута установления
соединения. При этом для вызова абонента одного из пунк-
тов сети вызывающий абонент сначала выбирает маршрут
соединения, а затем набирает знаки номера в соответствии с
выбранным маршрутом.
Рассмотрим местную сеть, включающую в себя три АТС. За
каждой АТС закреплен код станции. При закрытой системе
нумерации (рис. 7.8, а) номер каждого абонента состоит из
кода станции (первая цифра номера) и внутристанционного
трехзначного абонентского номера. При вызове, например,
абонентом АТС1 абонента АТС2 набирается номер 2ХХХ, где
X — любая цифра. В этом случае соединение между АТС1 и
АТС2 может быть установлено по прямому или обходному пути
(через АТСЗ/
238
Рис. 7.8. Фрагменты схем местных сетей с закрытой
и открытой нумерацией абонентских линий
Если на сети используется открытая система нумерации
(рис. 7.8, б), то внутристанционный абонентский номер не вклю-
чает в себя код АТС. Для рассматриваемого примера при ус-
тановлении внутристанционного соединения набирают трех-
значный номер аХХ, где а — любая цифра, кроме 1. Абонен-
ты разных станций соединяются между собой путем набора
номера, состоящего из пяти знаков; два первых знака опреде-
ляют код АТС. Например, при вызове абонентом АТС1 або-
нента АТС2 набирается номер 15яХХ, и соединение устанав-
ливается по прямому пути от АТС1 к АТС2. Для образования
обходного пути через АТСЗ абонент АТС1 должен набрать
номер 1615яХХ.
Закрытая система удобна в пользовании, так как абоненты
при любом соединении набирают одно и то же число знаков
номера. Преимущество открытой системы нумерации нагляд-
но проявляется, если абоненты большинство соединений устанав-
ливают внутри своей АТС, набирая при этом всего несколько цифр.
На крупных сетях применяется смешанная система нумера-
ции, сочетающая положительные свойства закрытой и откры-
той систем. В этом случае на сети образуют зоны нумерации
(рис. 7.9), внутри которых используется закрытая система ну-
мерации. Соединения между абонентами разных зон осуще-
ствляются с применением открытой системы нумерации. Каж-
дой зоне присваивается код — цифра или комбинация цифр.
На рис. 7.9. показана сеть с тремя зонами нумерации. В
данном примере коды зон совпадают с их номерами. В каждой
зоне располагается УАК, через который устанавливаются со-
единения между абонентами разных зон. Предположим, что
239
АТС I
4ХХХ
Рис. 7.9. Схема зоновой сети со смешанной системой нумерации
внутри каждой зоны используется четырехзначная закрытая
нумерация. Если нужно установить соединение с абонентом
другой зоны, то вызывающий абонент должен набрать номер
6cdXXX, где b — индекс выхода на УАК зоны, в которой нахо-
дится вызывающий абонент; с — код зоны, в которой находится
вызываемый абонент (в данном примере с = 1...3); JXXX —
четырехзначный абонентский номер (2ХХХ, ЗХХХ или 4ХХХ).
Индекс d может принимать любые значения, кроме Ь. Для
соединений внутри зоны вызывающий абонент набирает но-
мер JXXX.
Закрытая система нумерации принята на местной сети те-
лефонной связи железнодорожного транспорта. Абонентский
номер, как правило, состоит из четырех-пяти знаков, причем
первая цифра номера определяет административную принадлеж-
ность абонентов. Абонентские номера в управлениях дорог на-
чинаются с цифры 4, в отделениях дорог — с цифры 3, на
железнодорожных станциях — с цифры 2. Если не хватает но-
меров, начинающихся с цифры 4, абонентские номера управления
дороги могут начинаться с цифры 5 (иногда 6 или 7). Эта же
цифра может использоваться в начале номеров абонентов раз-
личных железнодорожных организаций (учебные, медицинские,
240
проектные и др.). Единая система нумерации абонентов же-
лезнодорожного транспорта предусматривает первоочередное
применение следующих номеров: для абонентов управления
дороги — 4400...4449, 4500...4549, 4600...4649, 4700...4749,
4800...4849; для абонентов отделения дороги — 3100...3149,
3300...3349; для абонентов железнодорожной станции —
2200...2279.
Абоненты на сети железнодорожного транспорта пользуются
следующими цифрами: 9 — выход на сеть общегосударственной
связи (ГТС или СТС), 0 — выход на сеть междугородной авто-
матической связи, 121 — выход на ручную междугородную теле-
фонную станцию, 131 — выход на справочную службу.
Смешанная нумерация используется на сети междугород-
ной автоматической телефонной связи (см. п. 7.5.).
Нумерация на цифровой сети ОбТС железнодорожного транс-
порта. Переход от аналоговых коммутируемых сетей к цифро-
вым сетям ОбТС влечет за собой ряд требований к системе
нумерации на таких сетях. Система нумерации на цифровых
сетях должна иметь три уровня: магистральный, дорожный и
местный. Если на магистральном и дорожном уровнях будут
использоваться междугородные коды, то на местном уровне —
абонентские номера. Таким образом будут сохранены основ-
ные положения единой системы нумерации, разработанной для
железнодорожного транспорта. На цифровой сети должна
обеспечиваться независимость системы нумерации абонентов
железнодорожного транспорта от принципов нумерации, при-
нятых на сетях связи других операторов (городских, ведом-
ственных и т.д.). В частности, знаки абонентского номера на
цифровой сети ОбТС могут и не совпадать с последними циф-
рами городского номера. Подключение абонентов железнодо-
рожного транспорта к сети общего пользования Министерства
связи должно осуществляться на местном уровне, то есть на
уровне городской или сельской сети без применения выделен-
ного кода АВС. Установление междугородных соединений на
сети ОбТС, а также в направлении абонентов сети общего
пользования Министерства связи должно осуществляться без
прослушивания вызывающим абонентом каких-либо акусти-
241
16-2103
ческих сигналов («ответ голосом», «ответ станции») до момен-
та определения состояния канала связи или линии вызываемо-
го абонента (сопровождается передачей сигналов «Контроль
посылки вызова» или «Занято»). Абонент набирает полный
междугородный номер или номер городского абонента без
интервалов. Допускается лишь прослушивание абонентом аку-
стического сигнала «ответ станции» при выходе на городскую
или сельскую сеть связи, а также на АМТС сети общего пользова-
ния Министерства связи. Должен быть предусмотрен 50%-ный
запас местных номеров и междугородных кодов на железно-
дорожной сети ОбТС, что обеспечит развитие цифровой сети
в течение многих десятков лет. Допускается применение со-
кращенных абонентских номеров внутри одной АТС или внутри
группы коммутационных станций на местной сети при обслу-
живании абонентов одного или нескольких административ-
ных подразделений железнодорожного транспорта (управле-
ние, отделение).
Для того чтобы реализовать вышеперечисленные требова-
ния, вся сеть ОбТС должна быть разделена на несколько райо-
нов нумерации, причем каждому району присваивается свой меж-
дугородный код. Внутри каждого района применяется единая
закрытая нумерация абонентских линий. Например, один рай-
он нумерации организуется внутри одной железной дороги. Та-
ким образом количество районов совпадает с числом железных
дорог России. При соединении внутри района набирается толь-
ко номер вызываемого абонента. Такой номер содержит шесть
цифр. При соединении по магистральной сети абонент сначала
набирает двухзначный междугородный код, а затем шестизначный
абонентский номер: АВХХХХХХ. По сравнению с существую-
щей на сети ОбТС системой нумерации абонент должен наби-
рать: при местном соединении — на 1...2 знака больше; при
соединении по дорожной сети связи — на 2...3 знака меньше;
при соединении по магистральной сети — на 3...4 знака мень-
ше. При этом на дорожной сети максимальное количество або-
нентских номеров составляет 300 000, что значительно превы-
шает ожидаемую в перспективе предельную емкость одной до-
рожной сети — 150...200 тысяч номеров.
242
7.3. Системы межстанционной сигнализации
на аналоговых сетях связи
7.3.1. Сигналы и сигнальные коды
При установлении соединения между абонентами разных АТС
номер вызываемого абонента должен быть передан по соеди-
нительной линии (СЛ), связывающей две телефонные станции.
Перед началом передачи встречная АТС должна быть извеще-
на о готовящейся попытке установления соединения для того,
чтобы к соединительной линии успел подключиться приемник
набора номера. В процессе установления соединения и при
разъединении по СЛ передаются также другие сигналы, обес-
печивающие согласованную работу телефонных станций. Сиг-
налы взаимодействия АТС подразделяются на две группы —
группу линейных и группу управляющих сигналов.
Линейные сигналы отмечают смену состояний каналов и линий
связи. Они передаются между линейными комплектами встреч-
ных станций. Линейные сигналы формируются на всех этапах
обслуживания вызова — от занятия до разъединения. На мест-
ных аналоговых сетях взаимодействие АТС обеспечивается сле-
дующими линейными сигналами:
- контроль исходного состояния,
- блокировка,
- занятие,
- подтверждение занятия,
- ответ или запрос АОН,
- снятие запроса АОН,
- отбой вызывающего абонента (А),
- отбой вызываемого абонента (Б),
- разъединение.
Сигнал контроля исходного состояния извещает встречную
АТС о том, что приборы станции готовы к обслуживанию вызова
по данной СЛ. В случаях, когда по той или иной причине
требуется исключить соединительную линию из процесса обслу-
живания вызовов, со встречной АТС передается сигнал блоки-
ровки. Способ кодирования сигнала блокировки выбирается
243
16*
таким, чтобы при повреждениях линейного или станционного
оборудования происходило автоматическое формирование этого
сигнала. Например, в системах сигнализации по физическим
СЛ сигнал блокировки представляет собой снятие потенциала с
определенного провода, так что при обрыве линии попытки
установления соединений по ней совершаться не будут.
Сигнал занятия предназначен для передачи сообщения о
начале установления соединения. Встречная сторона, получив
сигнал занятия, должна подготовиться к приему цифр номера
и подтвердить свою готовность сигналом подтверждения за-
нятия. Далее, после передачи номера вызываемого абонента
устанавливается соединение и ожидается ответ. АТС со сторо-
ны вызываемого абонента может до ответа запросить инфор-
мацию автоматического определения номера вызывающего
абонента (АОН). Линейные сигналы ответа вызываемого або-
нента и запроса АОН совпадают, однако, для запроса АОН по
разговорному тракту передается дополнительный сигнал то-
нальной частоты.
После окончания разговора формируются линейные сигна-
лы отбоя вызывающего (А) и вызываемого (Б) абонентов. С Л
освобождается после передачи со стороны абонента А линей-
ного сигнала разъединения. Сигнал разъединения может пере-
даваться на любом этапе обслуживания вызова, если вызыва-
ющий абонент даст отбой, не дождавшись окончания установ-
ления соединения.
Линейный сигнал отбоя абонента А используется не всегда.
Он необходим для режима двустороннего отбоя (см. п. 4.3),
при котором соединение разрушается только после того, как
вызываемый абонент положит трубку. В обычном режиме от-
бой вызывающего абонента, как правило, сразу же приводит
к формированию линейного сигнала разъединения.
Управляющие сигналы несут информацию, необходимую для
определения пути установления соединения. Это, прежде все-
го, цифры номера вызываемого абонента. Кроме того, управ-
ляющие сигналы могут обеспечивать передачу других сведе-
ний, не связанных с выбором направления соединения, таких
как категории вызовов и номер вызывающего абонента.
244
На общегосударственной междугородной сети к перечислен-
ным выше добавляются следующие линейные сигналы:
- абонент свободен,
- абонент занят,
- вызов/сброс.
Первые два из них предназначены для уведомления вызы-
вающей стороны о состоянии абонента Б. Сигнал вызова/сбро-
са позволяет телефонистке междугородного коммутатора вруч-
ную управлять посылкой вызова и сбрасывать местное соеди-
нение, если вызываемый абонент в момент поступления меж-
дугородного вызова вел переговоры по местной телефонной
сети. Эти специфические сигналы используются на междуго-
родных соединительных линиях, связывающих АМТС обще-
государственной телефонной сети с железнодорожными АТС.
Система сигнализации на междугородных каналах телефонной
сети МПС соответствует системе, применяемой на местных сетях
связи, и не содержит линейных сигналов свободности, занято-
сти абонента и вызова/сброса.
Способ передачи линейных и управляющих сигналов по
линиям связи на аналоговой сети, а также при сопряжении
аналоговых сетей с цифровыми, определяется сигнальным ко-
дом, Сигнальный код зависит от типа соединительной линии
или канала связи. По физическим СЛ сигналы могут переда-
ваться постоянным током, источником которого является стан-
ционная батарея АТС. Очевидно, что постоянный ток не при-
годен для передачи сигналов в каналах ТЧ, образованных
аналоговыми и цифровыми системами передачи. В каналооб-
разующей аппаратуре некоторых типов для этого предусмот-
рены так называемые выделенные сигнальные каналы (ВСК).
Большая часть аналоговых систем передачи, используемых на
телефонных сетях железнодорожного транспорта, не обеспе-
чивает организацию выделенных сигнальных каналов. В сис-
темах без ВСК линейные и управляющие сигналы передаются
переменным током тональных частот (2 100 или 2 600 Гц) в
разговорном тракте.
На российских сетях телефонной связи используются разно-
образные сигнальные коды, большинство из которых не отвечает
245
международным стандартам. Сопряжение участков сетей с раз-
ными системами сигнализации порой представляет собой очень
трудную задачу. К счастью, для аналоговых участков телефон-
ной сети МПС характерно преимущественное использование
двух сигнальных кодов. На местных сетях, построенных из двух
и более АТС, обычно применялось коммутационное оборудо-
вание декадно-шаговой и координатной систем, рассчитанное
на построение станций средней емкости. Взаимодействие та-
ких станций наилучшим образом обеспечивалось посредством
трехпроводных соединительных линий, для которых существует
только один сигнальный код. Второй сигнальный код приме-
няется на аналоговой междугородной телефонной сети желез-
ных дорог. Этот код и аппаратура для его реализации были
специально разработаны для железнодорожного транспорта и
не встречаются ни на каких других отечественных сетях.
7.3.2. Сигнальный код для трехпроводных СЛ
Трехпроводные соединительные линии начали использоваться
для организации межстанционной связи с появлением на сетях
оборудования декадно-шаговой системы. Способ передачи
сигналов, применяющийся внутри декадно-шаговых АТС для
сопряжения ступеней искания был использован и на соедини-
тельных линиях. В появившихся позже координатных АТС для
совместимости со старым оборудованием также предусматри-
вались комплекты реле трехпроводных соединительных линий.
Поскольку было построено довольно много соединительных
линий, то и станции всех последующих типов вынуждены были
поддерживать эту систему сигнализации. Сегодня на сети ос-
талось немного декадно-шаговых станций, но старый сигналь-
ный код продолжает использоваться. Отказаться от него удастся
только после завершения перехода на цифровые системы пере-
дачи и коммутации.
Передача линейных и управляющих сигналов по трехпровод-
ным соединительным линиям осуществляется постоянным то-
ком, передаваемым от центральной батареи АТС с напряжением
-60 В. При подаче потенциала на один из проводов СЛ для
246
замыкания электрической цепи в качестве обратного провода
используется «земля». Это можно отнести к недостаткам способа,
так как даже нормативами допускается наличие разности по-
тенциалов между заземлениями двух АТС до 8 В. При плохом
заземлении сигнализация может работать неустойчиво.
Как следует из ее названия, соединительная линия состоит
из трех проводов — а, b и с. По проводам а и b передаются
линейные, управляющие сигналы и разговорные токи. Провод
с предназначен только для передачи линейных сигналов. Каж-
дому линейному сигналу соответствует определенная комби-
нация потенциалов на проводах СЛ. При этом имеет значение
не только передаваемая полярность, но и величина сопротив-
ления, последовательно включенного в провод.
Каждая трехпроводная соединительная линия обеспечивает
установление соединений только в одном направлении. По-
этому два ее окончания называются исходящей и входящей
сторонами. Исходящая сторона соответствует местоположению
вызывающего, а входящая — вызываемого абонентов. Для орга-
низации двусторонней связи между АТС организуются два пучка
трехпроводных линий.
Сигнальный код для трехпроводных соединительных линий
приведен в табл. 7.1. Для каждого из линейных сигналов в
таблице указано время распознавания. Это важный параметр,
так как при формировании необходимых потенциалов на про-
водах СЛ электромеханическими АТС в результате дребезга
контактов реле возможно возникновение коротких импульсов,
которые не должны восприниматься приемником на встреч-
ной стороне. С другой стороны, реакция на линейные сигналы
не должна быть слишком медленной, так как это может при-
вести к неправильному приему управляющих сигналов.
7.3.3. Сигнальный код для междугородных
каналов телефонной сети МПС
Сигнальный код для междугородных каналов предусмат-
ривает передачу линейных и управляющих сигналов импуль-
сами тональной частоты. Особенность этого способа заклю-
247
Таблица 7.1
Сигнал Направление и провод передачи Исходящая сторона Входящая сто] рона Время распо- знава- ния, МС
а b с а b с
Контроль исходного состояния с изоля- ция изоля- ция «+» через 20 кОм «—» через 1000 Ом «+» через 1000 Ом «—» через £1300 Ом 2 40
Занятие «—» через 42 кОм «+» через 1 000 Ом «+» через £ 60 Ом «—» через 1000 Ом «+» через 1000 Ом «—» через 2= 1300 Ом 8...70
Номер вызыва- емого абонента (импульс набо- ра номера) а b —> —> —> «+» через 500 Ом «-» через 500 Ом «+» через 60 Ом «—» через 1000 Ом «+» через 1000 Ом «—» через 2 1300 Ом 10...30
Номер вызыва- емого абонента (интервал между импульсами) а b —» —> —> изоля- ция изоля- ция «+» через £ 60 Ом «—» через 1000 Ом «+» через 1000 Ом «—» через 2 1300 Ом 10...30
Ответ/запрос АОН а «—» через s 42 кОм «+» через 1000 Ом «+» через £60 Ом «+» через 1000 Ом «—» через 200 кОм «—» через г=300 Ом 20...90
Окончание табл. 7.1
Сигнал Направление и провод пере- дачи Исходящая сторона Входящая сторона Время распозна- вания, мс
а ь с а b с
Снятие запроса АОН а <— «—» через s 42 кОм «+» через 1 000 Ом «+» через £ 60 Ом «—» через 1000 Ом «+» через 1000 Ом «—» через 1300 Ом £200
Отбой абонента Б а b <— «—» через г*42 кОм «+» через 1 000 Ом «+» через £ 60 Ом «+» через 200 кОм «—» через 1000 Ом «—» через & 1300 Ом £ 200 по проводу а, & 5 по проводу b
Отбой абонента А а —> «—» через 1000 Ом «+» через 1000 Ом «+» через £ 60 Ом «+» через 1000 Ом «—» через 200 кОм «—» через & 1300 Ом г* 80
Разъединение (на любом этапе) изоля- ция изоля- ция «+» через 20 кОм В зависимости от этапа £20
Блокировка с изоля- ция изоля- ция «+» через 20 кОм «—» через 1000 Ом «+» через 1000 Ом изоля- ция £25
чается в том, что, во-первых, недопустимо передавать в канал
какие-либо тональные сигналы с момента ответа вызываемого
абонента до отбоя, так как они будут мешать разговору. Во-
вторых, необходимо обеспечить защиту приемника сигналов
от разговорных токов, так как в разговорных токах могут
возникать составляющие, совпадающие по частоте с сигнала-
ми взаимодействия АТС.
Для выполнения указанных требований используется коди-
рование сигналов длительностью передаваемых импульсов.
Короткие импульсы, несущие сигнальную информацию, не
требуют занятия разговорного тракта на длительное время и
не создают помех абонентам. Предотвращение ложных сраба-
тываний приемников линейных и управляющих сигналов от
разговорных токов осуществляется методом частотной защи-
ты. При этом сигнальная частота выбирается в верхней части
тонального спектра, где мощность составляющих разговорных
сигналов минимальна.
Первоначально для системы междугородной системы сиг-
нализации была выбрана частота 2100 Гц. Однако Междуна-
родный союз электросвязи рекомендовал использовать эту
частоту в сигналах выключения эхозаградителей, которые за-
щищают разговорные сигналы от помех, вызванных явлением
электрического эха в каналах большой протяженности. Эхо-
заградители должны выключаться при использовании телефон-
ного канала для передачи данных, поэтому составляющая с
частотой 2100 Гц содержится в сигналах автоматического от-
вета модемов и факсимильных аппаратов. Противоречие было
разрешено в 1990-е годы, когда магистральные и дорожные
междугородные каналы были переведены на сигнальную ча-
стоту 2600 Гц.
Сигнальный код для междугородных каналов телефонной се-
ти МПС приведен в табл. 7.2. Он обеспечивает установление
соединений в двух направлениях, так что нет необходимости со-
здавать отдельные пучки каналов для исходящих и входящих
соединений. В таблице указаны нормативные значения дли-
тельностей сигналов, формируемых передающей стороной и ре-
гистрируемых принимающей. При передаче по каналам, об-
250
Таблица 7.2
Вид сигналов Направ- ление передачи Параметры тонального сигнала
Передаваемого Принимаемого
длительность посылки, мс длительность интервала, мс длительность посылки, мс длительность интервала, мс
Контроль исходного состояния <-> 14 ± 2 860 ± 50 14 ± 4 860 ± 100
Занятие А-*Б 80 ±5 от 30 до 180
Номер вызываемого абонента А-* Б 50 ±3 50 ± 3; межсерийный интервал: 725 ± 50; интервал перед началом передачи номера: 400 ± 100 от 28 до 105 от 27 до 88; межсерийный интервал: не менее 200
Ответ А *-Б 80 ±5 от 30 до 180
Отбой <-> 900 ± 100 более 400
Блокировка <-> 14 ± 2 1720 ±50 14 ±4 1720 ± 100
м
ил
разованным аналоговыми системами передачи, возможно возник-
новение искажений фронтов и срезов импульсов, поэтому диа-
пазон значений длительностей для приемников несколько шире.
Основная особенность рассматриваемого кода заключает-
ся в отсутствии сигнала разъединения. Освобождение канала
происходит по сигналу отбоя независимо от того, с какой сто-
роны он посылается: со стороны абонента А или абонента Б.
Необходимо обратить внимание на то, что сигналы конт-
роля исходного состояния и блокировки были введены в этот
код не сразу. Первые модели комплектов междугородной свя-
зи, построенные с использованием электромагнитных реле,
работали без этих сигналов, что нередко приводило к возник-
новению состояний безотбойности, когда на одной из сторон
канала приборы АТС не приходили в исходное состояние пос-
ле окончания обслуживания вызова.
7.3.4. Способы передачи управляющих
сигналов
На телефонной сети МПС применяются два способа пере-
дачи управляющих сигналов по аналоговым соединительным
линиям: декадный и многочастотный.
При декадном кодировании номер вызываемого абонента
передается в виде последовательности серий импульсов, раз-
деленных межсерийными интервалами. Количество импульсов
в каждой серии соответствует одной цифре номера. Декадный
код применяется как на местных, так и на междугородных сетях.
В табл. 7.1 и 7.2 указан способ формирования импульсов де-
кадного кода в трехпроводных соединительных линиях и меж-
дугородных каналах, образованных аналоговыми системами
передачи. По трехпроводным линиям передаются батарейные
импульсы (к проводам а и Ь подключается станционная бата-
рея), а по междугородным каналам — импульсы тональной
частоты 2100 Гц или 2600 Гц.
Требования, предъявляемые к устройствам формирования
импульсов декадного кода, зависят от того, были ли цифры
номера приняты от абонента и сохранены в запоминающих
252
устройствах системы управления АТС или же станция непо-
средственно транслирует импульсы, поступающие от номеро-
набирателя телефонного аппарата. В первом случае на значе-
ния длительностей импульсов накладываются более жесткие
ограничения. Приемники декадного кода должны обеспечивать
распознавание импульсов независимо от способа их формиро-
вания, поэтому для них заданы широкие диапазоны значений
длительностей импульсов и интервалов. Эти особенности от-
ражены в табл. 7.2, где даны нормативные значения парамет-
ров декадного кода для передатчиков и приемников управля-
ющих сигналов. При этом параметры передающей стороны
указаны при условии, что передаваемый номер сохранен в
управляющем устройстве АТС.
Передача номера декадным кодом занимает довольно боль-
шое время. Из-за этого абонентам приходится долго ожидать
установления соединений, а линии и каналы связи использу-
ются непроизводительно. Существенно лучшими характерис-
тиками в этом смысле обладает многочастотный способ пере-
дачи управляющих сигналов.
По соединительным линиям и междугородным каналам номер
может передаваться многочастотным кодом «2 из 6». Этим кодом
определены шесть тональных частот:
/0 = 700 Гц, fx = 900 Гц, /2= 1100 Гц, /4 = 1300 Гц,
/7 = 1500 Гц, /и = 1700 Гц.
Каждый управляющий сигнал — цифра номера или коман-
да — передается импульсом тока, содержащим две частотные
составляющие из набора... /и. Существует три способа пе-
редачи сигналов многочастотным способом: импульсный чел-
нок, импульсный пакет и безынтервальный пакет.
Способ — импульсный челнок применяется для передачи
номера вызывающего абонента по соединительным линиям
местных сетей, а также для обмена информацией между ре-
гистрами и маркерами в координатных АТС некоторых ти-
253
А-*-Б
А-е- Б
Запрос цифр
номера
Состояние вызываемого
абонента
Рис. 7.10. Импульсный челнок
пов (в АТСК-У, в некоторых координатных УАК железнодо-
рожной телефонной сети и др.). При этом способе (рис. 7.10)
сторона абонента Б импульсами многочастотного кода пос-
ледовательно запрашивает цифры номера, причем при поступ-
лении соответствующих запросов каждая цифра может пере-
даваться по линии несколько раз. По окончании передачи
номера посылается сигнал, информирующий о состоянии
вызываемого абонента, прием которого также подтверждает-
ся многочастотным сигналом. Если какую-либо комбинацию
не удается распознать, то запрашивается повторная переда-
ча. Способ кодирования управляющих сигналов комбинаци-
ями частот приведен в табл. 7.3.
Длительность передаваемого импульса должна находиться
в пределах 45±5 мс. Передача начинается через 60...90 мс пос-
ле окончания встречного сигнала. Время распознавания при-
емником комбинации многочастотного кода — 20...30 мс.
Импульсный челнок предполагает, что на АТС со стороны
вызываемого абонента известно общее число цифр в набран-
ном номере. Это условие практически всегда соблюдается на
местных сетях, однако, при междугородной и международной
связи коммутационное оборудование в пунктах транзита дол-
жно принимать и передавать произвольное число цифр. Для
254
Таблица 7.3
Номер сигнала Частоты Сигнал
Направление A —» Б Направление А <—Б
1 /о,/> Цифра 1 Запрос первой цифры номера вы- зываемого абонента частотным кодом
2 /о, fl Цифра 2 Запрос следующей цифры частот- ным кодом
3 fl, fl Цифра 3 Запрос ранее переданной цифры частотным кодом
4 /о, Л Цифра 4 Вызываемый абонент свободен
5 /1.Л Цифра 5 Вызываемый абонент занят
6 Л./4 Цифра 6 Запрос ранее переданной цифры, принятой с искажением (запрос повтора)
7 /о, fl Цифра 7 Сигнал перегрузки (отсутствие свободных путей)
8 fl, fl Цифра 8 Запрос передачи всего номера (на- чиная с первой цифры) декадным кодом
9 fl, fl Цифра 9 Запрос передачи следующей и за- тем остальных цифр номера вызы- ваемого абонента декадным кодом
10 к fl Цифра 0 Запрос повторения ранее пере- данной и затем остальных цифр номера вызываемого абонента де- кадным кодом
11 fo, f\ 1 Резерв Резерв
12 /1,/il Подтверждение прие- ма сигнала Резерв
13 А/и Запрос повторения ра- нее переданного сиг- нала, принятого с ис- кажением Резерв
14 А/и Резерв Резерв
15 /7, /11 Резерв Отсутствие приема информации
255
таких случаев существует способ многочастотной сигнализа-
ции — импульсный пакет.
При сигнализации способом импульсный пакет со стороны
вызываемого абонента однократно передается запрос комби-
нацией частот /0, /9, после чего начинается передача цифр в
виде пакета импульсов многочастотного кода, разделенных
интервалами (рис. 7.11). Внутри пакета сначала располагают-
ся цифры номера вызываемого абонента (включая междуго-
родный код), за ними следует категория вызывающего або-
нента и его номер. Окончание пакета отмечается комбинацией
частотПринимающая сторона подтверждает прием па-
кета импульсом, также содержащим частоты /0,/и. Кодировка
цифр в способах импульсный пакет и импульсный челнок оди-
накова. Если принимающей стороне не удается распознать пакет,
то она может запросить повторную передачу, послав комби-
нацию частот /ф 74-
Длительность импульсов и интервалов между импульсами в
пакете должна быть равна 45±5 мс.
Способ — безынтервалъный пакет применяется для переда-
чи информации АОН (номера вызывающего абонента) от АТС
местной сети к АМТС. Передача безынтервального пакета
начинается после передачи линейного сигнала запроса АОН и
дополнительного сигнала с частотой 500 Гц, передаваемого со
стороны вызываемого абонента. Посылка одночастотного сиг-
А-—ь
Конец
пакета
Цифры номера
вызываемого
абонента
Категория и цифры
номера вызывающего
абонента
А-*— Б
Запрос импульсного
пакета
Подтверждение
приема пакета
Рис. 7.11. Импульсный пакет
256
Категория и Начало
Начало цифры номера следующего
пакета вызывающего пакета
абонента
Одночастотный
сигнал
запроса АОН
Рис. 7.12. Безынтервальный пакет
-----•----
Момент
окончания
линейного
сигнала
нала продолжается либо в течение фиксированного времени
90... НО мс, либо до начала приема многочастотной информа-
ции (рис. 7.12). Получив сигнал запроса, сторона абонента А
начинает передачу. Безынтервальный пакет, содержащий ин-
формацию о вызывающем абоненте, передается циклически до
момента окончания линейного сигнала запроса АОН. Посыл-
ка может начаться как с начала пакета, так и с любого друго-
го импульса в нем. Для того чтобы принимающая сторона могла
выделить пакет из непрерывного потока импульсов, начало
пакета отмечается комбинацией частот /ц- Импульсы дли-
тельностью 35...40 мс расположены в пакете вплотную друг к
другу, поэтому не допускается, чтобы соседние импульсы со-
держали одни и те же частотные составляющие. В противном
случае было бы невозможно распознать границу между этими
импульсами.. Если в номере подряд следуют две одинаковые
цифры, то первая из них будет закодирована так же, как и в
предыдущих двух способах, а вторая — комбинацией частот
/7,/п, означающей повторение предыдущей цифры.
257
17-2103
7.4. Местные сети ОбТС.
Взаимодействие с телефонной сетью
общего пользования.
Организация абонентского доступа
Местные сети ОбТС. На местной сети телефонной связи
железнодорожного транспорта используются АТС, которые по
назначению делятся на оконечные и узловые. Оконечные АТС
обеспечивают абонентам внутристанционные и межстанцион-
ные (с абонентами других АТС) соединения. Такие станции
имеют в среднем два-три направления внешней связи к другим
АТС и УАК. Узловые АТС, кроме внутристанционных и вне-
шних соединений, позволяют осуществлять транзитные соеди-
нения.
Рассмотрим пример построения местной сети, включающей
в себя узловую АТС (УС) и четыре оконечных (ОС) (рис. 7.13):
ОС1, ОС2 и УС образуют полносвязную структуру, ОСЗ и ОС4
соединяются пучками линий с УС, через которую проходят все
транзитные соединения абонентов данных ОС с абонентами
других станций местной сети. Для выхода на сеть междуго-
родной автоматической связи в АТС местной сети включают-
ся пучки СЛ к УАК, который выполняет функции автомати-
ческой междугородной телефонной станции (АМТС). Абоненты
ОСЗ, не имеющей прямых линий к УАК, при осуществлении
междугородной связи соединяются с узлом через УС.
4“^ AOCI < 1—1 УАК > ХОС2 / \ 2 / * yZ х\ОС4 ОСЗ tr-' Рис. 7.13. Схема построения местной сети В зависимости от террито- риальных размеров, объема выполняемых работ и числен- ности работников железнодо- рожной станции на местной сети телефонной связи абонен- тская емкость АТС составля- ет от нескольких единиц до 6 000 номеров (за исключени- ем АТС ЦСС МПС). При этом примерно 80 % АТС имеют емкость до 100 номеров. СЛ
258
между АТС местной сети и между АТС и УАК организуются
по отдельным физическим цепям, преимущественно кабельных
линий, и каналам систем передачи.
Взаимодействие между общегосударственной и железнодорож-
ной сетями связи осуществляется на уровне местной сети. При
этом выделяют два варианта организации взаимодействия. В
первом случае каждая АТС железнодорожной станции посред-
ством СЛ соединяется с ближайшей районной АТС (РАТС)
городской (ГТС) (рис. 7.14, а) или сельской (СТС) сети связи.
ОС1 и ОСЗ включены в PATCI, а ОС2 — в РАТС2. Соедини-
тельные линии между ОС и РАТС обеспечивают входящие и
исходящие соединения. Во втором варианте взаимодействия
на местной сети железнодорожной станции размещают узел
входящих сообщений (УВС) (рис. 7.14, б), в который заводятся
все линии входящей связи от абонентов общегосударственной
сети. На УВС входящие со стороны РАТС2 сообщения распре-
деляются между ОС железнодорожной сети. Для этого в УВС
включены СЛ исходящей связи к каждой ОС.
Исходящие соединения к абонентам общегосударственной
сети осуществляются по отдельным пучкам СЛ, организуемым
от каждой ОС к РАТС. Взаимодействие с использованием УВС
осуществляется на более крупных железнодорожных узлах.
Абоненты железнодорожной сети, имеющие право выхода на
общегосударственную сеть связи, могут пользоваться и меж-
дугородной связью этой сети.
Номера абонентов, которым предоставлен доступ к ГТС
(СТС), входят в единую общегосударственную систему нуме-
Рис. 7.14. Схема взаимодействия сети железнодорожного
транспорта с ГТС
259
17*
рации. Предположим, что на ГТС используется шестизначная
система нумерации, причем, на РАТС, в которую включены
СЛ от АТС железнодорожной сети, абонентские номера име-
ют структуру 23ХХХХ, где X — любая цифра. Если внутри
железнодорожной сети применяется четырехзначная нумера-
ция АХХХ, где А — 2...6, то на ГТС ТА этих абонентов
присвоены номера 23АХХХ. Если инициатором соединения яв-
ляется абонент железнодорожной сети, то он вначале набира-
ет цифру выхода на ГТС (9), получает со стороны РАТС сиг-
нал «Ответ станции», а затем набирает шестизначный номер
городского абонента.
При взаимодействии железнодорожных АТС (ЖАТС) с го-
родскими коммутационными станциями организуют три пуч-
ка СЛ — исходящей местной связи, входящей местной и вхо-
дящей междугородной связи.
Общие сведения об абонентском доступе. Термином «сети
абонентского доступа» называют участки сети связи между
коммутационной станцией и абонентскими устройствами. Дол-
гое время в качестве средств абонентского доступа выступали
абонентские линии, соединяющие электромеханические АТС и
«классические» телефонные аппараты. На рубеже конца 80-х —
начала 90-х гг., когда аналоговая каналообразующая аппарату-
ра и АТС постепенно стали вытесняться цифровыми коммута-
ционными станциями и системами передачи, стало ясно, что
существующие аналоговые абонентские линии в роли средств
абонентского доступа сдерживают внедрение новых услуг свя-
зи, которые может предоставить абонентам цифровая сеть. Такими
услугами, помимо передачи речи, являются передача данных и
видеосигналов.
На рис. 7.15 показан пример организации сети абонентско-
го доступа с применением гибких мультиплексоров MUX и
цифровых трактов на участке «коммутационная станция —
абонентские терминалы». MUX позволяет выделять часть ка-
налов из общего линейного цифрового потока и объединять
каналы; помимо речевых сигналов обеспечивает передачу дан-
ных с различной скоростью.
260
АТС
Рис. 7.15. Организация сети абонентского доступа
с применением MUX и цифровых трактов.
УАТС — учрежденческая АТС,
ЛВС — локальная вычислительная сеть
Важным фактором в развитии абонентских сетей явилось
появление цифровой технологии xDSL для организации связи
по существующим медным кабелям, цифровых беспроводных
средств доступа и оптических систем доступа (рис. 7.16).
Цифровые абонентские линии (ЦАЛ). Рассмотрим семейство
линий, называемое ЦАЛ х-типа (xDSL или x-type Digital
Subscriber Line). ЦАЛ организуются по уже существующим
медным парам проводов и обеспечивают высокоскоростную
п высококачественную передачу речи, данных, видео. Различ-
ные типы ЦАЛ, относящиеся к семейству xDSL, имеют еди-
ную базовую конфигурацию с применением цифровых моде-
мов, соответствующих типу DSL, на каждом конце АЛ. Так
как технология xDSL обеспечивает высокую скорость переда-
чи, то посредством таких линий решаются задачи организа-
261
Рис. 7.16. Технологии абонентского доступа
ции широкополосного канала передачи данных. Сети широко-
полосного доступа — такие сети, которые обеспечивают пользо-
вателям скорость передачи данных более 2 Мбит/с.
Технология xDSL, помимо передачи речевых сигналов и
данных, применяется для высокоскоростного доступа в Ин-
тернет, организации видеотелефонии, видеоконференций и
других услуг. DSL начинают свою историю развития со средств
абонентского доступа к ISDN. В этом случае абонентам пре-
доставляется возможность доступа к сети через интерфейсы
BRI (2B+D) и PRI (30B+D). При этом скорость передачи варь-
ируется от 64 кбит/с до 30x64 кбит/с (см. п. 7.6).
В DSL для характеристики организации потоков данных в
направлении от коммутационной станции к абонентскому тер-
миналу и обратно используются термины «симметричный»
(передача в обоих направлениях ведется с одинаковой скоро-
стью) и «асимметричный» (передача ведется с различными
скоростями). Многие широкополосные службы для пользова-
телей носят асимметричный характер, например, видео по
требованию или доступ в Интернет. В этом случае объем по-
тока данных от терминала и персонального компьютера зна-
чительно меньший, чем объем данных входящего потока. По-
262
этому имеет смысл использовать большие скорости передачи
данных при входящей связи к терминалу и меньшие скорости
при организации исходящего от терминала потока данных. В
табл. 7.4 представлено семейство линий типа xDSL и дана
краткая характеристика каждой DSL.
Таблица 7.4
Семейство xDSL
Тип линии Признак линии Принцип организации потоков данных и скорость ПД Характерис- тика линии
1 2 3 4
HDSL Высокоскорост- ная DSL Симметричный: скорость в обоих направлениях 2,048 Мбит/с Две пары про- водов до 4,5 км
HDSL 2 Высокоскорост- ная DSL, версия 2 Симметричный: скорость в обоих направлениях 2,048 Мбит/с Одна пара проводов до 2,7 км (в пер- спективе 3,6 км)
SDSL Симметричная DSL Симметричный: скорость в обоих направлениях 768 кбит/с Одна пара проводов до 3 км
ADSL Асимметричная DSL Асимметричный: входящий к або- ненту поток от 1,5 до 9 Мбит/с; исхо- дящий от абонента поток от 16 до 640 кбит/с Одна пара проводов до 5,4 км
263
Окончание табл. 7.4
1 2 3 4
RADSL DSL с адаптивной (изменяющейся) скоростью Асимметричный: входящий к або- ненту поток от 0,6 до 9 Мбит/с; исхо- дящий от абонента поток от 0,128 до 1 Мбит/с Одна пара проводов до 5,4 км. Скорость пе- редачи изме- няется в зави- симости от длины линии и величины за- тухания сиг- нала
IDSL ISDN DSL Симметричный: скорость передачи аналогичная BRI ISDN, т.е. 144 кбит/с (2x64 кбит/с + + 16 кбит/с) Одна пара проводов до 5,4 км
VDSL Сверхскоростная DSL Асимметричный: входящий к або- ненту поток от 13 до 52 Мбит/с; исходящий от або- нента поток от 1,5 до 6 Мбит/с Одна пара проводов. Длина - от 300 м(при скорости 52 Мбит/с) до 1400 м(при скорости не выше 13 Мбит/с)
MDSL Многоскоростная DSL Симметричный: скорость передачи в обоих направле- ниях от 0,272 до 2,32 Мбит/с Одна пара проводов до 5,5 км
264
Рис. 7.17. Организация абонентского доступа с применением HDSL
На рис. 7.17 в качестве примера представлена организация
абонентского доступа с помощью линии HDSL к сети син-
хронной цифровой иерархии SDH (ВОЛС — волоконно-опти-
ческая линия связи).
Оптические системы доступа. Волоконно-оптические техно-
логии используются и при организации абонентского доступа.
Применение этой технологии целесообразно при организации
широкополосного абонентского доступа — при скорости пе-
редачи данных до 155 Мбит/с. Оптические системы доступа
включают в себя волоконно-оптические кабели; оптические раз-
ветвители; линейные комплекты оптической системы переда-
чи, показанные на рис. 7.16 — OLT (Optic Line Terminal), ONU
(Optic Network Unit), ONT (Optic Network Terminal).
Цифровые беспроводные средства доступа. В современных
системах связи широко применяются средства абонентского бес-
проводного доступа. Общая концепция организации сети або-
нентского беспроводного доступа показана на рис. 7.16. На
этом рисунке: BSC — контроллер базовой станции системы
беспроводного доступа; BS — базовая станция; RNT — або-
нентский радиоблок. Были созданы несколько стандартов бес-
проводного доступа для обеспечения связью абонентов, кото-
рые перемещаются в пределах предприятия и близлежащих тер-
риторий. При этом создаваемая абонентами плотность трафи-
ка может быть достаточно большой — до 10 тыс. Эрл/км2.
Иначе говоря, на одном кв. км могут получить обслуживание
до 100 тыс. абонентов. Это становится возможным, если терри-
тория покрывается ячейками, имеющими радиус 100...300 м,
265
в каждой из которых устанавливается своя базовая станция
(BS). Системы связи, при организации которых используются
такие ячейки, и являются системами с микросотовой структу-
рой. В этом контексте следует упомянуть в первую очередь
цифровые системы стандартов DECT и PHS. Так как стандарт
PHS — японский, а стандарт DECT разработан под эгидой
СЕРТ и ETSI для всех европейских стран, то ниже подробно
рассматривается применение последнего стандарта.
Прежде всего рассмотрим технические аспекты применения
стандарта DECT. Принципы, заложенные в стандарте DECT,
обеспечивают:
1) доступ к системе с сотовой структурой покрытия терри-
тории;
2) мобильность абонентов в пределах сети;
3) надежную идентификацию абонентских терминалов и
адресацию;
4) высокую эффективность использования частотного спектра;
5) высококачественный и защищенный радиотракт;
6) качество передачи речи, не ниже качества, обеспечивае-
мого в проводной телефонии;
7) реализацию как систем мобильной связи, так и систем
абонентского беспроводного доступа.
В стандарте DECT применяется радиодоступ с использова-
нием: ряда несущих частот (МС — Multi Carrier), множествен-
ного доступа с разделением времени (TDMA — Time Division
Multiple Access), дуплексной передачи с временным разделени-
ем каналов (TDD — Time Division Duplex). В пределах рабо-
чего диапазона частот 1880... 1900 МГц организованы десять
радиоканалов. Распределение несущих частот по радиокана-
лам соответствует выражению:
Fc = Fq- с-1,728 (МГц),
где Fo = 1897,344 МГц, с = 0, 1, 2, ..., 9.
В каждом радиоканале организованы дуплексные физичес-
кие каналы. Передача информации осуществляется кадрами,
причем в каждом кадре имеется 24 временных интервала (сло-
та) для функционирования 12 дуплексных физических кана-
266
Рис. 7.18. Структура кадра и слота эфирного интерфейса
стандарта DECT
лов. Следовательно, дуплексный канал использует два временных
интервала кадра: один для передачи информации, а другой —
для приема с разнесением во времени на 5 мс. Кадры по-
вторяются каждые 10 мс. Структура кадра и слота эфирного
интерфейса стандарта DECT показана на рис. 7.18. В каждом
канальном интервале передается 480 бит информации в виде
пакета данных, поэтому скорость передачи по радиоканалу со-
ставляет 1,152 Мбит/с (480 бит х 24). Помимо поля пользова-
тельских данных (320 бит), пакет содержит поля данных синхро-
низации (32 бита) и управления (64 бита), а также поле контроль-
ных бит (8 бит). При этом скорость передачи данных пользова-
теля в одном канале составляет 32 кбит/с (320 бит / 10 мс). Из
16-и кадров организуется мультикадр длительностью 160 мс.
В стандарте DECT для преобразования аналогового сигнала
в цифровой используется адаптивная дифференциальная им-
пульсно-кодовая модуляция — АДИКМ. Мобильные термина-
лы, как правило, имеют среднюю выходную мощность — 10 мВт.
Беспроводный абонентский доступ на базе систем стандар-
та DECT может быть организован как с применением стан-
267
Рис. 7.19. Структура беспроводного доступа с вынесенным УК.
РБ — транслятор радиоканала к базовой станции
дартных учрежденческих цифровых коммутационных станций,
так и на базе УАТС, имеющих аппаратные и программные
средства стандарта DECT. В первом случае (рис. 7.19) управ-
ляющий контроллер базовых станций DECT (УК) подключа-
ется к УАТС через аналоговый или цифровой (BRI, PRI) ин-
терфейс. Соответственно абоненты с мобильными терминала-
ми имеют доступ к тем же услугам УАТС, которые имеют
абоненты с аналоговыми или цифровыми ТА. Удаленные ста-
ционарные терминалы могут быть подключены к УАТС через
терминал абонентского радиоблока (РБ). В этом случае ра-
диотракт организуется на участке БС — РБ (рис. 7.19). В свою
очередь РБ может быть подключен к УК проводной линией, и
абоненты стационарных ТА при этом подключаются к УАТС
без применения радиолинии. В данном случае РБ выступает в
роли транслятора радиоканала от базовой станции. Как пра-
вило управляющий контроллер УК не обеспечивает коммута-
цию или концентрацию нагрузки. На рис. 7.20 представлен
вариант организации беспроводного абонентского доступа со
встроенным в цифровую УАТС контроллером УК.
268
У АТС
Рис. 7.20. Структура беспроводного доступа со встроенным УК
7.5. Междугородные сети ОбТС
Принципы организации. Междугородные телефонные сети
связи предназначены для передачи сообщений между абонен-
тами разных населенных пунктов. Междугородные телефон-
ные станции (МТС) и каналы образуют междугородную сеть
связи. По принципу действия МТС могут быть автоматичес-
кими (АМТС) и ручными (РМТС). Междугородная сеть связи
МПС охватывает все железные дороги страны. Структура
междугородной телефонной сети (рис. 7.21) в основном повто-
ряет сложившуюся конфигурацию железных дорог, так как
оптоволоконные, кабельные, радиорелейные и воздушные ли-
нии связи проходят вдоль железнодорожного полотна. На сети
организованы центральная станция связи МПС (ЦСС МПС),
дорожные узлы (ДУ), отделенческие узлы (ОУ), внутриотде-
ленческие узлы связи (ВОУ), а также оконечные автоматичес-
кие телефонные станции местной связи (ОС). Размещение на
сети ДУ и ОУ задано, так как эти узлы соответствуют пунк-
там расположения управлений и отделений железных дорог.
Функции АМТС в ДУ и ОУ выполняет коммутационная аппа-
ратура УАК и УС, обеспечивающая транзитные связи. Аппа-
ратура УАК и УС устанавливается в ВОУ, которые являются
269
Рис. 7.21. Структурная схема сети междугородной связи
вспомогательными узлами коммутации и объединяют группу
близлежащих ОС. УАК и УС связаны между собой каналами
тональной частоты ТЧ, по которым передаются телефонные
сообщения, сигналы управления, линейные и акустические
сигналы. Часто каналы ТЧ организуются между УАК (УС) и
ОС. Если УАК и ОС размещаются в одном пункте, то они
соединяются между собой физическими СЛ.
В качестве коммутационной аппаратуры УАК и АТС на
сети используется электромеханическое, квазиэлектронное и
электронное оборудование.
На междугородной телефонной сети пучки каналов предус-
матриваются между ЦСС МПС и ДУ каждой железной доро-
ги; ЦСС МПС и некоторыми ОУ; между ДУ и каждым ОУ
своей дороги; ОУ и каждым ВОУ, относящимся к данному
отделению; ВОУ и каждой ОС участков, прилегающих к дан-
ному ВОУ. Часто пучки каналов предусматриваются между
270
ДУ соседних дорог, ОУ соседних отделений одной дороги, ДУ
и некоторыми ВОУ и ОС, ОУ и некоторыми ОС и между не-
которыми ОУ, ВОУ и ОС соседних дорог.
Таким образом, междугородная телефонная сеть железно-
дорожного транспорта строится по комбинированному прин-
ципу с наличием узлов четырех классов (ЦСС МПС, ДУ, ОУ,
ВОУ). При таком построении сети соединения между абонен-
тами разных пунктов происходят или по каналам прямой свя-
зи, или с применением транзитов, т.е. по маршрутам, состоя-
щим из двух или более ветвей.
Число направлений связи (пучков каналов), включенных в
разные узлы сети, различно. Так в УАК ЦСС МПС включает-
ся несколько десятков пучков каналов, в УАК (УС) ДУ — до
16 пучков. В УАК (УС) ОУ образуется в среднем восемь напра-
влений связи, а в ВОУ — четыре. Пучки каналов, применяе-
мые на сети, как правило, двусторонние. Пучки, включаемые в
УАК при УС, часто имеют емкость от одного до пяти каналов.
Уровень автоматизации телефонной сети характеризуется
долей автоматических каналов от общего числа каналов и
числом абонентов, имеющих доступ к междугородной телефон-
ной сети автоматической связи. В настоящее время на желез-
нодорожных сетях доля автоматических каналов превышает
90 % от общего числа каналов. Доля абонентов, имеющих до-
ступ к автоматической сети — больше 75 %. Остальные або-
ненты пользуются ручным или полуавтоматическим способом
установления соединений.
Планируется повышать уровень автоматизации более ин-
тенсивной автоматизацией каналов и постепенным переходом
к полной автоматизации процессов соединений, т.е. обеспече-
нием доступности сети для всех абонентов железнодорожного
транспорта.
Исследования показали, что в экономическом аспекте при
совершенствовании сети междугородной телефонной связи МПС
целесообразно в ДУ и ОУ устанавливать УАК с включением
в них местных ОС, а в ВОУ — УС. Кроме экономической
целесообразности, в этом случае важно и то, что при функци-
онировании междугородной сети, УАК в ДУ и ОУ будут об-
271
служивать значительные транзитные потоки вызовов, возни-
кающие в результате применения обходных направлений.
Важной задачей является замена морально и физически ус-
таревшего коммутационного оборудования на АТС и УАК
электронной системы.
Среди основных направлений совершенствования междуго-
родной связи необходимо отметить улучшение качества об-
служивания абонентов. Увеличение числа каналов, примене-
ние обходных направлений позволит снизить вероятность по-
терь по вызовам при междугородной связи до 0,05 с учетом
повторных вызовов.
Виды соединений. Способы их установления. На МТС устана-
вливаются оконечные и транзитные соединения. При оконеч-
ных соединениях на МТС обеспечивается подключение соедини-
тельных линий от АТС (или РТС) местной сети к каналам ТЧ
междугородной связи. В зависимости от направления прохожде-
ния соединений выделяют исходящие и входящие оконечные
соединения. Транзитные соединения устанавливаются между
каналами ТЧ разных направлений междугородной связи.
Соединения на междугородной сети могут осуществляться
ручным, полуавтоматическим и автоматическим способами.
Способ установления соединения влияет на процесс обслужи-
вания заявок на междугородные разговоры и определяет тех-
нические и экономические показатели междугородной связи.
При ручном способе установления соединений (рис. 7.22, а)
оконечные и транзитные соединения устанавливают телефонист-
ки междугородных коммутаторов МК, входящих в состав МТС.
Наличие транзитных соединений усложняет и значительно тор-
мозит процесс установления соединений. В итоге значительно
снижается пропускная способность междугородных каналов.
Поэтому при ручном способе соединений на сети связи преиму-
щественное использование находят каналы прямой связи. Из-за
низкого качества обслуживания абонентов и наличия эксплуата-
ционных расходов на содержание штата телефонисток этот спо-
соб установления соединений является наиболее несовершенным.
При полуавтоматическом способе установления соединений
(рис. 7.22, б) в осуществлении соединений участвует одна теле-
272
УАК
УАК
УАК
Рис. 7.22. Схема соединений на сети междугородной связи
фонистка, работающая на МТС исходящего направления связи.
Входящие и транзитные соединения устанавливают в УАК. Уп-
равляющие сигналы на УАК передает телефонистка или вызы-
вающий абонент. Полуавтоматический способ осуществления
соединений по сравнению с ручным уменьшает эксплуатацион-
ные расходы по содержанию штата телефонисток на 40...45 %,
повышает производительность их труда и в 1,5...2 раза ускоря-
ет процесс соединения.
При автоматическом способе установления соединений
(рис. 7.22, в) междугородные оконечные и транзитные со-
единения осуществляются на УАК. Управляющие сигналы
передаются вызывающим абонентом.
Автоматизация междугородных соединений обеспечивает
абонентам большие удобства, повышает качество обслужива-
ния, еще более ускоряет процесс соединения и сокращает экс-
плуатационные расходы по сравнению с ручным способом
обслуживания на 90 %.
Системы обслуживания заявок. Каналы междугородной связи
из-за большой протяженности имеют достаточно высокую сто-
имость. Для повышения экономической эффективности меж-
273
18-2103
дугородной связи необходимо обеспечить наилучшее исполь-
зование каналов. Должны выполняться установленные нормы
качества обслуживания абонентов, пользующихся услугами
междугородной связи. Экономические и качественные показа-
тели обслуживания определяются системой обслуживания зая-
вок на междугородные соединения.
Существует заказная, немедленная, комбинированная и скорая
системы обслуживания. Выбор той или иной системы обслу-
живания зависит главным образом от соотношения между
числом междугородных каналов и телефонной нагрузкой, по-
ступающей на эти каналы. Каждая из систем обслуживания
характеризуется определенным порядком установления меж-
дугородных соединений и составом оборудования МТС.
При заказной системе обслуживания (рис. 7.23, а) абоненты
местной сети предварительно заказывают междугородный раз-
говор, а затем в порядке очереди получают требуемое соеди-
нение. Заказы принимают телефонистки столов заказов СЗ (или
при небольшой емкости МТС — телефонистки междугород-
ных коммутаторов) по заказным линиям ЗЛ, соединяющим стан-
ции местной и междугородной сети. Данные заказа (дата, вре-
мя его поступления, требуемый населенный пункт, номер вы-
зываемого и вызывающего абонентов) записываются на блан-
ке, который затем передается на междугородный коммутатор
Рис. 7.23. Схема обслуживания заявок
274
МК. После приема заказа абонент кладет микротелефон и
соединение по ЗЛ нарушается. При наступлении очереди або-
нента телефонистка МК вызывает его по соединительной ли-
нии СЛ и устанавливает требуемое соединение. Следователь-
но, обслуживание всех заявок по заказной системе сопровож-
дается ожиданием.
Время ожидания определяется длительностями оформления
и передачи бланка заказа от СЗ к МК и длиной очереди в
требуемом направлении связи. Вследствие наличия очереди все
заявки делятся на внеочередные, первоочередные и очередные.
Срочность предоставления междугородных разговоров на сети
связи железнодорожного транспорта зависит от характера
работы абонента, занимаемой им должности, а также содер-
жания передаваемого сообщения. У руководящих работников,
кроме обычных, устанавливаются телефонные аппараты пря-
мой связи, включаемые непосредственно в междугородные
коммутаторы. Эти абоненты имеют возможность получать
соединения минуя стол заказов СЗ.
При обслуживании по заказной системе для увеличения
пропускной способности междугородных каналов телефонист-
ка передает на соседнюю МТС сразу несколько заказов, а так-
же проводит предварительную подготовку абонентов. Суть
последней операции состоит в том, что телефонистки встреч-
ных МТС согласованно вызывают и подготавливают к соеди-
нению очередных абонентов еще до окончания предыдущего
разговора. Указанные мероприятия повышают использование
междугородных каналов, достигающее при заказной системе
обслуживания 95...98 %, что является основным достоинством
этой системы.
Заказная система обслуживания не удовлетворяет требова-
ния абонентов по качеству их обслуживания. Длительность
ожидания соединения, как правило, превышает 10... 15 мин, а
среднее время ожидания достигает 30 мин. Заказную систему
обслуживания применяют на направлениях связи с малым
числом каналов.
При заказной системе обслуживания используют ручной и
полуавтоматический способы установления соединения.
275
18*
При немедленной системе обслуживания (рис. 7.23, б) або-
нент местной сети, вызывая МТС по заказно-соединительной
линии ЗСЛ, соединяется с международным коммутатором МК.
Телефонистка МК устанавливает требуемое соединение в боль-
шинстве случаев за время, не превышающее 1...2 мин. При
этом каналы не закрепляются за МК и включаются в много-
кратное поле, поэтому любая свободная телефонистка может
принять заказ от абонента и выполнить его. Если в момент по-
ступления заказа все каналы требуемого направления заняты,
телефонистка предлагает абоненту положить микротелефон (дать
«Отбой») и ожидать вызова, но удерживает его линию за сво-
им рабочим местом в течение приблизительно 10 мин, ожидая
освобождения канала. Если в течение указанного времени ка-
кой-либо канал в нужном направлении освобождается, то те-
лефонистка МК по СЛ вызывает абонента и устанавливает
соединение; в противном случае она предупреждает его о про-
должении ожидания, записывает заказ на бланке и передает
бланк на специальный коммутатор задержанных соединений
МКЗС. В данном случае, как и при заказной системе, соедине-
ние устанавливается в порядке очереди.
Немедленная система обслуживания также относится к сис-
темам с ожиданием. В отличие от заказной, при немедленной
системе только часть вызовов ожидает обслуживания. На МТС
большой емкости коммутаторы обычно используются для входя-
щих или исходящих соединений. Показателями качества обслу-
живания абонентов при рассмотренной системе обслуживания
являются время ожидания соединений и доля задержанных вы-
зовов. Число каналов должно быть рассчитано так, чтобы в боль-
шинстве случаев примерно 50 % поступивших вызовов об-
служивалось с ожиданием до 2 мин, примерно 40 % — с ожида-
нием от 2 до 10 мин и только 10 % — с задержкой более 10 мин.
Немедленная система обслуживания по сравнению с заказ-
ной обеспечивает лучшее качество обслуживания абонентов.
Однако для достижения этого требуется большее число кана-
лов, использование которых ниже, чем при заказной системе.
При немедленной системе используется ручной или полуав-
томатический способ установления соединений.
276
Комбинированная система обслуживания (рис. 7.23, в) объе-
диняет заказную и немедленную системы. Оборудование таких
МТС позволяет часть направлений с достаточно большим чис-
лом каналов обслуживать круглосуточно по немедленной сис-
теме эксплуатации, а направления с малым числом каналов в
час наибольшей нагрузки (ЧНН) — по заказной, в остальное
время (в вечерние и ночные часы) — по немедленной. Для того
чтобы обеспечить такую гибкость системы, предусматривается
возможность приема заказа от абонента и на столе заказов, и
на междугородном коммутаторе МК, а также возможность пе-
реключения любого канала на любую систему обслуживания.
Это осуществляется специальными переключателями Q и при-
менением универсальных МК, которые могут работать с исполь-
зованием любой из этих двух систем обслуживания.
МТС комбинированной системы обслуживания вследствие
их гибкости широко применяют на междугородных телефон-
ных сетях железнодорожного транспорта.
Скорая система обслуживания (рис. 7.23, г) является систе-
мой связи с потерей вызовов. При этой системе вызов, посту-
пающий от абонента на МК или УАК, обслуживается при
наличии свободного канала в требуемом направлении немед-
ленно. В противном случае абонент получает отказ в соедине-
нии и через некоторое время должен повторить вызов.
Скорая система обслуживания применяется при автомати-
ческом способе соединений. Число междугородных каналов
рассчитывается при заданной вероятности потерь по вызовам.
На междугородной сети железнодорожного транспорта допус-
каются вероятности потерь по вызовам с учетом повторных
вызовов в пределах 0,05...0,1. По сравнению с другими систе-
мами обслуживания скорая система предполагает применение
наибольшего числа каналов с более низким использованием
каждого канала.
Расчетом может быть найдено значение е использования
каналов в ЧНН, которое выражается в процентах и служит
количественным критерием оценки экономичности различных
систем обслуживания. Для всех систем, кроме заказной, этот
показатель зависит от числа каналов V в данном направлении
277
Рис. 7.24. Зависимость исполь-
зования каналов от емкости
пучка при заданном качестве
обслуживания
связи (рис. 7.24). Заказная сис-
тема обслуживания (кривая /)
при любой емкости пучка обес-
печивает максимальное исполь-
зование каналов; при немедлен-
ной (кривая 2) и скорой (кри-
вые 3) системах обслуживания
каналы используются менее ин-
тенсивно, чем при заказной, так
как возможны простои каналов
из-за неравномерности посту-
пления вызовов на МТС, а так-
же отсутствия предварительной
подготовки абонентов. Однако
с увеличением числа каналов в
пучке разница в величине их
использования по сравнению с заказной системой уменьшает-
ся. С повышением качества обслуживания использование ка-
налов уменьшается. Наиболее интенсивным использованием ка-
налов характеризуется заказная система обслуживания. Ско-
рая система, даже при значительных потерях, характеризуется
меньшим использованием каналов, чем немедленная и заказ-
ная системы. На рис. 7.24 кривая 2 построена при заданной
вероятности ожидания более 10 мин, а кривые 3 — при раз-
ных вероятностях потерь по вызовам (Р = 0,1 и Р = 0,05).
При выборе системы обслуживания междугородных заявок
необходимо проводить технико-экономическое сопоставление
пропускной способности пучков каналов с капитальными и
эксплуатационными затратами, а также учитывать требуемое
качество обслуживания абонентов.
Транзитные соединения на МТС. На междугородных стан-
циях транзитные соединения подразделяются на: постоянные,
временные по расписанию и временные по требованию. Пер-
вые два вида транзитных соединений устанавливаются, как
правило, в линейно-аппаратных цехах на специальных стой-
ках переключений, третий — при ручном обслуживании на меж-
дугородных коммутаторах, а при автоматическом — прибора-
278
ми УАК и УС. Ниже рассматриваются временные транзитные
соединения по требованию.
При выполнении транзитных соединений должны обеспе-
чиваться уровни передачи, установленные для каналов ТЧ.
Необходимые уровни передачи получают включением в разго-
ворный тракт транзитных удлинителей, каждый из которых
вносит требуемое затухание. Существуют двух- и четырехпро-
водные транзитные соединения. Последние обеспечивают бо-
лее высокую устойчивость каналов ТЧ по сравнению с двух-
проводными, что объясняется отсутствием дифференциальных
систем в пунктах транзитов при четырехпроводных соедине-
ниях. На РМТС транзитные соединения устанавливаются по
двухпроводной схеме (рис. 7.25, а), а на УАК и УС — по че-
тырехпроводной схеме (рис. 7.25, б). Для осуществления тран-
зитных соединений телефонистка междугородного коммута-
тора МК (например, М-60) использует гнезда транзитных со-
единений ГнТр (см. рис. 7.25, а), что обеспечивает выключе-
ние двух транзитных удлинителей с затуханием по 3,5 дБ.
Рис. 7.25. Схемы установления транзитных соединений
279
Если соединение оконечное, то разговорный тракт прохо-
дит через эти удлинители и гнездо ГнО. В этом случае два
транзитных удлинителя (ТУ) на обоих концах канала вносят
затухание, равное остаточному (7 дБ). Выключение ТУ в мес-
тах транзитов позволяет при любом числе транзитных соеди-
нений сохранить заданное значение остаточного затухания.
В координатных УАК и УС и в коммутационных станци-
ях с программным управлением используется четырехпро-
водная коммутация разговорного тракта. В качестве приме-
ра на рис. 7.25, б приведена схема организации четырехпро-
водного транзита с применением УАК координатного типа
и комплектов тонального набора (КТН).
Ручные МТС. Основным оборудованием ручных междуго-
родных телефонных станций (РМТС) являются коммутаторы
шнуровые и бесшнуровые. В шнуровых коммутаторах соеди-
нительный тракт образуется приборами шнуровой пары ком-
мутаторов. Бесшнуровые коммутаторы используются в АМТС,
и соединения осуществляются через приборы этих коммутаци-
онных станций. На РМТС железнодорожного транспорта при-
меняются универсальные шнуровые коммутаторы, позволяю-
щие устанавливать соединения по заказной, немедленной и
комбинированной системам обслуживания.
Междугородные коммутаторы имеют схемы и устройства,
позволяющие повысить производительность труда телефонис-
ток и максимально использовать дорогостоящие каналы меж-
дугородной связи. Эти коммутаторы обеспечивают: соедине-
ние каналов с АЛ местных абонентов; транзитные двухпро-
водные соединения каналов; предоставление «прямым» або-
нентам внеочередного соединения; раздельную сигнализацию
при занятости вызываемого абонента местным и междугород-
ным разговором; подключение разговорных приборов телефо-
нисток к абонентским линиям, занятым местным соединени-
ем, и возможность нарушения этого соединения в пользу меж-
дугородного; раздельную посылку вызова по любому шнуру;
раздельный разговор телефонистки по любому шнуру; раз-
дельный набор номера; подключение телефонистки параллельно
разговорному тракту для контроля качества передачи речи без
280
внесения дополнительного затухания; «скрещивание» опера-
ций (например, разговор по одной шнуровой паре и посылка
вызова по другой). При работе по заказной системе обслужи-
вания обеспечивается возможность предварительной подготовки
очередного абонента для междугородного разговора.
Каждая линия или канал, включаемые в МТС, имеют на
станции релейный комплект и гнезда с приборами сигнализа-
ции, расположенные в поле коммутатора. Соединение каналов
с абонентами местной АТС устанавливается по СЛ через меж-
дугородные приборы АТС. Шнуры, образующие шнуровые пары
междугородных коммутаторов, одинаковы по схеме включе-
ния и допускают ведение разговора и посылку вызова по лю-
бому из них.
Любой канал в каждой секции многократного поля комму-
татора имеет по одному гнезду ГнМнП и по два гнезда в ме-
стном поле ГнМШ и ГнМП2 (рис. 7.26). Многократное поле
оборудуется при наличии на МТС более двух коммутаторов.
Для этого гнезда местного поля каждого коммутатора много-
кратно подключаются к другим коммутаторам МТС. В мест-
ном поле предусмотрен ключ подготовки КлП для переключе-
ния канала с одного гнезда на другое при предварительной
подготовке абонента. Для сигнализации вызова и занятости
каналы снабжены в местном и многократном полях лампами
вызова ВЛ и занятости ЛЗ. Переключение вызывной сигнали-
зации с местного на многократное поле при переходе от заказ-
ной к немедленной системе обслуживания осуществляется спе-
циальным переключателем. Вызывные лампы и гнезда много-
кратного поля позволяют любой свободной в данный момент
телефонистке обслужить каждый поступающий вызов, что ус-
коряет процесс соединения и повышает качество обслужива-
ния абонентов.
Каждая шнуровая пара имеет шнуры со штепселями Ш1 и
Ш2, отбойные лампы ОЛ1 и ОЛ2 и два ключа: вызывной
(В1-В2) для посылки вызова по любому из шнуров и опрос-
но-контрольный (О-К), позволяющий в положении О (опро-
са) подключать к шнуровой паре гарнитуру телефонистки со-
гласованно по сопротивлению через трансформатор СТ, а в
281
вл лз вл вл
Рис. 7.26. Схема междугородного коммутатора
положении К — через высокоомный вход ВТ для уменьшения
шунтирующего действия гарнитуры.
Отбойные лампы сигнализируют об отбое раздельно со сто-
роны местного абонента и канала. Отбойные лампы сигнализи-
руют о занятости или свободности абонента местной АТС, вы-
зываемого по СЛ. Если абонент свободен, отбойная лампа за-
горается; если абонент занят местным соединением — горит
мигающим светом; если он занят междугородным соединени-
ем, то, кроме того, телефонистка получает акустический сиг-
нал, указывающий, что к этому абоненту подключиться невоз-
можно (абонент недоступен). При ответе абонента лампа гаснет.
На рабочем месте коммутатора (см. рис. 7.26) расположены
ключи: ВРМ для посылки вызова с рабочего места по любому
282
шнуру; С для принудительного сброса местного соединения в
пользу междугородного; РР для раздельного разговора с лю-
бой стороной и Н для подключения номеронабирателя НН к
любому шнуру. При посылке вызова ключом ВРМ или Bl (В2)
подается плюс батареи на провод а (на рис. 7.26 не показан),
в результате чего в соответствующем линейном комплекте сра-
батывает реле, обеспечивающее посылку в канал или линию
вызова индукторным током. Сброс обеспечивается подключе-
нием плюса на провод b (на рис. 7.26 не показан), отчего в
соответствующем комплекте соединительной линии работает
реле, транслирующее этот сигнал в сторону АТС, где произой-
дет нарушение местного соединения. При раздельном разгово-
ре ключ О-К переводится в положение О, а ключ РР — в со-
ответствующее крайнее положение. При этом гарнитура теле-
фонистки остается подключенной к одному из шнуров (одной
стороне), а другой шнур в это время подключается к нагрузоч-
ному резистору во избежание нарушения равновесия диффе-
ренциальной системы канала, который в рассматриваемый мо-
мент времени может быть соединен с этим шнуром.
Междугородные коммутаторы. На МТС железнодорожного
транспорта преимущественно применяются коммутаторы М-60
и МРУ (межрайонных узлов). Первые используют обычно на
станциях емкостью до 60 каналов, вторые — на станциях ем-
костью до 240 каналов. Эти коммутаторы допускают включе-
ние каналов междугородной связи, заказных линий, линий «пря-
мых» абонентов и соединительных линий с местными станци-
ями. На МТС железнодорожных узлов в эти коммутаторы
включают также ряд цепей избирательной связи (постанцион-
ной, линейно-путевой, служебной диспетчерской, дорожной
распорядительной). Для этого в релейных комплектах между-
городных каналов выполняют необходимые изменения, а на
коммутаторах дополнительно устанавливают специальные ус-
тройства посылки избирательного вызова.
Коммутаторы М-60 и МРУ отличаются друг от друга емкос-
тью местного и многократного полей, способом установления
транзитных соединений, а также некоторыми схемными реше-
ниями. В местное поле коммутатора МРУ можно включить до
283
четырех каналов, а в многократное поле при четырехпанель-
ной системе монтажа — до 240 каналов, 360 СЛ, 72 заказных
линий и 240 линий «прямых» абонентов. Оконечные и тран-
зитные соединения осуществляются в этих коммутаторах с
использованием одних и тех же гнезд, причем когда соединяются
между собой гнезда двух междугородных каналов, их релей-
ные комплекты обеспечивают автоматическое выключение тран-
зитных удлинителей, размещенных вместе с этими комплекта-
ми на стативах. Каждый коммутатор оборудован 10 шнуровы-
ми парами, восемь из которых имеют счетчики продолжительнос-
ти разговора.
В местное поле коммутатора М-60 можно включить шесть
каналов междугородной (или избирательной) связи, а в много-
кратное поле при двухпанельной системе монтажа — 20 ка-
налов, 20 линий «прямых» абонентов, 40 СЛ, 10 заказных и
10 служебных линий. При четырех- или шестипанельном мно-
гократном поле указанное число линий будет в два или три раза
больше.
Организация автоматической связи. При организации автома-
тической междугородной телефонной связи в узловых пунктах
сети устанавливают аппаратуру узлов автоматической коммута-
ции УАК или узловых АТС-УС, выполняющих функции меж-
дугородных станций. В последнем случае УС обеспечивает и
местные соединения. На автоматической междугородной сети
число междугородных каналов по сравнению с сетями связи с
ручным обслуживанием значительно увеличено. Междугород-
ная автоматизированная сеть связи железнодорожного транс-
порта делится на магистральную автоматически коммутируе-
мую телефонную сеть (МАКТС) и дорожные автоматически ком-
мутируемые сети (ДАКТС). Число ДАКТС соответствует числу
железных дорог. На магистральной сети организуются главный
(ГУ) и дорожные (ДУ) узлы связи, в которых размещаются узлы
автоматической коммутации классов УАК1 и УАКП. Дорожная
сеть, включающая в себя дорожные, отделенческие (ОУ) и вспо-
могательные отделенческие (ВОУ) узлы, оборудуется коммута-
ционной аппаратурой II и III классов (УАКП и УАКШ). Часто
внутри дорожной сети выделяют несколько отделенческих ав-
284
тематически коммутируемых сетей (ОАКТС). Представление о
структуре ОАКТС дает рис. 7.27. Как отмечалось выше, в ВОУ
могут устанавливаться УС. В ДУ узлы автоматической комму-
тации УАКП выполняют соединения одновременно на МАКТС
и ДАКТС. Через УАКП осуществляются переходы с магистраль-
ной на дорожную сеть, и наоборот.
Сеть автоматической междугородной связи (рис. 7.27) стро-
ится с применением комбинированной структуры, позволяю-
щей организовать обходные соединения на МАКТС и ДАКТС.
В узлах связи в аппаратуру УАК включают АТС местных се-
тей и междугородные коммутаторы МК. При этом в каждом
узле размещается АТС, обслуживающая работников МПС,
управления дороги (УД), отделения дороги (НОД) или стан-
ции, где размещается ВОУ. Оконечные станции ОС соединя-
Рис. 7.27. Фрагмент схемы сети автоматической междугородной связи
285
ются с соответствующим УАК по физическим линиям, а при
достаточно большом удалении — по каналам ТЧ.
На междугородной сети автоматической связи соединение
может проходить через несколько УАК, причем число тран-
зитных узлов не должно быть более четырех. Во всех транзит-
ных узлах должны выполняться четырехпроводные соедине-
ния. Через ГУ устанавливаются соединения между абонентами
разных дорог. Соединения между смежными ДУ (на рис. 7.27
между ДУ1 и ДУ2) могут устанавливаться по прямым каналам
минуя ГУ. На дорожной сети соединения между абонентами
разных отделений устанавливаются через ДУ, а также по пря-
мым каналам между смежными ОУ (например, между ОУ1 и
ОУ2 на сети дороги 1). На сети междугородной связи в неко-
торых случаях объединяют дорожный и отделенческий узлы
(например, ДУ2 и ОУ1). Объединенный узел обслуживается
одним комплектом аппаратуры УАКП. В современных сетях
МАКТС и ДАКТС применяют аппаратуру УАК координатно-
го, квазиэлектронного и электронного типа, позволяющую осу-
ществлять четырехпроводные транзитные соединения и реали-
зовывать закрытую систему нумерации.
Дальнейшее развитие магистральной сети сопровождается
образованием нескольких узлов I класса, что способствует по-
вышению надежности сети и уменьшению длины соединительно-
го пути. Новые УАК1 размещаются в крупных дорожных уз-
лах, находящихся на пересечении наиболее важных железнодо-
рожных магистралей. Такие дорожные узлы получили назва-
ние ГУ-ДУ. Все узлы I класса образуют полносвязную сеть.
Система нумерации. На сети автоматической междугород-
ной телефонной связи применяют смешанную систему нумера-
ции. Каждая дорожная сеть образует отдельную зону с закры-
той нумерацией, независимую от других дорожных сетей. Зо-
нам соответствуют магистральные трехзначные коды АДЕ,
присваиваемые дорожным узлам автоматической коммутации
УАКП. Магистральные коды присваиваются также главному
узлу ГУ, главным дорожным узлам ГУ-ДУ и АТС при уп-
равлениях дорог. Магистральные коды начинаются с цифры 9.
Буквами Д и Е обозначаются любые цифры. Внутри каждой
286
зоны телефонным станциям ме-
стных сетей и междугородным
коммутаторам присваивают до-
рожные трехзначные коды ВДЕ,
где В — любая цифра, кроме 9.
Нумерация узлов, станций и МК
приведена на рис. 7.28. Для вы-
хода на сеть автоматической
междугородной связи использу-
ют префикс 0, при наборе ко-
торого устанавливается соеди-
нение местной станции с УАК.
Магистральные коды включа-
ют в себя сто номеров (рис. 7.28).
В России 19 железных дорог и
один главный узел (ГУ) при
МПС. Следовательно, из 100 мо-
гут использоваться не более 39
номеров. Внутри дорожной сети
число номеров может достигать
900, что значительно превышает
число станций одной зоны. Таким образом, принятая система
Рис. 7.28. Магистральные и до-
рожные междугородные коды
нумерации предусматривает долговременное развитие сети авто-
матической междугородной связи.
При соединениях между абонентами одной дорожной зоны
вызывающий абонент набирает номер 0-ВДЕ, а затем мест-
ный номер абонента. Соединения между абонентами разных
дорожных зон, а также от абонентов МАКТС к абонентам
ДАКТС устанавливаются после набора номера 0-АДЕ-ВДЕ, а
затем местного номера абонента. Соединения между абонен-
тами МАКТС, включая абонентов управлений дорог, устанав-
ливаются набором номера 0-АДЕ и далее местного номера або-
нента.
Присвоение магистральных кодов местным АТС в дорож-
ных узлах сокращает количество набираемых знаков при со-
единении с абонентами дорожных узлов. Это имеет существенное
значение при построении системы нумерации, так как на долю
287
АТС управлений дорог приходится большая междугородная
телефонная нагрузка.
Система передачи функциональных сигналов. По каналам
автоматической междугородной связи передаются управляю-
щие, линейные и акустические сигналы. Сигналы управления
посылаются декадным или кодированным способом. При де-
кадном способе сигналы передаются одной частотой, причем
количество посылаемых частотных импульсов соответствует
передаваемому знаку номера. Во втором случае управляющие
сигналы передаются с использованием многочастотного кода.
Описание систем сигнализации для междугородных кана-
лов автоматической связи сети ОбТС приведено в п. 7.3.4.
Комплекты междугородной связи. Каждый междугородный
канал включается в коммутационное оборудование УАК или
АТС посредством комплектов междугородной связи. Комплекты
междугородной связи обеспечивают передачу по каналу ли-
нейных и управляющих сигналов токами тональной частоты.
В зависимости от направления установления соединения
комплекты междугородной связи делятся на односторонние и
двусторонние. Первые обеспечивают установление соединения
только в одном направлении и в зависимости от того, на ка-
ком конце канала они включаются, подразделяются на исхо-
дящие (ИК) и входящие (ВК). Двусторонние комплекты позво-
ляют осуществлять соединения в обоих направлениях канала
связи (рис. 7.29). Двусторонние комплекты, позволяющие по-
высить пропускную способность каналов, используются для
образования пучков каналов малой емкости. На междугород-
ной сети связи железнодорожного транспорта двусторонние
комплекты используются на пучках каналов, число которых
не превышает 20. В коммутационное оборудование электроме-
ханической, квазиэлектронной и электронной систем включа-
ются различные по типу комплекты междугородной связи.
В существующем коммутационном оборудовании для вклю-
чения каналов ТЧ, как правило, применяют комплекты типа
КТН-2Ш и КТН-2К.
Оборудование КТН-2Ш содержит два комплекта (КТН-Ш1
и КТН-Ш2) для включения их в два канала ТЧ. Оборудование
288
Рис. 7.29. Структурные схемы включения комплектов
КТН-2К состоит также из двух междугородных комплектов —
КТН-К 1 и КТН-К2. Комплекты КТН-Ш 1 и КТН-Ш2 обеспечи-
вают включение каналов ТЧ в АТС различных типов: АТС-47,
У АТС-49, АТС-54, АТСК-100/2000, КРЖ, ЕСК 400Е, ЕСК 3000 Е.
Комплекты КТН-К1 и КТН-К2 предназначены для работы в
УАК и УС типа АТСК 100/2000. Посредством комплектов
КТН-Ш1 и КТН-К1 осуществляется совместная работа АТС
(УАК) с РМТС типа М-60 и МРУ.
Широкое применение электронных элементов обеспечивает
повышенную надежность комплектов, стабильность временных
параметров передаваемых сигналов, уменьшение габаритных
размеров более, чем в два раза по сравнению с релейными
комплектами предыдущего поколения. Оборудование КТН-Ш
и КТН-К обеспечивает контроль работоспособности каналов
ТЧ с автоматической блокировкой неисправных каналов. По-
средством комплектов осуществляется прямой доступ телефо-
нистки МТС к каналу ТЧ с относительным приоритетом его
занятия. В случае занятости КТН телефонистка предваритель-
но подключается к комплекту. Когда данный комплект осво-
бождается, он сразу поступает в распоряжение телефонистки.
Оборудование КТН-Ш и КТН-К может работать совместно с
19-2103
289
любым включенным на противоположном конце канала ТЧ
комплектом, поддерживающим сигнализацию, принятую на
телефонной сети железнодорожного транспорта. Однако при
этом контроль каналов ТЧ возможен лишь при включении на
другом конце канала КТН-Ш или КТН-К.
Комплект КТН-Ш (рис. 7.30) состоит из устройств сопря-
жения разговорного тракта УСРТ, управления соединениями
УУС, сопряжения с АТС и РМТС (УСА и УСР), контроля
каналов УКК. Комплект КТН-Ш2 отличается от КТН-Ш 1
отсутствием в его составе УСР. В состав КТН-Ш также входят
ГТНВ (генератор тонального набора и вызова) и ПТНВ (при-
емник тонального набора и вызова).
Устройство УСРТ предназначено для согласования двухпро-
водных разговорных цепей АТС и РМТС с четырехпроводным
каналом ТЧ по уровням и входным сопротивлениям при уста-
новлении автоматических и полуавтоматических оконечных и
двухпроводных транзитных соединений.
Устройство УУС осуществляет прием и обработку управля-
ющих и линейных сигналов, поступающих с выхода ПТНВ в
Рис. 7.30. Схема комплекта КТН-Ш
290
виде логических сигналов, а также посылку управляющих и
линейных сигналов в тракт передачи канала ТЧ. УУС обеспе-
чивает управление коммутацией разговорного тракта на всех
этапах установления соединений.
Устройства УСА и УСР предназначены для согласования
сигналов низкого уровня от УУС с сигналами более высокого
уровня, передаваемыми по проводам, соединяющим КТН-Ш с
АТС и РМТС.
Исходящее занятие комплекта осуществляется со стороны
АТС подачей плюса на провод с. В результате под управлени-
ем УУС в УСРТ включается электронный контакт ЭК5 на время
80 мс. Сигнал занятия от ГТНВ поступает в тракт передачи
канала. Выключается УКК, и образуется тракт приема в ком-
плекте (включается электронный контакт ЭК1). Получив аку-
стический сигнал «Ответ станции» от встречной АТС, вызы-
вающий абонент набирает номер, транслируемый по прово-
дам а и Ь от АТС в УСА. В УСА импульсы набора номера
высокого уровня преобразуются в управляющие логические
сигналы, которые поступают в УУС. По командам из УУС
включается и выключается ЭК5 в УСРТ. Частотные импульсы
набора длительностью 60 мс с помощью ЭК5 передаются от
ГТНВ на встречную станцию. При ответе вызываемого або-
нента поступающий на вход ПТНВ тональный сигнал ответа
транслируется в УУС. От УУС в УСРТ передается управляю-
щий сигнал для образования тракта передачи (включается ЭК2).
Таким образом, комплект переводится в разговорное состоя-
ние. При отбое от вызывающего абонента со стороны АТС
отключается плюс от провода с. Устройство УСА возвращает-
ся в исходное состояние. При этом под управлением УУС на
время 800...900 мс включается ЭК5, чем обеспечивается транс-
ляция в канал связи тонального импульса «Отбой». В случае
отбоя со стороны вызванного абонента импульс отбоя прини-
мается ПТНВ и транслируется в УУС. В результате этого от
УСА по проводу b к АТС передается отрицательный потенци-
ал, который воспринимается станцией как сигнал отбоя.
При входящем соединении импульс занятия принимается
ПТНВ. От УСА в сторону АТС по проводу с передается по-
291
ложительный потенциал. Под управлением УУС в УСРТ обра-
зуется тракт передачи (включается ЭК2) и в сторону вызыва-
ющего абонента транслируется от АТС акустический сигнал
«Ответ станции».
Тональные импульсы набора принимаются из канала ПТНВ
и поступают в УУС, а затем в УСА. От УСА происходит транс-
ляция знаков номера по проводам а и b в сторону АТС. При
ответе вызываемого абонента по проводу а от АТС поступает
положительный потенциал, который воспринимается УСА как
признак ответа вызванного абонента. От ГНТВ в канал ТЧ
передается тональный импульс «Ответ», а затем УСРТ обра-
зуется тракт приема (включается ЭК1).
Процессы отбоя происходят так, как это было описано выше
при рассмотрении исходящего занятия.
Транзитное соединение осуществляется аналогично оконеч-
ному, однако при этом по проводу b—Ь', проключенному через
коммутационную систему АТС, из УСА входящего комплекта
передается плюсовой потенциал. В результате в УСА обоих ком-
плектов срабатывают определители признака транзита. Далее в
обоих КТН-Ш по команде из УУС включаются удлинители с
затуханием 3,5 дБ (работают контакты ЭКЗ и ЭК4).
В отличие от схемы КТН-Ш в КТН-К (рис. 7.31) в тракте
приема применен регулируемый удлинитель У1. При оконеч-
ном и двухпроводном транзитном соединении его затухание со-
ставляет 0,2 дБ; а при четырехпроводном транзитном — 7,7 дБ.
При исходящем соединении маркер ступени группового
искания ГИТ узла коммутации координатного типа осуществ-
ляет пробу и занятие свободного комплекта подачей положи-
тельного потенциала на провод к, а затем, после включения
соединения через ступень ГИТ поступает плюс на провод d.
Блокировка комплекта от повторного занятия со стороны УАК
осуществляется размыканием в УСА провода к. Из УСА по-
ступают сигналы: в УУС на формирование импульса занятия,
в УКК на прерывание передачи контрольных импульсов, в УСРТ
на включение тракта приема (ЭКЗ).
Импульсы набора номера от вызывающего абонента по
проводам а и b передаются через УСА в УУС, где осуществля-
292
Рис. 7.31. Схема комплекта КТН-К
ется их коррекция. Затем импульсы набора номера от ГТНВ
поступают в канал ТЧ. При ответе вызванного абонента ком-
плект КТН-К работает так же, как и КТН-Ш. Разговорный
гракт образуется при включении электронных контактов ЭКЗ
и ЭК4. При отбое от вызывающего абонента со стороны УАК
снимается положительный потенциал с провода d. Под управ-
пением УУС формируется отбойный импульс, который транс-
лируется в тракт передачи канала. Сигнал отбоя от вызванно-
го абонента принимается ПТНВ и через УУС транслируется в
УСА. На проводе b появляется отрицательный потенциал, в
результате чего со стороны УАК с провода d снимается поло-
жительный потенциал и комплект возвращается в исходное
состояние.
При входящем занятии комплекта по каналу ТЧ поступает
импульс занятия. В УКК прекращается формирование конт-
293
рольных сигналов, включается тракт передачи в УСРТ и через
УСА происходит занятие маркера РИ ступени ГИТ. После
подключения регистра в УСА замыкается цепь для трансляции
междугородного кода в регистр. Импульсы набора принимает
ПТНВ: они (импульсы) транслируются по проводам 7 и 2 в
регистр. После установления требуемого соединения маркер
ГИТ и регистр освобождаются, а удержание магнитов МКС
ГИТ осуществляется по проводу d из УСА. Дальнейшая транс-
ляция импульсов набора номера местного абонента осуществ-
ляется по проводам а' и Ь' через УАК в сторону АТС. При
ответе вызываемого абонента работа комплекта аналогична
работе КТН-Ш. Процесс отбоя происходит так, как было опи-
сано при рассмотрении исходящего соединения от КТН-К.
При организации четырехпроводного транзитного соединения
(рис. 7.32) КТН-К одного направления через ступень ГИТ УАК
типа К соединяется с КТН-К другого направления. В УСА комп-
лектов по проводам е и е' включаются определители признака
транзитного соединения. В регулируемых удлинителях У1 комп-
лектов работают электронные контакты ЭК1, в результате чего
затухание удлинителей становится равным 7,7 дБ. В обоих ком-
Рис. 7.32. Схема образования четырехпроводного транзитного
соединения
294
нлектах работают контакты ЭК2. В исходящем КТН-К вклю-
чается ЭК6, чем обеспечивается транзитное соединение. Та-
ким образом, тракт приема одного канала ТЧ через два КТН
и ГИТ соединяется с трактом передачи другого канала.
После окончания разговора линейный сигнал «Отбой» пе-
редается из оконечного комплекта и принимается ПТНВ всех
КТН-К соединительного тракта, т.е. отбойный сигнал в тран-
зитных комплектах не формируется.
КТН-Ш и КТН-К содержат устройства контроля канала УКК,
которое служит для контроля канала ТЧ и выдачи в УУС команд
на блокировку комплекта от исходящего занятия со стороны
ЛТС при неработоспособном состоянии канала ТЧ или комплек-
та хотя бы в одном из направлений передачи, а также команд
на автоматическое снятие блокировки от занятия при восстано-
влении работоспособности канала ТЧ или комплекта.
В исходном (незанятом) состоянии комплекта контролиру-
ется исправность канала ТЧ (рис. 7.33) посылкой в тракт пе-
редачи каждого канала контрольных тональных импульсов ча-
стотой 2100 (2600) Гц и длительностью 14 мс с периодом сле-
дования 875 мс. Если уровень передачи разговорных, линей-
ных и управляющих сигналов на входе канала ТЧ составляет
«минус» 13 дБ, то контрольные импульсы передаются с уров-
нем «минус» 23 дБ. В случае исправного состояния канала эти
импульсы принимаются на другом конце канала ПТНВ и по-
ступают в УКК.
Если по какой-то причине контрольные импульсы не поступа-
ют на вход УКК, то: комплект блокируется от исходящего за-
нятия (из УСА КТН прекращается подача напряжения «минус»
60 В по проводу с в сторону АТС); в тракт передачи трансли-
руются импульсы длительностью 14 мс с периодом 1,75 с; вклю-
чается аварийная сигнализация (АС), оповещающая о неисп-
равности тракта приема канала (рис. 7.33).
В случае приема контрольных импульсов с периодом 1,75 с
комплектом обеспечиваются: блокировка от исходящего заня-
। ия, продолжение трансляции исходных контрольных импуль-
сов и включение аварийной сигнализации о неисправности
факта передачи канала (рис. 7.33).
295
Рис. 7.33. Схема контроля канала ТЧ
При восстановлении исправного состояния канала (комп-
лекта) блокировка от занятия автоматически снимается и в
оба направления из УКК транслируются исходные контрольные
импульсы с интервалом 875 мс.
Для включения междугородных каналов ТЧ в АТС КЭ и
УАК КЭ типа «Квант» применяют двухсторонние междугород-
ные комплекты ДКБК. Комплект ДКБК (рис. 7.34) размеща-
ется на отдельном ТЭЗе и обеспечивает оконечные, двух- и
четырехпроводные транзитные соединения. Передача инфор-
296
а\ Ь'
БВЛР«
КУП—1
е, f
БИЛ
Включение
Выключение
БИЛ -^-Д
БВЛРКЩ
От У}<1
УСК
f—1РК2
РК1
PTI
|РТЗ
Включение
Выключен!!!
Включение
Выключение
Включение —
1РАС
Выключение!—
Включение
Выключение
Включение
Выключение —
РВУ
Включение —|РТ2
Включение
Выключение
Г-пРКШ
От УК0
УСК
Рис. 7.34. Схема комплекта ДКБК
мации может осуществляться декадным или многочастотным
кодом «2 из 6».
Занятие комплекта ДКБК при исходящем соединении обес-
печивается подачей от УСК на точку УК0 нулевого потен-
циала. При открытии транзистора VT1 потенциал +27 В по-
ступает на общую шину управления реле. После этого пода-
ется нулевой потенциал из УСК на точку УК1 и включается
реле РД на время передачи в канал ТЧ импульса занятия
(60... 100 мс) от генератора Г1. Затем срабатывает реле РК2,
что обеспечивает подключение тракта приема. Со стороны
встречной АТС передается сигнал «Ответ станции», прини-
маемый приемником П2 в АТС КЭ (УАК КЭ). По команде
из ЦУУ периодически включается и выключается реле РД,
контактами которого от генератора Г1 с частотой 2600 (2100) Гц
на встречную станцию передаются импульсы набора номе-
ра. Если номерная информация передается многочастотным
297
кодом, то ЦУУ управляет включением реле РК1 и подклю-
чением к проводам а и Ь через блок БИЛ датчика многоча-
стотного ДМ (см. п. 5.2). На время передачи знаков номера
реле РК2 выключается, но после выдачи номерной инфор-
мации вновь включается; абонент слышит сигнал «Контроль
посылки вызова» от встречной АТС. Если вызываемый або-
нент свободен, то при снятии трубки по каналу ТЧ переда-
ется линейный сигнал «Ответ». который принимается при-
емником ГН комплекта ДКБК. ЦУУ сканированием прием-
ника П1 определяет момент поступления данного сигнала и,
если знаки номера передавались декадным кодом, дает ко-
манду на включение реле РК1. Таким образом, при установ-
лении исходящего соединения в ДКБК работают РК1 и РК2.
При отбое от вызывающего абонента включаются реле РК1
и РК2 и работает реле РД в течение 850...950 мс. В канал ТЧ
передается отбойный импульс. Если первым дает отбой вы-
званный абонент, то приемник П1 принимает сигнал отбоя из
канала и ДКБК возвращается в исходное состояние.
Если вызываемый абонент занят, то вызывающему абонен-
ту по каналу ТЧ передается акустический сигнал «Занято».
После отбоя от вызывающего абонента ЦУУ управляет про-
цессом разъединения тракта от ТА до комплекта, а из ДКБК
передается в канал линейный сигнал «Отбой».
При входящем соединении линейный сигнал «Занятие» с
частотой 2 600 (2 100) Гц и длительностью 60... 100 мс фикси-
руется приемником П1. Затем под управлением ЦУУ включа-
ется реле РАС. В тракт передачи канала ТЧ поступает акусти-
ческий сигнал «Ответ станции».
Из тракта приема канала декадным кодом поступают им-
пульсы набора, которые принимаются приемником П1. В ре-
зультате этого открывается транзистор VT2 в такт с импуль-
сами набора номера и через открытый переход «эмиттер-кол-
лектор» нулевой потенциал передается по проводу b в сторону
АТС ( в комплекте работает реле РВУ). При этом на АТС
(УАК) к комплекту через блок БИЛ подключен ПБ. Если ин-
формация принимается многочастотным кодом «2 из 6», то
через блок БИЛ подключается приемник многочастотный ПМ
298
(см. п. 5.2). Реле РАС при приеме первого импульса включает-
ся. Если вызываемый абонент свободен, то под управлением
ЦУУ срабатывает реле РК1, и в тракт передачи канала от АТС
поступает сигнал «Контроль посылки вызова». При ответе выз-
ванного абонента на время 60... 100 мс включается реле РД и
в канал передается линейный сигнал «Ответ». Затем включа-
ется реле РК2, создавая разговорный тракт. Отбой после окон-
чания разговора происходит так, как описано выше.
При образовании четырехпроводного транзитного соеди-
нения во входящем ДКБК, кроме реле РК1 и РК2, работают
реле РТ1 и РТ2, а в исходящем — РК1, РК2, РТ1 и РТЗ. Кон-
тактами реле РТ1 в комплектах выключается дифференциаль-
ная система ДС1. Контактами реле РТЗ в исходящем ДКБК
скрещиваются разговорные провода.
В случае образования двухпроводного транзитного соеди-
нения в комплектах ДКБК работают реле РК1, РК2 и РВУ.
Контактами реле РВУ в комплектах выключаются оконечные
удлинители с затуханием 3,5 дБ.
Реле РКШ работает в исходящем комплекте ДКБК в тече-
ние времени, необходимого для контроля шлейфа проводов от
телефонного аппарата до комплекта, и обеспечивает подклю-
чение к шлейфу контрольных устройств периферии (КУП).
Приемник тонального набора и вызова ПТНВ комплектов
междугородной связи обеспечивает прием передаваемых по
каналам ТЧ управляющих и линейных сигналов. Приемник
может быть настроен на сигналы частотой 2 100 или 2 600 Гц
и включается в тракт приема канала ТЧ. В ПТНВ предусмот-
рены меры по исключению его ложных срабатываний, что до-
стигается введением в схему приемника цепей частотной и вре-
менной защит от разговорных токов.
Рассмотрим работу ПТНВ на примере приемника, приме-
няемого в комплектах КТН-Ш и КТН-К (рис. 7.35).
Приемник включает в себя: усилитель-ограничитель, пост-
роенный на операционном усилителе DA1.1, и диодах VD1 и
VD2; последовательный колебательный контур, состоящий из
гиратора («электронная индуктивность») на операционных
усилителях DA2.1, DA2.2 и конденсатора С8; компаратор на
299
+ 12 В
R6
R7 R8С8 r I? RI3 R14
С5 кд
Bx_ojj?
ПТНВ
С10=г
DD4.1
DD4.2
2
4
8
т
S
V
С
R
V
Т17
UDA1.2
KTd3 R2I ЧШ'1
м
2
R
R19
R15
DD2J
Выход 1
ПТНВ
(к УУС)
Тактовые импульсы
2,1 мсОТГТИ
Контрольные им-
пульсы к УКК;
выхода 2 ПТНВ
Рис. 7.35. Принципиальная схема ПТНВ
операционном усилителе DA1.2; интегрирующую цепь, состо-
ящую из резистора R20 и конденсатора С13; цифровое устрой-
ство задержки, выполненное с применением счетчиков DD4.1,
DD4.2 и триггера DD2.1.
Усилитель-ограничитель осуществляет ограничение ампли-
туды сигнала, поступающего на вход ПТНВ, чем обеспечивает
постоянство амплитуды напряжения сигнала на входе колеба-
тельного контура. Это предотвращает ложное срабатывание
приемника при поступлении на его вход разговорных сигна-
лов высокого уровня.
Предположим, на вход ПТНВ поступает разговорный сиг-
нал, имеющий низкочастотную и высокочастотную составля-
ющие, причем частота последней совпадает с частотой рабо-
чего сигнала, то есть с частотой 2 100 или 2 600 Гц (рис. 7.36).
Пройдя через усилитель-ограничитель, такой сигнал огра-
ничивается по амплитуде. На выходе усилителя-ограничителя
присутствует высокочастотная составляющая этого сигнала,
однако ее длительность tB достаточно мала. Приемник ПТНВ
не воспринимает сигнал рабочей частоты малой длительности
(/в < 16,8 мс).
Колебательный контур приемника настроен на частоту пе-
редаваемых по каналу ТЧ управляющих и линейных сигналов
и обеспечивает частотную защиту ПТНВ от разговорных сиг-
300
Рис. 7.36. Изменение разговорного сигнала при работе
усилителя-ограничителя ПТНВ
налов. Резистором R9 ПТНВ (см. рис. 7.35) определяется доб-
ротность колебательного контура, а точная настройка ПТНВ
на рабочую частоту обеспечивается резистором R19.
Порог срабатывания компаратора DA1.2 задается соотноше-
нием сопротивлений резисторов R17 и R18 и составляет 2,5 В.
Таким образом, разговорные сигналы, уровень которых зна-
чительно снижен колебательным контуром, не вызывают сра-
батывания компаратора, а значит, не принимаются ПТНВ.
Посредством интегрирующей цепи R20—С13 и инвертора DD1.1
формируется прямоугольный импульс, соответствующий по
длительности сигналу на входе ПТНВ. Цифровое устройство
задержки осуществляет временную защиту от ложных сраба-
тываний ПТНВ и устраняет дробления управляющих и линей-
ных сигналов, которые могут появиться на соседней станции
или в процессе передачи сигналов по каналу.
До момента поступления сигнала инвертор DD1.1 находит-
ся в состоянии 1 (на выходе — сигнал логическая «1»). С посту-
плением на вход ПТНВ линейного или управляющего сигнала
изменяется состояние инвертора (на выходе — логический «О»),
что является разрешением счета импульсов, поступающих от
генератора тактовых импульсов ГТИ с периодом 2.1 мс на вход V
счетчиков. После приема восьмого импульса, т.е. через 16,8 мс,
счетчик DD4.1 устанавливает триггер DD2.1 в состояние 1
подачей на его вход S высокого потенциала. При подаче этого
потенциала на вход С DD4.1 счет останавливается. После окон-
301
окончания линейного или управляющего сигнала, на выходе
R DD4.1 вновь появляется сигнал 1, а на входе R DD4.2 —
сигнал 0. Счетчик DD4.2 начинает счет импульсов, поступаю-
щих от ГТИ. Спустя 16,8 мс после начала счета триггер уста-
навливается в состояние 0 по входу R счетчиком DD4.2. Если
начало сигнала рабочей частоты подвергается дроблению, то
каждое прерывание тока тональной частоты на входе ПТНВ
приводит к установке DD4.1 в исходное состояние, а значит,
триггер DD2.1 не срабатывает.
Приемник ПТНВ, кроме управляющих и линейных сигна-
лов, принимает контрольные тональные импульсы. Поскольку
длительность контрольных импульсов составляет 14 мс, то они
поступают на выход 2 ПТНВ.
Работа ПТНВ оценивается следующими основными харак-
теристиками.
Чувствительность — минимальный уровень сигнала на входе
ПТНВ, при котором этот сигнал уверенно принимается. Зна-
чение чувствительности — от минус 16,5 дБ до минус 14,8 дБ.
Рабочая полоса частот — диапазон частот, прием сигнала в
котором обеспечивает срабатывание приемника: Д/‘ = /в - /н.
где /в и /н соответственно верхняя и нижняя граничные часто-
ты. Для ПТНВ А/ = (50... 150) Гц, причем отклонение от рабо-
чей частоты (2 100 или 2 600 Гц) в обе стороны должно быть
не менее 25 Гц.
Частотная защита — способность приемника исключать
прием разговорных сигналов, имеющих в своем спектре мно-
жество частотных составляющих. В каналах ТЧ такими сигна-
лами, как правило, являются разговорные токи. Частотная
защита в ПТНВ обеспечивается настройкой колебательного
контура.
Временная защита — способность приемника исключать при-
ем импульсов рабочей частоты по выходу 1 длительностью
короче, чем 16.8 мс. В дальнейшем в УУС КТН анализируются
длительности линейного сигнала и определяется его вид («За-
нятие». «Ответ», «Отбой», «Набор номера» — см. табл. 7.2).
302
7.6. Принципы построения узкополосных
цифровых сетей связи с интеграцией
услуг (ISDN)
Предварительные сведения. Долгое время средства связи
развивались на основе создания и совершенствования отдель-
ных сетей связи, предназначенных для передачи конкретных
видов информации — телефонной, телеграфной, данных. Сна-
чала появились телеграфные сети, затем телефонные, телексные,
сети передачи данных.
На современном этапе развития техники внедрение каждо-
го нового абонентского устройства является дорогостоящим
мероприятием. Поэтому развитие и эксплуатация отдельных
сетей связи экономически нецелесообразны. После того как
цифровые сигналы стали основными при передаче информа-
ции, возникла идея создания единой сети для передачи раз-
личных сообщений (речи, данных, видео) в цифровой форме.
Концепция универсальной сети, обеспечивающей передачу и
коммутацию различных видов информации, реализована в ISDN
(Integrated Services Digital Network) — цифровой сети с интег-
рацией услуг.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС).
Нод открытой системой (ОС) следует понимать совокупность
средств для обработки и передачи информации (речи, данных,
видео). Соответственно любая открытая система состоит из двух
частей: прикладных процессов, предназначенных для обработки
информационных данных (прикладным процессом может быть,
например, компьютерная программа) и средств взаимодействия,
обеспечивающих передачу информации между прикладными про-
цессами разных ОС. ЭМ ВОС была разработана международ-
ной организацией по стандартизации (ISO) с целью рсгламен-
шрования процессов взаимодействия различных открытых си-
стем, технологические средства которых выпускаются разными
фирмами. ЭМ ВОС была использована при создании ISDN,
1ак как она является методологической, концептуальной и тер-
минологической основой любой сети связи. ЭМ ВОС является
незамкнутой в себе и о i кры та для развития количественно и
303
Прикладные процессы
Прикладной уровень
П редст а вител ь н ы й уро вен ь
7
6
Сеансовый уровень
Физический уровень
Физическая среда
Транспортный уровень
Сетевой уровень
Канальный уровень
Рис. 7.37. Эталонная модель взаи-
модействия открытых систем
качественно в зависимости
от развития современной
теории и новых технических
достижений. Более того,
модель позволяет постепен-
но перейти от существующих
реализованных решений к
новым стандартам. Данная
модель имеет иерархическую
структуру, где верхний уро-
вень системы непосредствен-
но взаимодействует с при-
кладным процессом, а ниж-
ний опирается на физичес-
кую среду (рис. 7.37).
Взаимодействие смежных
уровней в одной открытой
системе (ОС) и одноименных уровней в разных ОС описывает-
ся интерфейсами и протоколами.
Интерфейс — это совокупность устройств и логических про-
цедур на стыке смежных уровней.
Протокол — регламентируемый набор правил (команд и от-
ветов), определяющих взаимодействие одноименных уровней
в разных открытых системах.
Функционирование ОС сетей связи описывается с помощью
семиуровневой модели, разработанной ISO (стандарт 7498).
Каждый из уровней ОС имеет свое название и выполняет
определенные функции. Уровни одной ОС взаимодействуют
только с одноименными уровнями другой системы. Взаимо-
действие одноименных уровней двух систем сети обеспечива-
ется нижестоящими уровнями. При этом нижестоящий уровень
z предоставляет услуги следующему уровню /+1. Только ниж-
ний уровень 1 не получает никаких услуг.
Модель ВОС можно подразделить на две части: уровни, на
которых обеспечивается подготовка информации к транспор-
тировке (уровни 7...5) и уровни, обеспечивающие непосред-
ственно транспортировку (передачу) информации (уровни 4...1).
304
Коротко потребительские функции и услуги уровней ЭМ
ВОС можно сформулировать следующим образом.
Уровень 1 — физический уровень. Расположен между каналь-
ным уровнем и физической средой передачи. Задача уровня —
создание физических интерфейсов для подключения системы к
физическим средствам передачи информации. Физический уро-
вень выполняет такие функции как: установление и разруше-
ние физического соединения; передача последовательности
сигналов; идентификация канала; оповещение о неисправнос-
ти (повреждение канала, пропадание питания, потеря механи-
ческого контакта); прослушивание канала (например, сигналь-
ного канала D в базовом доступе 2B+D ISDN). Таким обра-
зом, физический уровень предоставляет в качестве услуги ка-
нальному уровню непосредственно канал связи и возможность
передачи сигнала по каналу.
Уровень 2 — канальный уровень. Этот уровень предоставляет
уровню 3 канал связи (сервис уровня 1) и свои услуги. На уров-
не 2 осуществляется формирование и передача блоков данных,
контроль за качеством передачи блоков по каналу. Управление
каналом передачи данных на уровне 2 осуществляется с помо-
щью протоколов HDLC (High level Data Link Control — выс-
ший уровень управления каналом данных) или LAP-D (Link Access
Procedure D-Channel — процедура доступа к D-каналу).
Уровень 3 — сетевой уровень. На данном уровне выполня-
ются функции установления физического соединения через все
звенья сети: выбор оптимального маршрута в сети с примене-
нием обходных путей, идентификация портов коммутацион-
ных станций, управление информационным потоком (в част-
ности, его ограничение). Сетевой уровень предоставляет транс-
портному свои услуги и услуги, определяемые функциями
физического и канального уровней, а также физические сред-
ства передачи информации.
Уровень 4 — транспортный уровень. Уровень 4 предостав-
ляет сеансовому уровню физические средства соединения, ус-
луги физического и канального уровней, а также свой сервис.
Функции уровня 4 — управление передачей информации меж-
ду прикладными процессами с учетом приоритетности обслу-
305
20-2103
живания, контроль за качеством обслуживания при передаче
данных по сети.
Уровень 5 — сеансовый уровень. Этот уровень определяет
процедуру проведения сеанса связи. Уровень 5 предоставляет
уровню 6 физические средства соединения, услуги физическо-
го, канального, сетевого и транспортного уровней, а также
свои услуги. В функции уровня 5 входит организация обмена
информацией между прикладными процессами с предоставле-
нием верхнему уровню отрезка времени для сеанса связи.
Уровень 6 — представительный уровень. Предоставляет при-
кладному уровню свой сервис и сервис, определяемый функ-
циями физического, канального, сетевого, транспортного и се-
ансового уровней. На уровне 6 осуществляется кодирование,
сжатие, шифрование и интерпретация передаваемой информа-
ции. Таким образом, на этом уровне данные преобразуются в
вид, необходимый для передачи.
Уровень 7 — прикладной уровень. На этом уровне осуще-
ствляются следующие функции: опознавание пользователей по
их адресам и паролям; передача заявок на соединения между
прикладными процессами; определение качества обслуживания
пользователей (вероятность потерь, время доставки информа-
ционных данных, время задержки и др.); обеспечение синхро-
низации взаимодействия прикладных процессов различных ОС.
Перечисленные услуги данный уровень предоставляет приклад-
ным процессам. Кроме того, уровень 7 предоставляет приклад-
ным процессам услуги физического, канального, сетевого, транс-
портного, сеансового и представительного уровней.
Архитектура протоколов ISDN. При передаче данных пользо-
вателя и информации сигнализации в ISDN применяются раз-
личные протоколы, которые используют одну и ту же физи-
ческую среду.
ITU-T (сектор стандартизации Международного союза элект-
росвязи) рекомендовал модель протоколов, показанную на рис. 7.38.
Модель протоколов ISDN имеет несколько плоскостей: плос-
кость управления (плоскость С — Control ), плоскость пользо-
вателя (плоскость U - User С плоскость менеджмента и транс-
портная плоскость.
306
Протоколы, связанные с
плоскостью С, служат для
передачи информации сиг-
нализации, управления ус-
лугами пользователя,сете-
выми ресурсами, управле-
ния процессами установле-
ния соединения и разъеди-
нения и т.д.
Протоколы, связанные с
плоскостью U, служат для
передачи информации меж-
ду пользователями (речь,
данные, видео). Информация
Рис. 7.38. Модель протоколов ISDN
в плоскости U между пользователями может передаваться по сети
«прозрачно» (без преобразования, если тракт образован между
цифровыми терминалами) и подвергаться преобразованию (ана-
логовый сигнал преобразуется в цифровой, или наоборот).
Плоскость менеджмента обеспечивает управление трафи-
ком с использованием соответствующих протоколов. Непос-
редственную передачу данных, связанных с С- и U-плоскостя-
ми по физической среде обеспечивает транспортная плоскость.
Большая часть спецификаций протоколов ISDN разработа-
на для интерфейса «пользователь-сеть» и для передачи инфор-
мации сигнализации по D-каналу. Как указывалось выше, про-
цесс передачи информации сигнализации поддерживается про-
юколами С-плоскости.
Протоколы С-плоскости для сигнального D-канала соот-
ветствуют трем нижним уровням эталонной модели ВОС. На
рис. 7.39 показаны основные интерфейсы доступа к ISDN и
архитектура протоколов для сигнального D-канала.
Протокол уровня 1 (LI - Layerl) определяет физическое со-
единение между терминальным оборудованием пользователя
ТЕ (ТЕ1 или ТА) и сетевым окончанием ISDN (NT2 или NT1).
Протоколы уровней 2 (L2) и 3 (L3) определяют соответствен-
но логический канал и путь передачи сигнальной информации
между терминалом ТЕ (ТЕ1 или ТА) и линейным оборудова-
307
TEI NT2
NT1
Рис. 7.39. Основные интерфейсы доступа к ISDN
нием LE. NT1 обеспечивает сервис только для уровня 1, по-
этому данный сетевой компонент (NT1) «прозрачен» для про-
токолов уровней 2 и 3.
На рис. 7.40 представлена архитектура протоколов В- и
D-каналов ISDN.
В процессе сигнализации и непосредственного обмена ин-
формацией между пользователями задействовано различное
число уровней ЭМ ВОС. При сигнализации используются уров-
ни с 1 по 3. При обмене информацией между пользователями
в узлах коммутации ISDN число задействованных уровней за-
висит от тина вызовов. При пакетной передаче информации
используются все три уровня, а при коммутации каналов на
фазе передачи информации в узлах коммутации ISDN участвует
только 1-й уровень. В оконечном пункте в процессе передачи
информации работают все уровни модели ВОС.
Протоколы информационных В- или Н-каналов интерпре-
тируются в каждом случае оборудованием пользователей, сеть
Рис. 7.40. Архитектура протоколов В- и D-каналов ISDN
308
передает соответствующую информацию в «прозрачном» ре-
жиме, без изменений (выходной поток битов в точности по-
вюряет последовательность битов, введенных в сеть). Все ка-
налы совместно используют стандартный физический уровень,
। а к как пользовательские В- и Н-каналы, а также сигнальный
1)-канал функционируют в разных временных позициях.
Базовый интерфейс (доступ). В ISDN используются два спе-
цифических типа интерфейсов: интерфейс с основной скорос-
। ыо передачи данных BRI (Basic Rate Interface) — базовый
доступ и интерфейс с первичной скоростью PRI (Primary Rate
Interface) — первичный доступ.
Логически BRI представляет собой особым образом струк-
|урированный цифровой ноток, в котором организованы три
канала: два информационных — типа В со скоростью переда-
чи данных в каждом канале 64 кбит/с и один служебный канал
। ина D со скоростью передачи — 16 кбит/с. Именно поэтому
BRI имеет еще одно наименование — 2B + D.
Для организации BRI используется стандартная двухпро-
водная телефонная абонентская линия с номинальной скорос-
। ыо передачи 144 кбит/с (2x64 кбит/с + 16 кбит/с).
Каналы В служат для передачи оцифрованных речевых сиг-
налов или данных. При этом через один базовый доступ BR1
могут передаваться два независимых потока сообщений — по
числу В-каналов.
Канал D выполняет служебные функции. В числе основных
функций можно назвать следующие: передача служебной инфор-
мации ( сигналы вызова, маршрутизации, информация о номе-
ре вызываемого и вызывающего абонентов и т.д.), одновременное
обслуживание двух В-каналов, осуществление контроля занятости
В-каналов, вывод номера и имени вызывающего абонента на
жран дисплея ISDN-терминала и многое другое.
Физически BRI реализуется либо в виде U-интерфейса, либо
в виде S/T-интерфсйса.
Структура BRI. На рис. 7.41 приведена функциональная схе-
ма BRI.
BRI обеспечивает подключение к узлу коммутации оконеч-
ных терминалов ТЕ (Terminal Equipment) двух типов.
309
Сеть пользователя
TEI —I
I
г
I
I
I
TE1
Узел
Прою-
колы *
x25. x2l
v24
2B+D 2B+D
192 кбит/с вкл. миф. 160 кбит/с вкл. инф.
синчрониз. и уиравл. спнхрониз. и управл.
Протокол канала D(LAP-D)
Рис. 7.41. Функциональная схема BRI
Оконечные терминалы первого типа (ТЕ1) представляю!
собой интеллектуальные терминалы, специально разработан-
ные для ISDN, которые подключаются непосредственно к ин-
терфейсу в контрольной точке S.
Оконечные терминалы второго типа (ТЕ2) — это множе-
ство существующих в настоящее время терминалов, с обыч-
ным традиционным интерфейсом, которые подключаются че-
рез согласующие устройства ТА (Terminal Adapter).
Подключаемые оконечные терминалы могут быть либо од-
нотипными. например, несколько телефонных аппаратов, либо
представлять собой комбинацию разнотипных устройств, на-
пример, устройства передачи речи и текста.
NT2 является сетевым окончанием типа 2 (Network terminati-
on type 2) и выполняет функции коммутации, мультиплекси-
рования и концентрации нагрузки для группы оконечных тер-
миналов. Каждый NT2 может содержать несколько интерфей-
сных портов S для подключения оконечных терминалов, при
этом один порт позволяет подключить до восьми терминалов
но параллельной схеме. Если требуется только один интерфей
сный порт, то интерфейсы S и Т сливаются, следовательно
NT2 и NT1 физически представляют единое целое. Примера
ми NT2 являются УАТС. мультиплексоры, хост-компьютеры,
терминальные контроллеры и т.п.
310
Сетевое окончание первого типа (Netwok termination type 1)
является физическим и электрическим окончанием оборудова-
ния, подключаемого к двухпроводной абонентской линии. В
число функций NT1 входят: контроль состояния линии, синх-
ронизация, преобразование протоколов физического уровня,
преобразование электрических сигналов, а также электропи-
1ание аппаратуры. NT1 обеспечивает интерфейс между двумя
проводами витой пары со стороны узла коммутации ISDN (АЛ)
п четырьмя проводами «витых пар» со стороны терминально-
ю оборудования пользователя. Таким образом. NT1 осуще-
ствляет подключение внутренней четырехпроводной шины S к
внешнему двухпроводному интерфейсу U.
LT является линейным окончанием, т.е. оконечным обору-
дованием абонентской линии на узле коммутации. LT и NT1,
как правило, являются однотипным оборудованием.
ЕТ — станционное оборудование, которое выполняет функ-
ции оконечного станционного комплекта с функциями сигнали-
зации. Кроме того, ЕТ содержи! ЗУ и обеспечивает обработ-
ку пакетной информации.
Интерфейс S/Т. Протокол уровня 1 (физического) BRI опреде-
ляет связь между оборудованием ТЕ и NT на интерфейсе S/T.
Конфигурации интерфейса S/T.
Базовый доступ может использовать конфигурацию «точ-
ка точка» или «точка-многоточие». При конфигурации «точ-
ка точка» к NT (NT 1 или NT2) подключается только один ТЕ
(ТЕ 1 или ТА). При этом длина
четырех про вод и ой шины нс
превышает одного километра
(см. рис. 7.42, а).
В зависимости от расстояния
до оконечных терминалов поль-
зователя конфигурация «точка-
многоточие» может быть двух
видов: короткая пассивная шина
н удлиненная пассивная шипа.
11ри обеих конфигурациях с пас-
сивными шинами сеть управля-
□и--------------и
* i. i , -г-—СЕО
I 'I | | ТЕ | | ТЕ |
* । м । т~-------1 nt |
Рис. 7.42. Конфигурация
интерфейса S/T
311
ет одновременно несколькими оконечными терминалами, под-
ключенными к одному NT. Короткая пассивная четырех-
проводная шина имеет длину до 200 м, причем к ней могут
быть подключены до восьми ТЕ. ТЕ и NT могут распола-
гаться на такой шине как угодно относительно друг друга
(рис. 7.42, 5). При конфигурации с удлиненной пассивной че-
тырехпроводной шиной, до восьми ТЕ могут быть сгруппи-
рованы в одном конце шины на расстоянии до 1 км от NT
(рис. 7.42, в). Рассмотренные типы пассивных конфигураций
не содержат никаких активных составляющих (усилителей или
ретрансляторов). Протяженность шины ограничена временем рас-
пространения сигнала на участке и затуханием. При конфигу-
рации «точка-точка» затухание, измеренное на частоте 96 кГц,
должно быть в пределах 6 дБ, а время распространения сигнала
по шлейфу NT-TE-NT должно быть от 10 до 42 мкс. В случае
применения конфигурации «точка-многоточие» с короткой пас-
сивной шиной время прохождения сигнала ио шлейфу NT-TE-
NT должно составлять ог 10 до 14 мкс. При использовании
конфигурации с удлиненной! пассивной шиной время распрост-
ранения сигнала ио шлейфу NT-TE-NT для всех оконечных тер-
миналов должно отличаться друг' от друга только на 2 мкс. По
этой причине ТЕ при такой конфигурации группируются в од-
ном конце шлейфа на расстоянии друг от друга 25...50 м.
С помощью соответствующих функций NT можно реализо-
вать и другие конфигурации, например, конфигурацию типа
«звезда» или «активная шина».
Электропитание оконечных устройств
Оконечные устройства могут получать электроэнергию oi
нескольких источников питания (рис. 7.43).
Все оконечные устройства, включенные в NT, питаются по
фантомным цепям передачи и приема информации, используя
источник типа 1. Напряжение питания на выходе NT при этом
составляет 40 В. Мощность питания источника 1 в обычном
режиме — 4 Вт, а при аварийном режиме — 420 мВт.
Также возможно питание ТЕ по отдельной третьей парс
жил, используя при этом источник типа 2. Источник питания
типа 2 обеспечивает напряжение питания 40 В; ТЕ обеспечива-
312
ТЕ
NT
Рис. 7.43. Электропитание оконечных устройств
ется электропитанием при обычном режиме мощностью 7 Вт и
при аварийном режиме — мощностью 2 Вт. Однако в номен-
клатуре изделий ISDN как источник, так и потребитель пита-
ния типа 2 нс являются обязательными.
Источник питания типа 3 не определен в рекомендациях
ITU-T, однако может применяться для питания терминалов при
соединениях вида ТЕ-ТЕ. В этом случае питание осуществля-
ется по четвертой паре жил.
NT получают питание от сети переменного тока, однако
часто имеют встроенные аккумуляторы для того, чтобы связь
не прерывалась во время сбоев в системе электропитания. Внеш-
ние источники питания могут быть двух видов — на 10... 12 В
и на 2 В. Первые достаточны для питания NT и подключенно-
го к нему терминального оборудования, вторые обеспечива-
ют только питание самого NT. В чрезвычайных обстоятель-
ствах NT может получать питание напряжением до 1,2 В от
коммутационной станции ISDN.
Линейный код на интерфейсе S/T
Передача данных ведется квазитроичным кодом AMI (Alter-
nate Mark Inversion) -- рис. 7.44.
«0», сформированный в двоичном коде, в АМ1 представляется
с помощью импульса напряжением приблизительно 750 мВ по-
ложительной или отрицательной полярности. Паузой в коде
313
Двоичный
код
Линейный
сигнал
Рис. 7.44. Передача данных кодом AMI
AMI представляется «1». Если последовательно передается два
«О», то в линейном коде формируется биполярное нарушение.
Доступ оконечных терминалов к D-каналу.
Любой вызов со стороны оконечного терминала ТЕ начи-
нается с сигнализации по D-каналу. Для того чтобы в случае
шинной конфигурации «точка-многоточие» оконечные терми-
налы не мешали друг другу при одновременной передаче сиг-
налов в D-канал, должна выполняться определенная процеду-
ра доступа к этому каналу. В каждый момент времени по кон-
кретному В-каналу передает и принимает информацию только
один оконечный терминал.
Механизм доступа к D-каналу основан на использовании
принципа ЭХО D-канала. Эхо-информацисй D-канала являются
биты Е. Любой сигнальный биг, переданный от ТЕ по D-кана-
лу в NT, транслируется обратно в ТЕ в виде бигов Е. Если D-канал
свободен, то по нему непрерывно передастся логическая «1».
ТЕ воспринимает D-канал как свободный, если он получает
по ЭХО D-каналу (биты Е) заданное число X следующих друг
за другом «1». Для каждого ТЕ число последовательно посту-
пающих «1» определяется исходя из протокола канала D и в
соответствии с приоритетом самого ТЕ. В соответствии с про-
токолом канала в его рабочем (занятом) состоянии может
передаваться последовательно максимально шесть логических
«I», которые входят в состав флага структуры блока сигналь-
ной информации. Аварийный сигнал передается по D-каналу
семью последовательными единицами. Из вышесказанного ясно,
что самый приоритетный ТЕ должен иметь значение X - 8.
Если канал свободен, то ТЕ немедленно начинает сигнали-
зацию по D-каналу. В дальнейшем ТЕ следит за ЭХО D -капа-
314
лом, т.е. за битами Е. Принятые значения битов Е оконечный
терминал ТЕ сравнивает с переданными значениями соответст-
вующих битов по D-каналу. Отсутствие полного совпадения,
возможно, означает возникновение конфликтной ситуации —
другой ТЕ также пытается занять канал. Поэтому ТЕ прекращает
передачу сигнальной информации и пытается вновь занять D-ка-
нал. После успешной передачи информации по D-каналу ТЕ
снижает свой приоритет, увеличивая значение X на единицу и
давая возможность другим ТЕ занять D-канал. Длительность
ожидания занятия канала D зависит от приоритета информа-
ции, которую нужно передать и от того, была ли уже у данно-
го ТЕ перед этим успешная попытка передачи. Сигнальная
информация обладает высшим приоритетом, а низкоскорост-
ная пользовательская пакетная информация — низшим при-
оритетом. Внутри каждой группы информации с одинаковым
приоритетом более низким приоритетом обладают те ТЕ, ко-
торые недавно уже осуществили успешную передачу по D-ка-
налу. Таким образом выравниваются возможности всех ТЕ,
включенных в NT по установлению соединений.
Структура цикла.
Все сигналы управления и информационные сигналы переда-
ются в обоих направлениях с использованием временного разде-
ления в рамках цикла (250 мкс), содержащего 48 бит. В течение
1 с передается 4 000 циклов. Это соответствует скорости группо-
вого цифрового потока 192 кбит/с (48x4 000). На рис. 7.45 при-
ведена структура цифрового потока S/Т интерфейса, а также
возможные квазитроичные уровни сигнала для каждого бита.
В течение одного цикла осуществляется передача 16 бит
каждого В-канала и 4 бит D-канала. Схема чередования битов
В- и D -каналов в одном цикле на S/Т интерфейсе следующая:
Канал: Bl D В2 D Bl D В2 D
Число битов: 8 18 18 18 1
Как указывалось выше. BRI содержит два В-канала и один
D-канал (2B+D). Однако возможно компоновать BRI как 1B + D
или как 0B + D, т.е. D. Тогда временные отрезки для передачи
битов В-канала остаются незанятыми и заполняются логичес-
кими «1».
315
Цикл 48 бит (250 мкс)
D L F LBI BIBIBIBIB1BIBI L D L FAL В2В2В2В2В2В2В2В2 L D L BIBI Bl Bl BIBI Bl Bl L D L B2B2B2B2B2B2B2B2 L D L F L
F-би I синхронизации A-бит активации
L-биг для баланса пост, составляющей N-би г добавления к Fa
D-бит D-канала Bl-биты 1-го В-канала
Е-би г Эхо-D-канала В2-биты 2-ю В-канала
Fa-дополнительный бит синхронизации S-резервный бит М-бт сверх цикла
Рис. 7.45. Структура цикла на интерфейсе S/T
Момент начала цикла, передаваемого от ТЕ к NT всегда
смещен на два бита относительно начала цикла от NT к ТЕ.
Таким образом, NT управляет синхронизацией всех ТЕ. Структу-
ры циклов, передаваемых от ТЕ к NT, и в обратном направле-
нии в основном одинаковые, за исключением того, что структура
цикла от NT к ТЕ содержит ЭХО биты D-канала (Е-биты).
Назначение Е-битов было описано выше.
Бит F в начале каждого цикла необходим для цикловой
синхронизации и является признаком начала цикла. F-бит все-
гда имеет положительную полярность. Организация цикловой
синхронизации основана на искусственном нарушении чередо-
вания полярностей кода АМЕ
L-бит используется для выравнивания постоянных состав-
ляющих тока при передаче данных. Полярность бита L всегда
противоположна полярности бита цикловой синхронизации.
В Рекомендациях 1.430 ITU-T определяется возможность об-
разования сверхцикла из 20 циклов по 250 мкс с помощью
соответствующих сигналов, передаваемых во временных интер-
валах М и Fa. Кроме того, Fa-биты используются для допол-
нительного контроля за цикловой синхронизацией. В направ-
лении передачи от NT к ТЕ вместе с Fa используется N-бит,
который всегда устанавливается в инверсное положение по
отношению к Fa (т.е., если Fa - 1, то N - 0, и наоборот).
A-бит используется при процедуре активизации. С помо-
щью бита А производится управление со стороны узла коммута-
ции процессом включения питания ТЕ при поступлении вызо-
ва и выключения питания после окончания обмена информацией.
S-бит зарезервирован для возможного в будущем расши-
рения функций BRI (в настоящее время равен 0).
Таким образом, из 48 бит цикла 12 бит — служебные. По-
этому скорость потока данных пользователя BRI составляет
144 кбит/с (36 бит х 4 000 циклов).
Интерфейс U. Рекомендации ITU-T описывают техничес-
кие требования к BRI только на интерфейсе S/Т, т.е. между
ТЕ и NT. Функционирование BRI на интерфейсе U между NT
и LT определяется стандартом Т 1.601 ANSI (American National
Standards Institute — Институт национальных стандартов США).
317
Соединение между NT и LT осуществляется по обычной теле-
фонной двухпроводной абонентской линии на расстоянии до 5,5 км.
Организация дуплексной связи
Существует два способа организации дуплексной связи по
двухпроводной абонентской линии: способ под названием «пинг-
понг» и способ, основанный на использовании дифференци-
альной системы. При организации дуплексной связи по спосо-
бу «пинг-понг» обмен цифровыми блоками информации меж-
ду NT и LT осуществляется поочередно. Этот способ не требу-
ет больших затрат на аппаратную реализацию. Однако прак-
тика показала, что способ, основанный на использовании диф-
системы, дает лучшее качество связи по сравнению со спосо-
бом «пинг-понг».
В стандарте Т1.601 ANSI для интерфейса U описан способ
организации дуплексной связи с использованием дифференци-
альной системы. В этом способе дифференциальная система
требуется для того, чтобы соединить двухпроводную телефон-
ную линию с четырехпроводным трактом приема и передачи.
Таким образом, при использовании дифсистемы передача ин-
формации в обоих направлениях осуществляется одновремен-
но. Однако из-за несовершенства дифсистемы и невозможнос-
ти точного согласования сопротивлений при подключении
линии, возникает отраженный сигнал, так называемое «эхо».
Для абонентской линии со скоростью передачи 160 кбит/с сигнал
«эхо» может превышать по уровню принимаемый из линии
сигнал на 40 дБ.
Для компенсации сигнала «эхо» используется специальный
адаптивный фильтр ЕС, сигнал на выходе которого и обеспе-
чивает компенсацию сигнала «эхо» (рис. 7.46).
Линейный код
Для передачи информации на интерфейсе U используется
линейный код 2B1Q — четырехуровневый код, сопоставляю-
щий два соседних бита с одним четверичным символом, как
показано в табл. 7.5. Первый бит каждой пары представляет
полярность четверичного символа, а второй бит определяет
его величину (напряжение).
318
Рис. 7.46. Организация дуплексной связи на интерфейсе U
Таблица 7.5
Первый бит Второй бит Четверичный символ Напряжение, В
1 0 +3 2,5
1 1 + 1 0,833
0 1 -1 -0,833
0 0 -3 -2,5
Пример линейного кода 2B1Q приведен на рис. 7.47.
Структура цикла
Номинальная скорость передачи информации по абонентской
линии составляет 144 кбит/с. Однако действительная скорость
передачи на интерфейсе U выше и составляет 160 кбит/с за счет
Биты 01 10 00 II 01 II 10
Четыре.хур. -| +3 -3 +1 -I +1 +3
сигнал
+3 Н ------------------- -------------------------
+ 1 - _____ __________
Линейный __________________________________________
сигнал
Рис. 7.47. Линейный код 2B1Q
319
SW 12х (2B+D) М
Назначение Синхрослово 12 труни 2B+D Дополнительные биты
Символы 9 108 3
Биты 18 216 6
Рис. 7.48. Цикловая структура 2B1Q
информации синхронизации и управления. При использовании
линейного кода 2B1Q, согласующего пару соседних битов с оди-
ночным символом, скорость передачи дискретной информации
равна 80 кБод (80 000 дискретных символов в секунду).
На рис. 7.48 приведена цикловая структура 2B1Q интерфейса U.
Цикл передачи содержит три поля:
- синхрослово (SW) — используемое для цикловой синхро-
низацпии и включающее в себя 9 символов (18 бит);
- информация 12x(2B+D) — передаваемая по В- и D-кана-
лам, сосредоточенная в 12 группах 2B + D и содержащая 108
символов (216 бит), причем каждая группа состоит из 8 бит
первого В-канала, 8 бит второго В-канала и 2 бит D-канала;
- М-поле дополнительных бит, которые используются для
обнаружения ошибок и индикации состояния питания (6 бит
или 3 символа).
Чередование битов В- и D-каналов на интерфейсе U отли-
чается от чередования на интерфейсе S/Т и осуществляется
следующим образом:
Канал: Bl В2 D
Число битов: 8 8 2
Преобразование одного формата цикла (на интерфейсе S/T)
в другой (на интерфейсе U) осуществляется средствами NT1. В
табл. 7.6 приведены данные для сравнения стандартов физичес-
кого уровня BRI на интерфейсе S/Т и интерфейсе U.
Цикл 2BIQ на интерфейсе U содержит 120 символов
(240 бит), которые передаются в течение 1,5 мс. Таким
образом, за 1 с передаются данные 666,666... циклов (или
8 000 групп 2B + D).
320
Таблица?.6
ITU-T 1.430 ANSI Т 1.601
Интерфейс S или S/T и
Устройства ТЕ1/ТА или NT NT1 или LE
Расстояние 1 км 5,5 км
Конфигурация «Точка-точка или» «то ч ка-м н о гот о ч и е » «Точка-точка»
Полная скорость передачи 192 кбит/с 160 кбит/с
Скорость передачи информации 144 кбит/с 144 кбит/с
Линейный код AMI 2B1Q
Скорость передачи дискретной информации 192 к Бод 80 кБод
Максимальное напряжение ± 750 мВ ±2,5 В
Источник питания NT LE
Количество пар проводов 2 (3-я и 4-я не обязательны) 1
Дуплексный метод Одна пара проводов для каждого направления Передача с эхо- компенсацией
Чередование каналов Bl DB2D ( два раза за цикл ) Bl В2 I) (12 раз за цикл)
Количество битов за цикл 48 240
Количество битов данных пользователя 36 216
Количество циклов в секунду 4 000 666,666
Возможна организация сверхцикла, состоящего из восьми
циклов 2B1Q (рис. 7.49).
Инверсное слово синхронизации (ISW) в структуре сверхцикла
состоит из 9 символов (18 бит) и имеет противоположную по-
лярность битов по отношению к битам слова синхронизации
321
,’1 - 2* 103
Номер
цикла
ISW I2x(2B+D) M1...M6
SW !2x(2B+D) M7...M12
SW 12x(2B+D) M13...M18
SW I2x(2B+D) M19...M24
SW !2x(2B+D) M25...M30
SW 12x(2B+D) M31...M36
SW 12x(2B+D) M37...M42
SW 12x(2B+D) M43...M48
Рис. 7.49. Организация сверхцикла 2B1Q
(SW). ISW информирует о первом цикле сверхцикла. Допол-
нительные биты служат для образования М-канала. В течение
сверхцикла по М-каналу передается блок данных длиной
48 битов (биты М1...М48). Вспомогательный М-канал со ско-
ростью передачи данных 4 кбит/с используется для передачи
сообщений об обнаружении ошибок и индикации состояния
питания.
Оборудование узла коммутации LE управляет синхрониза-
цией NT1. В свою очередь NT1 обеспечивает синхронизацию
всех включенных в него ТЕ.
Интерфейс первичного уровня PRI (Primary Rate Interface)
является одним из интерфейсов, используемых в сетях ISDN
для организации межстанционных связей или для подключе-
ния абонентской системы большой производительности (напри-
мер, учрежденческая АТС). Протоколы физического уровня
для PRI определены в Рекомендациях 1.431 ITU-T. PRI имеет
конфигурацию «точка-точка» и логически построен по тому
же принципу, что и BRI: определенное количество В-каналов
и один D-канал. Иными словами, PRI можно представить в
виде структуры 30B + D (Европейский стандарт Е1). Скорость
передачи на PRI по каждому из 30 информационных В-кана-
лов и сигнальному D-каналу составляет 64 кбит/с. В целом
тридцать два временных интервала, со скоростью передачи
данных 64 кбит/с в каждом, объединяются в один цикл. Цикл
представлен на рис. 7.50.
322
256 бит (в 125 микросекундах)
Временной интервал 0 Временной ишервал 1 / f Временной ишервал 31 । । । । । । ।
Рис. 7.50. Структура цикла PRI
Каждый цикл содержит 256 бит и передается 8000 раз в се-
кунду, что составляет полную скорость передачи 2048 Мбит/с.
Временные интервалы с 1-го по 15-й и с 17-го по 31-й исполь-
зуются для передачи пользовательской информации. Времен-
ной интервал 16 предусмотрен для сигнального D-канала. По
D-каналу, кроме сигнальной информации, может передаваться
и информация пользователя, однако приоритетным является пе-
редача данных сигнализации. Временной интервал 0 предназна-
чен для обеспечения цикловой синхронизации. Таким образом,
общая скорость передачи информации пользователя и сигнали-
зации составляет 1984 кбит/с.
Документами ITU-T рекомендуется в качестве кода переда-
чи для PRI со скоростью цифрового потока 2 048 Мбит/с ис-
пользовать код HDB3 (High Density Bipolar Code of order 3).
Кроме основного В-канала, в ISDN используются скорост-
ные информационные Н-каналы — НО и Н12. Скорость пере-
дачи информации по этим каналам составляет соответственно
384 и 1 920 кбит/с. По Н-каналам может передаваться любая
информация — видео, факсимильная, данные в режимах комму-
тации каналов и пакетов. Могут использоваться следующие
виды структур PR1 с информационными Н-каналами: 5H0+D
и H12+D. Кроме того, определена комбинированная структу-
ра PRI, при которой скорость цифрового потока произвольно
подразделяется на В- и Н0-каналы: (/zxB)+(A:xH) + D. НО-канал
эквивалентен шести В-каналам и может быть составлен из шести
любых временных интервалов PRI. В табл. 7.7 приведены неко-
торые, предложенные в Рекомендациях 1.431 ITU-T, временные
интервалы для организации НО-каналов. PRI может поддержи-
вать пять НО-каналов в дополнение к D-каналу. При использо-
вании структуры с Н 12-каналом один этот канал занимает все
временные интервалы с 1-го но 15-й и с 17-го по 31-й.
323
Таблица 7. 7
Скорость передачи PRI НО-канал а b с d е
2,084 Мбит/с Временной интервал 1...3, 17...19 1, 7, И, 17, 23. 27 4...6, 20...22 3, 9, 15, 19, 25, 31 7..S), 23...25 4, 8, 12, 20, 24. 28 10...12, 26...28 5, 10, 13, 21, 26, 29 13...15, 29...31 2, 6, 14 18, 22, 30
Структура протокола канального уровня D-канала LAP-D.
Особенностью ISDN является использование на абонентских
участках внеканальной сигнализации. Обмен сигнальной ин-
формацией между пользователем и сетью осуществляется по
D-каналу в пакетном режиме в соответствии с требованиями
протокола канального уровня LAP-D. Информация, передан-
ная от пользователя по каналу D, выделяется в ЕТ узла комму-
тации и в виде кадра собирается в буфере. Протокол второго
уровня сигнального D-канала определяет структуру кадра. Под
кадром понимается взаимосвязанная последовательность бит,
передаваемая на физический уровень или принимаемая с него
как единое целое. На рис. 7.51 приведена структура кадра.
В структуре кадра предусматривается использование флага
в виде последовательности 01111110. а также контрольной
суммы циклического кода CRC (Cyclic Redundancy Cheak) —
16 бит для оценки параметров возможной ошибки при пере-
даче по каналу. Кроме того, кадр содержит адресное, конт-
рольное и информационное поля. Как следует из рисунка,
содержимое контрольного и адресного полей, структура фла-
Уровень 2 Уровень 3 Уровень 2
Флаг CRC Информационное ноле Контрольное поле Адрес Фла!
Рис. 7.51. Структура кадра D-канала
324
га и процедура CRC относятся ко второму уровню протокола.
Информационное поле относится к третьему уровню протокола
D-канала и описывается в Рекомендациях Q.931 ITU-T.
Флаг служит для разделения соседних кадров и поддержки
синхронизации. Каждый флаг имеет постоянную комбинацию —
01111110. Когда два кадра передаются друг за другом, флаг
конца одного кадра является флагом начала следующего. Так
как комбинация флага содержит шесть логических «1» подряд,
в тексте между флагами не должны встречаться комбинации,
имеющие более пяти логических «1», следующих друг за дру-
гом. Это достигается путем добавления на передающем конце
логического «0» после пяти подряд идущих логических «1» и
удалением этих логических «0» на приемном конце.
Например, необходимо передать следующую последователь-
ность бит:
011111111110111110
Фактически эта последовательность будет передана как:
011111011111001111100
Процедура добавления и удаления логического «0» выпол-
няется с помощью аппаратных средств. Непрерывная последо-
вательность логических «1» может использоваться для несколь-
ких сообщений: шесть последовательных единиц представля-
ют флаг; семь последовательных единиц — аварийный сиг-
нал; восемь и более последовательных единиц указывают на
незанятый канал.
Контрольное (управляющее) поле идентифицирует тип кад-
ра. Различают три типа кадров: информационные, управляю-
щие и ненумерованные.
Информационные кадры (Information frames) используются
для передачи сигнальной информации третьего уровня, а зна-
чит обязательно содержат информационное поле (рис. 7. 51).
Эти кадры обеспечиваю! сигнальный обмен между абонентом
и сетью и между абонентами в режиме «из конца в конец».
Передача информации на канальном уровне с помощью ин-
325
формационного кадра всегда осуществляется с подтверждени-
ем, т.е. с проверкой на правильность приема. При этом приме-
няются управляющие кадры. В случае обнаружения ошибки на
стороне приема выполняется процедура восстановления инфор-
мации.
Управляющие кадры (Supervisory frames) не имеют информа-
ционного поля и используются для выполнения супервизорных
функций управления, таких как: подтверждение приема, запрос
передачи данных, запрос на временную приостановку передачи,
т.е. для управления обменом информацией по каналу.
Ненумерованные кадры (Unnumberedframes) могут обладать
информационным полем, но не имеют порядковых номеров,
присущих вышеописанным кадрам. Поэтому они и называют-
ся ненумерованными. Данные кадры используются для выпол-
нения вспомогательных функций управления протокола вто-
рого уровня. К таким функциям относятся: установление двух-
стороннего логического канала; изменение режима передачи;
отключение оборудования; отказ от нестандартных команд
управления; обработка особых ситуаций, возникающих, напри-
мер, при слишком длинных информационных кадрах, превы-
шающих емкость буфера узла коммутации. Ненумерованные
кадры могут использоваться как в целях выполнения вспомо-
гательных функций управления, так и для передачи сигналь-
ной информации.
Для определения на конце тракта типа принимаемого кад-
ра используется первый бит или первые два бита в контрольном
(управляющем) поле. Нулевое значение первого бита означа-
ет, что передается информационный кадр. При передаче уп-
равляющего кадра первые два бита имеют значение «01», а
когда передается ненумерованный кадр — «11».
Адресное поле содержит адрес вызываемого терминального
устройства — идентификатор оконечной точки подключения
ТЕ; идентификатор доступа к услугам ISDN, определяющий
вид передаваемой информации. Совместно эти два идентифика-
тора создают уникальный адрес, определяющий доступ к кон-
кретным услугам и терминалам ISDN. Адресное поле LAP-D
отличается от подобного поля протокола Х25, рекомендованного
326
ITU-T для сети с коммутацией пакетов. Отличие заключается
в том, что протокол Х25 используется для конфигурации «точка-
точка», а протокол LAP-D — для конфигурации «точка-мно-
готочие», так как BR1 позволяет нескольким терминалам ISDN
быть соединенными в такой конфигурации. LAP-D обеспечи-
вает мультиплексирование нескольких логических каналов по
одному D-каналу.
Протокол сетевого уровня D-канала. Информационное поле
кадра (рис. 7.51) содержит следующие элементы: дискримина-
тор протокола; метку соединения и параметр, определяющий
ее длину; тип сообщения; информационные элементы.
Дискриминатор протокола идентифицирует конкретное со-
общение управления вызовом из совокупности других сообще-
ний. Например, дискриминатор протокола для сообщений
управления вызовом при обмене информацией между пользо-
вателем и сетью имеет вид — 00001000, а при обмене инфор-
мацией между пользователями — 00000000.
Метка соединения используется для идентификации вызова
пли устройства на участке «пользователь-сеть», то есть метка
не является сквозным параметром от пользователя до пользо-
вателя. Устройства ISDN оперируют меткой соединения дли-
ной один байт для BRI или два байта для PRI. Метка назна-
чается в начале вызова и остается неизменной до его оконча-
ния. Если параметр, указывающий на длину метки имеет вид
0000, то сама метка состоит из двух байтов, а если — 0001, то
метка содержит один байт информации.
Тип сообщения определяет характер информации третьего
уровня, передаваемой в информационном кадре второго уровня
(рис. 7.52). На разных этапах обслуживания вызова использу-
ются различные типы сообщений. Существуют четыре класса
сообщений: установления соединения, информационного об-
мена, разрушения соединения и дополнительные.
На этапе установления соединения используются следующие
сообщен ия:
ALERTING — готовность (передастся вызывной сигнал);
CALL PROCEEDING окончание приема информации для
установления соединения;
327
АООНСНТ телефон Сеть
Трубка поднята SETUP _
Набор_н ом ера__
Сшналы номера INFORMATION
Вызываемая
сторона
CALL PROCEEDING
Контроль
посылки
вызова
ALERTING
_________CONNTCT
CpN_NECF A^KNOXVLEDGF,'
SETUP
------------------
ALERTING
-<-----------------
_________CONNECT
CONNECT ACKNOWLEDGE
D-канал
В-канал
Рис. 7.52. Процесс обмена сообщениями в ISDN
CONNECT — ответ вызываемого оконечного терминала;
CONNECT ACKNOWLEDGE — подтверждение на
CONNECT, начало обмена информацией;
SETUP — начало установления соединения;
SETUP ACKNOWLEDGE — подтверждение начала уста-
новления соединения, запрос дополнительной информации.
В процессе информационного обмена между пользователями
возможна передача дополнительной информации управления
соединением при использовании следующих типов сообщений:
RESUME — продолжить (запрос на восстановление соеди-
нения после паузы);
RESUME ACKNOWLEDGE — подтверждение на сообще-
ние RESUME;
RESUME REJECT — отказ на сообщение RESUME;
SUSPEND — приостановить (запрос паузы);
SUSPEND ACKNOWLEDGE — подтверждение на SUSPEND;
SUSPEND REJECT — отказ на сообщение SUSPEND;
USER INFORMATION — информация пользователя;
328
HOLD — удержание;
HOLD ACKNOWLEDGE — подтверждение на сообщение
HOLD;
HOLD REJECT — отказ на сообщение HOLD.
На этапе разрушения соединения применяются следующие
сообщения:
RESTART — заново установить соединение;
RESTART ACKNOWLEDGE — подтверждение на RESTART;
DISCONNECT — разъединение;
RELEASE — освобождение;
RELEASE COMPLETE — подтверждение на RELEASE.
Могут передаваться следующие дополнительные сообщения’.
CONGESTION CONTROL — начало или окончание управ-
ления потоком данных при передаче информации пользовате-
ля (USER INFORMATION);
INFORMATION — дополнительная информация;
NOTIFY — оповещение о паузе и о восстановлении соеди-
нения после паузы;
STATUS — идентификация статуса канала;
STATUS ENQUIRY — запрос статуса;
FACILITY — обращение к дополнительным услугам.
В качестве примера на рис. 7.52 представлен процесс обме-
на сообщениями разного типа при установлении соединения в
ISDN для передачи речевой информации.
Принципы адресации и нумерации в ISDN. В основу систе-
мы адресации и плана нумерации абонентов ISDN положе-
ны система адресации и план нумерации, принятые в теле-
фонной сети.
Под номером абонента понимается идентификатор абонент-
ского пункта (АП) пользователя ISDN. Адрес абонента включает
в себя номер АП и дополнительную адресную информацию,
идентифицирующую точку (порт) или устройство в этом АП.
Структура адреса ISDN состоит из четырех секций (рис. 7.53).
Национальный номер содержит код (индекс) узла (станции)
назначения, к которому подключен АП, причем номер АП
является частью национального номера. Международный но-
мер ISDN, помимо национального номера, включает в себя
329
Кол Национальный кол узла Номер По да л pec
страны назначения AFIISDN ISDN
H am i он ал ьн ы и 11 о мер
Международный номер ISDN
Адрес ISDN
Рис. 7.53. Структура адреса ISDN
код страны. Например для России код страны — 7, для Вели-
кобритании — 44, а для Израиля — 972.
Наряду с кодом узла назначения во второй секции может
указываться код одной из специализированных сетей (телефон-
ной, телеграфной и т.п.) или одной из нескольких ISDN, ко-
торые могут быть в какой-либо стране. Тогда оставшаяся часть
второй секции отводится под код узла назначения в данной
специализированной сети или ISDN.
Международный номер имеет, как правило, до 15 десятич-
ных цифр, но допускается и 16-17 десятичных цифр. Как вид-
но из рисунка, первые три секции соответствуют международ-
ному номеру абонента телефонной сети.
В подадресе ISDN, состоящем максимум из 32-х десятичных
цифр, указывается номер одного из имеющихся компонентов
АП ISDN, номер порта персонального компьютера, а также
идентификатор подключенной к интерфейсу локальной вычисли-
тельной сети (ЛВС), номер станции ЛВС и порта в этой стан-
ции. Таким образом, подадрес ISDN необходим для идентифи-
кации имеющихся в АП оконечных устройств или подключен-
ной к АП ЛВС, а также портов в них. В связи с тем, что в
подадресе идентифицируются объекты системы передачи и об-
работки данных, число десятичных чисел и сама система ад-
ресации согласуются с системой адресации в сетях передачи
данных в соответствии с Рекомендациями серии X ITU-T. По-
дадрес по ISDN передается в отдельной информационной об-
ласти «прозрачно», т.е. без расшифровки, от исходящего до
входящего АП. Длина подадреса в 32 десятичных числа онре-
330
деляется требованиями адресации при взаимодействии вычис-
лительных машин в сетях ЭВМ в соответствии с моделью ВОС.
Подадрес может использоваться также для идентификации
абонентов ведомственных АТС при прямом наборе номера.
7.7. Системы сигнализации на цифровых
сетях ISDN
На цифровых сетях с интеграцией обслуживания применя-
ются системы сигнализации с общим каналом (ОКС). В каче-
стве ОКС может использоваться любой из канальных интерва-
лов внутри канала Е1, кроме нулевого. На ведомственных се-
тях связи для этой цели чаще всего находит применение КИ16.
Система сигнализации по ОКС представляет собой подсисте-
му передачи данных между цифровыми АТС, предназначен-
ную, в первую очередь, для обмена сообщениями по установ-
лению соединений и разъединению, а также для реализации
дополнительных возможностей, к которым относятся допол-
нительные услуги, мониторинг удаленных станций, тарифика-
ция услуг и другие. Обычно системы сигнализации включают
в себя протоколы, разработанные в соответствии с требовани-
ями модели ВОС.
Принцип организации ОКС на примере фрагмента сети с
двумя АТСЦ представлен на рис. 7.54. Для связи между АТСЦ
организованы пучки из каналов Е1. ОКС достаточно органи-
зовать внутри одного канала Е1. Система сигнализации с по-
мощью одного ОКС обслуживает все основные цифровые ка-
налы (ОЦК) внутри пучка каналов Е1. При этом во всех кана-
Рис. 7.54. Принцип организации ОКС
331
пах El, кроме того, в котором организован ОКС, для пользо-
вателей доступны 31 ОЦК с номерами 1...31. Внутри канала
Е1 с ОКС есть доступ только к 30 ОЦК, например, с номерами
1...15 и 17...31. В интерфейсе PRI, в который включен канал
Е1 с ОКС, происходит выделение и ввод данных в КИ, отно-
сящийся к ОКС. Интерфейс PRI обычно выполняет обработку
протоколов на физическом и канальном уровнях системы сиг-
нализации. Каждый PRI посылает и принимает от управляю-
щего устройства (УУ) сигнальные сообщения, относящиеся к
сетевому уровню системы сигнализации. Управляющее устрой-
ство АТСЦ выполняет роль пользователя системы сигнализа-
ции. поскольку оно использует принимаемые сигнальные со-
общения в управлении станцией и формирует новые сигналь-
ные сообщения, передаваемые к другой АТСЦ. Управляющее
устройство транзитной АТСЦ может обеспечить пересылку сиг-
нального сообщения, предназначенного для другой АТСЦ.
Сигнальные сообщения передаются по ОКС в виде блоков
данных, которые в зависимости от типа сигнализации называ-
ются пакетами или сигнальными единицами.
Существующие системы сигнализации по ОКС делятся на
системы сигнализации ведомственных сетей связи и сетей об-
щего пользования.
Системы сигнализации ведомственных сетей
На ведомственных сетях связи на пучках СЛ могут быть
использованы специализированные или стандартная системы
сигнализации по ОКС.
Специализированные системы сигнализации по ОКС. Такая
система сигнализации была создана одной телекоммуникаци-
онной компанией для собственных коммутационных станций
или была принята в качестве стандарта в соответствующей
стране.
Примеры специализированных систем сигнализации по ОКС
приведены в табл. 7.8.
Стандартная система сигнализации по ОКС. Такой систе-
мой признана на международном уровне сигнализация типа
QSIG, разработанная Европейской Ассоциацией производите-
332
Таблица 7.S
Тип сигнализации Компания Область применения
DX-Nct «Информтсхника» МиниКом DX500 МиниКом DX500 ЖТ
CorNet Siemens ШсотЗООЕ и Hicoml5()
TN1R6 и 1TR-6 Bosch Telecom Integral33xE
АВС Alcatel Alcatel4300 и Icatel4400
DPNSS1 - Ведомственные сети Англии
VN3 - Ведомственные сети Франции
лей компьютеров (ЕСМА) и принятая всеми ведущими произ-
водителями систем коммутации. Описание стандарта сигнализа-
ции содержится в документах Европейского Института стан-
дартизации систем связи (ETSI).
Система сигнализации QSIG предназначена для построения
ведомственных сетей на базе разнотипного коммутационного
оборудования. Название сигнализации связано со стандарт-
ной логической точкой Q, предназначенной для организации
связи между двумя УАТС сети ISDN.
Сигнализация QSIG позволяет организовать один ОКС на
пучке с количеством ЦСЛ до 480 (до 16 PRI). Однако на прак-
тике нередки случаи, когда на каждом интерфейсе PRI обра-
зуется один ОКС. что объясняется конструктивными особен-
ностями оборудования АТСЦ (каждый интерфейс PRI АТСЦ
включает в себя устройство обработки и формирования сиг-
налов, передаваемых по ОКС).
Важное свойство сигнализации QSIG состоит в том, что
количество узлов в сети с такой сигнализацией не ограниче-
но. QSIG не накладывает ограничений на план нумерации.
Сигнализация QSIG предоставляет ряд новых возможнос-
тей, касающихся организации на сети транзитных соединений
333
и предоставления на сети дополнительных услуг. В отличие от
DSS1, QSIG является сигнализацией с симметричным прото-
колом, обеспечивающим равноправное взаимодействие между
коммутационными станциями сети.
Структура протоколов QSIG физического и канального
уровней модели ВОС идентична протоколам сигнализации DSS1.
На сетевом уровне в протоколах DSS1 и QS1G также использу-
ются одинаковые сообщения, хотя есть отличия в перечне ин-
формационных элементов, входящих в такие сообщения. Сигна-
лизация QSIG имеет два информационных элемента, отсутствую-
щих в протоколе DSS1. Первый, и наиболее важный, — это
счетчик транзитов (transit counter). С помощью этого элемен-
та на сети можно ограничить количество транзитных соедине-
ний. Информационный элемент при установлении соединения
передается от станции к станции. При прохождении соедине-
ния через очередную АТС состояние счетчика внутри информа-
ционного элемента увеличивается на единицу. При достиже-
нии заданного максимально допустимого значения счетчика
соединение может быть нарушено. Максимально допустимое
значение может лежать в пределах от 0 до 31. Второй информа-
ционный элемент — категория абонента (party category) — ука-
зывает на категорию абонентской установки, участвующей в
соединении. Могут быть следующие категории абонентских
установок: неизвестная, абонентский терминал, специальный
терминал, консоль оператора. Такая информация необходима
при предоставлении некоторых услуг связи.
Сетевой уровень (уровень 3) QSIG состоит из двух поду-
ровней: базового соединения — QSIG-ВС (Basic Call) и функ-
циональной процедуры — QSIG-GF (Generic Function).
Подуровень QSIG-ВС служит для управления процессами
установления соединения и разъединения при предоставлении
на сети ISDN различных основных услуг: передача речи, дан-
ных, организация видеоконференций и т.д. В рамках подуров-
ня QS1G-BC могут также предоставляться и дополнительные
услуги.
Подуровень QSIG-GF предназначен только для управле-
ния дополнительными услугами, для чего используется специ-
334
альный механизм, основывающийся на передаче сообщений типа
FACILITY QSIG-GF.
На сети с сигнализацией QSIG может быть использован один
из двух способов передачи цифр номера: блочный и с перекрыти-
ем. В первом случае весь номер вызываемого абонента передается
в виде одного блока и входит только в одно сообщение типа
SETUP. При этом абонент набирает цифры номера непрерыв-
но, не прослушивая какие-либо известительные сигналы. В спо-
собе с перекрытием цифры номера передаются по одной. Каж-
дая цифра передается с помощью сообщения INFORMATION.
При этом допускается прослушивание абонентом известитель-
ных сигналов во время набора номера.
Блочная передача цифр. Рассмотрим процессы установле-
ния соединения и разъединения с применением протокола
QSIG уровня 3 на примере двух оконечных и одной транзит-
ной АТС (рис. 7.55). Предполагается, что соединение ус-
танавливается от абонента оконечной станции А к абонен-
ту оконечной станции С.
Рис. 7.55. Процессы установления соединения и разъединения для QSIG
335
В процессе соединения и разъединения по ОКС, организован-
ному с помощью сигнального канала D, передаются сообще-
ния в прямом и обратном направлениях. Процесс соединения
начинается от станции А с передачи сообщения SETUP, кото-
рое содержит в себе некоторое множество информационных
элементов. Эти элементы несут следующую информацию: номера
вызываемого и вызывающего абонентов, вид услуги и скорость
передачи (например, двусторонняя передача речи на скорости
64 кбит/с), номер канала В, предполагаемого для занятия на
данном звене сети. Сообщение SETUP принимается и обраба-
тывается на транзитной станции В. От транзитной станции
передается новое сообщение SETUP, включающее в себя ту же
информацию, что и прежнее сообщение SETUP, но номер канала
В может быть другим. На станции С после приема и обработ-
ки сообщения SETUP, в обратном направлении передается со-
общение CALL PROCEEDING, извещающее о том, что на стан-
ции С получена вся необходимая для соединения информация
и что процесс соединения продолжается. Это сообщение трансли-
руется через станцию В и достигает станции А. Если линия
вызываемого абонента свободна, в ее сторону посылается вызов,
а станция С посылает в обратном направлении сообщение
ALERTING. Основное назначение сообщения ALERTING со-
стоит в уведомлении станций А и В о том, что терминал пользо-
вателя (например, телефонный аппарат) получил данный вы-
зов и что передается вызов пользователю. В этом сообщении
также передается информация, подтверждающая номера выб-
ранных каналов В на звенья сети. После приема на станции А
сообщения ALERTING вызываемому абоненту передается из-
вестительный сигнал «Контроль посылки вызова». Когда отве-
тит вызванный абонент, от станции С к станции В и далее к
станции А посылается сообщение CONNECT, извещающее об
ответе абонента и несущее в себе номер линии ответившего
абонента. На каждом звене сети в прямом направлении пере-
дается сообщение CONNECT ACKNOWLEDGE, подтвержда-
ющее прием сообщения CONNECT. После этого сообщения
занимаются выбранные каналы В и между линиями абонентов
образуется соединительный путь. Абоненты ведут разговор.
336
Процедура разъединения начинается с посылки сообщения
DISCONNECT от одной из станций, например, от станции А.
Это сообщение передается на станцию В, а затем станция В
транслирует его на станцию С. От каждой станции, приняв-
шей сообщение DISCONNECT, в обратном направлении пере-
дается сообщение RELEASE, подтверждающее прием сообще-
ния DISCONNECT. Процедура разъединения заканчивается по-
сылкой в ответ на сообщение RELEASE сообщения RELEASE
COMPLETE. П осле это то на каждом звене освобождается за-
нятый для разговора канал В.
Передача цифр е перекрытием. Процесс установления соеди-
нения между двумя цифровыми аппаратами ТЕ /\ и ТЕ В по-
казан на рис. 7.56. Соединение проходит через две оконечные
и две транзитные АТС. На рисунке показаны сообщения как
между АТС, так и на абонентском доступе, на котором ис-
пользуется сигнализация DSS1. Соединение начинается с пере-
дачи от ТЕ А сообщения SETUP, в ответ на которое АТС1
передает сообщение SETUP ACKNOWLEDGE (АСК), означа-
ющее, что на АТС1 инициализировано соединение и станция
готова к приему дальнейшей информации. Абонент А набира-
ет номер «0-315-2645». От ТЕ А но мерс поступления цифр
передаются сообщения типа INFORMATION (INFO), каждое
из которых несет в себе одну цифру номера. По окончании
приема всех цифр набранного номера АТС1 передаст в сторо-
ну ТЕ А сообщение CALL PROCEEDING, означающее, что
АТС1 получила полный номер, требуемый для установления
соединения. На АТС1 после приема цифры «0» и определения
направления к АТС2 в сторону АТС2 посылается сообщение
SETUP, а в ответ на него АТС2 посылает подтверждение в
виде сообщения SETUP АСК. Далее АТС1 транслирует к АТС2
каждую цифру, принимаемую от ТЕ А, кроме первой, в форме
сообщений INFO. Как и прежде, по окончании приема всех
цифр номера, АТС2 передаст сообщение CALL PROCEEDING.
На АТС2 после приема цифр «315» и определения направле-
ния к АТСЗ в сторону АТСЗ посылается сообщение SETUP, а
обратно — сообщение SETUP АСК. В последнем сообщении
SETUP передаются первые три цифры номера «315». Затем с
337
22 - 2103
Рис. 7.56. Соединение с передачей цифр с перекрытием
338
помощью сообщений INFO от АТС2 к АТСЗ последовательно
передаются цифры «2645», и этот этап заканчивается посыл-
кой от АТСЗ сообщения CALL PROCEEDING. Между АТСЗ
и АТС4 передаются те же сообщения и цифры, что и на преды-
дущем звене сети, но сообщение SETUP не содержит никаких
цифр номера. Станция АТС4, выбрав по принятым цифрам
номера абонентское устройство ТЕ В, передает последнему
сообщение SETUP. В дальнейшем происходит обмен сообще-
ниями ALERTING. CONNECT и CONNECT ACKNOWLEDGE
аналогично тому, как это делается при блочной передаче цифр.
После этого соединение переходит в состояние разговора, а по
его окончании наступает фаза разъединения (фаза разъедине-
ния на рисунке не показана, так как она не отличается от той,
что была рассмотрена на предыдущем рисунке).
Рассмотренный пример передачи цифр номера с перекрыти-
ем соответствует установлению междугороднего соединения
внутри железной дороги, где «О» — индекс выхода на УАК
или УС (АТС2), «315» — междугородный код, присвоенный
АТС4, а «2645» — номер абонентского устройства ТЕ В. По
аналогии с аналоговой сетью ОбТС на цифровой сети могут
быть переданы известительные сигналы: ответ станции от АТС2,
ответ станции или ответ голосом от АТС4.
Сравнивая способы передачи цифр — блочный и с перекры-
тием, можно заметить, что блочный способ имеет ряд преиму-
ществ. Он требует меньше ресурсов сети и позволяет быстрее
установить соединение. Поэтому такой способ рекомендован
на полностью цифровой сети. Способ с перекрытием хорошо
согласуется с аналоговыми сетями и должен использоваться на
смешанной сети, состоящей из цифровых и аналоговых АТС.
Система сигнализации сетей общего пользования
На сетях общего пользования принята система сигнализа-
ции типа ОКС7, используемая на местной, междугородной и
международной сетях связи. Эта система сигнализации была
разработана в 80-х годах прошлого столетия и была ориенти-
рована на применение как на аналоговых, так и на цифровых
сетях связи. В настоящее время система ОКС7 необходима при
339
22‘
построении следующих цифровых сетей: телефонной сети об-
щего пользования (ТфОП), цифровой сети с интеграцией об-
служивания (ЦСИО -- ISDN), сети мобильной связи (СМС),
интеллектуальной сети (ИС).
Система сигнализации рассчитана на обслуживание круп-
ных пучков СЛ. В зависимости от обслуживаемого (рафика
рекомендовано в одном пучке объединять от 700 до 2 000 ЦСЛ
(теоретически количество ЦСЛ может достигать 30 000).
Для сигнализации ОКС7 существует российская специфика-
ция протоколов, учитывающая особенности систем сигнализа-
ции на сетях общего пользования России.
Сигнализация ОКС7 не совместима с ведомственными сис-
темами сигнализации ио ОКС.
По сравнению с ведомственными системами сигнализации
преимуществом сигнализации ОКС7 является возможность
организации независимой сети сигнализации, которая может
не совпадать с топологией сети цифровых АТС. В систему
сигнализации ОКС7 также заложены приложения для систем
сотовой мобильной связи стандартов NMT-450, NMT-900 и
GSM и для организации интеллектуальной сети.
Многоуровневая эталонная модель системы ОКС7 была
разработана раньше, чем эталонная модель взаимодействия
открытых систем (ВОС) и поэтому имеет свои особенности.
На рис. 7.57 показана структура протоколов уровней модели
ОКС7, а также их соответствие уровням модели ВОС. Модель
ОКС7 состоит из двух основных частей: подсистем пользова-
телей и приложений; подсистемы передачи сообщений МТР. К
подсистемам пользователей и приложений относятся: TUP —
подсистема телефонных пользователей, ISUP — подсистема
пользователей сетью ISDN, MUP — подсистема пользовате-
лей подвижной связи (стандарт NMT), HUP ----- подсистема пе-
редачи сигналов управления в процессе разговора на сети мо-
бильной связи стандарта NMT. SCCP — подсистема управле-
ния соединением сигнализации, ТСАР - -- подсистема обработ-
ки транзакций, МАР — подсистема пользователей мобильной
связью стандарта GSM, ОМАР — подсистема техобслужива-
ния и эксплуатации, INAP — подсистема пользователей ии-
340
Уровни
модели Уровни
ВОС ОКС7
Рис. 7.57. Структура протоколов уровней модели ОКС7
геллектуальной сети. Перечисленные подсистемы необходимы
для обеспечения соответствующих услуг связи. Через них пе-
редаются сообщения протоколов уровня 4. Подсистема МТР
выполняет роль транспортной платформы, общей для всех
пользователей и приложений. Данная подсистема включает в
себя протоколы уровней 1...3: физического, канального и се-
тевого. Модель ОКС7 соответствует модели ВОС только на
нижних уровнях: физическом и канальном. Сетевой уровень
модели ОКС7 в отличие от аналогичного уровня модели ВОС
не выполняет полностью функций ио маршрутизации сигналь-
ных соединений. Этот недостаток исключается при использо-
вании подсистемы SCCP.
Рассмотрим функции уровней ОКС7.
На уровне 1 выполняются функции звена данных сигнали-
зации. Для этого уровня определены физические, электричес-
кие и функциональные характеристики канала передачи дан-
ных па звене сети сигнализации. Звено образовано между двумя
напрямую связанными пунктами сети сигнализации. Наибо-
псе часто звено образуется между двумя смежными коммута-
ционными станциями, каждая из которых является пунктом
341
сети сигнализации. В качестве канала звена сигнализации обычно
используется один из ОЦК первичного канала Е1.
Уровень 2 определяет функции и процедуры, относящиеся к
передаче сигнальных сообщений по звену сети сигнализации.
На этом канальном уровне выполняются функции по опреде-
лению структуры передаваемой информации по каждому зве-
ну и процедуры по обнаружению и исправлению ошибок.
Совместное выполнение функций на уровнях 1 и 2 ОКС7
позволяет организовать звено сигнализации, служащее для
передачи сигнальной информации. Такая информация переда-
ется в виде сигнальных сообщений, получивших для ОКС7
название сигнальных единиц. Сигнальные единицы имеют пере-
менную длину и непрерывно передаются по каналу данных
каждого звена.
В зависимости от назначения сигнальные единицы делятся
на три типа:
- значащая сигнальная единица (MSU). предназначенная для
передачи сигнальных сообщений, сформированных в подсис-
темах пользователей и приложений;
- сигнальная единица состояния звена (LSSU), служащая
для контроля состояния звена сигнализации;
- заполняющая сигнальная единица (FISU), обеспечиваю-
щая синхронизацию на звене при отсутствии сигнальной ин-
формации.
На рис. 7.58 показаны форматы сигнальных единиц разных
типов и количество битов, входящих в соответствующие поля
сигнальных единиц.
Формат MSU (рис. 7.58. а) включает в себя поля фиксиро-
ванной длины и одно поле переменной длины — поле сигналь-
ной информации SIF. В начале и в конце сигнальной единицы
устанавливается флаг F, имеющий следующую последователь-
ность битов: 01111110. Два флага позволяют выделить из об-
щего потока каждую сигнальную единицу. Чтобы последова-
тельность битов флага не появилась в ином поле сигнальной
единицы, на передающей стороне для всех полей, кроме фла-
гов. производится стаффинг (вставление нулей после каждой
последовательности из пяти непрерывно следующих единиц),
342
a
F CK
SIO 00 LI
F В
I FSN I
В В
BSN
Номер 8 16
бита
8 2 6 17 17 8 Первый
передаваемый
би г
F СК SF 00 LI F 1 В FSN В 1 В BSN F
8 иди 16 2 6 I 7 I 7 8 Первый
передаваемый
биг
Номер 8
би ia
в
F СК 00 LI F I В FSN В 1 В BSN F
16 2 6 17 17 8 Первый
передаваемый
бит
Номер 8
бига
Рис. 7.58. Форматы сигнальных единиц разных типов
а на принимающей стороне — дестаффинг (изъятие вставлен-
ных на передающей стороне нулей). Поля: обратный порядко-
вый номер BSN, обратный бит-индикатор В1В, прямой поряд-
ковый номер FSN. прямой бит-индикатор FIB — необходимы
для процедуры обнаружения и исправления ошибок. Номер
FSN присваивается каждой передаваемой сигнальной едини-
це, BSN — это номер принятой сигнальной единицы, посыла-
емый в обратном направлении для подтверждения ее приема.
Номера FSN и BSN могут принимать значения от 0 до 127.
Для обнаружения ошибок используется циклический код. а
исправление ошибок достигается методами повторной переда-
чи сигнальной единицы, принятой с ошибкой. Поле индикато-
ра длины LI используется, во-первых, для определения типа
сигнальной единицы, во-вторых, для указания количества бай-
тов, входящих в поля SIO и SIF. Тип сигнальной единицы
определяется следующим образом: LI = О — заполняющая сиг-
нальная единица, LI = 1 или 2 — сигнальная единица состо-
яния звена. LI > 2 — значащая сигнальная единица. В иоле LI
может быть записано максимальное число, равное 63. Байт
343
служебной информации SIO содержит индикатор службы и поле
подвида службы. Индикатор службы, занимающий 4 бига, от-
мечает, к какой подсистеме относится данная сигнальная еди-
ница: 001 1 — SCCP, 0100 — TUP, 0101 — ISUP, а также то, что
сигнальная единица несет информацию но управлению сетью
сигнализации (0000) или предназначена для тестирования зве-
на сигнализации (0001). В поле подвида службы используются
только два старших разряда четырехбитового слова, указыва-
ющих через какую сеть устанавливается соединение: 00 — меж-
дународная сеть; 01 — резерв для международной сети; 10 —
национальная сеть (в России —- междугородная сеть общего
пользования); 11 резерв для национального применения (в
России — местная сеть общего пользования). Поле сигнальной
информации SIF несет в первую очередь полезную для пользо-
вателей информацию и имеет длину от 2 до 62 байтов на меж-
дународных сетях и до 272 байтов на национальных сетях. На
передающей стороне поле SIF заполняется информацией, по-
ступившей от уровня 4, а на принимающей стороне содержимое
этого поля передается на уровень 4.
Далее следуют проверочные биты СК, содержимое кото-
рых позволяет с помощью циклического кода, использующе-
го образующий полином: л16 + л12 + /С +1, обнаруживать
битовые ошибки в сигнальной единице. Если в принятой сиг-
нальной единице обнаружена ошибка, то сигнальная единица
стирается и запускается механизм исправления ошибки мето-
дом повторной передачи этой сигнальной единицы.
Формат сигнальной единицы LSSU (рис. 7.58, б) отличается
от MSU тем, что нет поля SIO. а вместо поля SIF используется
поле состояния - - SF. В зависимости от значения индикатора
LI поле может иметь 8 или 16 бит. Сигнальные единицы LSSU
предназначены для контроля над уровнем ошибок на звене
сигнализации. Контроль за ошибками с помощью LSSU про-
изводится по методу «дырявого ведра», суть которого состо-
ит в следующем. В некоторый счетчик добавляется единица
каждый раз, когда обнаруживается сигнальная единица с ошиб-
кой. В этом же счетчике производится вычитание единицы,
как только будет принято без ошибок 256 сигнальных единиц
344
(при условии, что счетчик не находится в нулевом состоянии).
Если состояние счетчика достигает 64, то па уровень 3 МТР
посылается индикатор превышения допустимого уровня оши-
бок. Так же производится контроль над порядком поступле-
ния сигнальных единиц на приемной стороне.
Заполняющая сигнальная единица F1SU (рис. 7.58, (?) имеет
наименьшую длину, так как в ней отсутствуют поля SIF, SF и
SIO. Сигнальные единицы FISU необходимы для поддержания
синхронности между передающей и принимающей сторонами
звена сигнализации.
Уровень 3 предназначен для выполнения селевых функций
сигнализации.
Основная задача этого уровня состоит в надежной доставке
сигнальной информации от одной коммутационной станции к
другой. При этом производился управление звеном сигнализа-
ции. обеспечивающее обработку принимаемых сигнальных со-
общений с целью их дальнейшей маршрул изацип. Маршрутиза-
ция состоит в том, что на уровне 3 принятое сигнальное сообще-
ние либо остается в данном пункте сети и направляется на
верхний уровень (например, в подсистему ISUP). либо передается
в другой пункт сети. В процессе маршрутизации, реализуемом
в каждом пункте сети, образуется маршрут сигнализации, под
которым понимается совокупность звеньев сигнализации между
двумя любыми пунктами сети. Маршрут можел быть прямой
или через транзитные пункты сигнализации. Для реализации
функций маршрутизации каждая сигнальная единица содер-
жит код пункта назначения (DPC) и код исходящего пункта
(ОРС). Первый определяет пункл сети, куда требуется доста-
вить сигнальное сообщение. Коды формируются на верхнем
уровне (например, в подсистеме ISUP) и вводятся на уровне 3
в поле SIF сигнальной единицы в форме этикетки. Допускает-
ся формирование кода ОРС на уровне 3. На рис. 7.59 показан
формат ноля SIF значащей единицы для сообщения ISUP.
Каждому коду пункта назначения или олправления отведено
по 14 бит. Этикетка также содержит поле SLS код, позво-
ляющий выбрать звено ciii нализацпи. если есть альтернатив-
ные маршруты к пункгу назначения.
345
Сиг нальная
информация
Этикетка
SLS ОРС DPC
4бша 14 бигов 14 бигов
Рис. 7.59. Формат ноля SIF значащей единицы для сообщения ISUP
В пункте сети сигнализации при приеме значащей сигналь-
ной единицы анализируется код DPC, чтобы определить, предна-
значена ли эта сигнальная единица для данного пункта сети
или она адресована другому пункту сети. В первом случае сиг-
нальная единица передается соответствующей подсистеме верх-
него уровня, на которую указывает информация в поле S1O.
Если сигнальная единица предназначена для другого пункта
сети, то в соответствии с DPC выбирается звено сигнализации
и сигнальная единица передается по нему к следующему пунк-
ту сети.
Кроме того, на уровне 3 выполняются еще две важные функ-
ции. Во-первых, происходит управление сигнальным трафи-
ком, состоящее в перераспределении сигнального трафика по
звеньям сети в случае реконфигурации сети сигнализации.
Реконфигурация может потребоваться при изменении состоя-
ния сети (например, при отказе или при перегрузке какого-
либо звена сигнализации). И, во-вгорых, управление маршру-
тами сигнализации, обеспечивающее распределение информа-
ции о состоянии сети сигнализации с целью блокировки неис-
правного маршрута сигнализации.
Рассмотрим уровень 4 ОКС7 на примере подсистемы ISUP.
Эта подсистема направлена на установление соединений и на
разъединение на сетях с цифровыми АТС, в которые включа-
ются как цифровые, гак и аналоговые абонентские установки.
Поэтому при наличии данной подсистемы подсистема TUP не
обязательна. С помощью подсистемы ISUP также предусмат-
ривается организация множества дополнительных услуг. В этой
подсистеме поддерживаются базовый класс услуг и класс до-
346
волнительных видов услуг. Базовый класс услуг необходим для
установления соединений и для разъединения при передаче речи
и данных. Дополнительные виды обслуживания могут предо-
ставляться как в процессе установления соединения, так и после
установления основного соединения.
С помощью подсистемы ISUP между коммутационными
станциями передаются сообщения, переносимые в поле SIF
значащей сигнальной единицы. На рис. 7.60 показана струк-
тура поля SIF. Сообщение включает в себя данные, содержа-
щиеся в полях: CIC, «Тип сообщения» и «Параметры». Код
идентификации канала CIC указывает на номер разговорного
канала между двумя смежными станциями, к которому отно-
сится данное сообщение. Длина поля CIC — 12 бит, из кото-
рых пять младших бит определяют номер канального интер-
вала внутри канала Е1, а оставшиеся семь бит — номер кана-
ла Е1. Поле «Тип сообщения» имеет длину 8 бит и содержит
код, однозначно определяющий передаваемое сигнальное со-
общение. В каждое сообщение входит набор параметров. Длина
поля «Параметр» может быть фиксированной или перемен-
ной. Предусмотрены три категории параметров, образующие
части: обязательную фиксированную, обязательную перемен-
ную и необязательную. В обязательной фиксированной части
Рис. 7.60. Структура поля SIF
347
записываются параметры, которые всегда входят в соответству-
ющее сообщение. Длина и порядок следования параметров од-
нозначно определяются типом сообщения. Обязательная пере-
менная часть обязательна для данного типа сообщения и поле
параметра имеет переменную длину. Для обнаружения такого
параметра используется специальный указатель длиной в один
байт. Параметры фактически являются информационными эле-
ментами, образующими сигнальное сообщение. Например, к
параметрам относятся номер вызываемого и вызывающего
абонентов, категория вызывающего абонента и т.д.
Для подсистемы ISUP определен набор сообщений, имею-
щих разное назначение. Рассмотрим на примере связи через
три АТС назначение и последовательность передачи сигналь-
ных сообщений, участвующих в установлении соединения и
разьединения. На рис. 7.61 показана диаграмма установления
соединения и разьединения между цифровыми телефонными
аппаратами ТА А и ТА Б при передаче цифр блочным спосо-
бом. Диаграмма включает сообщения, передаваемые по кана-
лам D двух интерфейсов BRI и по сети сш нализации ОКС7.
Соединение начинается с передачи от ТА А сообщения
SETUP, принимаемого и анализируемого на АТС А. На АТС А
в соответствии с данными, содержащимися в сообщении SETUP,
выбирается маршрут сигнализации, формируется и передастся
сообщение IAM (Initial Address Message — Начальное адрес-
ное сообщение). В этом сообщении содержится адресная ин-
формация — номера вызываемого и вызывающего абонентов,
а также другая информация: тип доступа на исходящей сторо-
не — - с аналоговым или с цифровым абонентским устройством,
тип требуемой вызывающим абонентом услуги, например, пе-
редача речи на скорости 64 кбит/с, информация о том, включено
ли на исходящей стороне эхоподавляющее устройство и др.
Сообщение IAM анализируется на АТС А, выбирается направ-
ление соединения к АТС Б, и новое сообщение IAM передает-
ся на транзитную АТС Б. В это же время АТС А проключаел
разговорный тракт в обратном направлении, что в необходи-
мых случаях позволяет исходящей стороне прослушивать то-
нальные сигналы, посылаемые от АТС Б. В рассматриваемом
348
АТС АТС АТС
ТА А А Б В ТА Б
Рис. 7.61. Диаграмма установления соединения и разъединения
между цифровыми телефонными аппаратами
примере предполагается, что транзитный пункт сети сигнализа-
ции совмещен с АТС Б. После анализа данных, содержащихся
в последнем сообщении IAM, АТС Б проключает в обоих напра-
влениях разговорный траке Далее АТС Б выбирает направ-
ление соединения к АТС В. формирует следующее сообщение
IAM и посылает его к АТС В. На АТС В разговорный тракт
нроключастся в прямом и обратном направлениях, опредс-
349
ляется линия вызываемого абонента и если доступ к ТА Б сво-
боден, посылает к ТА Б сообщение SETUP. В ТА Б работает
вызывное устройство, а в сторону АТС В посылается сообще-
ние ALERTING. На АТС Б формируется и передается к АТС Б
сообщение ACM (Address Complete Message — Адрес полный),
указывающее о полной адресной информации, принятой на
АТС В. Это сообщение проходит через транзитную АТС и до-
стигает АТС А. Прием данного сообщения на каждой станции
приводит к удалению из памяти информации, связанной с
соединением. Когда вызванный абонент ответит, от ТА Б пере-
дается сообщение CONNECT, преобразуемое на АТС В в сооб-
щение ANM (Answer Message — Ответ). Последнее передается к
АТС Б, а затем к АТС А. На АТС В образуется двусторонний
разговорный тракт, а на АТС А разговорный тракт проключа-
ется в прямом направлении. На АТС А сообщение ANM преоб-
разуется в сообщение CONNECT и посылается к ТА А. Або-
ненты разговаривают. Подсистема ISUP использует метод од-
ностороннего отбоя, когда инициализация разъединения может
исходить от любого из абонентов. Предположим, что первым
дал отбой вызывающий абонент. От ТА А посылается сообще-
ние DISCONNECT. После его приема на АТС А нарушаются
разговорные тракты, и к АТС Б посылается сообщение REL
(Release — Освобождение). АТС Б обрабатывает это сообщение
и пересылает его к АТС В. На обеих АТС нарушаются разго-
ворные тракты. АТС В преобразует сообщение REL в сообще-
ние DISCONNECT и посылает его к ТА Б. От каждой из АТС,
принявшей сообщение REL, передается в обратном направле-
нии сообщение RLC (Release Complete), указывающее на освобож-
дение разговорного канала. На АТС А прием сообщения RLC
инициирует посылку к ТА А сообщения RELEASE, в ответ на
которое АТС А получает сообщение RELEASE COMPLETE.
АТС В, приняв от ТА Б сообщение RELEASE, посылает сообще-
ние RELEASE COMPLETE.
Области применения систем сигнализации разных видов
Специализированные системы сигнализации не совмести-
мы между собой и со стандартными системами сигнализации
350
но ОКС. Они предназначены для построения ведомственных
сетей на базе однотипного коммутационного оборудования.
Система сигнализации QS1G предназначена в первую оче-
редь для построения ведомственных сетей на базе разнотипно-
го коммутационного оборудования, но не исключается ее при-
менение для цифровых АТС одного типа.
На сетях ОбТС сигнализация QSIG и специализированные
системы сигнализации должны найти широкое применение
внутри железной дороги для организации местной и междуго-
родной связи.
Система сигнализации ОКС7 может найти применение на
магистральной сети ОбТС, объединяющей все дорожные сети.
Переход с сигнализации ведомственного типа на сигнализа-
цию ОКС7 должен происходить в дорожном узле сети ОбТС.
7.8. Дополнительные виды услуг,
предоставляемые на цифровых сетях связи
На сети связи в первую очередь предоставляются основные
услуги, позволяющие передавать между абонентами информа-
цию соответствующего вида, например, речь. Дополнительные
услуги по сравнению с основными позволяют абонентам сети
связи с цифровыми АТС получить новые функциональные воз-
можности. Реализация дополнительных услуг достигается глав-
ным образом программными средствами. Некоторые из таких
услуг требуют обязательного использования общих каналов сиг-
нализации. Часть дополнительных услуг доступна только або-
нентам с терминалами сети ISDN. Набор предлагаемых до-
полнительных услуг и алгоритм их выполнения зависят от каж-
дого типа АТС. С целью предоставления дополнительных ус-
луг на цифровой сети с коммутационными станциями разных
типов Международным союзом электросвязи были приняты ре-
комендации, которых должны придерживаться все производители
коммутационного оборудования. Эти рекомендации предна-
значены для узкополосных сетей ISDN. Все дополнительные
услуги разделены на семь групп. Ниже приводится краткое опи-
сание наиболее часто используемых дополнительных услуг.
351
Группа 1. Дополнительные услуги по идентификации номе-
ра, включающие следующие:
Прямой набор (DDI). Услуга позволяет вызывать абонента
учрежденческой цифровой АТС с функциями ISDN без учас-
тия оператора входящей связи. Услуга предназначена для вхо-
дящей связи от сети общего пользования к абоненту учреж-
денческой АТС. Сеть общего пользования и учрежденческая
АТС должны выполнять функции ISDN.
Множественный абонентский номер (MSN). Услуга позво-
ляет закреплять за одним интерфейсом ISDN множество номе-
ров. Используется на базовом доступе ISDN для предоставле-
ния каждому терминалу одного или нескольких абонентских
номеров.
Идентификация .пиши вызывающего абонента (CLIP). При
установлении соединения на сети ISDN номер вызывающего
абонента передается вызываемой стороне. На базовом досту-
пе вызываемого абонента этот номер передается по каналу D
в сообщении SETUP. Принятый номер отображается на дисп-
лее цифрового телефонного аппарата одновременно с приемом
вызова.
Запрет идентификации линии вызывающего абонента (CLIR).
Вызывающий абонент может воспользоваться этой дополни-
тельной услугой для предотвращения передачи своего номера
вызываемой стороне. Услуга предоставляется на сети ISDN.
Заявка на услугу передается о г аппарата вызывающего або-
нента по каналу D в сообщении SETUP. Запрет может дей-
ствовать постоянно или в течение заданного времени.
Идентификация линии вызываемого абонента (COLP). Услу-
га позволяет на сети ISDN вызывающей стороне знать, с ка-
ким абонентом произошло соединение. При установлении со-
единения номер вызываемого терминала передается по каналу
D в сообщении CONNECT. Эта услуга полезна при передаче
или пересылке вызова на входящей стороне другому абоненту.
Запрет идентификации линии вызываемого абонента (COLR).
На сети ISDN происходит запрет на отображение у вызываю-
щего абонента номера вызываемого абонента. Данные о зап-
рете передаются от терминала ISDN в сообщении CONNECT.
352
Идентификация злонамеренного вызова (MCID). Услуга по-
зволяет вызванному абоненту идентифицировать и зарегист-
рировать номер вызывающего абонента на коммутационной
станции в случаях злонамеренных вызовов. При поступлении
ыонамеренного вызова вызванный абонент до разъединения
должен передать со своего аппарата заявку на идентификацию
злоумышленного вызова. На АТСЦ будет зарегистрирован
номер вызывавшего абонента, а также номер вызванного або-
нента, время и дата вызова.
Подадресация (Suhaddrexsmg). Определяется полный адрес
ISDN вызывающей стороны, включая подадрес (дополнитель-
ный номер для выбора абонента внутри УАТС).
Группа 2. Дополнительные услуги но обслуживанию вызо-
вов — связаны с установлением соединений и с маршругизаци-
ей вызовов. Эти услуги включают следующие:
Безусловная пересылка вызова (CFU). При установлении со-
единения на сети ISDN все поступающие вызовы к абоненту
пересылаются другому абоненту. Терминал другого абонента
может быть включен в любую АТС сети ISDN. Пересылка вызова
в сети ISDN производи гея с использованием сообщения SETUP.
Вызывающий абонент и абонент, которому первоначально
предназначался вызов, получают уведомление о пересылке
вызова.
Пересылка вызова при занятости абонента (СЕВ). Процеду-
ра выполнения услуги аналогична безусловной пересылке вы-
зова, но пересылка вызова выполняется в случае занятости
вызываемого абонента.
Пересылка вызова при неответе абонента (CFNR). Проце-
дура выполнения услу! и аналогична безусловной пересылке
вызова, но пересылка вызова выполняется в случае отсутствия
вызываемого абонента. Пересылке вызова предшествует по-
сылка вызова в течение заданного времени.
Передача вызова на другого абонента (CD). Обеспечивается
механизм, при котором все вызовы, направленные к одному
абоненту, автоматически передаются на другой номер. Исполь-
зуется в том случае, koi да вызываемый абонент может перей-
ти со своего рабочего мест в другое помещение.
353
<’3-2103
Группа 3. Дополнительные услуги по завершению вызова —
связаны с завершением обслуживания входящего вызова. Эти
услуги включают следующие:
Ожидание вызова (CW). Когда вызываемый абонент занят,
он может быть извещен о новом входящем вызове. Сообщение
о новом вызове появляется на дисплее с указанием номера
вызывающего абонента. Вызываемый абонент также может
получить тональный сигнал уведомления о новом вызове от
своего терминала. По своему усмотрению вызываемый або-
нент может продолжить текущий разговор или ответить на
новый вызов. При ответе на новый вызов прежний разговор
может быть поставлен на удержание. Вызывающий абонент
получает на дисплее подтверждение о том, что вызываемый
им абонент извещен о новом вызове.
Удержание вызова (СН). При поступлении нового вызова
абонент сети ISDN может перевести существующее соедине-
ние на удержание. При этом соединение не нарушается, а за-
нятый этим соединением канал В базового доступа освобож-
дается. Абонент переключается на новый вызов, а затем воз-
вращается к прерванному соединению.
Группа 4. Дополнительные услуги с множеством участни-
ков — обеспечивают связь между тремя и более абонентами.
Это следующие услуги:
Конференцсвязь (CONF). Множество абонентов могут быть
собраны в одной конференции. Сбор участников конферен-
ции происходит с телефонного аппарата организатора конфе-
ренции путем набора соответствующих номеров. Во время кон-
ференции организатор может выводить участников из конфе-
ренции или добавлять новых участников. Эта дополнитель-
ная услуга требует дополнительных аппаратных средств, на-
зываемых комплектами или мостами конференцсвязи. В этих
устройствах происходит цифровое суммирование разговорных
сигналов, что позволяет реализовать режим разговора по
принципу: один говорит, все слышат. Обычно в цифровых АТС
в одной конференции могут участвовать до 8 абонентов. При
использовании специальных мостов конференцсвязи число
участников может составлять 30 и более.
354
Трехсторонняя связь (3PTY). Услуга позволяет организовать
конференцсвязь с тремя участниками, один из которых являет-
ся организатором конференции. Во время конференции орга-
низатор может: попеременно разговаривать с каждым из уча-
стников, ставя соединение с другим участником на удержа-
ние; отключить одного из участников и разговаривать с ос-
тавшимся участником; закончить конференцию. Каждый из
участников может самостоятельно выйти из конференции. Услуга
требует дополнительных аппаратных средств.
Группа 5. Дополнительные услуги по общим интересам —
обеспечивают создание «частных» сетей внутри общей сети
ISDN. К этим услугам относятся следующие:
Замкнутая группа пользователей (CUG). Позволяет группе
абонентов создавать выделенную логическую сеть, в которой
абоненты соединяются только между собой. На сети ISDN
абоненты одной группы могут относиться к разным АТСЦ.
Один или множество членов этой группы могут использовать
входящую и исходящую связь с абонентами вне данной груп-
пы. Один абонент может входить более чем в одну группу.
Выделенный план нумерации (PNP). Обеспечивается созда-
ние выделенного плана нумерации внутри виртуальной выде-
ленной сети ISDN, использующей ресурсы общей сети.
Многоуровневое обслуживание с приоритетами и с прерыва-
ниями (MLPP). Обеспечивается обслуживание вызовов с при-
оритетами. За каждым вызовом закрепляется уровень приори-
тета (precedence). Прерывание (preemption) — это свойство пе-
редавать ресурсы, которые используются вызовом с низким
приоритетом, вызову с высоким приоритетом, если нет иных
доступных ресурсов.
Приоритетное обслуживание (priority service). Услуга по-
зволяет обслуживать на сети вызовы с приоритетами, адресо-
ванные к заданным терминалам, в соответствии с установлен-
ным порядком выбора пути (маршрута).
Запрет исходящей связи (outgoing call barring). Членам замкну-
той группы пользователей запрещается связь вне данной группы.
Группа 6. Дополнительные услуги об оплате — доводят до
абонентов информацию о гекущей плате за сетевые услуги пли
355
33'
позволяют пользоваться кредитными картами. К этим услугам
относятся следующие:
Обслуживание по кредитной карте (CRED). Позволяет вы-
зывающему абоненту производить оплату с помощью кредит-
ной карты. Эта услуга включает методы идентификации и
определения подлинности карты.
Сообщение об оплате (АОС). Оплачивающая сторона может
быть информирована о стоимости, связанной с данным вызовом.
В эту информацию могут входить: время начала связи, продол-
жительность соединения и/или время окончания связи. Ин-
формация выводится на дисплей цифрового аппарата абонента.
Оплата вызываемой стороной (RC). Обеспечивается меха-
низм, в соответствии с которым вызывающая сторона может
требовать оплаты за вызов вызванной стороной.
Группа 7. Дополнительные услуги по передаче дополнитель-
ной информации — связаны с передачей между пользователями
дополнительной по отношению к основному вызову информа-
ции. Главной услугой здесь является сигнализация от пользова-
теля к пользователю (UUS). Услуга позволяет передавать ко-
роткие текстовые сообщения по сети ISDN от одного терми-
нала к дру! ому. Набор текста производится с помощью кно-
почного пульта телефонного аппарата. На принимающей сто-
роне текст сообщения появляется на дисплее телефонного ап-
парата и сохраняется в памяти аппарата. Длина одного сооб-
щения может достигать 128 байт. Текстовые сообщения пере-
даются по сигнальным каналам D базового и первичного до-
ступов и поэтому могут быть переданы при занятости или
отсутствии абонента. Текстовые сообщения могут быть встав-
лены в разные сигнальные сообщения или в специальное сиг-
нальное сообщение - USER INFORMATION (Пользователь-
ская информация).
К дополничельным услунам следует также отнести широко
распространенную Речевую почту (Voice Mail). Такая услуга
дает возможность абонентам пользоваться индивидуальными
«речевыми почтовыми ящиками» для записи речи абонентов
при входящей связи, если вызываемый абонент не отвечает на
вызов или он переадресовал свои вызовы на Речевую почту.
356
Наличие сообщения в «почтовом ящике» индуцируется на дис-
плее цифрового телефонного аппарата или передается в виде
специального тонального сигнала при снятии абонентом трубки
аналогового аппарата. Эта услуга не стандартизована. Она
требует специальных аппаратных средств. Для записи речевых
сообщений используется накопитель на жестком диске.
7.9. Принципы организации телефонной связи
на базе IP-протоколов (1Р-телефония)
Развитие и совершенствование сетей передачи данных с
пакетной коммутацией создали предпосылки для предостав-
ления пользователям этих сетей услуг телефонной и факси-
мильной связи, видеоконференций. В последние годы наибо-
лее широкое применение нашли сети пакетной коммутации,
использующие стек протоколов TCP/IP, среди которых пер-
вое место занимает сечь Интернет.
Под 1Р-телефонисй понимают технологию по организации
телефонной связи в реальном масштабе времени на любой сети
с пакетной коммутацией, работающей по протоколу IP. Такой
сетью может быть глобальная сеть Интернет или некоторая
выделенная сеть на базе протоколов IP.
В литературе можно также часто встретить термины VoIP
(Voice Over IP ----- «Голос поверх протокола IP») и Интернет-
телефония. Эти понятия близки к IP-тслефонии, однако сни-
мется, что термин IP-тслефония является более общим по срав-
нению с другими.
Рассмотрим в общем виде процесс передачи речи по 1Р-сети,
на которой установлены коммутаторы пакетов (рис. 7.62).
Между IP-сетью и классической телефонной сетью должен быть
шлюз. Предварительно между двумя телефонными аппарата-
ми (ТА) через классические телефонные сети и IP-сеть уста-
навливается соединение.
Вначале в шлюзе производится цифровое преобразование
речевых сигналов. Затем, для уменьшения объема данных,
производится подавление речевых пауз и фонового шума, а
1акже сжатие речевых данных (компрессирование).
357
Рис. 7.62. Процесс передачи речи по IP-сети
В дальнейшем полученная последовательность речевых дан-
ных разбивается на пакеты и к каждому пакету добавляется
заголовок, содержащий как минимум адрес получателя, по-
рядковый номер пакета, необходимый на тот случай, если па-
кеты будут доставлены в иной последовательности по сравне-
нию с пунктом отправления. При формировании пакета про-
исходит временное накопление речевых данных. Теперь пакет
пересылается по IP-сети от одного к другому шлюзу. Каждый
пакет проходит через два или более коммутаторов IP-сети. Ис-
пользуется дейтограммный метод коммутации пакетов, когда
пакеты даже одного сообщения проходят от шлюза к шлюзу
по разным маршрутам.
В шлюзе пункта приема речевые пакеты собираются и рас-
полагаются в такой же последовательности, как и в пункте
передачи. Необходимость в такой процедуре объясняется тем,
что вследствие прохождения пакетов по разным маршрутам
пакеты со старшими номерами могут прийти раньше, чем па-
кеты с младшими номерами. С целью восстановления исход-
ной последовательности пакетов и их синхронизации в пунк-
те приема происходит их накопление (буферизация). На ре-
альной IP-сети вследствие перегрузок и других факторов от-
дельные пакеты могут теряться. В сети передачи данных для
гарантированной доставки сообщений используются специаль-
ные механизмы (например, повторная передача блока данных).
358
увеличивающие время доставки сообщений. Однако речевая
информация слишком критична к временным задержкам. По-
лому потерянные речевые пакеты не восстанавливаются сред-
ствами сети. Чтобы заполнить в речевом сигнале пропуски, в
пункте приема либо применяется алгоритм аппроксимации, по-
зволяющий приблизительно восстановить форму сигнала, либо
потерянные пакеты просто игнорируются, а пропуски запол-
няются данными случайным образом.
В шлюзе пункта приема сформированная таким образом
последовательность речевых блоков данных декомпрессирует-
ся и преобразуется в сигнал, принятый на классической теле-
фонной сети. Этот сигнал передается на телефонный аппарат
пункта приема.
При сравнении классической телефонии, использующей
коммутацию каналов, и IP-телефонии можно отмстить как
преимущества, так и недостатки последней. Главное преиму-
щество IP-телефонии состоит в том, что для передачи речи
требуются значительно меньшие ресурсы сети. Такое свойство
обусловлено применением на IP-сети статистического мульти-
плексирования, позволяющего гибко распределять ресурсы сети
связи между пользователями. Как следствие, стоимость услуги
передачи речи но технологии 1Р-тслефонии намного ниже, чем
на классической телефонной сели. Особенно это заметно при
организации междугородной и международной телефонной
связи. Существенным недостатком IP-телефонии является за-
держка речевого сигнала, величина которой зависит от мно-
। их показателей построения и функционирования IP-сети. За-
держки наиболее заметны при реализации IP-телефонии на сети
передачи данных, характеризующейся заметной долей паке-
тов большой длины и периодами перегрузок. Если задержки
превышают установленный предел, то качество телефонной
передачи ухудшается. Данный недостаток может быть сведен
то минимума повышением пропускной способности IP-сети и
совершенствованием протоколов обмена данными, в частно-
сти. применением протоколов с приоритетным обслуживани-
ем пользовагелей 1Р-сети.
359
Основные сведения о стеке протоколов TCP/IP
Стек протоколов TCP/IP первоначально предназначался
только для сетей передачи данных с пакетной коммутацией.
Наибольшее применение этот стек получил на сети Интернет.
В дальнейшем в составе этого стека появились протоколы,
предназначенные для передачи мультимедийной информации,
включая речь.
По аналогии с моделью ВОС протоколы TCP/IP распреде-
лены по четырем уровням: 1 (нижний) — уровень сетевых ин-
терфейсов; 2 — уровень IP (уровень межсетевого взаимодей-
ствия); 3 — уровень TCP (транспортный уровень); 4 при-
кладной уровень.
На уровне сетевых интерфейсов происходит взаимодействие
с физической средой передачи блоков данных, а также выпол-
няются функции канального уровня модели ВОС. Здесь допу-
стимы разнообразные интерфейсы, из которых наибольшее
применение получили интерфейсы локальной сети Ethernet.
На уровне IP регламентировано несколько протоколов, из
которых главным является протокол IP. Он выполняет основ-
ные сетевые функции: маршрутизацию пакетов, формирова-
ние и вставление (инкапсуляция) в каждый пакет адреса сете-
вого узла назначения. Этот уровень характеризуется негаран-
тированной доставкой пакетов получателю. Последнее озна-
чает, что на данном уровне допускается потеря пакетов без их
восстановления.
Транспортный уровень TCP, в первую очередь, предназна-
чен для мультиплексирования (режим передачи) и демультиплек-
сирования (режим приема) пакетов. При мультиплексировании
блоки данных разных приложений объединяются в один поток
и к каждому пакету добавляется адрес порта приложения в узле
назначения. В процессе демультиплексирования выполняется
обратная операция: в соответствии с адресом порта приложения
данного узла принятые от уровня IP пакеты разделяются по
пользовательским приложениям. На уровне TCP действуют два
протокола: TCP и UDP. Различие протоколов состоит в том,
что протокол TCP обеспечивает гарантированную доставку
данных между пользователями, а протокол UDP — негаран-
360
тированную. Негарантированная передача требует меньшего вре-
мени обработки блоков данных, и следовательно, сообщения
передаются с меньшей задержкой. Протокол UDP использует-
ся при передаче речи. Протоколы уровня TCP действуют в
оконечном оборудовании сети пакетной коммутации.
Прикладной уровень включает в себя множество протоко-
лов, обеспечивающих взаимодействие с приложениями пользова-
телей. Чаще всего здесь используются протоколы: TELNET —
протокол удаленного доступа; FTP и TFTP — протоколы пере-
дачи файлов; SMTP — протокол почтового обмена; HTTP —
протокол доставки гипертекстовых сообщений; SNMP — прото-
кол сетевого управления.
Виды соединений в сети 1Р-телефонии
Технология IP-телсфонии позволяет реализовать три основ-
ных вида соединений.
«Между телефонными аппаратами». Соединение устанавли-
вается между двумя телефонными аппаратами классической
телефонной сети (рис. 7.63). Телефонные аппараты включа-
ются в разные АТС, каждая из которых связана со шлюзом.
Шлюзы включаются в 1Р-ссть. В обслуживании вызова уча-
ствуют две АТС и оба шлюза. Вызывающий абонент набира-
ет номер вызываемого абонента, принятый для классической
телефонной сети.
Рис. 7.63. Соединение между телефонными аппаратами
361
М ул ьт и м ед 1111 н ы е
аппарагы
компьютеры
Рис. 7.64. Соединение ог комьютера к телефонному аппарату
«От компьютера к телефонному аппарату». Соединение
осуществляется между мультимедийным компьютером и теле-
фонным аппаратом классической телефонной сети (рис. 7.64).
Компьютер подключается к локальной вычислительной сети
(ЛВС), которая включена в IP-сеть или в сеть Интернет. Ком-
пьютер должен иметь программное обеспечение 1Р-телефонип,
звуковую карту, микрофон и телефон или акустическую систе-
му. С другой стороны IP-сеть связана с классической телефон-
ной сетью шлюзом IP-телефонии. При установлении соедине-
ния от компьютера передается IP-адрес шлюза и номер вызы-
ваемого абонента, принятый на телефонной сети. По IP-адре-
су устанавливается соединение со шлюзом, который принима-
ет номер вызываемого абонента и транслирует его на АТС. В
обратном направлении от телефонного аппарата к компьюте-
ру соединение реализовать сложно, так как с телефонного
аппарата нельзя передать адрес, присвоенный компьютеру в
IP-сети (1Р-адрес).
«Между компьютерами». Соединение устанавливается между
двумя компьютерами, имеющими программные и аппаратные
средства для IP-телефонии (рис. 7.65). Для установления со-
единения от вызывающего компьютера передастся только IP-
адрес вызываемого компьютера.
Возможны также другие варианты соединений, которые
можно отнести к одному из трех основных видов соединений.
Например, можно установить соединение между мультимедий-
ным компьютером, имеющим доступ к сети Интернет через
362
Рис. 7.65. Соединение между компьютерами
классическую телефонную сеть, и телефонным аппаратом этой
сети. Важно также заметить, что вместо мультимедийного
компьютера может быть использован телефонный аппарат,
работающий с IP-протоколом и получивший название IP-те-
лефон. Такой телефонный аппарат включается в локальную
вычислительную сеть (см. рис. 7.65).
Стандарты 1Р-телефонии
При создании сетей IP-телефонии возникают серьёзные
проблемы по согласованию оборудования связи разных про-
изводителей. Для преодоления этих проблем были разработа-
ны и продолжают совершенствоваться стандарты, принятые
различными организациями.
Наибольшее применение находит стандарт Международно-
го союза электросвязи по телекоммуникациям (МСЭ-Т), полу-
чивший название Н.323. В настоящее время получила распро-
странение вторая версия этого стандарта — Н.323 v.2. Реко-
мендации Н.323 определяют сетевые составляющие, протоко-
лы и процедуры, позволяющие организовать связь с предос-
тавлением мультимедиауслуг в IP-сетях, включая локальные
вычислительные сети Ethernet. Эти рекомендации содержат
описания протоколов обмена пользовательскими данными, нс
гарантирующими качество предоставления услуг. Абонентские
и сетевые устройства, соответствующие стандарту Н.323, мо-
гут использоваться для гелефонной связи (IP-телефония), пе-
363
редачи звука и видео (видеотслефония) и передачи звука, ви-
део и данных (мультимедийные конференции). В дальнейшем
должна быть введена новая версия стандарта, в которой по-
явятся новые функциональные возможности, в частности, пе-
редача по IP-сети факсимильных сообщений, использование
вместо IP-адресов собственных имен абонентов.
На сетях с пакетной коммутацией находит применение так-
же стандарт рабочей группы по инженерным проблемам Ин-
тернет (IETF), получивший название протокол инициализации
сеансов связи — SIP. Этот стандарт имеет назначение, анало-
гичное стандарту Н.323, однако имеет множество отличий. Не
вдаваясь в подробности можно заметить, что в рекомендациях
Н.323 рассматривается прикладная сеть, наложенная на сеть
передачи данных с протоколами TCP/IP, в то время как про-
токол SIP ориентирован на интеграцию со службами Интер-
нет. Протокол SIP пока не является международным стандар-
том, однако оборудование IP-телефонии многих производите-
лей позволяет работать с таким протоколом.
Европейским институтом стандартизации в области связи
(ETSI) разрабатывается проект под названием TIPHONE (Tele-
communication and IP Harmonization over Network), который
предназначен для определения глобальных стандартов па
Интернет-телефонию. Эти стандарты должны обеспечить вза-
имодействие IP-сетей с телефонными сетями общего пользо-
вания включая сотовые сети мобильной связи.
Построение сети IP-телефонии на базе стандарта Н.323
Рекомендации данного стандарта направлены на передачу
данных, речи и видеоинформации в реальном масштабе вре-
мени по сети с пакетной коммутацией. В рекомендациях дано
описание четырех основных компонентов сети: «Терминала»,
«Привратника» (gatekeeper), «Шлюза» и «Устройства управ-
ления конференциями». В рекомендациях Н.323 отсутствует
описание сетевых интерфейсов и физической среды передачи
информации.
Главная цель создания стандарта Н.323 состояла в том, чтобы
обеспечить взаимодействие с сетями разных типов. Для этого
364
стандарт включает в себя рекомендации по организации мульти-
медийной связи на следующих сетях типа: Н.320 — цифровые
коммутируемые сети, включая узкополосную ISDN (N-ISDN);
11.321 — широкополосные сети ISDN (В-ISDN), построенные
па основе технологии ATM; Н.322 — пакетные сети с гарантиро-
ванной полосой пропускания; Н.324 — телефонные сети общего
пользования (ТфОП). Основным средством межсетевого взаи-
модействия являются шлюзы, устанавливаемые в местах пере-
хода на другие сети. На рис. 7.66 показана базовая схема взаимо-
действия сети терминалов Н.323 с сетями ТфОП, N-ISDN и
ЛВС, из которой видно, что в шлюзе происходит переход с
коммутации каналов на коммутацию пакетов и наоборот. Взаи-
Рис. 7.66. Базовая схема взаимодействия сели терминалов Н.323
с сетями КРОН. N-ISDN и ЛВС
365
к ТФОП/ISDN
Устройство управления
Терминалы
Терминалы
Рис. 7.67. Зона сети Н.323
модействие с ЛВС показано через сеть N-ISDN. По такому же
принципу может быть осуществлено взаимодействие с сетью
общетехнологической связи железнодорожного транспорта.
Сеть, обеспечивающая связь между терминалами Н.323,
может иметь сложную структуру, в основе которой лежит зона
сети (рис. 7.67). В зону сети входят: терминалы, шлюзы,
маршрутизаторы, устройство управления конференциями,
привратник. Зона сети характеризуется наличием одного при-
вратника, управляющего множеством оконечных устройств этой
зоны. Маршрутизаторы служат для выполнения функций ком-
мутации пакетов на IP-сети и взаимодействия с другими ус-
тройствами 1Р-телефонии.
Терминалы Н.323 являются оконечными устройствами сети,
способными принимать и передавать мультимедийные данные
в реальном масштабе времени при взаимодействии между со-
бой, со шлюзом, с привратником и с устройством многоточеч-
ной конференции. В состав мультимедийного терминала вхо-
дят: элементы телефонной связи (микрофон, телефон или гром-
коговоритель, система акустического эхоподавления), элементы
видеосвязи (видеокамера, монитор), сетевой интерфейс. Тер-
минал может быть выполнен на базе персонального компью-
тера или некоторого специализированного устройства. Для
реализации IP-телефонии может быть использован IP-телефон,
в состав которого входят перечисленные элементы, кроме эле-
ментов видеосвязи.
366
Шлюзы предназначены для преобразования пользователь-
ской (например, речевой) и сигнальной информации. Преоб-
разование речи при передаче от классической телефонной сети
к IP-сети состоит в выполнении сжатия и кодирования речи,
затем речевые данные вставляются в IP-пакеты, которые по-
сылаются в IP-сеть. В обратном направлении в шлюзе выпол-
няются следующие операции: принимаются IP-пакеты, из них
извлекаются речевые данные, производится декодирование и
декомпрессия этих данных, речевая информация передается в
классическую телефонную сеть. Преобразование сигнальной ин-
формации необходимо для установления соединений через IP-
сеть. При исходящем соединении от классической телефонной
сети к IP-сети в шлюзе преобразуется протокол сигнализации
классической телефонной сети (например, протокол сигнали-
зации DSS1) в протокол сигнализации Н.323. В шлюзе проти-
воположной стороны происходит обратное преобразование. В
процессе установления соединения, шлюз исходящей стороны
совместно с привратником, в соответствии с номером вызыва-
емого абонента, формирует и передает либо IP-адрес термина-
ла Н.323 (соединение с терминалом Н.323), либо IP-адрес шлюза
входящей стороны (соединение между абонентами классичес-
кой телефонной сети через IP-сеть). В последнем случае от шлюза
исходящей стороны к шлюзу входящей стороны через 1Р-сеть
передается номер вызываемого абонента, используемый для
соединения на классической телефонной сети.
Рассмотрим упрощенную схему обработки сигналов в шлюзе,
передаваемых по разговорным трактам, при подключении шлю-
за к сети ТфОП по двухпроводной аналоговой линии (рис. 7.68).
При передаче от ТфОП разговорный сигнал проходит по
линии, затем через дифференциальную систему (ДС) и поступает
па аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В АЦП может
использоваться какой-либо из стандартных способов кодирова-
ния, например, кодирование по A-закону с помощью ИКМ.
Далее цифровой речевой сигнал попадает в эхо-компенсатор.
)хо-компенсатор необходим для устранения эха, возникающе-
10 вследствие отражения речевого сигнала на противополож-
ной стороне разговорного тракта и его возвращения с неко-
367
Рис. 7.68. Схема обработки сигналов в шлюзе Н.323
торой задержкой. В эхо-компенсаторе с помощью нерекурсив-
ного фильтра выделяется часть принимаемого сигнала, по-
ступающего на вычитающее устройство. В вычитающем уст-
ройстве из передаваемого сигнала удаляются остатки прини-
маемого сигнала. После эхо-компенсатора сигнал поступает в
речевой кодер и детектор речевой активности — VAD. Детек-
тор анализирует каждый фрагмент поступившего сигнала на
наличие элемента речи или паузы. При обнаружении элемента
речи в работу вступает речевой кодер, обеспечивающий сжа-
тие сигнала. В речевом кодере заданное число однобайтовых
кодовых слов речевого сигнала, полученных на выходе АЦП,
преобразуется в речевой фрагмент заданной длительности. На
выходе речевого кодера этому фрагменту сопоставляется би-
товый кадр определенной длины. Например, может использо-
ваться длина фрагмента 30 мс. включающая 240 однобайто-
вых кодовых слов. На выходе речевого кодера формируется
кадр длиной 137 бит (заметим, что этому фрагменту на выходе
АЦП соответствуют 1 920 бит). С выхода речевого кодера ре-
чевой сигнал поступает в тракт передачи. Если детектор VAI)
обнаруживает паузу, то битовый кадр либо вообще не переда-
ется, либо кадр имеет значительно меньшую длину (например,
вместо 137 бит передается 27 бит).
368
Из тракта приема принимаются битовые кадры, поступаю-
щие на входы детектора тональных сигналов, речевого декодера
и генератора шума. Детектор тональных сигналов обнаружи-
вает в потоке кадров частотно-кодированные сигналы (напри-
мер, сигналы DTMF), которыми могут обмениваться телефон-
ные станции. Речевой декодер производит обрат ное преобразо-
вание по сравнению с речевым кодером, то есть каждый бито-
вый кадр (137 бит) преобразуется в последовательность однобай-
ювых кодовых слов (240 слов), передаваемых в цифро-аналого-
вый преобразователь (ЦАП). На входе генератора шума обнару-
живаются битовые кадры, относящиеся к паузам. В результате
1енератор формирует комфортный шум, обеспечивающий вос-
приятие принимаемого сигнала без перерывов. В ЦАП проис-
ходит преобразование противоположное АЦП, и на выходе
ЦАП появляется аналоговый речевой сигнал.
Привратник Н.323 осуществляет' функции управления одной
вшой сети IP-телефонии. Все устройства, входящие в зону: тер-
миналы, шлюзы, устройства конференций -- проходят регистра-
цию в привратнике. Кроме того, привратник выполняет следую-
щие функции: трансляцию сигнальных сообщений Н.323 меж-
ду терминалами при установлении и нарушении соединения;
преобразование адреса-псевдонима, соответствующего вызывае-
мому абоненту, в транспортный адрес; контроль доступа в
сеть на основании идеи гификации пользователя, наличия
необходимой полосы пропускания и других критериев: конт-
роль, управление и резервирование пропускной способности
сети. В качестве адреса-псевдонима могут выступать: телефон-
ный номер, имя абонента, адрес электронной почты и другое.
Нод транспортным адресом понимается совокупность 1Р-ад-
рсса и адреса порта приложения, что в итоге определяет ко-
нечный адрес места доставки пользовательской информации.
Привратник может быть выполнен в виде отдельного обо-
рудования (обычно, на базе компьютера) или функции при-
вратника могут быть переложены на шлюз, блок управления
конференциями или даже на оконечное устройство (терминал).
Устройство управлении конференциями (MCU — Multipoint
Control Unit) служит для организации связи между тремя и
369
.4 2103
более терминалами Н.323. Все терминалы, входящие в конферен-
цию, устанавливают соединение с MCU. Это устройство уп-
равляет ресурсами каждой конференции, проверяет и согласо-
вывает возможности терминалов по обработке звуков и видео-
информации, распределяет аудио- и видсопотоки по разным
адресам. В стандарте Н.323 предусмотрены децентрализован-
ный и централизованный способы управления конференция-
ми. При децентрализованном управлении каждый участник кон-
ференции посылает сообщения всем другим участникам, для
чего каждое сообщение содержит множество адресов. Такое
сообщение получило название — групповое. В системе с цен-
трализованным управлением устройство MCU принимает сооб-
щения от всех участников конференции и распределяет их по
требуемым адресам. Обычно устройство управления конференци-
ями представляет собой отдельный сервер, работающей в стан-
дартной операционной системе (например, Windows NT).
Семейство протоколов П.323
В рекомендации Н.323 содержится набор протоколов, который
можно разделить на протоколы управления вызовом и протоколы
управления передачей мультимедийных данных через 1Р-ссть.
Для управления вызовом семейство протоколов Н.323 включа-
ет в себя три основных протокола: протокол регистрации, под-
тверждения и состояния - RAS, протокол управления соедине-
ниями — Н.225.0 и протокол управления каналами передачи
мультимедийных данных (логическими каналами) — Н.245.
Протокол RAS (Registration, Admission, Status) обеспечива-
ет взаимодействие оконечных устройств с привратником. Ос-
новными функциями протокола являются: нахождение при-
вратника, регистрация оконечного устройства в системе, кон-
троль его доступа к сетевым ресурсам, изменение полосы про-
пускания в процессе связи, опрос и индикация текущего со-
стояния устройства. На транспортном уровне используегся
протокол с негарантированной доставкой информации — UDP.
Протокол Н.225.0 предназначен для процедур установления
и нарушения соединения между двумя терминалами Н.323, а
также между терминалом и шлюзом. По своему назначению и
370
но используемым сообщениям он аналогичен протоколу Q.931,
принятому на сети N-ISDN. В качестве транспортного прото-
кола используется протокол с установлением соединения и
гарантированной доставкой информации - TCP. Для переда-
чи сигнальных сообщений по протоколу Н.225.0 используется
канал управления. Протокол Н.225.0 обеспечивает предостав-
ление ряда дополнительных услуг, возможность взаимодействия
с сетями с коммутацией каналов.
С помощью протокола Н.245 между участниками соедине-
ния происходит обмен информацией, которая необходима для
создания логических каналов. По этим каналам передается ре-
чевая информация, упакованная в пакеты. Все пакеты, поступаю-
щие от приложений, последовательно обрабатываются протоко-
лами RTP/UDP/IP. Протокол RTP применяется для переноса
речевой и видеоинформации в реальном масштабе времени.
Также есть протокол RTCP. необходимый для контроля над
пересылкой пользовательской информации. Рекомендации Н.245
определяют синтаксис и семантику сигнальных сообщений, пе-
редаваемых между терминалами. Определены процедуры под-
тверждения сигнальной информации для обеспечения надеж-
ной передачи речевой, видеоинформации и данных.
Соединение с участием привратника
Начальной фазой установления соединения является выпол-
нение процедур, предусмотренных протоколом RAS. Далее
следуют этапы обмена сигнальными (по протоколу Н.225.0) и
управляющими сообщениями (по протоколу Н.245). Наруше-
ние соединения происходит в обратной последовательности: в
первую очередь закрывается управляющий канал (протокол
Н.245) и сигнальный канал (протокол Н.225.0), после чего
привратник по каналу RAS оповещается об освобождении ранее
образованных логических каналов.
Рассмотрим процессы установления соединения и разъеди-
нения на сети с участием привратника между оконечными ус-
тройствами I и 2 (рис. 7.69).
Вначале происходит нахождение привратника с помощью
широковещательной рассылки оконечным устройством 1 зан-
371
Оконечное \стропеI во 1 Приври ГН ПК Оконечное устройство 2
_____GRQ
RRQ
rcf —-
arq
Set пр CMl Proceeding,—.— Setup CMI Proceeding APO
—- acf/arj^
Alerting Alerting Connect __—
Connect [enninal Capability Set Terminal Capability Set
Terminal Capability Set Ack —1—""
— MSP MSD K
". MSDAck MSP Ack
C°Pen LogiealCliannel 2pen Lf|g|c=»' Channel Ack Open I ogicai Channel _
Qj>en Logical ChanuelAcF
Paзговорная фаза
— J S^ion Command End Session Command _
L Release Coiiiplt‘tf — — ГЛ p гл Release Complete
LOKl^) DCF pRQ DCF
----- Сообщения II 245
—— Сообщения HAS
-----Сигнальные сообщения
Н.225.0
Рис. 7.69. Установление соединения и разьединение на сети Н.323
372
роса GRQ (Gatekeeper Request), содержащим идентификатор
пункта доступа — TSAP (Transport Layer Service Access Point).
Широковещательная рассылка означает передачу сообщения
но сети в разных направлениях. Когда привратник примет этот
запрос, он обнаруживает себя, отвечая на запрос сообщением
GCF (Gatekeeper Confirm). Теперь между привратником и око-
нечным устройством 1 образуется логический канал сигнали-
зации, по которому передаются остальные сообщения по про-
юколу RAS.
Оконечное устройство / передает привратнику в сообще-
нии RRQ (Registration Request - требование на регистрацию)
сетевой адрес (IP-адрес) и адрес-псевдоним. В ответ приврат-
ник должен передать сообщение RCF (Registration Confirm —
подтверждение решстрации) или RRJ (Registration Reject -—
отказ от регистрации). Сообщение RRQ может передаваться в
момент включения питания оконечного устройства. Приврат-
ник сравнивает полученные в этом сообщении сетевой адрес и
адрес-псевдоним с ранее полученными адресами. Если адреса
совпадают, то в сторону оконечного оборудования передается
сообщение RCF, в противном случае --- RRJ.
Возможна однократная регистрация оконечного оборудо-
вания на привратнике без повторной регистрации при каждом
новом включении оконечного оборудования. В этом случае
привратник периодически (не менее чем через каждые 10 с)
передает оконечному оборудованию сообщение IRQ
(Information Request — запрос информации) для определения
состояния оконечного оборудования.
После регистрации оконечное устройство может установить
соединение с другим оконечным устройством. В этом случае
оконечное устройство 1 передает привратнику сообщение ARQ
(Admission Request — требование доступа) и образует логи-
ческий канал для передачи сообщений ио протоколу Н.225.0.
В сообщении ARQ содержатся данные о требуемых скорости
передачи, кратной 100 бит/с, и количестве каналов для переда-
чи речевой информации. Например, для интерфейса базового
доступа N-ISDN (2B+D) будут переданы числа 640 и 2 соответ-
ственно. Если сеть может обеспечить требуемые параметры,
373
то привратник передаст сообщение ACF (Admission Confirm —
подтверждение доступа), в противном случае передаст сообще-
ние ARJ (Admission Reject — отказ доступа) с указанием причи-
ны отказа.
После подтверждения доступа оконечное устройство 1 уста-
навливает соединение с оконечным устройством 2, используя
сигнализацию Н.225.0 (аналог протоколу DSS1). Передаются
сообщения Setup и Call Proceeding. Эти сообщения могут переда-
ваться по логическому каналу через привратника или непосред-
ственно между двумя оконечными устройствами. Привратник
выбирает способ передачи и сообщает об этом оконечному
устройству в сообщении ASF. При передаче сообщений через
привратника, последний может закрыть логический канал сигна-
лизации после установления соединения или сохранить эюч
канал до конца сеанса связи, если необходимо предоставить
дополни тельные услуги. После приема оконечным устройством 2
сообщения Setup, это устройство посылает привратнику зап-
рос на допуск к ресурсам сети в виде сообщения ARQ. При-
вратник отвечает либо разрешением доступа (сообщение ACF)
или отказом (сообщение ARJ). Если есть разрешение доступа,
то вызываемое устройство посылает сообщение Alerting в сторо-
ну привратника, который перенаправляет его в сторону вызы-
вающего устройства. Когда вызываемый абонент свободен, в
обратном направлении передается сообщение Alerting. После
ответа вызванного абонента оконечное оборудование посыла-
ет привратнику сообщение Connect, в котором кроме ответа
абонента содержатся данные по открытию управляющего ка-
нала Н.245. Привратник транслирует это сообщение в сторону
оконечного устройства / вместе с данными об открытии уп-
равляющего канала Н.245. Происходит образование управля-
ющего логического канала Н.245. По этому каналу начинает-
ся обмен данными о функциональных возможностях оконеч-
ных устройств. В рассматриваемом примере все управляющие
сообщения передаются через привратника. Оконечные устрой-
ства обмениваются сообщениями Terminal Capability Set. в
котором содержатся данные о возможных алгоритмах декоди-
рования пользовательской информации. Оборудование, полу-
374
чпвшее это сообщение, подтверждает его прием передачей
сообщения Terminal Capability Set Аск.
В дальнейшем начинается процедура выявления ведущего и
ведомого оборудования, необходимая для устранения конф-
ликтов. возникающих между оконечными устройствами. Кон-
фликт может появиться при организации конференции, когда
оба оконечных устройства могут быть активными контролле-
рами конференций или когда оба устройства попытаются од-
новременно открыть двусторонние логические каналы. Про-
цедура сопровождается обменом сообщениями MSD (Master/
Slave Determination — определение ведущего и ведомого уст-
ройств). В ответ на каждое сообщение в обратном направле-
нии передаются подтверждающие сообщения MSD Аск. Эти
сообщения несут информацию о том, какое устройство веду-
щее, а какое — ведомое. Возможен сокращенный вариант, когда
сообщение MSD посылает только одно оконечное устройство.
Второе устройство в ответ передает сообщение MSD Аск, после
чего первое устройство также передает сообщение MSD Аск.
Затем запускается процедура открытия односторонних ло-
। ических каналов для передачи пользовательской информации.
Для этого от каждого оконечного устройства передается сооб-
щение Open Logical Channel (сквозной логический канал), со-
держащее данные о виде иользовательской информации (на-
пример. речь) и алгоритм кодирования. При передаче речи в
последнее сообщение вставляется параметр media Control
Channel, с помощью которого образуется канал для передачи
пакетов RTCP. предназначенных для контроля передачи речи
с помощью протокола RTP. В ответ на сообщение Open Logical
( hannel посылается подтверждение в виде сообщения Open
Logical Channel Ack.
Теперь начинается сессия телефонной связи, когда абонен-
1Ы разговаривают. Речевые пакеты передаются с иослсдова-
1ельной обработкой протоколами по схеме RTP—>UDP - >1Р
(RTP/UDP/IP) с контролем при помощи протокола RTCP. На
принимающей стороне используется обратная схема. Прото-
кол RTCP позволяет организовать обратную связь между по-
печителем и отправителем речевых данных, что необходимо
375
для обеспечения показателей качества передачи речи. В част-
ности, передаются данные о числе потерянных пакетов, о за-
держке пакетов и другие. Эти данные могут быть использова-
ны для изменения параметров передачи с целью улучшения
качества передачи (например, может быть уменьшен коэффи-
циент сжатия речи при кодировании).
После окончания разговора начинается процесс нарушения
соединения. Оконечное устройство, инициирующее разъедине-
ние, прекращает передачу речевой информации, закрывает
логический речевой канал и передает по управляющему кана-
лу Н.245 сообщение End Session Command (команда оконча-
ния сессии). После получения этого сообщения от противопо-
ложной стороны поступает такое же сообщение. Далее проис-
ходит закрытие управляющего канала Н.245. Если сигналь-
ный канал еще открыт, по нему передается сообщение Release
Complete. Оконечное устройство, получившее сообщение End
Session Command, прекращает передачу речи и закрывает ло-
гический речевой канал. В завершении сеанса связи оконечное
устройство с помощью сообщения DRQ (Disengage Request
требование на разъединение) извещает привратника о разъе-
динении и об освобождении использованной полосы пропус-
кания. В качестве подтверждения привратник посылает в об-
ратном направлении сообщение DCF (Disengage Confirm) -
подтверждение разъединения. Сообщения DRQ и DCF пере-
даются по протоколу RAS.
На этом обслуживание вызова заканчивается.
Кодирование речи и качество передачи речи
на сети 1Р-телефонии
В IP-телефонии нашли применение методы кодирования речи
со сжатием. Используются разные алгоритмы кодирования и
декодирования, реализуемые в кодеках. Преимущественно на-
ходят применение комбинированные (гибридные) кодеки, ко-
торые сочетают в себе цифровое преобразование и вокодер-
ный синтез речи. Цифровое преобразование осуществляется
методом ИКМ или А ДИ КМ (адаптивная дифференциальная
импульсно-кодовая модуляция). Алгоритмы кодирования и
376
декодирования выполняются на базе специализированных сиг-
нальных процессоров (DSP).
Многие методы кодирования основываются на кодирова-
нии с линейным предсказанием LPC (Linear Predicative Coding).
В методе LPC входной (речевой) сигнал представляет последо-
вательность значений амплитуды, но алгоритм кодирования
применяется не к отдельным цифровым значениям, а к их бло-
кам. Для каждого блока значений вычисляются характеризую-
щие его параметры: частота, амплитуда и ряд других. Затем из
речевого сигнала удаляют избыточность, исключая найденные
периодичности. В результате получают остаточный речевой
сигнал, который аппроксимируют и передают вместе с вычис-
ленными параметрами по сети связи. В пункте приема, в деко-
дирующем устройстве, по принятому остаточному сигналу и
параметрам восстанавливают речевой сигнал, выполняя про-
цесс синтеза речи.
При таком кодировании добиваются высокой степени сжа-
тия речи, а значит, и заметного уменьшения требуемой поло-
сы пропускания на сети. Однако такое кодирование приводит
к появлению заметных задержек в пунктах кодирования и де-
кодирования. так как при передаче и приеме блок значений
речевого сигнала надо накапливать, также требуется время для
выполнения вычислительных функций. Последний элемент за-
держки может быть уменьшен применением мощных специа-
лизированных процессоров.
Важно заметить то. что в системах кодирования со сжати-
ем особые требования предъявляются к передаче сигналов с
резкими скачками амплитуды, к которым относятся сигналы
от модемов и факсимильных аппаратов. Поэтому аппаратура,
поддерживающая сжатие, должна автоматически распознавать
сигналы от модемов и факсимильных аппаратов и обрабаты-
вать их иначе, чем речевые данные.
Рассмотрим наиболее распространенные стандарты кодеков.
Кодек G.723.1. Кодек соответствует рекомендации G.723.1
МСЭ-Т. В нем используется технология кодирования речевой
информации, сокращенно называемая MP-MLQ (Multi-Pulse-
Multi Level Quantization множественная импульсная, мно-
377
гоуровневая квантизация), сочетающая в себе комбинацию
АЦП/ЦАП и вокодера. Такие гибридные кодеки сначала при-
менялись в системах мобильной связи.
Принцип работы кодека состоит в синтезе речевого сигнала
посредством замены его гармонических составляющих соответ-
ствующим набором фонем (фонема — это совокупность разли-
чительных признаков элементов речи). Кодек G.723.1 преобра-
зует аналоговый сигнал по методу ИКМ в цифровой ноток со
скоростью 64 кбит/с, а затем при помощи многополосного филь-
тра/вокодера выделяет частотные фонемы, анализирует их и
передает по IP-сети информацию только о текущем состоянии
фонем в речевом сигнале. Данный метод кодирования позволяем
передавать речевые сообщения со скоростью 5,3 кбит/с (алго-
ритм кодирования CELP) или 6.3 кбит/с (алгоритм кодирова-
ния MP-MLQ). Процесс преобразования требует применения
процессора DSP с производительностью 16,4... 16,7 миллион
команд/с и вносит задержку 37 мс.
Кодеки G.729 образуют семейство, отвечающее рекоменда-
циям: G.729, G.729 Annex A, G.729 Annex В. Последний тип
кодека содержит детектор и VAD, а также генератор комфорт-
ного шума). Кодеки сокращенно называют CS-ACELP (Conju-
gate Structure-Algebraic Code Exited Linear Prediction — сопря-
женная структура с управляемым алгебраическим кодом и
линейным предсказанием). В процессе преобразования исполь-
зуется процессор DSP с производительностью 21,5 млн ко-
манд/с, который вносит задержку 15 мс. Скорость передачи
кодированного сигнала составляет 8 кбит/с.
Кодек G.728. Это гибридный кодек, соответствующий реко-
мендации G.728 МСЭ-Т, относи гея к категории LD-CELP —
Low Delay-Code Exited Linear Prediction — кодек с малой задержкой
и с управляемым кодом с линейным предсказанием. Скорость пе-
редачи кодированного сигнала равна 16 кбит/с, а задержка со-
ставляет 3...5 мс. В кодек входит процессор с быстродействием
более 40 млн команд/с. Кодек находит широкое применение в
системах видеоконференций, а также для 1Р-телефонип.
При оценке качества передачи речи часто используют ме-
тод MOS (Mean Opinion Scores — средняя экспертная оценка),
378
определенный в рекомендациях МСЭ-Т для телефонных сетей.
Шкала оценок MOS для речевой полосы 200...3 400 Гц приве-
дена в табл. 7.9.
Таблица 7. 9
Шкала средней экспертной опенки MOS
Оценка Качество Искажения
5 Отличное Незначительные
4 Хорошее Заметны, но нс раздражающие
3 Посредственное Немного раздражают
2 Плохое Раздражают, но нс слишком неудобны
1 Неудовлетворительное Очень раздражают
В табл. 7.10 приведены оценки MOS для рассмотренных ранее
кодеков. Здесь же для сравнения показана оценка кодека ИКМ по
рекомендации G.711 МСЭ-Т, не обеспечивающего сжатия речи.
Таблица 7.10
Название стандарта MOS
G.711 (ИКМ; 64 кбит/с) 4.5
G.723.1 (CELP: 5.3 кбиг/с) 3.7
G.723.1 (MP-MLQ: 6.3 кбиг/с) 3.9
G.729 (CS-ACELP; 8 кбиг/с) 4.0
G.729A (CS-ACELP; 8 кбиг/с) 3,4
G.728 (LD-CELP; 16 кбит/с) 3,6
Задержка речи является одним из показателей качества пе-
редачи информации в сети связи. В цифровьпх сетях с комму-
тацией каналов она невелика (составляет менее 50 мс), и по-
этому с этим явлением сталкиваются только на сетях с боль-
шой протяженностью (более нескольких тысяч километров).
Сеть с пакетной передачей речи вносит заметно большую за-
держку, которая зависит от многих факторов.
В первую очередь эю задержки, появляющиеся в оконеч-
ных устройствах при передаче и приеме речевых сообщений.
Сюда входят задержки накопления и обработки, появляющие-
379
ся при кодировании и декодировании и зависящие от тина ко-
дека. В пунктах передачи кадры, сформированные на выходе
кодера, вставляются в пакеты (инкапсуляция), на что также
затрачивается некоторое время. Оно увеличивается вследствие
того, что для повышения использования ресурсов IP-сети обычно
в один пакет вставляется несколько речевых пакетов. Напри-
мер, три кадра на выходе кодека G.729, соответствующих 30 мс
речевого сигнала, могут быть объединены в одном IP- пакете.
На выходе передающего оконечного устройства может обра-
зовываться очередь пакетов, готовых к передаче по сети. Вслед-
ствие дейтаграммного способа пересылки пакетов появляется
разброс времени их доставки, получивший название джит-
тер. В результате в пункт приема речевые кадры могут дос-
тавляться в иной последовательности ио сравнению с пунктом
передачи. Чтобы восстановить правильную последовательность,
необходимо на приеме некоторое время хранить речевые кад-
ры в памяти (буферизация).
Далее возникает сетевая задержка, обусловленная переда-
чей пакетов с речевыми кадрами через IP-сеть. Главным обра-
зом задержка создается маршрутизаторами и коммутаторами
вследствие образования очередей на их выходах, а также по
причине обработки пакетов. Такая задержка зависит от коли-
чества сетевых узлов, через которые были переданы пакеты.
На рис. 7.70 показаны возможные задержки на примере сети
IP-телефонии, когда оконечными устройствами являются шлюзы.
Рис. 7.70. Задержки на сети IP-телефонии
380
Как видно из рисунка, суммарная длительность задержки лежит в
широких пределах. В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т
допустимая задержка речевого сигнала составляет 150...200 мс.
Для сетей с пакетной передачей речи приняты следующие
уровни качества в зависимости от дли тельное! и задержки:
- первый уровень до 200 мс отличное качество связи;
- второй уровень до 400 мс -- считается хорошим качеством
связи, однако не рекомендуется для ведения деловых перего-
воров;
- третий уровень до 700 мс — считается приемлемым каче-
ством связи для ведения неделовых псрет оворов; такое каче-
ство характерно также для спутниковой связи.
7.10. Принципы организации сотовой
и микросотовой сетей мобильной
телефонной связи
Общие сведения. Задачей средств связи является доставка
информации (речевой, факсимильной, данных, видео) в лю-
бое место в требуемый абонентом момент времени. Эта зада-
ча решается современными средствами стационарной телефон-
ной сети лишь отчасти, так как тезис «... в любое место ...» не
может быть реализован стационарной сетью из-за привязки
юрминала к АТС физической абонентской линией. Основным
отличием сетей сотовой подвижной связи от стационарных
сетей телефонной связи является закрепление абонентской линии
(дуплексного радиоканала) не за абонентской установкой, а
фактически только за вызовом — либо поступающим к мо-
бильному абоненту, либо исходящему от данного абонента.
Гаким образом, к каждому радиоканалу сотовой сети имеют
чоступ любые абоненты, что позволяет повысить использова-
ние каналов. Как известно, индивидуальные абонентские ли-
пни стационарной телефонной сети характеризуются низким
использованием (до 0.2 Эрл). Однако следует добавить, что
при подключении терминала к стационарной сети индивиду-
альной абонентской линией иногда ускоряется процедура вы-
зова абонента этого терминала. Это очевидно, так как в дан-
381
ном случае не требуется осуществлять процедуру поиска мес-
тоположения стационарного абонента.
Когда в 40-х годах в США впервые была реализована идея
подключения радиозвена к стационарной телефонной сети, для
радиосвязи использовались ДВ, СВ и КВ диапазоны частот. Коли-
чество каналов связи, организуемых в них, сравнительно невелико,
а расстояние распространения сигнала значительно. Поэтому, а также
вследствие несовершенства элементной базы, количество подвиж-
ных абонентов было весьма ограничено. Их соединение с телефон-
ной сетью общего пользования производилось вручную.
В то время не велось узконаправлеиных исследований в
области создания мобильных систем связи. Предпосылки их
развития закладывались изысканиями в широкой сфере науч-
ных знаний. Подчас значительный вклад в развитие идеоло-
гии мобильной связи делали люди, далекие от науки. Так.
например, американская киноактриса Хеди Ламарр, интересо-
вавшаяся радиоэлектроникой, предложила идею, которая сей-
час лежит в основе обеспечения помехозащищенности и сек-
ретности передачи информации в цифровых стандартах сис-
тем сотовой связи GSM, DECT и других. Шла Вторая миро-
вая война, когда ей пришло в голову, что для надежной защи-
ты от помех системы радиоуправления торпедами необходи-
мо, чтобы источник и приемник сигнала синхронно меняли
частоту. Такая процедура в цифровых сотовых сетях получи-
ла название -- «прыжки по частотам».
Первые системы мобильной связи с автоматической ком-
мутацией и маршрутизацией соединений были разработаны и
реализованы в середине 60-х годов. Это стало возможным
благодаря совершенствованию элементной базы и освоению
УКВ-диапазона. На этом этапе развития сотовых сетей авто-
матической телефонной связи функции подключения мобиль-
ных абонентов к средствам стационарной сети выполняла одна
базовая приемопередающая станция (BTS — Base Transceiver
Station). Абоненты, перемещаясь, осуществляли соединения
посредством имеющихся у них подвижных станций (MS — Mobile
Station). Структура сети с одной BTS имела ряд недостатков,
основными из которых являлись следующие:
382
1) зависимость качества связи от расстояния между BTS и
MS (для сохранения высокого качества связи требовалось
применять приемопередатчики с возможностью регулировки
выходной мощности в широком диапазоне в зависимости от
расстояния между BTS и MS, что было достаточно сложно
реализовывать);
2) в такой сети из-за ограниченного количества радиокана-
лов к BTS могло быть подключено всего лишь несколько ты-
сяч MS.
В процессе развития сотовых сетей вышеперечисленные не-
достатки были устранены путем замены одной мощной BTS
несколькими менее мощными, имеющими свои индивидуаль-
ные зоны обслуживания.
При этом полностью и с наименьшими наложениями покры-
вают поверхность шестиугольные ячейки правильной формы
(соты), внутри каждой из которых устанавливается своя BTS.
Па рис. 7.71 представлено сотовое покрытие территории. Ячейки
изображаются в виде правильных шестиугольников для того,
чтобы модель покрытия представить в виде правильных гео-
метрических фигур. На самом деле район покрытия может быть
представлен так, как показано на рис. 7.72. Искажения иде-
альной формы ячейки связаны со сложными процессами рас-
пространения радиоволн в районах застройки, сопровождае-
мыми «замираниями» (периодическими затуханиями и усиле-
ниями) радиосигнала. «Замирания» обусловлены тем, что ра-
диосигналы при их распространении претерпевают многократ-
Рис. 7.71. Со । овос покрытие территории
383
Рис. 7.72. Реальное
представление ячеек
Рис. 7.73. Эффект замирания
радиосигнала
ныс отражения от зданий и других объектов. Таким образом,
MS принимает одновременно несколько сигналов одинаковой
частоты, сдвинутых по фазе, что влечет за собой ослабление
основного сигнала (рис. 7.73).
Возможен случай, когда основной и отраженный сигналы
будут равны по мощности и будут находиться в противофазе.
Следовательно, в этом случае результирующий принимаемый
сигнал окажется равным нулю, что приведет к прерыванию связи.
В сотовых сетях телефонной связи используются следую-
щие способы борьбы с «замираниями»:
• передача радиосигналов с повышенной мощностью (1ак
называемый «запас на замирание»):
• пространственное разнесение антенн на BTS:
• применение модели повторного использования частот в
сотах.
При пространственном разнесении антенн, на BTS исполь-
зуются две антенны вместо одной. В этом случае пути распро-
странения радиосигнала от BTS к MS и в обратном направле-
нии оказываются различными. В результате вероятность од-
новременных «замираний» в различных точках земной поверх-
ности, удаленных друг от друга на несколько длин волн, бу-
384
дет мала. В то время, когда около одной антенны BTS уровень
напряженности поля будет мал, около второй антенны BTS он
может быть достаточным для уверенного приема сигнала. Далее
поступающие сигналы усиливаются отдельными приемниками
BTS и складываются.
Доказано, что применение пространственного разнесения
антенн на BTS в цифровых сотовых сетях дает общий выиг-
рыш в соотношении сигнал/помеха до 7 дБ.
Как будет показано ниже, использование моделей повтор-
ного использования частот в сотах является не только эффек-
1НВНЫМ способом борьбы с «замираниями», но и средством
для повышения емкости сотовой сети телефонной связи.
Расстановка BTS по территории осуществляется так, чтобы
маломощная MS имела доступ к каналам сотовой сети с лю-
бого места рассматриваемой территории. Однако при такой
концепции построения сотовой сети возникли некоторые тех-
нические сложности:
1) потребовался узел коммутации мобильных станций (MSC —
Mobile Switching Centre), обеспечивающий переключение уста-
новленного разговорного тракта при перемещении мобильного
абонента из одной соты в другую, а также подключение абонен-
та стационарной телефонной сети к конкретной BTS, в зоне
действия которой находится требуемый мобильный абонент;
2) появилась необходимость контроля за перемещением
(«блужданием») MS, находящейся как в состоянии свободно-
сгп, так и занятости.
Однако следует отметить, что при использовании данной
концепции сотовой сети стационарная телефонная сеть осво-
бождается от обслуживания вызовов, поступающих от одного
мобильного абонента к другому. Такие соединения устанав-
циваются через MSC. В современной сотовой сети предпола-
। ается наличие совокупности MSC, в каждый из которых вклю-
чаются несколько BTS.
Предоставление абоненту сотовой сети возможности свобод-
но перемещаться вносит значительные изменения по сравнению
со стационарной сетью в процессы обслуживания вызовов и в
пруктурную организацию системы в целом. При построении
385
сотовой сети обеспечивается защита от несанкционированного
доступа к передаваемой информации; принципиально по-новому
организуется система сигнализации; создастся единая централи-
зованная база данных о подвижных абонентах. При сравнении
сотовых и стационарных сетей необходимо отметить следующее:
1) передвижение («блуждание») мобильных абонентов в сво-
бодном состоянии предполагает изменение координат доступа
этих абонентов к радиотрактам (физическим каналам) сото-
вой сети. В этих условиях маршрутизация вызовов, поступаю-
щих к подвижным абонентам, обеспечивается в сотовой сети
средствами мобильного управления;
2) при перемещении подвижного абонента в занятом состо-
янии из одной соты в другую (или из одного сектора соты в
другой сектор этой же соты) производится переключение его
MS с одного физического канала на другой (замена физичес-
кого канала). Замена физического канала производится в со-
товой сети средствами управления радиоресурсами.
Несмотря на то, что вышеприведенная концепция требует
усложнения оборудования, сети сотовой связи получили ши-
рокое распространение во всем мире. Однако уже первые годы
эксплуатации сотовых сетей аналоговых стандартов AMPS
(Advanced Mobile Phone Systems), TACS (Tolal Access Cellular
System), NMT (Nordic Mobile Telephone) и других выявили
ограничения для их совершенствования.
Перечислим основные недостатки мобильных сетей анало-
говых стандартов:
1) ограниченные возможности по увеличению емкости сети
из-за необходимости поддерживать высоким соотношение сиг-
нал/помеха (17...18 дБ);
2) уровень сервиса, предлагаемого абонентам сети, ограни-
чен лишь несколькими услугами;
3) в сетях различных аналоговых стандартов используются
несовместимые абонентские установки (например, абонентский
терминал стандарта TACS не может быть подключен к сети
стандарта NMT и наоборот).
Таким образом, появилась необходимость в разработке но-
вого цифрового стандарта сети мобильной связи. Предвари-
386
тельные расчеты показали, что реализация такого стандарта
силами специалистов одной страны потребовала бы больших
инвестиций. В то же время разработчиками обоснованно пла-
нировался быстрый возврат затраченных средств за счет ком-
мерческого использования новой системы сотовой связи. По-
этому при разработке нового цифрового стандарта было ре-
шено объединить усилия всех стран, заинтересованных в этом
проекте.
На первом этапе разработки потребовалось определить
общую полосу радиочастот, выделяемую для функционирова-
ния сети нового европейского цифрового стандарта. Это было
сделано еще в 1978 году, то есть до внедрения в коммерчес-
кую эксплуатацию сетей аналогового стандарта NMT — 450.
Тогда представителями всех участвующих в проекте стран было
решено выделить две полосы частот шириной 25 МГц, распо-
ложенных вокруг частот 900 МГц ( 935...960 МГц при переда-
че информации в сторону мобильной станции и 890...915 Мгц
при передаче в обратном направлении).
Европейская конференция почт и телеграфа СЕРТ
(Conference of European Posts and Telegraphs), в чьи задачи
входит стандартизация телекоммуникационного оборудова-
ния, производимого в различных странах Европы, создала
исследовательскую группу, получившую наименование GSM
(Group Special Mobile — Специальная группа мобильной связи)
для координации работ по разработке нового цифрового
стандарта. Материалы нового цифрового стандарта под на-
званием «Технические спецификации GSM» были опублико-
ваны в 1991 году. В это же время в коммерческую эксплуата-
цию были введены первые сети стандарта GSM, работающие
на частотах 900 МГц (GSM-900) и 1800 МГц (DCS-1800). С
этого времени аббревиатуру GSM стали расшифровывать как
Global System Mobile Communication — Всемирная система
мобильной связи. Коммерческая эксплуатация сетей стандар-
га GSM-900 в России начата в 1995 году, а сетей стандарта
DCS-1800 — в 1997 году.
Планирование сотовой сети. Основными исходными данны-
ми для планирования сотовой телефонной сети являются: ем-
387
кость сети (предполагаемое число абонентов) и распределение
емкости; охватываемая сетью территория: предполагаемая сто-
имость услуг связи; требуемое качество обслуживания абонен-
тов; технические характеристики используемой системы сото-
вой связи; географические особенности местности.
В результате планирования определяется: число MSC; ко-
личество BTS, включаемых в один MSC; распределение частот
между BTS; территория, охватываемая одной BTS и одним MSC;
географическое расположение BTS и MSC.
Важным преимуществом цифровых сотовых сетей связи перед
аналоговыми является возможность увеличения числа каналов
в сети, то есть ее емкости.
В принципе такое увеличение может быть осуществлено
двумя путями:
1) расширением частотного диапазона, отведенного для орга-
низации радиоканалов;
2) более эффективным использованием частотного диапазона.
Из-за существующего дефицита свободного частотного про-
странства очевидна предпочтительность второго пути разви-
тия сотовых сетей.
Как указывалось выше, каждая базовая станция одновре-
менно обеспечивает функционирование ограниченного числа
радиотрактов. Поэтому для увеличения емкости сети сотовой
связи разработаны модели повторного использования несу-
щих частот в близлежащих сотах. Например, если одна и та
же несущая частота используется в каждой девятой соте сели,
а общее количество несущих частот в системе равно 7V, то,
следовательно, в каждой ячейке одновременно может быть ис-
пользовано N/9 несущих частот. Обычно сотовые системы связи
характеризуются количеством организованных ячеек, прихо-
дящихся на 1 км2.
На примере стандарта GSM приведем факторы, которые
позволяют использовать в цифровых сотовых сетях связи бо-
лее эффективные, чем в аналоговых сетях, модели повторного
использования частот. Такими факторами являются использу-
емый вид модуляции и способ кодирования сигналов, обеспе-
чивающие допустимое соотношение сигнал/шум. равное 9 дБ.
388
Следует отмстить, что в сотовых гелефонных сетях аналоговых
стандартов соотношение сигнал/шум составляет 17... 18 дБ. По-
этому передатчики базовых станций (BTS), работающие на со-
впадающих частотах, в стандартах цифровых сотовых сетей могут
быть размещены в близкорасположенных сотах без риска воз-
никновения переходных помех.
Рассмотрим процесс частотного планирования. Моделями по-
вторного использования частот, нашедшими применение в пер-
вых аналоговых системах сотовой связи были модели со все-
направленными антеннами, которые устанавливались в центре
каждой соты и охватывали зону в 360 градусов. На рис. 7.74
показана модель повторного использования частот в случае при-
менения семи BTS, работающих на разной частоте. Была раз-
работана также модель, включающая девять BTS. Эги модели
предполагают передачу от BTS сигнала одинаковой мощности
во всех направлениях соты, что для мобильных абонентских
станций (MS) эквивалентно приему помех со всех направле-
ний. Поэтому для снижения уровня помех в современных цифро-
вых системах сотовой связи используют секторные антенны.
Широкое распространение в цифровых стандартах сотовых
сетей получила модель повторного использования частот в
сотах, разбитых на секторы. Рассмотрим одну из таких моде-
лей. В центре соты устанав-
ливают три направленные ан-
1снны, каждая из которых ох-
ватывает сектор в 120 граду-
сов. В каждом секторе соты
сигнал от соответствующей
направленной антенны излу-
чается лишь в одну сторону.
При этом уровень излучения
в противоположных направ-
лениях, а значит и в других
двух секторах данной соты,
максимально снижается. Это
обстоятельство позволяет рас-
полагать базовые станции,
Рис. 7.74. Модель повторно! о ис-
пользования частот с 7 ।руинами
несущих
389
Рис. 7.75. Модель повторного
использования частот с 9 груп-
работающие на одинаковых ча-
стотах, еще ближе друг к дру-
гу, чем в предыдущей модели,
величина L уменьшается, а зна-
чит увеличивается емкость се-
ти. На рис. 7.75 приведена мо-
дель с использованием сектор-
ных антенн для 9 групп несу-
щих частот.
Специалисты корпорации
Motorola (США) разработали
еще более эффективную мо-
дель повторного использова-
пами несущих ния частот, построенную с
применением 60-градусных
антенн и 12 групп несущих частот (рис. 7.76). В данном слу-
чае в модели, охватывающей четыре соты и, соответственно,
четыре базовые станции, каждая частота используется дваж-
ды. Как показали расчеты, приведенные ниже, в сети стан-
Рис. 7.76. Модель повторного использования частот
с 12 группами несущих
390
дарта GSM данная модель позволяет увеличить абонентскую
емкость в 1,5 раза по сравнению с моделью, представленной
на рис. 7.75. Цифрами на рис. 7.74—7.76 показаны использу-
емые в сотах группы несущих частот.
Идя по второму пути повышения емкости сотовых систем
связи (более эффективное использование существующего час-
тотного диапазона) разработчики ведущих телекоммуникаци-
онных корпораций стремятся снизить уровень соканальных
помех, то есть помех в совпадающих каналах. Данная задача
может быть решена путем:
1) снижения величины отношения сигнал/шум до значений,
меньших 9 дБ;
2) более гибким распределением каналов в сотах с учетом
ожидаемой поступающей нагрузки;
3) применением автоматической регулировки мощности
передатчиков мобильных и базовых станций.
Рассмотрим принципы расчета сетевой емкости, которая
зависит от числа каналов в каждой соте сети. Формула для
расчета количества каналов в соте для цифровых сетей, ис-
пользующих метод доступа к каналам связи TDMA:
N = (!//,)(£//), (1)
!де F— рабочий диапазон частот в рассматриваемом стандарте сети
мобильной связи: / — эквивалентная полоса частот, приходящаяся на
один речевой канал; h — коэффициент повторного использования час-
ют в модели.
В формуле (1) / — F- /п, где: F{ — полоса частот радиоканала
связи: п -- число временных позиций (физических каналов) в одном
радиоканале.
Для стандарта GSM: F - 25 МГц, Fi = 200 кГц, н - 8.
Коэффициент повторного использования частот Л представ-
ляет собой отношение:
Л = in/g, (2)
1 де /л — число базовых станций (BTS) в данной модели; g —
среднее количество раз, которое использует каждая конкрет-
391
ная группа несущих частот в прилегающих сотах рассматри-
ваемой модели.
Например, в модели корпорации Motorola с четырьмя прилега-
ющими друг к другу сотами и с полным набором частот дол-
жны быть использованы четыре базовые станции (т = 4) (см.
рис. 7.76). Среднее количество раз использования каждой группы
частот в такой модели равно 2 (g = 2). При этом A - m/g =
- 4/2 = 2. Если перейти к модели с тремя прилегающими сота-
ми, то потребуются три базовые станции (т = 3). Тогда одна
половина групп частот (из двенадцати) повторяется, а другая
половина групп частот используется лишь один раз. Таким
образом, в этом случае g = 1,5. Коэффициент использования
частот Л так же составляет величину 2 (m/g - 3/1,5). Для моде-
ли, приведенной на рис. 7.75, коэффициент повторного исполь-
зования частот Л = 3, так как количество базовых станций
(BTS) в данной модели т - 3, а величина g = 1. Соответствен-
но для модели, представленной на рис. 7.74, Л = 7. Из выше-
приведенных рассуждений и анализа рис. 7.74—7.76 становит-
ся ясно, что применение более совершенных моделей повтор-
ного использования частот позволяет размещать пространства,
в которых для образования физических каналов используются
одинаковые частоты, все ближе и ближе друг к другу. То есть,
если используются соты с одинаковым радиусом А, то величи-
на L, определяющая расстояние между сотами на рис. 7.74 и
секторами на рис. 7.75—7.76, будет уменьшаться.
Рассмотрим принципы частотного планирования в стандарте
GSM. В соответствии со стандартом GSM для передачи ин-
формации от базовой станции (BTS) к мобильной (MS) ис-
пользуется диапазон частот 935...960 МГц, а в обратном на-
правлении — 890...915 МГц. Сформированный рабочий диа-
пазон частот F - 25 Мгц делится на полосы частот радиока-
налов Fz = 200 кГц. Это позволяет образовать 124 дуплексных
радиоканала. Каждый дуплексный радиоканал организован с
разносом в 45 МГц между частотами, применяемыми для переда-
чи информации от BTS к MS и в обратном направлении. Та-
ким образом, частоты каждого дуплексного радиоканала группи-
руются парами. Причем эти пары частот сохраняются и при
392
процедуре «перескока частоты». Обозначим: Fl(/<) — значение
несущей частоты в полосе 890...915 МГц; Л2(/с) --- значение
несущей частоты в полосе 935...960 МГц. В этих обозначениях
к — порядковый номер несущей частоты в рабочем диапазоне
F. Учитывая, что интервал между несущими частотами сосед-
них радиоканалов составляет 200 кГц, можно записать:
Я(/с) = 890,2 + 0,2(/<--1), МГц;
(3)
Г2(/<) = 935,2 + 0,2(/<-1), МГц;
1 < к < 124.
Из соотношений (3) очевидно, что например 1-й дуплекс-
ный радиоканал организован с применением несущих частот
890,2 МГц и 935,2 МГц, 69-й радиоканал использует несущие
частоты 903,8 МГц и 948,8 МГц, а 124-й канал — несущие
частоты 914,8 МГц и 959,8 МГц. В каждом дуплексном ра-
диоканале организованы восемь физических каналов, кото-
рые размещены в восьми временных «окнах» в пределах TDMA-
кадра. В последовательности TDMA-кадров для образования
конкретного физического канала используется одно и то же
временное «окно». Следовательно, в сети стандарта GSM может
быть организовано 124x8 = 992 физических канала. Эквива-
лентная полоса частот, приходящаяся на один речевой физи-
ческий канал:
f-F^n - 200/8 = 25 (кГц).
На основании вышеприведенных данных рассчитаем число
физических каналов в каждой соте (емкость соты) сети стандарта
GSM при условии применения различных моделей повторного
использования частот. В этом случае нет необходимости пользо-
ваться формулой (1), так как расчет может быть упрощен.
Рассмотрим модель повторного использования частот, пред-
ставленную на рис. 7.76. Так как в каждой из двух смежных
сот модели используются разные группы несущих частот, то
емкость каждой соты сети составит: N - (124/2)х8 - 496 физи-
ческих каналов. Следовательно, в каждом секторе соты может
393
быть образовано в среднем около 80 физических каналов
(496/6 ). В модели, представленной на рис.7.75, разные груп-
пы несущих частот используются в трех смежных сотах, по-
этому емкость соты составит: N = (124/3)х8 = 330 физичес-
ких каналов. Модель повторного использования частот, пред-
ставленная на рис. 7.74, в сетях стандарта GSM не применя-
ется. Однако легко видеть, что в случае использования та-
кой модели емкость соты составила бы лишь около 140 фи-
зических каналов: А = (124/7)х8 = 140.
Применяемый в настоящее время в системах стандарта GSM
способ кодирования речи PRE-LTP (Regular Pulse Excitation-
Long Tenn Prediction — временное предсказание с регулярным
импульсным возбуждением) осуществляет перевод информацион-
ного цифрового потока, поступающего от абонента со скорос-
тью 64 кбит/с, в поток со скоростью 13 кбит/с с сохранением
высокого качества передачи. Однако в системах стандарта GSM
может быть применен речевой кодек со скоростью передачи
информации 6,5 кбит/с. В этом случае будет использован спо-
соб кодирования информации MPMLQ (Multi Pulse Maximum
Likelihood Quantum — многоимпульсное квантование с макси-
мальным правдоподобием). Алгоритм кодирования MPMLQ
обеспечивает качество передачи речи не хуже, чем при использо-
вании адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой мо-
дуляции (ADPCM — Adaptive Differential Pulse Code Modula-
tion) с выходной скоростью цифрового потока 32 кбш/с. Это
позволит внедрить в сотовых сетях стандарта GSM так называ-
емые полускоростныс каналы связи, что обеспечит увеличение
емкости соты в два раза и доведение общей емкости сети при-
мерно до 2 000 физических каналов (992x2 - 1 984 канала).
Вопреки существующему ограниченному спектру частот, ем-
кость сети может быть увеличена путем уменьшения размеров
ячеек. Однако размеры ячеек могут быть уменьшены лишь до
определенных пределов. В сетях стандарта GSM применяются
ячейки с минимальным радиусом R = 500 м. Эю обстоятельство
объясняется двумя причинами. Во-первых, при малых разме-
рах ячеек в значительной степени возрастают затраты на линей-
ные сооружения, оборудование базовых станций BTS и обору-
394
дование контроллеров для управления базовыми станциями BSC
(Base Station Controller). Во-вторых, в сетях с малыми радиусами
ячеек требуется высокое быстродействие системы управления
при переключении радиотрактов в процессе перемещения мо-
бильного абонента из соты в соту, что также усложняет обору-
дование BTS и BSC. Как показали расчеты, верхняя граница
радиуса ячейки составляет 35 км. При дальнейшем увеличении
размеров ячейки будет снижаться емкость сети GSM в пере-
счете на 1 км2, а также потребуется проектирование специаль-
ного оборудования.
Реальное число каналов, требуемых для каждой из сот,
определяется при проектировании сети следующим образом.
Вначале рассчитывается нагрузка, создаваемая абонентами:
(^хСхТЭ/3600, Эрл, (4)
। де /V — предполагаемое число абонентов в соте; С — среднее число
вызовов в час наибольшей нагрузки, приходящееся на одного абонента
в соте; Т — средняя длительность занятия, выраженная в секундах.
Зная поступающую нагрузку Y и допустимую величину ве-
роятности потерь (Р - 0,01 ...0,02), по таблицам Эрланга мож-
но найти требуемое число физических каналов.
Высокая пропускная способность сети сотовой связи опре-
деляется следующими факторами:
1) количеством радиотрактов (физических каналов), кото-
рые могут быть образованы на базе имеющегося для передачи
информации спектра частот;
2) применяемой моделью повторного использования частот
в ячейках сети;
3) выбранными размерами ячейки сотовой сети.
Следует отметить, что далеко не все из используемых в
настоящее время стандартов сетей мобильной связи обеспечи-
вают оптимизацию указанных выше факторов.
При разработке стандарта GSM были предложены и реали-
зованы в устройствах инфраструктуры сети технические реше-
ния, обеспечившие высокую пропускную способность систем
GSM по отношению к системам других стандарюв.
395
Однако эти технические решения значительно усложнили обо-
рудование сети GSM. Но эти усложнения обеспечили баланс между:
с одной стороны — экономической эффективностью системы, с
другой стороны — качеством обслуживания абонентов и каче-
ством передачи информации по сети стандарта GSM. Перечис-
лим основные используемые технические решения.
1. Применяется контроль за уровнем мощности сигнала как
на мобильной станции MS, так и на базовой — BTS. Кроме
того, контролируется и качество передачи информации. До
тех пор пока уровень мощности и качества передачи сохраня-
ется выше заданного «порога», переключения на другой ра-
диотракт (физический канал) не происходит.
2. Используется процедура медленных «прыжков по часто-
там» (Slow Frequency Hopping) в процессе сеанса радиосвязи.
Суть «прыжков по частотам» состоит в том, что информация,
передаваемая и принимаемая в выделенных для какого-либо
абонента временных интервалах TDMA-кадра (Time Division
Multiple Access — множественный доступ с временным разде-
лением каналов), в следующем кадре передается и принимает-
ся на новой фиксированной несущей частоте. При этом дуп-
лексный разнос в 45 МГц между каналами трактов приема и
передачи сохраняется неизменным. В соответствии со струк-
турой кадров TDMA «прыжки по частотам» происходят при-
мерно через 1 мс (рис. 7.77). «Прыжки по частотам» применя-
ются в сетях стандарта GSM для защиты от помех и обеспе-
чения секретности передачи информации.
3. Применение наиболее эффективной модели повторного
использования частот в ячейках, разработанной специалиста-
ми корпорации MOTOROLLA (США). В модели применяются
60-градусные антенны и 12 групп несущих частот. Как показа-
ли расчеты, в сети стандарта GSM применение этой модели
позволяет значительно увеличит» абонентскую емкость.
4. Внедрение нового речевого кодека со скоростью переда-
чи информации 6,5 кбит/с, что позволяет использовать полу-
скоростные каналы связи без ухудшения качества передачи.
При этом емкость каждой ячейки сети удваивается, а значит в
два раза увеличивается общая емкость сети.
396
5. Применение детектора активности речи VAD (Voice Activity
Detection) для снижения потребляемой электроэнергии от акку-
муляторной батареи в портативных мобильных терминалах (MS).
Суть работы VAD состоит в том, что в паузах при передаче
речи (паузы в среднем составляют более 50 % времени разгово-
ра) физический канал блокируется, что приводит к экономии
шектроэнергии батареи. К VAD предъявляются жесткие требо-
вания: заблокированный физический канал не должен активизиро-
ваться при появлении шума с высоким уровнем, но при отсут-
ствии речевого сигнала; должен обнаруживаться речевой сиг-
нал с низким уровнем; должно обеспечиваться высокое быстро-
действие при включении канала в случае появления речевого
сигнала; время задержки на выключение канала при возник-
новении паузы должно быть минимальным.
Зона обслуживания сотовой сети имеет сложную конфигура-
цию с применением сот различных размеров: макросоты — с
радиусом, большим 500 м; микросоты — с радиусом, меньшим
500 м; пикосоты — с радиусом, равным десяткам метров. Сети
с микросотовой и иикосотовой структурами применяются для
обеспечения связью абонентов с ограниченной мобильностью
(чаще двигающихся пешком). Примером сети с микросотовой
структурой является сеть на баю стандарта DCS-1800 (Digital
Cellular System — цифровая сотовая система). В этом стандар-
Время
Рис. 7.77. Процедура медленных «прыжков по частотам»
397
те применяются две полосы частот шириной 75 МГц, расположен-
ных вокруг 1800 МГц (1805... 1880 МГц при передаче информа-
ции в сторону мобильной станции и 1710... 1785 МГц при пере-
даче в обратном направлении). Используется 374 несущие часто-
ты, причем количество каналов превышает 2500. Система стан-
дарта DCS-1800 (иначе GSM-1800) во многом аналогична сис-
теме «классического» стандарта GSM-900; в техническом отно-
шении отличается главным образом диапазоном действия (мень-
шим) и предельной мощностью MS. Пиковая мощность терми-
нала стандарта DCS-1800 составляет 1 Вт, а аналогичный по-
казатель для станции GSM-900 — 2 Вт.
Локальное управление. Рассмотрим три подхода к процессу
определения местоположения абонента, что необходимо осу-
ществлять в сотовой сети связи прежде чем направить сигнал
вызова к терминалу мобильного абонента.
1. В процессе перемещения MS систематически передает
информацию о своем местоположении из каждой новой ячей-
ки сети. При этом во время вызова мобильного терминала пейд-
жинговое вызывное сообщение передается только в ту ячейку,
в которой находится MS.
2. Пейджинговые поисковые сообщения посылаются во все ячейки
сети. Э'1И сообщения прекращаются при получении из какой-либо
ячейки информации от искомой MS. Затем в эту ячейку к MS
посылается пейджинговое вызывное сообщение. Такой метод оп-
ределения местоположения называется повсеместным пейджингом.
3. Третий подход представляет собой синтез первых двух под-
ходов к определению местоположения MS. В этом случае терри-
тория разбивается на географические (локальные) зоны местопо-
ложения LA (Location Area). Каждая LA состоит из группы ячеек
и имеет свой идентификационный номер LAI (Location Area Identity).
В регистре центра коммутации и в мобильной станции хранится
информация о той локальной зоне LA, где в данный момент вре-
мени находится MS (номер LA1). При перемещении MS в другую
ячейку могут быть рассмотрены два случая:
а) обе ячейки находятся в одной зоне LA. В этом случае
MS не передает центру коммутации информацию о своем пе-
ремещении в другую ячейку зоны.
398
б) ячейки принадлежат двум различным локальным зонам.
В этом случае MS информирует центр коммутации об измене-
нии локальной зоны.
Во время вызова MS вызывные пейджинговые сообщения
передаются лишь в ту локальную зону (LA), где в данный мо-
мент находится мобильная станция.
Описанный третий подход к процедуре определения местопо-
ложения MS при оптимальном количестве ячеек в локальной
зоне обеспечивает баланс между нижеследующими факторами:
- сокращается количество пейджинговых вызывных сооб-
щений, число которых увеличивается, когда локальная зона
включает в себя много ячеек;
- сокращается количество сигналов, посылаемых при опре-
делении местоположения MS в конкретной LA, количество
которых увеличивается, когда локальная зона состоит из ма-
лого числа ячеек.
В сетях стандарта GSM реализуется третий подход к про-
цедуре определения местоположения MS.
Хендовер. Возможность мобильных абонентов передавать
информацию в процессе движения была реализована уже в самых
первых системах подвижной связи. При этом допускалось сниже-
ние качества передачи речи до определенного «порога» при
удалении MS и BTS. В первых аналоговых системах мобиль-
ной связи использовались очень крупные ячейки с радиусом в
несколько десятков километров. В тех условиях вероятность
loro, что абонент в процессе передачи информации будет пе-
ремещаться из одной соты в соседнюю, была мала. Если же
1акое событие происходило, то, в принципе, допускалась по-
юря вызова.
В процессе совершенствования сотовых сетей связи потре-
бовалось: во-первых, уменьшить размеры ячеек для увеличе-
ния емкости сети; во-вторых, обеспечить непрерывность пере-
дачи информации при передвижении абонента из одной соты
в другую для поддержания качества обслуживания на высо-
ком уровне.
Процесс автоматического переключения с одного радио-
факта (физического канала) на другой при перемещении MS
399
Рис. 7.78. Организация хендовера (эстафетного переключения)
из одной ячейки в другую (иначе говоря, из зоны действия
одной BTS в зону действия другой), называется хендовером.
Хендовер (handover) предполагает наличие в сотовой сети:
во-первых — средств обнаружения активной MS, приближаю-
щейся со стороны соседней ячейки; во-вторых — средств пс-
400
реключения радиотрактов при пересечении мобильной станции
границы новой ячейки. Организация хендовера представлена на
рис. 7.78. Как видно из рисунка, MS в процессе своего движения
переходит с территории, обслуживаемой одним коммутатором
MSC, на территорию, обслуживаемую другим MSC. Если на
территории, контролируемой каким-либо MSC, было включено
питание MS (т.е. MS перешла в активный режим), то такой ком-
мутатор называется опорным. MSC, обслуживающий террито-
рию, на которую перемещается активная MS, называется эста-
фетным. На рис. 7.78 показаны также специализированные ин-
терфейсы сотовой сети стандарта GSM: радио, Abis, А, Е.
Роуминг. Важной функцией мобильной связи является воз-
можность роуминга (roaming), то есть возможность обслужи-
вать подвижного абонента на большой территории средства-
ми многих сотовых сетей одного стандарта, принадлежащих
разным компаниям-операторам. Здесь в первую очередь нуж-
но говорить об общеевропейских сотовых сетях стандарта GSM.
Роуминг возможен лишь при совпадении как администра-
тивных, так и технологических решений, принимаемых ком-
паниями-операторами. Под административными решениями по-
нимается совместная ответственность многих компаний-опе-
раторов за качество предоставляемых услуг перед абонента-
ми разных регионов одной страны, а также перед абонентами
разных стран. В рамках этой ответственности между компа-
ниями-операторами заключаются совместные договора об об-
служивании абонентов.
С техническими решениями связано, в частности, создание
мобильного терминала, обеспечивающего доступ к каналам лю-
бых сотовых сетей одного и того же стандарта. На рис. 7.79
показан SIM-роуминг и MS-роуминг. MS-роуминг предполага-
ет возможность использования одного и того же мобильного
юрминала (MS) в разных сотовых сетях (PLMN А и PLMN В).
С1 другой стороны можно использовать один и тот же абонент-
ский модуль SIM, помещая его в разные MS одного стандарта
и реализуя тем самым SIM-роуминг.
Подсистемы сотовой сети. Сеть сотовой связи стандарта GSM
является большой системой, к ресурсам которой имеют дос-
401
2103
SIM-роуминг
Рис. 7.79. SIM-роуминг и MS-роуминг
туп различные группы пользователей: подвижные абоненты сети,
операторы технического обслуживания сети GSM, абоненты
стационарных сетей связи (рис. 7.80).
При рассмотрении внутренней организации сети GSM как
системы, следует выделить несколько составляющих ее подсис-
тем. Такими подсистемами являются:
• мобильная станция MS (Mobile Station);
• подсистема базовых станций BSS (Base Stations Sub-System);
• сетевая и коммутационная подсистема NSS (Network and
Switching Sub-System);
• операционная подсистема OSS (Ope-
ration Sub-System).
На рис. 7.80 представлен полный на-
бор подсистем сети стандарта GSM и
возможности доступа к ресурсам дан-
ных подсистем различных групп пользо-
вателей. Так, доступ мобильных абонен-
тов к ресурсам сети GSM осуществля-
ется только через подсистему MS; або-
ненты стационарных сетей связи под-
ключаются к сети GSM через интерфей-
Операторы технического
обслуживания
Рис. 7.80. Набор под-
систем сети стандарта
GSM
402
сы подсистемы NSS. Через подсистему OSS операторы техни-
ческого обслуживания сети GSM имеют доступ к ресурсам под-
систем BSS и NSS.
Отдельно остановимся на каждой из перечисленных выше
подсистем.
Мобильная станция (MS) — наименее сложная подсистема
сети GSM. Это единственный элемент в сети, который непосред-
ственно доступен подвижному абоненту. MS состоит из блока
управления, приемопередающего и антенного блоков. Наибо-
лее простым является антенный блок, который состоит из ком-
мутатора режимов приема/передачи и самой антенны. Масса
ручной MS вместе с источником питания не превышает 120...200 г.
В MS всех версий стандарта GSM (GSM-900, DCS-1800, PCS-
1900) предусмотрен универсальный для всех версий съемный
модуль идентификации абонентов — SIM (Subscriber Identity Mo-
dule). SIM-модуль изготавливается в виде пластиковой карты с
размерами 55x85 мм (стандартная) или 15x25 мм (миниатюрная)
и толщиной около 1 мм. Мобильный терминал без SIM-карты
не работает. SIM-модуль продается вместе с мобильным або-
нентским аппаратом и вставляется в специальное гнездо MS лю-
бой версии стандарта GSM. Таким образом, возможна реализа-
ция SIM-роуминга, когда абонент, переезжая в другой регион
или страну, может взять с собой не личный аппарат мобильной
связи (MS), а лишь SIM-карту и установить ее, например, в арен-
дованную на новом месте своего пребывания мобильную стан-
цию стандарта GSM. SIM-карта фактически «персонализирует»
мобильный терминал, т. к. на ней записаны: персональный иден-
тификационный номер абонента PIN (Personal Identification
Number); индивидуальные ключ и алгоритм аутентификации
абонента. Кроме того, SIM-карта содержит международный иден-
тификатор абонента подвижной связи IMSI (International Mobile
Subscriber Identity). Структура IMSI представлена на рис. 7.81.
IMSI состоит из трех частей: мобильного кода страны МСС
(Mobile Country Code), идентифицирующего страну; мобиль-
ного кода сети MNC (Mobile Network Code), определяющего
сеть сухопутной подвижной связи общего пользования внут-
ри страны PLMN (Public Land Mobile Network); мобильного
403
26*
3 цифры 2 цифры 15 цифр или менее
идентификационного номера
абонента в данной PLMN, со-
ставляющего не более 10-и
цифр MSIN (Mobile Subscriber
Identification Number).
Вся информация, перечис-
ленная выше, необходима для
п .о, р осуществления процедуры ау-
Рис. 7.81. Структура IMSI 7 r J
тентификации.
Подсистема базовых стан-
ций. Оборудование подсистемы базовых станций BSS включа-
ет в себя один контроллер базовых станций BSC (Base Stations
Controller) и, собственно, несколько базовых приемопередаю-
щих станций BTS, управляемых этим контроллером. Каждая
BTS размещается приблизительно в центре своей ячейки (соты).
Оборудование BSS находится в прямом контакте с мобильной
станцией (MS) через радиоинтерфейс, существующий между MS
и BTS (рис. 7.82). Оборудование радиоинтерфейса обеспечива-
ет передачу и прием речи и данных по радиотракту. В то же
время оборудование подсистемы BSS в виде контроллера ба-
зовых станций BSC постоянно соединено с коммутатором MSC
сетевой подсистемы NSS через специализированный интерфейс
(как правило, это волоконно-оптическая линия). Можно ска-
Рис. 7.82. Структура сети связи стандарта GSM
404
зать, что BSS обеспечивает связь MS с сетевой подсистемой
NSS, а значит, осуществляет связь мобильного абонента с
пользователями других сетей. Функции управления и контро-
ля над средствами подсистемы BSS сети стандарта GSM воз-
ложены на оператора операционной подсистемы — OSS.
В состав BTS входят радиопередающие, радиоприемные уст-
ройства и две разнесенные антенны. Наличие в BTS нескольких
приемников и такого же количества передатчиков позволяет вести
одновременную передачу информации по образованным на
разных частотах нескольким каналам. Физически BTS представ-
ляет собой один или несколько стативов, обеспечивающих фун-
кции передачи, приема и обработки радиосигналов. Для обес-
печения надежности оборудования BTS большинство ее блоков
дублируется. Антенна BTS представляет собой мачту, на кото-
рой располагаются несколько рефлекторов (3 или 6) с закреп-
ленными на них вибраторами, для непосредственной передачи
и приема радиосигналов. Каждый рефлектор направлен в соот-
ветствующий сектор своей соты. Стативы BTS размещены в месте
расположения антенны. Структура подсистемы BSS представле-
на на рис. 7.82.
Контроллер BSC представляет собой мощный компьютер,
осуществляющий управление работой BTS и контроль рабо-
тоспособности всех блоков приемопередающих базовых стан-
ций. В частности, BSC обеспечивает управление радиоинтер-
фейсами между MS и BTS, а также обеспечивает управление
такой процедурой, как хендовер.
Контроллер BSC располагается в одном или нескольких
стативах и может обеспечивать управление несколькими де-
сятками BTS. Количество BTS, включаемых в один BSC, зави-
сит от объемов потоков вызовов (телефонной нагрузки), об-
служиваемых каждой BTS.
Стандарт на интерфейсное соединение между BSC и коммута-
тором MSC сетевой подсистемы был разработан одним из
первых и получил название A-интерфейса. Позднее был стан-
дартизирован интерфейс между BSC и каждой, включенной в
него BTS. Такой интерфейс получил наименование Abis-ин-
терфейс.
405
Сетевая и коммутационная подсистема (NSS) сети стандар-
та GSM обеспечивает функции коммутации и содержит базы
данных, необходимые для управления мобильностью абонен-
тов и их безопасностью. Основная функция NSS — управле-
ние процессами соединений подвижных абонентов сети GSM
между собой и с абонентами стационарных сетей. Внутри под-
системы NSS функции коммутации вызовов, поступающих от
подвижных абонентов и направленных к ним, выполняет ком-
мутатор MSC (Mobile Switching Centre). С одной стороны, MSC
имеет интерфейсы для соединения с группой подсистем базо-
вых станций BSS, а с другой — интерфейсы для соединения со
стационарными сетями и компонентами NSS внутри одной сети
GSM или же для соединения с NSS соседних сотовых сетей
стандарта GSM (рис. 7.82).
Обмен сигнальной информацией между компонентами внутри
NSS, между подсистемами NSS внутри одной сети GSM или
между NSS разных сетей стандарта GSM обеспечивается сред-
ствами общеканальной сигнализации ОКС7.
Коммутатор MSC, входящий в подсистему NSS, управляет
несколькими контроллерами BSC. Как правило, при организа-
ции сети стандарта GSM, один-два коммутатора MSC исполь-
зуются на местности, где проживает около одного миллиона
человек. Для взаимодействия подвижных абонентов сети GSM
с абонентами различных сетей в состав NSS входит интер-
фейс, обеспечивающий функции взаимодействия стационар-
ной аналоговой и цифровой сотовой сетей — IWF (Interworking
Functions). В состав NSS, помимо центра коммутации MSC,
входят базы данных.
Регистр положения мобильных абонентов HLR (Home Loca-
tion Register) представляет собой компьютерную базу данных
об абонентах, приписанных к рассматриваемой сети GSM. MSC
осуществляет постоянное слежение за MS, пользуясь сведени-
ями, записанными в HLR и в другую базу данных — регистр
перемещений подвижных абонентов VLR (Visitor Location
Register). В HLR хранятся данные о местоположении MS, ис-
пользование которых позволяет MSC обеспечивать доставку
вызова к мобильной станции.
406
В частности, HLR содержит международные идентификато-
ры мобильных абонентов IMSI, которые используются для вы-
полнения процедуры аутентификации. Помимо IMS1 регистр
HLR содержит список доступных абоненту дополнительных
услуг связи и специальную информацию о маршрутизации по-
ступающих вызовов.
Кроме того, посредством HLR ведется регистрация данных
о роуминге. В этом случае в HLR записываются сведения о
временном идентификационном номере подвижного абонента
TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) и соответствую-
щем регистре местоположения — VLR.
Конкретный TMSI действителен только в пределах опреде-
ленной локальной LA (Location Area), а когда абонент переме-
щается в другую локальную зону, ему присваивается новый TMSI
(рис. 7.83). К данным, содержа-
щимся в каждом HLR сети GSM,
имеет доступ любой центр ком-
мутации сети MSC. Кроме того,
HLR и все VLR сети также взаи-
модействуют между собой. Дос-
туп к базе данных об абонентах
сети GSM осуществляется по но-
меру IMSI или по номеру подвиж-
ного абонента в сети ISDN —
MSISDN (Mobile Subscriber
ISDN). Структура MSISDN при-
ведена на рис. 7.84.
MSISDN включает в себя: код
страны СС (Country Code), на-
циональный код доступа NDC
(National Destination Code) и
номер абонента SN (Subscriber
Number).
Регистр VLR осуществляет
присвоение маршрутного номе-
ра блуждающей подвижной стан-
ции — MSRN (Mobile Station
Рис. 7.83. Процедура замены
TMS1
407
country
code
national
destination
code
сс NDC subscriber number
Рис. 7.84. Структура MSISDN
Roaming Number). В случае,
когда к MS поступает входя-
щий вызов, регистр VLR пе-
редает коммутационной стан-
ции GMSC номер MSRN.
Станция GMSC обеспечивает
маршрутизацию этого вызова
к тем базовым станциям, в зоне действия которых и находит-
ся MS. В целом, каждый регистр VLR представляет собой
локальную базу данных о подвижных абонентах, находящих-
ся в LA, которые этот регистр контролируют. Это позволяет
исключить постоянные запросы в регистр HLR, а значит, со-
кратить время обслуживания.
Доступ к VLR может осуществляться посредством номеров:
IMSI, TMSI или MSRN. В состав сетевой и коммутационной
подсистемы NSS входят следующие компоненты: транзитный
центр коммутации мобильных станций GMSC (Gateway Mobile
Switching Centre); один или несколько MSC; один или несколь-
ко HLR; несколько регистров VLR (по числу MSC).
При входящем соединении от абонента стационарной сети
его вызов по соединительной линии направляется в шлюз GMSC
(Gateway MSC). GMSC представляет собой отдельную комму-
тационную станцию и строится на базе того же оборудова-
ния, что и MSC. GMSC обеспечивает маршрутизацию входя-
щего вызова к тому MSC сотовой сети, в локальной зоне
которого находится требуемый мобильный абонент. Взаимо-
действие GMSC с другими объектами подсистемы NSS осуще-
ствляется посредством сети общеканальной сигнализации ОКС7.
На рис.7. 82 показаны основные составляющие подсистемы
NSS сети GSM и взаимосвязь между ними. Помимо вышеука-
занных сетевых компонентов, подсистема NSS включает в себя
базы данных для аутентификации абонентов AuC (Authentication
Centre) и идентификации мобильного оборудования EIR (Equip-
ment Identity Register).
Операционная подсистема. В современных системах связи,
и в сетях GSM в частности, применяется централизованный
метод технического обслуживания.
408
Стандартом GSM предусматривается прямая связь между
централизованным оборудованием подсистемы технического
обслуживания OSS и подсистемами BSS, NSS. Одним из основ-
ных видов оборудования OSS является центр эксплуатации и
технического обслуживания подсистемы ОМС (Operation Main-
tenance Centre). ОМС осуществляет контроль и управление
компонентами сотовой сети, входящими в состав NSS и BSS,
с которыми он соединяется по каналам с пакетной передачей
данных. В ОМС осуществляется обработка аварийных сигна-
лов оповещения обслуживающего персонала сети и произво-
дится регистрация сведений об аварийных ситуациях в обо-
рудовании подсистем NSS и BSS. В зависимости от характера
неисправностей оборудования, ОМС обеспечивает их устра-
нение автоматически или посредством вмешательства опера-
тора. ОМС также осуществляет периодическое тестирование
оборудования сети и контроль процесса обслуживания вызо-
ва компонентами сети.
В OSS (рис. 7.82), помимо ОМС, следует выделить и другой
компонент этой подсистемы — центр управления сетью NMC
(Network Maintenance Centre). NMC обеспечивает эксплуата-
цию оборудования и его техническое обслуживание в преде-
лах всей сети, в которой могут функционировать несколько
ОМС. NMC обеспечивает диспетчерское управление сетью в
сложных аварийных ситуациях, например, при выходе из строя
сетевых узлов MSC или при их перегрузке. На мониторах
операторов NMC отражается состояние всей сотовой сети как
в целом, так и по регионам. Контроль со стороны NMC за
потоками сигнальной и пользовательской информации позво-
ляет предупреждать возникновение перегрузок в сотовой сети.
Физические и логические каналы. Рассмотрим, какие логичес-
кие каналы должны быть организованы на участке BTS-MS.
Между BTS и MS передается, помимо пользовательской, разно-
образная сигнальная информация. В зависимости от назначе-
ния передаваемой информации, ее объема, а также требуемой
скорости доставки необходимы различные логические кана-
лы. Все логические каналы, организуемые на участке BTS-
MS, можно разделить на два вида: пользовательские и каналы
409
управления (сигнальные). Логические каналы управления в свою
очередь можно разбить на три группы каналов: обеспечения
радиообмена, общие и индивидуальные.
Т — пользовательские каналы (ТСН — Traffic Channels) явля-
ются двухсторонними каналами с конфигурацией «точка-точ-
ка». При этом, как отмечалось ранее, при передаче речевой ин-
формации нужно обеспечивать скорость канала в 13 кбит/с (пол-
ная скорость передачи в канале с учетом дополнительной слу-
жебной информации составляет 22,8 кбит/с). Наряду с данным
каналом в GSM предусмотрен канал со скоростью передачи
6,5 кбит/с (полная скорость при этом равна 11,4 кбит/с). Эти
каналы могут быть использованы и для передачи данных со
скоростью от 2,4 кбит/с до 9,6 кбит/с.
Логические каналы обеспечения радиообмена являются од-
носторонними каналами с направлением передачи от BTS к
MS и имеют конфигурацию «точка-многоточие». Данные ка-
налы несут информацию, которая необходима MS для работы
в сети и включают в себя:
F— канал подстройки частоты (FCCH — Frequency Correc-
tion Channel), используемый для подстройки частоты MS;
5 — канал синхронизации (SCH — Synchronization Channel),
который используется для цикловой синхронизации доступа
и идентификации BTS;
В — контрольный канал (ВССН — Broadcast Control Channel).
Данный канал применяется для передачи основной информа-
ции о соте, например, идентификатора зоны местонахождения
LAI, периода регистрации и т.д.
Общие логические каналы (СССН — Common Control Chan-
nels) образуются следующими логическими каналами:
Р — канал поиска (РСН — Paging Channel) является однона-
правленным каналом от BTS к MS с конфигурацией «точка-
точка» и используется для поиска MS в зоне местонахождения;
R — канал случайного доступа (RACH — Random Access
Channel). Это односторонний канал с направлением передачи
от MS к BTS, который имеет конфигурацию «точка-точка».
Он используется MS для запроса канала сигнализации при
доступе ее к сети.
410
G — канал разрешения доступа (AGCH — Access Grant
Channel), используемый для обеспечения выделения MS кана-
ла сигнализации, и имеющий одно направление передачи от
BTS к MS с конфигурацией «точка-точка».
Индивидуальные логические каналы (DCCH — Dedicated
Control Channels) являются двухсторонними каналами с кон-
фигурацией «точка-точка» и используются как сетью, так и
MS для сигнализации. Они включают в себя:
D — индивидуальный сигнальный канал (SDCCH — Stand-
alone Dedicated Control Channel), который используется для
сигнализации в процессе установления соединения до назначе-
ния пользовательского канала, например, при аутентифика-
ции и регистрации;
А — медленный ассоциированный канал (SACCH — Slow
Associated Control Channel), используемый наряду с пользова-
тельским каналом или индивидуальным сигнальным каналом.
Он является их продолжением и применяется для передачи
информации, например, результатов измерений уровня сигна-
ла своей и смежных сот, регулировки мощности MS, времен-
ной синхронизации;
А — быстрый ассоциированный канал (FACCH — Fast
Associated Control Channel), который используется наряду с
пользовательским каналом, когда в процессе обмена пользова-
тельской информацией необходимо передать объем информа-
ции больше, чем может обеспечить медленный ассоциирован-
ный канал А. В этом случае вместо пользовательской информа-
ции передается, например, информация, необходимая для пере-
ключения вызова. Прерывание в передаче пользовательской
информации в этом случае незначительное. При этом абонен-
ту повторно передается информация из предыдущего кадра.
Теперь перейдем к рассмотрению принципов организации
физических каналов и форматов кодовых комбинаций (burst),
передаваемых по логическим каналам. В сети GSM на участке
BTS-MS для обмена информацией используется доступ с времен-
ным делением каналов, т.е. каждый радиоканал используется
для организации восьми цифровых каналов. Каждый цифро-
вой канал представляет собой отдельный физический канал. Для
411
организации физических каналов в GSM используются 124
двухсторонних радиоканала. При этом диапазон частот
890...915 МГц используется для организации каналов от MS
к BTS, а диапазон частот 935...960 МГц — от BTS к MS.
Используя временное уплотнение, на базе 124 радиоканалов
можно получить 992 (124x8) физических канала.
В стандарте GSM применяется метод дифференциального
кодирования речи, когда аналоговый речевой сигнал делится на
отрезки в 20 мс с последующим их кодированием. Результатом
кодирования является получение 260 бит, характеризующих сег-
мент речевого сигнала в 20 мс. Следовательно, требуемая ско-
рость передачи информации составляет 13 кбит/с (260/20). Для
обеспечения нормативных характеристик качества передачи по
радиоканалу с «замираниями» сигнала в стандарте GSM исполь-
зуется линейное (канальное) кодирование информации, подра-
зумевающее некоторую избыточность блоков передаваемых дан-
ных. При этом используется как блочное линейное кодирова-
ние, так и линейное кодирование с исправлением ошибок. Та-
ким образом, исходные 260 бит оцифрованной речи преобразу-
ются в 456 бит кодированной информации, а скорость потока
данных возрастает с 13 кбит/с до 22,8 кбит/с (456/20). Учитывая,
что за 20 мс помимо 456 бит необходимо передать специальную
комбинацию S, обеспечивающую работу эквалайзера, и допол-
нительную служебную информацию, требуемая скорость пере-
дачи по каждому из физических каналов возрастает с 22,8 кбит/с
до 33,8 кбит/с. Скорость же цифрового потока радиоканала, со-
держащего восемь физических каналов, должна быть порядка
270 кбит/с (33,8 кбит х 8). В соответствии с вышесказанным,
структура кадра доступа и формат стандартной кодовой комби-
нации (burst) имеют вид, представленный на рис. 7.85. Три бита
в начале и в конце кодовой комбинации, значение которых рав-
но 0, используются эквалайзером в качестве стартового и стопово-
го флагов. Два поля по 57 бит используются для передачи инфор-
мации. При этом биты около каждого из этих полей определяют
вид передаваемой информации. Поле в 26 бит занимает специ-
альная комбинация 5 эквалайзера. Время, соответствующее пе-
редаче 8,25 бита (30,46 мкс), не используется для передачи ин-
412
формации, и оно является за-
щитным интервалом между
физическими каналами.
Учитывая возможные «за-
мирания» на участке BTS-
MS, приводящие к потере
информации, желательно не
передавать последователь-
но все 456 бит сегмента ре-
чевого сигнала. Необходи-
мо сделать так, чтобы в слу-
чае потери информации, ее
можно было бы восстано-
вить с помощью линейных
Рис. 7.85. Кадр доступа и стандарт-
ная кодовая комбинация
кодов. Для этого при передаче не должно быть группирования
ошибок, а число ошибочных бит на конце тракта должно быть
как можно меньше. Принимая это во внимание и основываясь
на формате стандартной кодовой комбинации, сегмент зако-
дированного речевого сигнала в 456 бит разбивают на восемь
блоков по 57 бит в каждом. Во избежание группирования ошибок
в случае потери любого из блоков информации их формирова-
ние осуществляется следующим образом: вначале между бло-
ками распределяются первые восемь бит из 456, затем следую-
щие восемь бит и т.д. (рис. 7.86). Таким образом, первый блок
будет содержать 1.. 9, ..., 25, ..., 449 бит; второй — 2, ..., 10,
..., 26, ..., 450 и т.д. Кроме того, для повышения эффективнос-
ти линейного кодирования и разбиения на блоки использу-
ются «медленные прыжки по частотам» в процессе сеанса связи,
при котором каждая последующая кодовая комбинация дан-
ного физического канала передается на новой частоте (см.
рис. 7.77).
Формат стандартной кодовой комбинации, приведенной на
рис. 7.85, используется всеми логическими каналами, кроме
каналов подстройки частоты, синхронизации и доступа. При
этом бит, определяющий вид передаваемой информации, ука-
зывает, передается ли в данном кадре информация быстрого
ассоциированного канала А’ либо нет.
413
Рис. 7.86. Разбиение сегмента кодированного речевого
сигнала на блоки
Формат кодовой комбинации, используемый логическим ка-
налом подстройки частоты, изображен на рис. 7.87, а. Фиксиро-
ванные биты данного формата для упрощения процедуры под-
стройки частоты в MS представляют собой последовательность
нулей, что равносильно передаче немодулированного сигнала.
I 3 I Фиксированные биты (142) | 3 18.25 j
6; , _________________________ ,
I 3 | 39 | 64 | 39 | 3 I~8,25~!
; ।
в : ;
3 |посл. синхр. (41 )| 36 |Т| 68,25 !
156.25 бита 0.577 мс I
Рис. 7.87. Форматы кодовых комбинаций
414
Логический канал синхронизации использует формат кодо-
вой комбинации, представленный на рис. 7.87, б. В этом фор-
мате 64 бита представляют собой легкораспознаваемую после-
довательность синхронизации (синхрослово). Кроме того, два
сегмента по 39 бит заключают информацию о номере кадра
доступа и код BTS (BS1C — Base Station Identity Code). Нумера-
ция кадров доступа используется как один из параметров для
закрытия (шифрования) информации. При этом используется
циклическая нумерация с периодом около 3,5 часов (2 715 648 кад-
ров). Кроме того, по номеру кадра доступа MS определяет,
информация какого логического канала передается по нулево-
му физическому каналу. Код BTS используется при измерении
уровня сигнала, так как результаты измерений сопоставляют-
ся с кодом BTS.
Формат кодовой комбинации логического канала доступа
(рис. 7.87, в) имеет большой период передачи, что особенно
важно для MS, которые не имеют синхронизации с BTS —
при первом доступе к сети или после передачи вызова из од-
ной ячейки в другую. Кроме того, этот формат короче, чем ос-
тальные, и имеет большой защитный интервал (68,25 бита —
252 мкс), необходимый для предотвращения возможного на-
ложения из-за отсутствия синхронизации. Защитный интер-
вал перекрывает время распространения сигнала в двух на-
правлениях передачи на расстояние в 35 км (это время состав-
ляет около 233 мкс).
7.11. Особенности построения сетей
общетехнологической связи
железнодорожного транспорта
на основе цифровых
коммутационных станций
При построении сетей общетехнологической связи желез-
нодорожного транспорта стремятся не только предоставить
основные услуги, свойственные и для аналоговых сетей, но
также и реализовать новые функции, способствующие повы-
415
шению эффективности сетей связи и удовлетворению требова-
ний пользователей этих сетей.
На цифровой сети ОбТС происходят изменения в структу-
ре, и в первую очередь — на нижнем уровне, где используется
множество АТСЦ малой емкости. Предусматривается исполь-
зование на участке сети одного канала Е1 для множества АТСЦ
малой емкости. Этот канал используется для организации пучков
соединительных линий, связывающих между собой смежные
АТСЦ. На рис. 7.88 показан пример участка сети ОбТС с тре-
мя АТСЦ малой емкости (АТСЦ2...АТСЦ4), включенными
последовательно между двумя АТСЦ (АТСЦ1 и АТСЦ5) средней
или большой емкости. Для связи между АТСЦ малой емкости
и их включения в АТСЦ1 и АТСЦ5 используется один канал
Е1. Станции АТСЦ1 и АТСЦ5 связаны пучком прямых соеди-
нительных линий, образованных N1 каналами Е1. Каждая АТСЦ
малой емкости выполняет оконечные и транзитные соедине-
ния, что повышает использование соединительных линий в
пучке. Соединения устанавливаются по прямым и обходным
путям. Например, соединение между абонентами АТСЦ2 и
АТСЦ4 устанавливается в первую очередь по прямому пути
через АТСЦЗ, а при его отсутствии — по обходному пути
через АТСЦ1 и АТСЦ5. На одном участке последовательно
может быть включено от двух до четырех АТСЦ при условии,
Рис. 7.88. Участок сети ОбТС с тремя АТСЦ малой емкости
416
что их суммарная емкость не превысит 300 номеров. По сравне-
нию с аналоговой сетью ОбТС, на которой с каждой АТС ма-
лой емкости образуется прямой пучок соединительных линий,
на цифровой сети использование соединительных линий заметно
возрастает и суммарное число таких линий снижается.
На цифровой сети ОбТС должна увеличиться доля узловых
станций, сочетающих в себе функции оконечных станций (ОС)
и узлов автоматической коммутации (УАК). Это произойдет
вследствие уменьшения доли узлов автоматической коммута-
ции и оконечных станций. Такое изменение обусловлено уни-
версальностью оборудования цифровых АТС, способного осу-
ществить как оконечные, так и транзитные соединения с орга-
низацией четырехпроводного разговорного тракта.
Важной особенностью цифровой сети ОбТС является пол-
ный переход на системы сигнализации с использованием ОКС.
Это позволит отказаться от специализированной для желез-
ных дорог одночастотной сигнализации, имеющей много недо-
статков. Применение ОКС повысит пропускную способность
сети вследствие осуществления на всех звеньях сети двусторон-
них соединений, а также отсутствия занятия разговорных ка-
налов на время передачи управляющих и линейных сигналов.
На цифровой сети ОбТС в пунктах с малым количеством
абонентов, где устанавливать АТСЦ экономически невыгод-
но, организуется абонентский доступ с использованием кана-
ла Е1. Доступ предназначен для аналоговых и цифровых теле-
фонных аппаратов. На рис. 7.89 показаны схемы организации
доступа (а) и структура информационных и сигнальных кана-
лов внутри канала Е1 (б). Цифровая АТС установлена в пун-
кте А, а в остальных пунктах находятся гибкие мультиплексо-
ры (MUX), выполняющие ввод/вывод информации по отдель-
ным основным цифровым каналам (ОЦК). Каждая абонент-
ская линия включена в линейный комплект (ЛК), находящийся
в мультиплексоре.
При организации доступа для аналоговых телефонных ап-
паратов (ТАд) внутри канала Е1 за каждым аппаратом зак-
репляется один информационный ОЦК. Для сигнализации
используется один сигнальный ОЦК (сигн. ОЦК), организо-
417
27-2103
А Б В Г
Рис. 7.89. Организация абонентского доступа с использованием
канала Е1 и мультиплексоров
ванный в 16-м канальном интервале. В сигнальном ОЦК обра-
зованы 30 пар выделенных сигнальных каналов. В каждом ли-
нейном комплекте происходит ввод/вывод данных от двух
выделенных сигнальных каналов (2ВСК). В каналах ВСК при-
меняется абонентская сигнализация, отличающаяся от сигна-
лизации по ВСК, принятой для соединительных линий. Пере-
дача цифр номера от телефонного аппарата осуществляется
418
импульсами постоянного тока (Pulse) или частотным спосо-
бом (DTMF). На одном канале Е1 можно организовать доступ
максимум для 30 аналоговых аппаратов, которые могут быть
произвольно распределены между пунктами сети связи.
Для цифровых аппаратов (ТАц) организуется стандартный
базовый доступ 2B+D. Он отличается тем, что внутри канала
Е1 за каждым аппаратом закрепляются два информационных
ОЦК, а один сигнальный ОЦК рассчитан максимум на четыре
цифровых аппарата. В этом случае на одном канале Е1 можно
организовать доступ максимум для 13 цифровых аппаратов
(потребуется 26 информационных ОЦК и 4 сигнальных ОЦК).
В крупных пунктах цифровой сети ОбТС предусмотрена
система полуавтоматической связи, предназначенной для об-
служивания руководящих работников через пульты операто-
ров связи, включенных в цифровую АТС. Такая система при-
звана заменить ручные междугородные станции (РМТС), ши-
роко используемые на аналоговой сети ОбТС. По аналогии
со старой системой, часть оборудования цифровой АТС, в
которое включаются пульты операторов связи, получило также
название РМТС. Рассмотрим организацию цифровой РМТС
на примере АТСЦ типа SI2000. Для цифровой РМТС исполь-
зуется блок MLB, в который, с одной стороны, включаются
линии базового доступа ISDN со стандартной точкой So, а с
другой — q каналов Е1 для связи с модулем MCA (рис. 7.90).
На период существования аналого-цифровой сети ОбТС и
аналоговой сети ОТС в цифровую РМТС включаются анало-
говые каналы: постанционной (ПС), линейно-путевой (ЛПС),
служебной диспетчерской (СДС) связи и ручные междугород-
ные каналы. В каждую из к линий базового доступа включа-
ется пульт оператора связи (ПО). Такой пульт представляет
собой персональный компьютер, который имеет аппаратные
и программные средства для выполнения функций цифрово-
го телефонного аппарата, включая набор номера и разговор
с помощью микротелефонной гарнитуры (МГ). В п линий
базового доступа включается сервер, выполняющий роль
шлюза между модулем MLB и локальной вычислительной
сетью типа Ethernet. Сеть Ethernet построена на коммутато-
419
27*
Рис. 7.90. Организация цифровой РМТС
ре HUB, и в нее включены все пульты операторов. Сервер и
коммутатор нужны для равномерного распределения вызо-
вов, поступающих от абонентов, между пультами операторов
связи. Эти средства также позволяют вести статистику по об-
служиванию вызовов на РМТС. Линии базового доступа, вклю-
ченные напрямую в пульты операторов, необходимы для не-
посредственного обслуживания вызовов: приема вызова, оп-
роса абонента, установления соединения. Операторы обслу-
живают входящие вызовы от абонентов по немедленной или
заказной системам. В первом случае оператор, получив от
вызывающего абонента данные о вызываемом абоненте, ус-
танавливает соединение с удержанием вызывающего абонен-
та. После ответа вызванного абонента оператор завершает
соединение и отключается. В дальнейшем оператор контро-
лирует окончание разговора между абонентами. При заказ-
420
ной системе после получения оператором от вызывающего
абонента данных о вызываемом абоненте производится разъе-
динение. После установления оператором соединения с вы-
зываемым абонентом оператор вызывает вызывающего або-
нента, обеспечивает соединение между ними и отключается.
Все устанавливаемые оператором соединения между абонен-
тами замыкаются внутри модуля MLB. Разъединение между
абонентами производится без участия оператора. На анало-
го-цифровой сети операторы связи могут обслуживать входя-
щие и исходящие вызовы на каналах постанционной, линей-
но-путевой, служебной диспетчерской связи и на ручных меж-
дугородных каналах.
На цифровой сети ОбТС создаются справочно-информацион-
ные службы, позволяющие предоставлять абонентам, в первую
очередь пассажирам, разнообразную информацию об услугах
железных дорог, а также обеспечивать прием заказов на места
в поездах. Такая служба организуется на базе цифровой АТС и
операторского центра. Вызовы через АТСЦ поступают на пульты
операторов, которые предоставляют справочную информацию
или принимают заказы. Для получения оператором требуемой
информации его рабочее место (обычно персональный компь-
ютер) включено в локальную вычислительную сеть, через кото-
рую оператор имеет доступ к серверу банка данных.
Функционально справочно-информационная служба орга-
низуется подобно цифровой РМТС (см. рис. 7.90), за исключе-
нием того, что требуется еще сервер банка данных. Программ-
ные средства цифровой АТС реализуют функции Центра вы-
зовов (Call Center). К ним относятся: равномерное распреде-
ление вызовов между рабочими местами операторов; при за-
нятости всех операторов, постановка входящих к ним вызо-
вов в очередь; передача вызывающим абонентам голосом ин-
формации об ожидании, а также о вероятном времени ожида-
ния ответа оператора; сбор статистики по каждому рабочему
месту оператора и по всему Центру.
Цифровая сеть ОбТС предоставляет возможность отказаться
от сетей директорской связи с прямым вызовом абонентов,
построенных на базе директорских (диспетчерских) комму-
421
Рис. 7.91. Организация директорской связи на аналоговой
и цифровой сетях
таторов. Такие сети нашли широкое применение в админис-
тративных подразделениях, прежде всего в управлениях и в
отделениях железных дорог. На рис. 7.91 показаны схемы орга-
низации директорской связи на аналоговой (а) и цифровой
(б) сетях. На аналоговой сети директорская связь организу-
ется автономно, при этом в каждом пункте прямых абонен-
тов устанавливается по два аппарата, для каждого из кото-
рых требуется своя абонентская линия. На цифровой сети
функции директорских коммутаторов выполняет цифровая
422
АТС совместно с цифровым пультом. Последний представляет
собой цифровой телефонный аппарат с дополнительными при-
ставками, где находятся кнопки вызова прямых абонентов и
индикаторы приема вызова. Пульт включается по доступу 2B+D.
Связь руководителя с подчиненными (абонентами) осуществ-
ляется через АТСЦ с использованием кнопок прямого вызова.
Вызываемый руководителем абонент всегда будет извещен о
вызове и сможет немедленно на него ответить, даже если он
занят разговором. Если у подчиненного стоит аналоговый
телефонный аппарат, то во время разговора он услышит то-
нальный сигнал уведомления о вызове со стороны руководи-
теля. В случае цифрового аппарата на дисплее появится сооб-
щение о том, что от руководителя поступил вызов. Руководи-
тель также получает сообщение обо всех вызовах независимо
от того, занят ли он разговором или свободен. Он всегда мо-
жет ответить на новый вызов и вернуться к прерванному раз-
говору. При каждом вызове, кроме акустического сигнала, ру-
ководитель получает на дисплее пульта сообщение о том, кто
его вызывает (на дисплее появляется либо фамилия вызываю-
щего абонента, либо его номер).
На цифровой сети ОбТС может быть использована функ-
ция по приоритетному обслуживанию вызовов на пучках со-
единительных линий. Абоненты одной из цифровых АТС делятся
на две группы: с приоритетом и без него. Для соответствующего
пучка устанавливается некоторое предельное число соедини-
тельных линий /7, при занятии которых обслуживание вызо-
вов от абонентов без приоритета прекращается. Оставшиеся
линии могут быть заняты только вызовами от абонентов с
приоритетом. Рассмотрим пример пучка соединительных ли-
ний между двумя АТСЦ, обслуживающих абонентов отделе-
ния и управления железной дороги. Предположим, что в от-
делении установлена АТСЦ на 500 номеров. В группе без при-
оритета — 450 абонентов, а в группе с приоритетом — 50.
Количество соединительных линий в пучке N = 30. Величина
П принимается равной 25. Абонент любой группы может за-
нять любую соединительную линию. Как только в пучке ока-
жется занято 25 любых соединительных линий, 5 оставшихся
423
линий могут быть заняты только абонентами с приоритетом.
Когда число занятых соединительных линий в пучке станет
меньше /7, вызовы опять будут обслуживаться от всех абонен-
тов АТСЦ отделения. Число абонентов в каждой группе, ве-
личина П задаются программно и определяются администра-
цией соответствующего подразделения железной дороги.
При введении функции приоритетного обслуживания вызо-
вов достигаются минимальные потери вызовов для руководите-
лей, условия работы которых требуют высокой оперативности
связи. Потери вызовов на пучке соединительных линий для та-
ких абонентов могут быть даже исключены, если принять чис-
ло абонентов с приоритетом не больше разности N - П.
При построении цифровой сети ОбТС можно создать ну-
мерацию с множеством планов. Это дает ряд преимуществ, из
которых можно выделить следующие.
На сети ОбТС абонентским устройствам, имеющим доступ
к сети общего пользования, могут быть присвоены два раз-
ных номера: один — на сети ОбТС, другой — на сети общего
пользования (например, на городской телефонной сети). До-
стоинство такой системы нумерации с двумя планами состоит
в независимости нумерации абонентских устройств на сети
ОбТС от тех номеров, которые может выделить оператор сети
общего пользования для абонентов железнодорожной сети.
На сети ОбТС существует множество групп абонентов, когда
внутри одной группы соединения между абонентами устанав-
ливаются значительно чаще, чем вне этой группы. В этом случае
на цифровой АТС каждому абоненту в группе присваиваются
два номера, один — сокращенный — для соединений внутри
группы, другой — для соединений между абонентами разных
групп. При этом возможно применение одинаковых номеров
внутри разных групп.
8. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
КОММУТАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ
8.1. Общие принципы технического
обслуживания
В процессе эксплуатации коммутационных станций осуще-
ствляется их техническое обслуживание. Техническое обслу-
живание представляет собой комплекс технических и админи-
стративных операций по поддержанию коммутационных стан-
ций в состоянии, когда они могут выполнять требуемые функ-
ции с заданным качеством. Качество функционирования за-
висит от технического состояния коммутационной станции,
которое может меняться во времени вследствие появления де-
фектов. Под дефектом понимается любое отклонение харак-
теристик станции или отдельного узла от заданных требова-
ний. При этом не всякий дефект может привести к снижению
качества функционирования станции.
Рассмотрим основные виды технических состояний.
Исправное состояние (исправность) — состояние, когда ком-
мутационная станция или узел станции соответствует всем
требованиям нормативных документов. Неисправное состоя-
ние (неисправность) —состояние, когда коммутационная стан-
ция или узел станции не соответствуют хотя бы одному тре-
бованию нормативных документов. Работоспособное состоя-
ние (работоспособность) — техническое состояние, при кото-
ром коммутационная станция или узел станции способен вы-
полнять заданные функции, сохраняя значения основных па-
раметров в пределах, установленных нормативными докумен-
тами. Неработоспособное состояние (неработоспособность) —
техническое состояние, при котором значение хотя бы одного
из основных параметров не соответствует требованиям нор-
425
мативных документов. Неработоспособность может быть свя-
зана с дефектом аппаратуры или программного обеспечения
коммутационной станции. Коммутационная станция может быть
полностью работоспособной, когда обеспечивает в заданных
условиях наибольшую эффективность обслуживания вызовов.
Станция может быть частично работоспособной при невозмож-
ности выполнения каких-либо вспомогательных функций (на-
пример, предоставление дополнительных услуг) или при от-
носительно небольшом снижении качества обслуживания вы-
зовов, когда показатели качества находятся в заданных пре-
делах. Частичная неработоспособность может возникнуть в
следующих состояниях: состояние отказа резервного управля-
ющего устройства или генераторного оборудования, что при-
водит к снижению надежности станции, но не влияет на пока-
затели качества обслуживания абонентов; отказ отдельных эле-
ментов оборудования общего пользования (например, шнуро-
вых комплектов, комплектов соединительных линий, регист-
ров), приводящий к снижению в допустимых пределах каче-
ства обслуживания вызовов. Состояние станции может быть
частично неработоспособным, если станция не может выпол-
нять часть важных функций или пропускная способность станции
падает ниже нормативного показателя. Примером частично не-
работоспособного состояния может быть отказ одного из мо-
дулей станции, приводящий к прекращению обслуживания вы-
зовов для части абонентов (например, отказ в абонентском
кластере станции МиниКОМ DX-500 может привести к бло-
кировке от 32 до 128 аналоговых абонентских линий) или к
недоступности к соединительным линиям одного направления
внешней связи. В состоянии полной неработоспособности ком-
мутационная станция не может обслуживать ни один вызов
либо значительную часть вызовов.
Рассмотрим события изменения состояний. Событие пере-
хода из исправного состояния в неисправное, но работоспо-
собное состояние, называется повреждением. Если происхо-
дит переход из работоспособного в неработоспособное состо-
яние, то такое событие называют отказом. Кратковременный
самоустраняющийся отказ получил название сбой.
426
В процессе технического обслуживания коммутационных
станций происходит обнаружение неработоспособности и вос-
становление работы станции или ее узла. Обнаружение нерабо-
тоспособности — событие, относящееся к моменту определе-
ния факта неработоспособности станции или ее узла. Когда
моменты появления отказа и обнаружения неработоспособнос-
ти совпадают, то говорят о непрерывном контроле. Непрерыв-
ный контроль обычно используется в системе управления циф-
ровой коммутационной станции с дублированием управляю-
щих устройств, когда требуется быстрое переключение с ос-
новного на резервное управляющее устройство. Примером не-
прерывного контроля может быть также контроль цифрового
потока, осуществляемый для цифровых абонентских и соеди-
нительных линий. Для многих устройств коммутационной стан-
ции используется периодический контроль, когда между момен-
тами появления отказа и обнаружения неработоспособного
состояния проходит некоторое время, которое имеет случай-
ный характер. Такой контроль, в первую очередь, касается пе-
риферийных телефонных устройств: абонентских, шнуровых ком-
плектов, комплектов соединительных линий и других. Восста-
новление — событие возвращения станции или ее узла из нера-
ботоспособного в работоспособное состояние.
На коммутационных станциях для определения технического
состояния производится контроль работы оборудования. Конт-
роль может быть автоматизирован или выполняться обслужива-
ющим персоналом. В электромеханических АТС наибольшая часть
функций контроля выполняется вручную. На АТС с программ-
ным управлением все функции контроля автоматизированы.
Операции по техническому обслуживанию коммутационных
станций могут быть разделены на два вида: предупредитель-
ные и корректирующие. Предупредительные операции, как пра-
вило, проводятся до момента обнаружения неработоспособ-
ного состояния. Их основной целью является предотвращение
появления отказов. Корректирующие операции проводятся после
обнаружения неработоспособного состояния и до окончания
восстановления и предназначены для приведения станции в
работоспособное состояние.
427
При эксплуатации коммутационных станций могут приме-
няться разные виды технического обслуживания, в каждом из
которых выполняются предупредительные и корректирующие
операции. На выбор вида технического обслуживания в зна-
чительной степени влияет соотношение автоматических и руч-
ных средств контроля технического состояния, используемых
при предупредительных и корректирующих операциях.
Для коммутационных станций с малой степенью автомати-
зации процессов контроля используется профилактическое
техническое обслуживание. В этом случае основным источни-
ком сведений о неработоспособности станции или узла явля-
ются профилактические мероприятия, проводимые через опре-
деленные интервалы времени. Такой вид технического обслу-
живания характерен для электромеханических АТС.
На станциях с высокой степенью автоматизации процессов
контроля используется контролъно-корректирующее техничес-
кое обслуживание. При этом основными источниками сведений
о неработоспособности являются средства автоматического кон-
троля технического состояния. Работы по периодической про-
верке оборудования, выполняемые с участием техперсонала,
заранее не регламентируются. Ручные действия персонала, осо-
бенно профилактические мероприятия, сведены к минимуму.
8.2. Техническое обслуживание
электромеханических АТС
Среди электромеханических АТС наибольшее применение на-
шли координатные АТС. Техническое обслуживание таких АТС
включает в себя два вида работ: текущее обслуживание и профи-
лактические работы. Текущее обслуживание предполагает посто-
янное присутствие технического персонала на станции. С этой целью
организуется сменное дежурство, во время которого выполняются
следующие работы: наблюдение за показаниями технической сиг-
нализации; выявление и устранение повреждений и отказов обору-
дования, непрохождений соединений и безотбойности или обрыва
на соединительных линиях; наблюдение за напряжением источни-
ка питания станции; наблюдение за количеством поступающих и
428
потерянных вызовов; ведение учета станционных повреждений и
отказов; чистка оборудования от пыли; поддержание в автозале
нормированной температуры и влажности.
На координатных АТС осуществляется автоматический
контроль за перегоранием предохранителей, работой марке-
ров, появлением повреждений в оборудовании общего назна-
чения (например, генератор вызывного сигнала), блокировкой
соединительных линий. При появлении неисправности техни-
ческому персоналу передается сигнал в виде загорания ламп
на табло одного из стативных рядов и на общестативном таб-
ло. Используются следующие сигналы:
авария — перегорание общерядового или стативного пре-
дохранителя;
техническая авария маркера — многократное непрохожде-
ние соединений через один из маркеров станции;
техническое повреждение — перегорание индивидуального
предохранителя или неисправность в оборудовании общего
назначения;
блокировка — блокировка соединительной линии обслужи-
вающим персоналом или обрыв соединительной линии.
Для наблюдения за количеством поступающих потерянных
вызовов на координатных АТС используются электромехани-
ческие счетчики, устанавливаемые в общерядовом стативе. С
помощью шнуров счетчики могут подключаться к разным
точкам станции. Обычно счетчики подключаются к маркерам
регистрового искания, что позволяет определить либо все, либо
наибольшую часть поступающих на станцию вызовов. При
подключении счетчиков к соответствующим цепям маркеров
группового искания можно определить количество потерян-
ных вызовов на пучках исходящих соединительных линий.
Профилактические работы направлены на поиск неисправ-
ности в оборудовании АТС, индикация которой не предусмот-
рена устройствами станционной сигнализации. В первую оче-
редь сюда относятся: неисправность элементов соединительных
путей внутри блоков искания, неисправность элементов МКС
(загрязнение контактов, отказ выбирающих и удерживающих
магнитов и другое), неисправность пробных цепей маркеров и
429
другие. В целях предупреждения накопления неисправностей на
АТС профилактические работы проводятся периодически в со-
ответствии с составленным графиком. В график обычно вклю-
чаются работы, проводимые один раз в месяц, в квартал и в
год. Одни профилактические работы могут выполняться в любое
время суток, другие — только в часы наименьшей нагрузки.
Примерами работ, выполняемых независимо от времени суток,
могут быть: общая чистка аппаратуры, измерения напряжений,
учет потоков вызовов. В часы наименьшей нагрузки выполня-
ются работы, которые могут привести к снижению пропускной
способности станции или ее отдельных блоков. К таким рабо-
там относятся: чистка контактов реле и МКС, проверка обра-
зования соединительных путей через звенья коммутации стан-
ции, проверка соединительных линий и другие.
Профилактические работы выполняются вручную и/или с
применением контрольно-испытательной аппаратуры (КИА).
Вручную работы выполняются в первую очередь методом ви-
зуального осмотра элементов станции, а также путем уста-
новления контрольных соединений. Контрольно-испытатель-
ная аппаратура изготавливается специализированной для каж-
дого типа АТС. Эта аппаратура подключается к специальным
точкам станции, и обслуживающий персонал проводит про-
верку в заданной последовательности. Обычно в состав КИА
одной АТС входит несколько устройств, каждое из которых
рассчитано на проверку конкретных узлов станции.
Неисправности, обнаруженные в результате профилакти-
ческих работ, устраняются следующими методами. При мел-
ких неисправностях производится механическая регулировка
реле и элементов МКС, чистка контактов реле и МКС. В более
сложных ситуациях производится замена съемных плат.
Техническое обслуживание электромеханических АТС ма-
лой емкости (до 200 номеров) отличается от других тем, что
на этих станциях в большинстве случаев нет постоянного при-
сутствия технического персонала. Текущее обслуживание про-
изводится с периодом, обычно не превышающим одну неде-
лю. Профилактические работы выполняются в соответствии с
установленным графиком.
430
8.3. Техническое обслуживание
программно-управляемых АТС
К программно-управляемым АТС относятся квазиэлектрон-
ные и электронные станции. Поскольку в дальнейшем должны
внедряться только электронные цифровые АТС, рассмотрим во-
просы технического обслуживания применительно к последним.
В настоящее время цифровые учрежденческие АТС харак-
теризуются использованием специализированных для каждо-
го типа АТС программных и аппаратных средств для автома-
тизированного контроля за работой станции. Практически это
означает, что для цифровых станций, поставляемых на сеть
одним производителем, нужно создавать отдельную систему
технического обслуживания.
В современных цифровых АТС находит применение метод
контрольно-корректирующего технического обслуживания с
автоматизацией контроля за всем оборудованием станции,
включая контроль за цифровыми потоками линий связи.
Выполнение функций контроля за работой цифровой стан-
ции получило наименование мониторинга АТС. На цифровых
АТС, кроме мониторинга, выполняется множество функций по
администрированию станций. В понятие администрирования входит
выполнение следующих задач: создание новой и изменение су-
ществующей базы данных станции (в базе данных хранятся або-
нентские, внешнестанционные и станционные данные); сбор и
обработка данных по трафику и по тарификации вызовов, по
изменениям конфигурации (реконфигурации) станции. Важной
особенностью цифровой сети является возможность централиза-
ции технического обслуживания, под которой понимается воз-
можность дистанционно управлять процессами мониторинга и
администрирования для множества АТС из одного пункта сети.
Средства централизации технического обслуживания являются
составной частью системы управления сетью связи.
Система технического обслуживания цифровых АТС харак-
теризуется тем, что значительная часть функций мониторинга
и администрирования выполняется программными средства-
ми. Примерно 50...60 % прикладных программных средств стан-
ции приходятся на программы мониторинга и администриро-
431
вания, и только около 5 % аппаратных средств цифровой АТС
отведены под систему технического обслуживания.
В систему технического обслуживания цифровой АТС вхо-
дит автоматизированное рабочее место оператора техничес-
кого обслуживания — АРМТ0. Обычно АРМТ0 выполнено на
основе персонального компьютера, включенного в станцию через
стандартный интерфейс передачи данных. Если коммутацион-
ная станция выполняет функции тарификации услуг связи, то
для этой цели может выделяться отдельный компьютер, вклю-
чаемый в станцию через другой интерфейс.
При поиске неисправностей с помощью АРМТО произво-
дятся следующие основные операции: ввод оператором команд
(инструкций) на проведение контроля работоспособности от-
дельных устройств или всего оборудования станции, а также
команд на тестирование линий связи; получение на экране
монитора информации об обнаруженных неисправностях, их
характере и о месте появления неисправностей; ввод операто-
ром команд на проведение периодического контроля обору-
дования станции в автоматическом режиме, когда указывает-
ся период и время контроля (например, один раз в сутки в
ночное время); сохранение в памяти АРМТО информации об
обнаруженных неисправностях.
В случае обнаружения неисправности оператор производит
замену неисправного узла на исправный. Как правило, произво-
дится замена одной платы, вставляемой в разъемный соедини-
тель (такая плата иногда называется ТЭЗ — типовой элемент
замены). При обнаружении неисправности оператор выполня-
ет на рабочем месте следующие действия: при неисправности
группового оборудования (например, генератора вызывного сиг-
нала) — вводит команду на переключение на резервное обору-
дование (если такое имеется); при отказе индивидуального обо-
рудования (например, абонентского комплекта или комплекта
соединительной линии) — вводит команду на блокировку это-
го оборудования; если требуется, оператор запускает програм-
му диагностики, позволяющую с более высокой точностью ло-
кализовать неисправность или определить причину неисправ-
ности; после замены узла станции вводится команда на про-
432
верку работоспособности этого узла. Следует заметить, что при
появлении отказа какого-либо группового оборудования про-
граммные средства технического обслуживания могут автома-
тически произвести переключение на резервное оборудование.
Так, например, такое переключение делается при наличии ре-
зервного управляющего устройства. При автоматическом пере-
ключении на резервное оборудование на АРМТО оператор по-
лучает сообщение о произведенной операции.
В процессе администрирования оператором с помощью
АРМТО выполняются операции по изменению и модификации
базы данных. Оператор может изменять: план нумерации на
станции (номера, используемые абонентами для установления
соединений, индексы выхода на другие сети); условия ограни-
чения абонента по видам услуг связи (например, ограничение
выхода на междугородную сеть общего пользования); способ
приема цифр номера от телефонного аппарата — с число-им-
пульсным или с частотным кодированием; набор разрешен-
ных абоненту дополнительных услуг и их параметры (набор
услуг может быть расширен или сокращен); тип системы сиг-
нализации и ее параметры (например, замена на пучке цифро-
вых соединительных линий сигнализации типа DSS1 на сиг-
нализацию типа QSIG); маршруты обходных соединений на
сети связи и другие параметры. Модификация производится
при изменении конфигурации станции, что обычно происхо-
дит при расширении емкости АТС. В этом случае возникает
необходимость ввода новых данных, касающихся вновь уста-
навливаемого оборудования (например, новых плат абонент-
ских и соединительных линий), дополнительных интерфейсов
абонентских и соединительных линий, расширения плана ну-
мерации и многих других показателей.
Администрирование также направлено на контроль за пара-
метрами телефонной нагрузки. По командам от оператора можно
определить обслуженную нагрузку, поступившие и обслужен-
ные вызовы на разных линиях и видах оборудования станции.
Оценка параметров может задаваться индивидуально или для
группы устройств или линий. Предварительно оператор задает
дату и время начала контроля и его продолжительность.
433
28-2103
В простейшем случае программы администрирования обес-
печивают запись результатов контроля в отдельный файл. При
контроле за обслуженной нагрузкой в таком файле для каж-
дого вызова могут быть записаны: вид и номер обслуживаю-
щего устройства, время занятия, время освобождения, номер
вызывавшего абонента, направление дальнейшего соединения
или номер вызываемого абонента. В дальнейшем, с помощью
специальной системы, находящейся вне коммутационной стан-
ции, данные этого файла обрабатываются и результаты пред-
ставляются в удобном для технического персонала виде.
Программные средства ряда станций позволяют делать об-
работку полученных результатов контроля. При оценке об-
служенной нагрузки результаты контроля накапливаются за
каждый фиксированный интервал времени (обычно — 15 ми-
нут), а затем в табличном или графическом виде строится ди-
аграмма распределения нагрузки в течение заданного перио-
да времени (например, в течение суток). В этом случае стано-
вится известен период действия часа наибольшей нагрузки и
величина наибольшей нагрузки.
8.4. Система централизованного технического
обслуживания цифровых АТС
Система централизованного технического обслуживания циф-
ровых АТС предназначена для выполнения функций мониторинга
и администрирования коммутационных станций из одного пун-
кта сети ОбТС в пределах заданного района. Централизация может
осуществляться на магистральном, дорожном уровнях, на уров-
не одной или группы дистанций сигнализации связи.
Рассматриваемая система является составной частью сис-
темы управления сетью ОбТС. На сети ОбТС объектами уп-
равления могут выступать коммутационные станции, устрой-
ства абонентского доступа (абонентские мультиплексоры, се-
тевые окончания и др.) и терминальные устройства (цифро-
вые телефонные аппараты, персональные компьютеры и др.).
В настоящее время наиболее развитыми являются системы
управления цифровыми коммутационными станциями. Або-
434
нентские мультиплексоры обычно входят в систему управле-
ния транспортной сети.
В дальнейшем рассматриваются системы управления циф-
ровыми коммутационными станциями.
В общем случае систему управления АТСЦ можно рассматри-
вать как распределенную вычислительную систему, объединяю-
щую управляющие устройства множества АТСЦ и имеющую центр
технического обслуживания (ЦТО) АТСЦ. В это множество вхо-
дят удаленные АТСЦ и хотя бы одна центральная АТСЦ.
В соответствии с моделью ВОС система управления АТСЦ
должна выполнять две основные задачи:
- на прикладных уровнях: формирование, обработку и об-
мен данными между пунктами системы управления АТСЦ;
- на сетевом уровне: доставку информации между пункта-
ми системы управления АТСЦ.
Первая задача выполняется с помощью программных средств
цифровых АТС с использованием специализированных про-
токолов обмена данными.
Вторая задача включает в себя процессы передачи данных по
сети связи с учетом принципа централизованного управления АТСЦ.
Принцип централизованного управления означает применение
протоколов обмена данными, когда объекты системы управления —
цифровые АТС — являются ведомыми, а центр управления — ве-
дущим. В технической литературе принцип ведущего и ведомых
субъектов зачастую обозначается термином «агент-менеджер». Здесь
могут использоваться стандартные и специализированные прото-
колы обмена данными. Стандартные протоколы позволяют объе-
динить в одну систему управления АТСЦ разных производителей.
Очевидно, что система со специализированными протоколами дает
возможность управлять только АТСЦ одного производителя.
Рассмотрим вначале способы организации системы управ-
ления АТСЦ со специализированными протоколами обмена
данными на сети управления.
Способ с выделенными каналами ПД
Между каждой удаленной АТСЦ и центром технического
обслуживания организуется двусторонний выделенный канал
ПД, используемый для обмена информацией между АРМ центра
435
28*
Рис. 8.1. Сеть управления с обменом данных
по выделенным каналам
технического обслуживания (АРМТ0) и центральным управляю-
щим устройством (ЦУУ) удаленной цифровой АТС (рис. 8.1).
Со стороны удаленной АТСЦ выделенный канал ПД включа-
ется в интерфейс RS232 (рис. 8.1, а) или Sq (рис. 8.1, б). В
случае RS232 в выделенный канал с двух сторон включаются
модемы. Скорость передачи по каналу обычно составляет до
19 200 бит/с. При использовании интерфейса 50, относящего-
ся к стандарту сети ISDN, между удаленной АТСЦ с помо-
щью мультиплексоров (MUX) образуется выделенный цифро-
вой канал В и скорость передачи достигает 64 кбит/с. Мульти-
плексоры относятся к цифровой первичной сети связи. Между
мультиплексорами организуется цифровой канал, обычно ка-
нал Е1. Связь между удаленной АТСЦ и ЦТО организуется с
436
j
применением канала сигнализации D. Возможно одновремен-
ное использование двух каналов В данного интерфейса, тогда
скорость передачи удваивается. В центре технического обслу-
живания для управления удаленной АТСЦ АРМТ0 подключа-
ется к выделенному каналу через интерфейс RS232 и модем
(рис. 8.1, а) или интерфейс (рис. 8.1, б). В таком варианте в
общем случае для каждой удаленной и центральной АТСЦ
требуется отдельный компьютер. Для уменьшения количества
компьютеров может быть использовано дополнительное обо-
рудование и программные средства.
Очевидно, что на цифровой сети преимущество следует
отдать варианту с интерфейсом так как в этом случае дос-
товерность и скорость передачи данных заметно выше. При
отсутствии на удаленной АТСЦ интерфейса 50 можно приме-
нить выделенный цифровой канал с помощью терминального
адаптера, обеспечивающего в удаленном пункте преобразова-
ние протоколов между интерфейсами RS232 и 50.
Способ с коммутируемыми каналами сети ОбТС
В отличие от предыдущего способа вместо выделенного ка-
нала ПД между удаленной АТСЦ и ЦТО используется прямой
или составной коммутируемый канал. На стороне ЦУУ удален-
ной АТСЦ и на АРМТО ЦТО применяются аналогичные перво-
му способу интерфейсы (рис. 8.2). Коммутируемый канал обра-
зуется посредством включения соответствующих интерфейсов си-
стемы управления в аналоговые (АЛа) или цифровые (АЛц)
абонентские линии удаленной и центральной АТСЦ. Как и прежде,
можно использовать интерфейс RS232 или S() (рис. 8.2, а и б), а
также их сочетание. Перед обменом информацией между ЦТО и
удаленной АТСЦ или в обратном направлении устанавливается
соединение между абонентскими линиями, что обеспечивается
программными средствами ЦТО и удаленной АТСЦ. Очевидно,
что управление удаленными АТСЦ возможно только при нали-
чии хотя бы одного свободного канала между удаленной и цен-
тральной АТСЦ. С помощью составного коммутируемого кана-
ла возможно управление удаленной АТСЦ, соединяемой с цен-
тральной АТСЦ через иную транзитную АТСЦ.
437
Рис. 8.2. Сеть управления с обменом данных по коммутируемым
каналам сети ОбТС
При сравнении рассмотренных вариантов с выделенным и с
коммутируемым каналами можно заметить следующее. Недо-
статком первого варианта является необходимость организа-
ции по одному каналу передачи данных с каждой удаленной
АТСЦ. Также увеличивается объем оборудования в ЦТО для
включения окончаний выделенных каналов. Во втором вари-
анте главный недостаток состоит в отсутствии управления одной
438
удаленной или множеством удаленных АТСЦ в случаях пере-
грузки пучков СЛ или нарушения связи из-за неработоспособ-
ности пучка СЛ или транзитной АТСЦ.
Способ использования стандартной сети ПД
В этом случае данные между удаленной АТСЦ и ЦТО переда-
ются по стандартной сети ПД. К таким сетям относятся: TCP/IP,
Frame Relay, ATM, Х.25 и другие. В каждом удаленном пункте,
а также на центральной АТСЦ организуется по одному терми-
нальному пункту сети ПД, связанному с ЦТО. Обычно в ЦТО
для связи с объектами управления организуется один терминаль-
ный пункт сети ПД. Однако их может быть и больше, что зави-
сит от количества удаленных АТСЦ и требований по оператив-
ности управления. На рис. 8.3 показаны примеры использования
сетей TCP/IP (рис. 8.3, а) и Х.25 (рис. 8.3, б).
При использовании сети TCP/IP каждая удаленная и цент-
ральная АТСЦ должны иметь интерфейс ЛВС Ethernet типа
10Base-T или 100Base-T, через который происходит обмен данны-
ми между ЦУУ АТСЦ и ЦТО. Для связи с удаленными АТСЦ
используются маршрутизаторы. Независимо от числа удален-
ных АТСЦ в ЦТО достаточно одного маршрутизатора. Маршру-
тизатор может быть принадлежностью сети ПД. Центральная
АТСЦ через интерфейс Ethernet включается в сеть ЛВС, органи-
зованной в ЦТО. Удаленные и центральная АТСЦ, а также ЦТО
являются узлами (хостами) сети TCP/IP, и им присваиваются
персональные сетевые адреса (IP-адреса). Адреса вставляются
в пакеты при передаче данных между ЦТО и соответствующей
АТСЦ и в обратном направлении. На достаточно крупной уда-
ленной АТСЦ может быть образована собственная ЛВС, связан-
ная через сеть ПД с ЦТО. В ЦТО можно организовать множество
АРМТО (на рис. 8.3, а — два АРМТ0), которые могут разде-
ляться по выполняемым функциям (например, АРМ1Т0 — для
мониторинга цифровых АТС, АРМ2ТО — для администриро-
вания цифровых АТС) или по районам сети управления. Авто-
матизированные рабочие места могут быть универсальными,
что зачастую делается для резервирования рабочих мест.
При использовании сети Х.25 каждая удаленная и централь-
ная АТСЦ должны иметь интерфейс RS232, через который
439
Рис. 8.3. Сеть управления с использованием стандартных сетей ПД
станция включается в устройство сборки и разборки пакетов
(PAD). В ЦТО в устройство PAD также включается АРМТ0.
Для подключения к сети Х.25 на удаленной АТСЦ и в ЦТО
устанавливаются коммутаторы Х.25. Перед сеансом обмена
данными между пунктами сети управления через сеть Х.25
требуется установить соединение.
На одной сети управления возможно реализовать обмен
данными по сетям ПД разных типов.
440
Способ использования общих каналов сигнализации
В отличие от предыдущего способа, данные между удален-
ной АТСЦ и ЦТО передаются по общему каналу сигнализации
(ОКС), работающему с одним из следующих протоколов: QSIG;
ОКС7; специализированный протокол для АТС одного или группы
производителей: DPNSS1, ABC, Cornet, Telnet и другие.
На каждом звене сети достаточно иметь один ОКС, являю-
щийся универсальным средством по обслуживанию вызовов
на сети и по управлению цифровыми АТСЦ.
На рис. 8.4 показан пример сети управления четырьмя АТСЦ,
одна из которых — центральная, расположенная в том же пунк-
Удаленная АТСЦ 2
Удаленная АТСЦЗ
Рис. 8.4. Сеть управления с использованием общих
каналов сигнализации
441
те, где находится ЦТО. Центральные управляющие устройства
смежных АТСЦ соединены между собой общим каналом сиг-
нализации, и обмен данными управления осуществляется меж-
ду двумя ЦУУ центральной и удаленной АТСЦ. ЦУУ цент-
ральной АТСЦ обменивается данными с АРМТО, поступающими
и передаваемыми ко всем удаленным и к центральной АТСЦ.
ЦУУ удаленной АТСЦ может выполнять роль транзитного
пункта данных на сети управления АТСЦ (на рис. 8.4 — удален-
ная АТСЦ1). Между АРМТ0 и ЦУУ центральной АТСЦ мож-
но использовать один из интерфейсов RS232, So или Ethernet.
Способы использования стандартной сети ПД и ОКС не
имеют недостатков, присущих способу с коммутируемыми
каналами, так как вследствие применения на сети ПД и ОКС
пакетной коммутации практически исключаются состояния
невозможности передать сообщение между пунктами сети из-
за отсутствия ресурсов сети (например, из-за занятости всех
СЛ одного пучка). В худшем случае может произойти времен-
ная задержка передачи сообщения или на пользовательском
уровне потребуется повторная передача сообщения.
Сравнивая способы использования стандартной сети ПД и
ОКС можно заметить, что сеть управления, построенная на
базе стандартной сети ПД может обеспечить более надежную
доставку информации, так как строится отдельно от сети ОбТС.
На сети управления с ОКС выход из строя одного звена или
узла сети ОбТС может привести к блокировке одной или мно-
жества удаленных АТСЦ.
8.5. Перспективы совершенствования системы
технического обслуживания цифровых АТС
Система TMN
Одним из направлений совершенствования сетей связи яв-
ляется создание единой системы управления всеми техничес-
кими средствами сети, включая системы коммутации. С этой
целью был создан и продолжает разрабатываться Междуна-
родным союзом электросвязи пакет стандартов, объединен-
442
ных общей аббревиатурой TMN (Telecommunication Management
Network), переводимой как Сеть управления электросвязью.
Многие стандарты, имеющие общее применение в сетях пере-
дачи данных, согласованы со стандартами Международной
организации по стандартизации ISO.
Система TMN представляет собой концептуальную инфра-
структуру, в пределах которой разнородные единицы телеком-
муникационного оборудования, называемые сетевыми элемен-
тами (СЭ), могут взаимодействовать между собой на основе
стандартных и единых протоколов управления работой в сети
связи. Практически это означает использование стандартного
интерфейса для работы в среде разнородных систем.
Внедрение принципов TMN дает возможность получить
совместимость различных сетей и оборудования связи разных
типов. Это достигается за счет использования стандартных
интерфейсов, которые рассматривают все управляемые ресур-
сы сети как объекты управления.
В пределах сети TMN взаимодействуют различные опера-
ционные системы (OS), которые фактически являются систе-
мами поддержки эксплуатации. Системы OS взаимодействуют
между собой по единым правилам через сеть передачи дан-
ных, с которой связаны сетевые элементы (коммутационные
станции, системы передачи, мультиплексоры, терминалы и т.д.).
Для определения объектов управления в сетях связи систе-
ма TMN использует объектно-ориентированный подход и стан-
дартные интерфейсы. Стандартным интерфейсом управления
в системе TMN является интерфейс Q3, основанный на Про-
токоле общего управления информацией CMIP. В системе TMN
наибольшее применение находят следующие стандарты, соот-
ветствующие модели Взаимодействия открытых систем (OSI):
- Протокол общего управления информацией CMIP (Common
Management Information Protocol), который определяет услуги уп-
равления при взаимодействии равноправных объектов управления.
- Руководящие указания по определению объектов управления
GDMO (Guideline for Definition of Managed Objects), где предо-
ставляются шаблоны для классификации и определения управ-
ляемых ресурсов.
443
Рис. 8.5. Операционные
блоки системы TMN
- Язык спецификаций абстрактного
синтаксиса ASN.l (Abstract Syntax No-
tation One), определяющий синтаксичес-
кие правила для описания различных
типов данных.
Система TMN с функциональной точ-
ки зрения представляется в виде несколь-
ких операционных блоков, которые обе-
спечивают полную реализацию необ-
ходимых управляющих функций TMN.
Состав блоков приведен на рис. 8.5. Пунктирной линией обо-
значена законченная в функциональном плане область, называ-
емая доменом.
Рассмотрим функции каждого из операционных блоков.
Операционная система — OS представляет собой систему
поддержки эксплуатации сети. Выполняет операции текущего
контроля и функции телекоммуникационного управления. Эта
система также может выполнять некоторые функции медиато-
ра, Q-адаптера и рабочей станции.
Медиатор (промежуточное устройство) — MD (Mediation
Device) осуществляет функции взаимодействия между локаль-
ным интерфейсом домена TMN и OS. Это может быть необ-
ходимо для представления информации, области видимости
объектов и функциональных возможностей в том виде, как
это необходимо для OS.
Сеть передачи данных — DCN (Data Communication Network)
представляет собой сеть ПД внутри TMN, выполняющей функ-
ции сетевого, канального и физического уровней модели OSI
(см. п. 7.6).
Сетевой элемент — NE (Network Element), или СЭ является
объектом управления и может располагаться на границе домена
TMN или за его пределами. С точки зрения TMN внутри СЭ
содержится информация, управление которой осуществляется со
стороны OS. Для управления сетевым элементом из среды TMN
необходим стандартный интерфейс или Q-адаптер. Сетевой эле-
мент предоставляет системе OS данные о своих возможностях и
информационной структуре, хранящихся в информационной
444
управляющей базе данных — М1В (Management Information Base).
Отдельный сетевой элемент может иметь свою собственную опе-
рационную систему, Q-адаптер и медиатор.
Q-Адаптер — QA служит для управления из среды TMN
сетевыми элементами NE, не имеющими интерфейса к TMN.
Реально Q-адаптер является транслятором команд и сообще-
ний между интерфейсами TMN и не относящимся к TMN, на-
пример, при переводе основанного на текстовых сообщениях
протокола на языке ТЫ в формат протокола CMIP, стандарт-
ного для интерфейса TMN. Аналогичным образом может осу-
ществляться трансляция между протоколом SNMP (сеть со
стеком протоколов TCP/IP) и протоколом CMIP.
Рабочая станция — WS (Work Station) располагается на
границе домена TMN и выполняет функции по трансляции
информации между форматом сообщений TMN и форматом
отображения информации для пользователя.
Рассмотренное разделение блоков и функций не является
обязательным, так как часть функций может отсутствовать или
несколько функций могут быть объединены в одном операци-
онном блоке. Приведенные описания операционных блоков
охватывают максимальный круг задач, решаемых сетью TMN.
Рассмотрим основные принципы построения TMN.
В системе TMN выполняемые функции распределяются по
логическим уровням, на каждом из которых либо существует один
функциональный домен, либо один домен выполняет функции
различных уровней. Любой функциональный домен находится под
контролем собственной OS. Таким образом, весь процесс управ-
ления внутри сети TMN может быть распределен между несколь-
кими OS, следовательно, появляется система с распределенным
управлением, имеющая свои специфические задачи реализации.
В системе TMN определяется понятие функции связи посред-
ством сообщений (MCF — message communication function).
Реализацию этой функции должны обеспечить все операцион-
ные блоки, имеющие физические интерфейсы. Функция MCF
предоставляет набор протоколов для логических уровней, с
помощью которых осуществляются соединения операционно-
го блока с сетью DCN.
445
В системе TMN важными понятиями для работы операцион-
ных блоков являются Менеджер и Агент, отражающие управле-
ние по принципу ведущий/ведомый. Менеджер играет роль веду-
щей системы, осуществляющей запросы на управление по отно-
шению к ведомой системе — Агенту. Роль Агента состоит в вы-
полнении запроса Менеджера и передаче ему требуемой информа-
ции. Концепция Менеджер/Агент заложена также в основу прото-
кола СМ1Р. Практически это означает, что процесс Менеджера
выдает директивы и получает уведомления, а процесс Агента
выполняет директивы, посылает ответные сообщения и генериру-
ет аварийные события и сигналы. Распределение ролей Менеджер/
Агент определяется конкретной операцией по управлению. На-
пример, операционный блок может рассматриваться в роли Ме-
неджера с точки зрения одного равноправного объекта, а с
точки зрения другого объекта он может выполнять роль Агента.
В модели TMN для взаимодействия между различными ком-
понентами среды определены интерфейсы трех типов: Q (между
функциональными блоками), F (взаимодействие рабочей стан-
ции WS с OS и MD), X (между OS различных доменов).
Большое значение для системы TMN имеют интерфейсы типа
Q, подразделяющиеся на Q3 и Qx. Интерфейс Q3 является един-
ственным интерфейсом, связывающим операционную систему
с операционными блоками QA, MD или NE, и с его помощью
эти блоки могут напрямую обращаться к OS. Если компоненты
QA или NE не используют интерфейс Q3, то они не смогут
непосредственно работать с операционной системой, а должны
обращаться к ней через операционный блок MD.
Интерфейс Qx всегда работает с медиатором. Он никогда
не занимает место интерфейса Q3. Операционный блок MD
служит промежуточным буфером, интерпретирующим и пре-
образующим локальную управляющую информацию от интер-
фейса Qx, а также информацию операционной системы, по-
ступающей от интерфейса Q3.
В системе TMN определена логическая модель, состоящая
из пяти логических уровней, известная также под названием
«пирамида TMN» (рис. 8.6). Эта модель определяет наличие
упорядоченных по уровням функций управления. Самый ниж-
446
Рис. 8.6. Логическая пятиуровневая модель системы TMN
ний уровень в основании пирамиды состоит из сетевых эле-
ментов, самый верхний — вершина пирамиды — включает уп-
равление на административном уровне, то есть управление на
уровне решения задач сети связи.
Рассмотрим задачи, выполняемые на разных уровнях.
Административное управление — это высший уровень пла-
нирования, постановки задач, директивных решений и других
аналогичных функций, выполняемых сетью TMN.
Управление услугами, предоставляемыми пользователям сети
связи. Управление услугами производится в соответствии с ин-
формацией, поступающей с сетевого уровня. На этом уровне
решаются задачи по вводу в эксплуатацию нового оборудова-
ния, по расчетам качества обслуживания, управлению устране-
нием неисправностей. Здесь происходит сбор статистических дан-
ных для поддержания качества обслуживания и решения по-
добных задач. Операционные системы на этом уровне взаимо-
действуют с аналогичными операционными системами других
административных доменов через интерфейс типа X. Взаимодей-
ствие OS этого уровня с OS административного уровня осущест-
вляется через интерфейс Q3.
447
Управление еетью — это сетевой уровень, обеспечивающий
видимость всей сети связи на основании информации, поставляе-
мой от сетевых элементов. На данном уровне происходит коор-
динация всех сетевых действий и поддержка запросов, поступаю-
щих от уровня управления услугами. Взаимодействие опера-
ционной системы этого уровня с операционной системой уровня
управления услугами осуществляется через интерфейс Q3.
Управление сетевыми элементами — уровень, на котором
происходит управление каждым сетевым элементом с помо-
щью специальных управляющих программ. В общем случае
такая программа отвечает за управление подмножеством СЭ
(данные, активность СЭ, динамика его работы и т.д.). Логи-
чески на этом уровне управления размещаются медиаторы,
хотя физически они могут быть реализованы на сетевом уров-
не или на уровне управления услугами. Система OS уровня
управления сетевыми элементами предоставляет свою управ-
ляющую информацию от подмножества СЭ для OS сетевого
уровня, также используя интерфейс Q3.
Уровень сетевых элементов предназначен для предоставле-
ния необходимой для сети TMN информации от отдельных
СЭ. На этом уровне находятся Q-адаптеры, осуществляющие
связь с несовместимыми с TMN сетевыми элементами, и сете-
вые элементы, совместимые с TMN. Следовательно, этот уро-
вень является границей между инфраструктурой TMN и внеш-
ней по отношению к ней средой.
Внедрение системы TMN происходит достаточно медлен-
но, что связано с большой трудоемкостью работ по ее созда-
нию, а также необходимостью координации разработок меж-
ду производителями телекоммуникационного оборудования.
В первую очередь система TMN внедряется на цифровых се-
тях передачи с волоконно-оптическими линиями связи. Пока
в основном находят применение системы TMN, включающие
только три нижних уровня рассматриваемой модели.
Система управления по протоколу SNMP
Управление коммутируемой сетью связи может быть реа-
лизовано с применением протокола сетевого управления SNMP
(Sample Network Management Protocol — простой протокол
448
сетевого управления). Этот протокол был создан для сетей
связи с пакетной коммутацией, работающих со стеком прото-
колов TCP/IP. Он предназначен для взаимодействия с прило-
жениями пользователей и находится на прикладном уровне.
Используя сеть передачи данных со стеком протоколов
TCP/IP и протокол SNMP, можно построить систему управления
сетью ОбТС более простыми средствами, чем систему TMN.
Как и прежде, в основу системы управления цифровыми
АТС на сети ОбТС закладывается схема взаимодействия типа
Менеджер/Агент. При этом каждая АТСЦ рассматривается как
объект управления, имеющий встроенные функции управле-
ния внутренними элементами (например, управление рекон-
фигурацией, базой полупостоянных данных и т.д.). Таким об-
разом, цифровую АТС можно рассматривать как систему с
управляемыми ресурсами. В каждую АТСЦ сети ОбТС входит
Агент, являющийся посредником между управляемым ресур-
сом этой станции и основной управляющей программой —
Менеджером. Менеджер входит в состав ЦТО. Менеджер вза-
имодействует с Агентами по протоколу SNMP, запрашивая
от Агентов соответствующие данные, хранящиеся в базе дан-
ных управляющей информации — MIB цифровых АТС. В со-
ответствии с результатами обработки данных, полученных от
Агентов разных АТСЦ, Менеджер управляет Агентами, посы-
лая им управляющие воздействия.
Цифровая АТСЦ одного типа имеет собственную базу MIB,
а также модель управляемого ресурса. В состав одной АТСЦ
входят интерфейсы типа: «Агент — управляемый ресурс» и
«Агент — модель управляемого ресурса». В ЦТО для каждого
типа цифровой АТС отведен интерфейс типа «Менеджер —
модель управляемого ресурса». Центр ТО включает в себя спра-
вочную систему о наличии местоположения Агентов и Менед-
жеров, отражающую архитектуру распределенной системы уп-
равления.
Управление по протоколу SNMP могут обеспечить многие
из цифровых АТС, например, станции SI2000 V5, Meridian 1,
Definity, Hicom ЗООЕ.
449
29-2103
9. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕЛЕТРАФИКА
9.1. Методы теории телетрафика
в проектировании сетей автоматической
телефонной связи
Рассматривая любую автоматическую телефонную сеть не-
обходимо обратить внимание на то, что максимальное коли-
чество соединений, которые можно одновременно установить
в сети, существенно меньше общего числа абонентов. При этом,
однако, абоненты не испытывают затруднений при пользова-
нии телефонной связью. Объяснение заключается в том, что
абонентские линии даже в дневные часы, когда совершается
наибольшее количество вызовов, используются в среднем не
более чем на 20 % (то есть в течение 80 % времени по ним не
ведутся разговоры). Пропускная способность коммутацион-
ных полей, производительность управляющих устройств, ко-
личество приемников набора номера и других узлов АТС, а
также число соединительных линий на сети рассчитываются
таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить высокое
качество обслуживания абонентов, а с другой стороны, не до-
пустить непроизводительного использования оборудования. По-
скольку вызовы поступают от абонентов в случайные момен-
ты времени и продолжительность разговора также является
случайной величиной, возможно возникновение ситуации, в
которой для обслуживания очередного поступившего вызова
не найдется свободных линий или комплектов на АТС. В этом
случае абоненту придется либо повторить вызов, либо дож-
даться освобождения занятых устройств. Частота возникнове-
ния отказов в обслуживании из-за занятости линий или ком-
плектов и время ожидания абонентом их освобождения явля-
ются в данном случае показателями качества обслуживания.
450
Пользование связью должно быть удобным для абонентов,
поэтому необходимо, чтобы повторения вызовов по вине теле-
фонной сети возникали не часто, а ожидание установления со-
единения было небольшим. Для расчета количества оборудо-
вания АТС и числа межстанционных соединительных линий
применяют специальные методы, созданные на основе матема-
тической теории — теории телетрафика.
Теория телетрафика оперирует не с самими телефонными
станциями и сетями, а с их абстрактным представлением -
математическими моделями систем распределения информа-
ции. Для того чтобы правильно выбрать метод расчета, необ-
ходимо определить математическую модель, которая наилуч-
шим образом соответствует рассматриваемому оборудованию.
Математическая модель включает в себя три составляющие:
- входящий поток вызовов,
- дисциплину обслуживания,
- схему системы распределения информации.
Рассмотрим отдельно каждую из составляющих.
9.2. Элементы моделей теории телетрафика
и их характеристики
9.2.7. Потоки вызовов
Потоком вызовов называется последовательность вызовов,
поступающих в некоторые моменты времени. Как следует из
определения, поток вызовов можно задать, указав моменты
поступления вызовов или интервалы времени между вызова-
ми. Однако это возможно лишь в том случае, когда моменты
поступления вызовов заранее известны. Если же поток вызо-
вов имеет случайный характер, что чаще всего и бывает в
действительности, то его обычно характеризуют величиной
интенсивности. Интенсивность потока вызовов ц равна сред-
нему числу вызовов, поступающих в единицу времени.
Вторым важным параметром, характеризующим процесс
обслуживания вызовов, является длительность занятия обслу-
живающего устройства. Обслуживающими устройствами мо-
451
29*
гут быть линии связи, соединительные пути в коммутацион-
ных полях АТС, станционные комплекты и другие элементы
телефонных сетей. Длительности занятия узлов АТС и линий
связи складываются из времени разговора между абонентами
и времени, которое тратит абонент и станционное оборудова-
ние на установление соединения и разъединение. Величина
длительности занятия так же, как и моменты поступления
вызовов, чаще всего носит случайный характер. Поэтому в
расчетах используется ее среднее значение т. Постоянная (оди-
наковая для всех вызовов) длительность занятия характерна
для обслуживания вызовов управляющими устройствами АТС,
которые совершают все действия по установлению соединений
за одно и то же время, независимо от поведения абонентов.
Поскольку при проектировании АТС методы расчета систем с
постоянной длительностью обслуживания почти не использу-
ются, ниже будут рассматриваться только модели со случай-
ной длительностью.
Интенсивность потока вызовов и средняя длительность за-
нятия являются исходными данными для расчета количества
устройств и линий связи. Основным способом получения этих
данных являются измерения на действующих телефонных се-
тях. Удобнее измерять не интенсивность потока вызовов и
среднюю длительность занятия в отдельности, а один общий
параметр — величину телефонной нагрузки.
Телефонная нагрузка Y — это сумма длительностей занятия
обслуживающих устройств. Если в течение периода времени
измерения Т поступило С вызовов, причем длительность за-
нятия при обслуживании z-ro вызова (/ = 1, 2, ... , С) равня-
лась rz, то телефонная нагрузка Y в этот период составит:
У(Т) = Iti .
z=i
Если известна средняя длительность занятия т, то телефон-
ную нагрузку можно определить как произведение средней дли-
тельности занятия на число поступивших вызовов:
У(Г) = Ст.
452
Телефонная нагрузка, поскольку она представляет собой сум-
му длительностей занятия, измеряется в часо-занятиях (ч-зан.).
Ее можно измерить в течение одного или двух часов, в течение
суток или месяца. По этой причине, оперируя величиной нагруз-
ки, следует всегда иметь в виду период времени, в течение кото-
рого она измерялась. Так, например, одно устройство способно
обслужить нагрузку не более 1 ч-зан. в течение одного часа.
Для того чтобы величину нагрузки было удобнее сопоставлять
с числом обслуживающих устройств, введено понятие интенсивности
нагрузки. Интенсивность нагрузки — это нагрузка за единицу
времени. Введена специальная единица измерения интенсивности
нагрузки — Эрланг (Эрл), равная 1 ч-зан. за 1 ч. Если известна
интенсивность потока вызовов ц и средняя длительность занятия
т, то интенсивность поступающей нагрузки составит:
Y = ц т .
Таким образом, интенсивность телефонной нагрузки вклю-
чает в себя две основные характеристики потока вызовов.
Интенсивность телефонной нагрузки зависит от категории або-
нентов и, как правило, изменяется в широких пределах по часам
суток, дням недели и сезонам года. Максимальные значения ин-
тенсивности нагрузки наблюдаются обычно по будням: наибольшее
число вызовов от служебных телефонных аппаратов поступает в
утренние или дневные часы, а от квартирных — в вечернее время.
Сезонные колебания величины нагруз-
ки на сети телефонной связи железно-
дорожного транспорта связаны, в част-
ности, с увеличением пассажиропотоков
в летние месяцы. На рис. 9.1 представ-
лен пример распределения телефонной
нагрузки в течение одних суток. Нагруз-
ка, создаваемая одной и той же груп-
пой абонентов в разные дни, может быть
распределена неодинаково, но законо-
мерности возрастания и убывания ее
интенсивности в определенные часы
обычно сохраняются.
Рис. 9.1. Пример распре-
деления нагрузки
по часам суток
453
Качество обслуживания абонентов в любое время суток не
должно опускаться ниже допустимого предела; поэтому число
обслуживающих устройств рассчитывается на основе наиболь-
ших значений интенсивности нагрузки. Час, в течение которо-
го телефонная нагрузка максимальна, называется часом наи-
большей нагрузки (ЧНН). Заметим, что понятия нагрузки в ЧНН
и интенсивности нагрузки в ЧНН совпадают, так как речь идет
о величине нагрузки за единицу времени — 1 час.
В примере, представленном на рис. 9.1, ЧНН расположен
между 9 и 10 часами утра. Отношение телефонной нагрузки в
ЧНН - Учнн ~ к значению нагрузки Кс, поступающей от той
же группы абонентов в течение суток, называется коэффици-
ентом концентрации нагрузки:
к ~ ^чнн^с •
Коэффициент концентрации нагрузки характеризует нерав-
номерность ее распределения по часам суток. Теоретически
он может принимать значения в интервале от 1/24 в том слу-
чае, когда интенсивность постоянна и нагрузка распределена
абсолютно равномерно, до 1, когда вся суточная нагрузка посту-
пает в течение ЧНН. В большинстве случаев коэффициент К
находится в пределах от 0,07 до 0,2. Очевидно, что средства
связи используются более эффективно в том случае, когда
нагрузка распределяется более равномерно. Для выравнива-
ния ее предпринимается ряд мер. Во-первых, абоненты объе-
диняются в большие группы так, чтобы создаваемые ими вы-
зовы образовывали общие потоки: чем больше источников вы-
зовов, тем меньше колебания интенсивности потока относи-
тельно среднего значения. Во-вторых, в одну группу включа-
ются абоненты различных категорий, создающие наибольшую
нагрузку в различные часы суток. На рис. 9.2 показано рас-
пределение нагрузок, создаваемых двумя группами абонентов
(кривые 1 и 2), а также распределение суммарной телефонной
нагрузки при слиянии этих двух групп абонентов в одну (кри-
вая 3). Суточные нагрузки и нагрузки ЧНН для первой, вто-
рой и объединенной групп обозначены соответственно YC1,
УС2, ^сз и ^чнн1’ ^чнн2’ ^чннз- Данный пример показыва-
454
Рис. 9.2. Суммирование нагру-
зок двух абонентских групп
ет, что положительный эффект,
полученный в результате объе-
динения абонентов различных ка-
тегорий, выражается прежде все-
го в том, что нагрузка ЧНН для
объединенной группы оказыва-
ется меньше суммы нагрузок
ЧНН отдельных групп:
*ЧНН < *ЧНН1 + *ЧНН2 •
Поскольку суточные нагруз-
ки при слиянии суммируются:
ГСЗ = УС1 + ГС2 ’
то величина коэффициента концен-
трации нагрузки К3 = ^чннз/ГСЗ будет меньше по крайней мере
наибольшего из значений коэффициентов = ^чнн1^С1 и
К2 = ^ЧНН2^С2 ’ то есть суммарная нагрузка распределится более
равномерно.
Еще один метод выравнивания нагрузки заключается во вве-
дении льготных тарифов. В периоды, когда нагрузка мала, ус-
танавливают более низкую цену пользования услугами связи.
Это приводит к перераспределению вызовов: абоненты откла-
дывают передачу менее срочных сообщений на время действия
льготного тарифа. Этот способ, конечно, нельзя рекомендовать
для повсеместного применения, так как он создает для абонен-
тов определенные неудобства.
Практически в каждой сети наблюдаются часы низкой интен-
сивности телефонной нагрузки, когда значительное число обслу-
живающих устройств простаивает. Этот период обычно исполь-
зуется для технического обслуживания аппаратуры, так как бло-
кировка части комплектов и линий в такое время не приводит
к заметному для абонентов снижению качества связи.
Измерения телефонной нагрузки производятся на комму-
тационных узлах. В АТС с программным управлением обыч-
но имеются средства для наблюдения за нагрузкой — про-
граммы учета телетрафика. В АТС электромеханической сис-
455
темы такие средства отсутствуют и для измерений требуется
специальное оборудование.
Как уже было сказано выше, распределение нагрузки в раз-
ные дни может быть различным. Следовательно, для получе-
ния достоверных данных требуется проводить измерения в те-
чение достаточно длительного периода времени. Основой для
расчета числа обслуживающих устройств является среднее значе-
ние нагрузки в ЧНН для тридцати наиболее нагруженных дней
в году. Поэтому измерения необходимо организовать в наи-
более нагруженные месяцы года, дни недели и часы суток.
Измерения производятся в течение нескольких часов в пе-
риод, когда ожидается наивысшая активность абонентов. Зна-
чения нагрузки фиксируются каждые 15 минут. По окончании
измерений производится определение местоположения ЧНН
следующим образом. Предположим, что измерения выполня-
лись в течение 5 часов. Тогда число полученных значений
нагрузки в последовательных 15-минутных интервалах равно
20. Обозначим эти значения У], У?, ..., У20. Сначала должны
быть вычислены 17 значений нагрузки, каждое из которых
соответствует 1 часу измерений со сдвигом на 15 минут:
Л-4 = Г, + у2 + у3 + г4 ;
Л-5 = Л + Л + Ъ + Л ’
Л-6 = Л + Л + Л + Л;
Л7-20 “ Л? + Лв + Лэ + Ло •
Затем, из этих 17 значений выбирается наибольшее, кото-
рое и считается значением телефонной нагрузки в ЧНН.
Потоки вызовов могут обладать различными свойствами,
определяющими их поведение в процессе обслуживания посту-
пивших вызовов. В практических целях используются методы
расчета, разработанные для потоков трех важнейших типов:
простейшего, примитивного и потока с повторными вызовами.
Интенсивность простейшего потока не зависит от числа
вызовов, находящихся на обслуживании. В действительности
456
же, когда абонент находится в состоянии разговора, он не может
создать новый вызов до окончания предыдущего, так что по
мере занятия абонентских линий интенсивность потока сни-
жается. Тем не менее, если число абонентов существенно больше
числа обслуживающих устройств, то снижение интенсивности
не будет заметным. Поэтому при расчете элементов телефон-
ных сетей этот вид потока встречается чаще других.
Примитивный поток, в отличие от простейшего, учитывает
снижение интенсивности при поступлении вызовов на обслу-
живание. Однако по причине более высокой сложности мето-
дов расчета, использующих модель примитивного потока, ис-
пользование этой модели находит ограниченное применение.
Повторные вызовы поступают в тех случаях, когда абонен-
ты, получив отказ в обслуживании, продолжают попытки ус-
тановления соединения. Модель потока с повторными вызова-
ми применяется тогда, когда доля потерянных вызовов велика
и повторные вызовы вносят существенный вклад в величину
интенсивности поступающего потока.
9.2.2. Дисциплины обслуживания вызовов
Дисциплина обслуживания вызовов определяет реакцию обо-
рудования телефонной станции на вызов, поступающий в мо-
мент занятости устройств, которые могли бы его обслужить.
Как уже отмечалось выше, сеть телефонной связи проекти-
руют таким образом, что не все вызовы в ней обслуживаются
немедленно. Если вызов поступает в тот момент, когда уст-
ройства, необходимые для установления соединения, заняты,
то реакция АТС зависит от принятой в ней дисциплины об-
служивания. Различают системы с потерями, с ожиданием и
комбинированные.
В системе с потерями при занятости обслуживающих уст-
ройств абонент получает отказ (слышит сигнал занятости) и
вынужден дать отбой.
Система обслуживания называется системой с ожиданием.
если абонент получает возможность дождаться освобождения
обслуживающего устройства, после чего для него будет уста-
новлено соединение.
457
Комбинированная система обслуживания предусматривает
ожидание или отказ в зависимости от тех или иных условий.
Например, в системе с ограниченным числом мест ожидания,
абонент получит отказ, если все места, предусмотренные в
системе для ожидающих вызовов, уже заняты. В системе с ог-
раниченным временем ожидания вызов теряется, если он не
был обслужен в течение заданного времени.
Пучки линий и каналов, ступени коммутации узлов сети
автоматической телефонной связи в большинстве случаев пред-
ставляют собой системы с потерями. Ожидание в них предус-
матривается лишь при заказе абонентами некоторых допол-
нительных видов обслуживания и при установлении соедине-
ний со справочными службами. Примерами систем с ожида-
нием и комбинированных систем являются также ручные меж-
дугородные телефонные станции и управляющие устройства
АТС. Если на междугородном коммутаторе образуется боль-
шая очередь заказов на междугородные переговоры, телефо-
нистка может не принять следующий заказ.
При разных дисциплинах обслуживания вызовов использу-
ются различные показатели качества обслуживания абонен-
тов. В системе с потерями основным показателем качества об-
служивания является вероятность потерь по вызовам л, ха-
рактеризующая среднее значение отношения числа потерян-
ных вызовов к общему числу поступивших.
Для систем с ожиданием показателями качества обслужи-
вания являются вероятность ожидания Р > 0 и среднее время
ожидания у.
Расчет количества оборудования сетей связи производится
на основании значений показателей качества обслуживания або-
нентов, приведенных в нормативных документах. В табл. 9.1
приведены допустимые значения вероятности потерь по вызо-
вам, которые используются при проектировании автоматичес-
ких телефонных станций. При соблюдении этих нормативных
значений абоненты практически не ощущают дискомфорта из-
за недостатка обслуживающих устройств, так как значительно
большее количество вызовов теряется по другим причинам. Так,
например, потери из-за занятости или неответа вызываемого
458
абонента могут достигать соответственно 20 % и 15 % от обще-
го числа поступающих вызовов, а при установлении междуго-
родных соединений до 30 % попыток оказываются неудачными
по причине ошибок в наборе номера.
Таблица 9.1
Виды соединений Вероятность потерь в ЧНН
Внутристанционные 0,020
Исходящие к другим станциям местной сети при емкости проектируемой АТС: до 200 номеров до 900 номеров свыше 900 номеров 0,030 0,020 0,010
Входящие от других станций 0,005
Исходящие к экстренным службам (вызов пожарной охраны, медицинской скорой помощи и др.) 0,001
9.2.3. Схемы систем распределения
информации
Если речь идет о сетях телефонной связи, то под схемой
системы распределения информации понимают вид пучка,
образованного включением линий или комплектов в комму-
тационное поле телефонной станции. Пучок состоит из ли-
ний, выполняющих одинаковые функции. Например, отдель-
ный пучок образуют комплекты соединительных линий каж-
дого направления связи.
Тип пучка определяется в первую очередь структурой ступени
коммутационного поля. Входы ступени связаны с источниками
телефонной нагрузки; в выходы включаются линии рассматрива-
емых пучков. Источниками нагрузки в данном случае могут быть
абонентские, соединительные линии и линии, связывающие сту-
пени искания. Имеет значение как число входов и выходов ис-
пользуемых коммутационных приборов, так и количество звень-
ев коммутации, а также схемы включения входящих, исходящих и
459
промежуточных линий. При определении типа пучка необходимо
рассматривать ступень коммутации в целом, а не отдельные ее
звенья. В теории телетрафика различия между звеном и ступенью
играют принципиальную роль. Ступень коммутации может со-
держать одно или несколько звеньев, в пределах которых осуще-
ствляется поиск соединительного пути. Этот путь должен связать
вход в первое звено ступени, на который поступил вызов, с выхо-
дом из последнего звена, в который включена свободная линия
заданного направления. Если ни один свободный путь найти не
удается, то попытки установления соединения через другие входы
ступени для обслуживания того же вызова не производятся и абонент
получает отказ. Например, телефонные станции типа АТСК100/
2000 содержат ступени абонентского, группового и регистрового
искания. Сразу же после того, как абонент снимет микротелефон-
ную трубку, на ступени АИ произойдет соединение его абонент-
ской линии со шнуровым комплектом и, через шнуровой комп-
лект, со входом блока ГИ. Если после набора номера обнаружит-
ся, что в выбранном блоке ступени ГИ нет свободной и доступ-
ной линии необходимого направления, то попыток установления
соединения через другие шнуровые комплекты и другие блоки
ГИ не будет и абонент получит отказ. В современных цифровых
АТС управляющие устройства осуществляют поиск соединитель-
ного пути сразу через все коммутационное поле от линии вызы-
вающего абонента до требуемой абонентской или соединитель-
ной линии. Поэтому коммутационное поле цифровой станции с
точки зрения теории телетрафика представляет собой одну един-
ственную ступень, несмотря на то, что с точки зрения конструк-
тора оно может содержать несколько ступеней временной и про-
странственной коммутации.
Различают полнодоступные и неполнодоступные, блокиру-
емые и неблокируемые пучки линий.
Пучок называется полнодоступным, если каждому источни-
ку нагрузки доступны все V линий этого пучка, то есть вызов,
поступивший от любого источника, может быть обслужен любой
из V линий при условии свободное™ самой линии и соедини-
тельного пути в коммутационном поле. Такие пучки могут
быть образованы как на однозвенных, так и на многозвенных
460
ступенях коммутации. Полнодо-
ступными являются пучки линий
практически во всех цифровых
АТС. Пример полнодоступного
пучка, образованного в однозвен-
ной ступени коммутации, пред-
12 3 V
О О ООО ООО--- О
Источники Линии пучка
нагрузки
Рис. 9.3. Полнодоступный не-
блокируемый пучок
ставлен на рис. 9.3.
Неполнодоступные пучки также могут встречаться в однозвен-
ных и многозвенных ступенях искания. В случае неполнодоступ-
ного пучка источники нагрузки разделены на подгруппы. Абонен-
там каждой подгруппы доступны только D линий из общего чис-
ла линий V (D < V). Если при поступлении вызова все D линий,
доступных данному источнику, оказываются занятыми, то, неза-
висимо от состояния остальных V - D линий пучка, этот вызов не
обслуживается. В примере, представленном на рис. 9.4, источники
нагрузки разделены на три подгруппы. Пучок состоит из V = 7
линий; доступность D - 4. Если при поступлении вызова от источ-
ника нагрузки, относящегося к первой подгруппе, линии 1, 2, 3 и
4 окажутся одновременно занятыми, абонент получит отказ. Вы-
зовы от источников второй подгруппы теряются соответственно
при занятости линий 2, 4, 5 и 6, а вызовы от источников третьей
подгруппы — при занятости линий 3, 4, 6 и 7.
Неполнодоступные пучки характерны для декадно-шаговых и
координатных АТС, в которых величина доступности D опреде-
ляется конструктивными особенностями искателей и соединителей.
В однозвенных ступенях коммутации образуются исключи-
тельно неблокируемые пучки. В не-
блокируемом пучке необходимым
и достаточным условием немед-
ленного обслуживания вызова яв-
ляется свободность хотя бы од-
ной линии из общего числа ли-
ний И, если этот пучок полнодо-
ступный, или из числа доступных
линий И, если он неполнодоступ-
ный. Например, пучки, изображен-
ные на рис. 9.3 и 9.4, являются
D
Рис. 9.4. Неполнодоступный
неблокируемый пучок
461
неблокируемыми. Блокируемые пучки образуются в многозвен-
ных ступенях искания. Они также бывают полнодоступными или
неполнодоступными. Потери вызовов в них связаны не только с
занятостью линий самих пучков, но и с внутренними блокиров-
ками. Состояние внутренней блокировки возникает тогда, когда
установление соединения с линией пучка, включенной в выход
коммутационного поля, оказывается невозможным из-за занято-
сти промежуточных линий, связывающих звенья коммутации. На
рис. 9.5 приведена схема двухзвенной ступени искания, построенной
из четырех соединителей 2x2. В выходы ступени искания вклю-
чены линии двух направлений связи (Н1 и Н2), образующие два
полнодоступных блокируемых пучка. В некоторый момент вре-
мени состояние входов, выходов и промежуточных линий может
оказаться таким, как показано на рисунке. При этом установить
соединение от входа 2 в первом направлении будет невозможно
из-за внутренней блокировки: путь от этого входа к единствен-
ной свободной линии направления Н1 проходит через промежу-
точную линию 1, которая занята.
Многозвенные коммутационные поля требуют применения более
сложных управляющих устройств, но в то же время, при прочих
равных условиях, содержат значительно меньше коммутационных
элементов по сравнению с однозвенными. Поэтому многозвен-
ные структуры характерны для тех АТС, в которых используются
дорогостоящие искатели и соединители, — прежде всего для АТС
координатной и квазиэлектронной систем. В таких станциях об-
разуются блокируемые пучки линий. Коммутационные поля циф-
Рис. 9.5. Двухзвенная ступень искания
462
ровых станций построены на интегральных микросхемах, стоимость
которых в расчете на один соединительный путь между входом и
выходом АТС во много раз меньше стоимости коммутационных
элементов в аналоговых станциях. Поэтому даже в тех случаях,
когда коммутационное поле цифровой АТС содержит несколько
звеньев пространственной и временной коммутации, число воз-
можных соединительных путей от любого входа до любого выхо-
да настолько велико, что внутренними блокировками можно пре-
небречь и считать пучок неблокируемым.
9.3. Методы расчета числа обслуживающих
устройств АТС
9.3.1. Модели систем с потерями
Расчет числа соединительных линий, приемников набора
номера, приемников и датчиков многочастотного кода и других
устройств АТС обычно выполняется с использованием методов,
в основу которых положены модели с потерями и с простейшим
потоком вызовов. Рассмотрим способы их использования для
определения количества линий в пучках различного типа.
Количество линий полнодоступного неблокируемого пучка
рассчитывается с помощью первой формулы Эрланга:
YV
Эта формула определяет зависимость между вероятностью по-
терь /?, интенсивностью нагрузки Y и числом линий в пучке V.
Первая формула Эрланга очень часто встречается в задачах
теории телетрафика, поэтому для ее сокращенной записи вве-
дено обозначение Ey{Y). Пользоваться ею непосредственно
неудобно, так как, во-первых, не удается явно выразить вели-
чину И, которую необходимо найти по заданным р и У, а во-
вторых, вычисление значений факториалов представляет со-
463
бой достаточно трудную задачу. Для упрощения расчетов обыч-
но пользуются таблицами значений вероятностей, вычислен-
ными по этой формуле. Таблицы приведены в Приложении.
По известному значению нагрузки в ЧНН и нормативной ве-
личине вероятности потерь, пользуясь таблицей, можно подо-
брать необходимое число линий в пучке. Например, при на-
грузке Y = 14 Эрл и нормативном значении вероятности по-
терь р = 0,005 количество линий в пучке составит V - 24 ли-
нии (так как при V - 23 вероятность потерь р - 0,007454, то
есть превышает заданное нормативное значение).
Если в таблице не удается найти величину вероятности потерь
при определенном числе линий, то искомую вероятность можно
вычислить, используя следующую формулу:
Е„(Г)- Г£'--'<Г>
У+ГЕ^|(Г)
Например, значение вероятности потерь для V = 35 можно
получить, определив по таблице вероятность потерь для V = 34
при том же значении нагрузки:
Е35(У)---У£34(у) .
" У + УЕ34(У)
Неполнодоступный неблокируемый пучок характеризуется дву-
мя основными параметрами: числом линий V и доступностью
D. Величина доступности определяется конструкцией комму-
тационного поля АТС и поэтому не рассчитывается, а задает-
ся. Таким образом, исходные данные для определения числа
линий неполнодоступного пучка включают в себя значения р,
Y и D. Точный расчет неполнодоступных пучков довольно
сложен, поэтому в практике проектирования телефонных се-
тей используются приближенные методы. Одной из формул
для приближенного расчета неполнодоступного неблокируе-
мого пучка является формула Пальма-Якобеуса:
464
Здесь в числителе и знаменателе содержатся значения вероят-
ностей потерь, вычисляемые по первой формуле Эрланга, по-
этому, как и в случае полнодоступного пучка, расчет удобно
выполнять с использованием таблиц значений EV(Y). последова-
тельно подбирая число линий, для которых потери не превы-
сят заданного нормативного значения вероятности потерь.
Даже приближенный расчет блокируемых пучков как полно-
доступных, так и неполнодоступных представляет собой слож-
ную задачу. Для вычисления вероятности потерь в таких пуч-
ках необходимо определить вероятность блокировки соеди-
нительных путей в многозвенном коммутационном поле. Уже
при числе звеньев больше двух расчетные формулы оказыва-
ются довольно громоздкими. Универсальный приближенный
метод расчета блокируемых пучков — метод эффективной до-
ступности. Он основан на замене блокируемого пучка эквива-
лентным неполнодоступным неблокируемым пучком. Идея ме-
тода состоит в следующем. Внутренние блокировки делают
недоступными некоторые линии пучка, однако в отличие от
неполнодоступного неблокируемого, в блокируемом пучке ве-
личина доступности может изменяться. Если на основании ве-
роятности блокировки соединительного пути определить сред-
нее число доступных линий пучка, то, подставив это значение
D в формулу Пальма-Якобеуса, можно рассчитать вероятность
потерь по вызовам. Поскольку выпуск координатных и квази-
электронных АТС, в которых образуются блокируемые пуч-
ки, прекращен, подробное описание метода эффективной до-
ступности в этом учебнике не приводится.
9.3.2. Модели систем с ожиданием
Современные цифровые АТС позволяют обслуживать
абонентов по системе с ожиданием. Система с ожиданием
успешно применяется при доступе к справочным службам.
Линии справочной службы обычно работают в режиме се-
рийного искания, при котором всем рабочим местам теле-
фонисток присвоен один и тот же номер, а коммутационное
оборудование устанавливает соединение с одной из свобод-
ных ца момент поступления вызова линий. Если все линии
465
30-2103
оказываются занятыми, то абоненту предлагается подождать
их освобождения, о чем он уведомляется тональным или го-
лосовым сигналом.
Расчет системы с ожиданием для случая полнодоступного
блокируемого пучка и простейшего потока вызовов произво-
дится с помощью второй формулы Эрланга:
Yv V
V! (У-У) .
>0 v-1 у' Yv V
,?о Т+ уГ(У-У)
По этой формуле определяется вероятность того, что по-
ступивший вызов не будет обслужен сразу, а попадет в оче-
редь вызовов, ожидающих обслуживания. Для того чтобы уп-
ростить расчеты путем использования таблиц значений, со-
ставленных по первой формуле Эрланга, можно воспользо-
ваться другим представлением второй формулы:
>0 V -Y[l-Ey(Y)]
Важными характеристиками системы с ожиданием являются
также средние длительности ожидания для всех поступивших
вызовов — у и для ожидающих вызовов — уож . Расчетные
формулы для этих величин выглядят следующим образом:
--- т
Уож у _ y ’
Y = Р>0 у _у ~ ^>0 Уож >
где т — средняя длительность занятия.
Еще одной областью применения методов расчета систем с
ожиданием является проектирование пучков линий междуго-
родной телефонной связи, включаемых в ручные междугород-
ные коммутаторы.
466
Если междугородный комму-
татор работает по заказной си-
стеме обслуживания, то рас-
чет числа каналов производит-
ся на основании распределения
нагрузки по часам суток. При-
мер графика такого распределе-
ния приведен на рис. 9.6. К ис-
ходным данным относится так-
Рис. 9.6. Пример расчета заказ-
ной системы обслуживания
же заданное предельно допусти-
мое время ожидания yw, которое
обычно не превышает 30 минут.
Метод расчета предполагает, что
пучок емкостью V линий позволяет в течение часа обслужить
телефонную нагрузку, численно равную V. (Здесь при опреде-
лении нагрузки в длительность обслуживания обязательно вклю-
чается время установления соединения и разъединения.) Обычно
нагрузка в ЧНН превышает число линий в пучке. Поэтому
вызовы, не обслуженные в течение ЧНН, должны быть обслу-
жены уже после окончания этого часа, но не позже, чем через
время yw. Подобное будет происходить и в дальнейшем, если
вызовы, поступающие в каждый последующий час, в сумме с
вызовами, не обслуженными в предыдущем, будут создавать
нагрузку, численно большую V.
Рассмотренный принцип отражен в расчетной формуле
v = —,
т +
где Т — время (в часах), в течение которого учитывается нагрузка; YT —
нагрузка за время Г.
Расчет начинается с Т = 1 час и YT = V4HH. Затем Т и YT
постепенно увеличиваются прибавлением часов, смежных с ЧНН,
до тех пор, пока полученное чисйо каналов V не Превысит
численное значение нагрузки в Эрл за предыдущий час.
467
30*
g Приложение
Таблицы значений вероятности потерь Р = Ey(Y)
Таблица П, 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0,1 0.090909 0.004525 0,000151 0,000004 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
0,2 0,166667 0.016393 0,001092 0,000055 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
0,3 0,230769 0,033457 0,003335 0,000250 0,000015 0,000001 0,000000 0,000000 0.000000 0,000000
0,4 0,285714 0,054054 0,007156 0,000715 0,000057 0,000004 0,000000 0.000000 0,000000 0,000000
0,5 0,333333 0,076923 0,012658 0,001580 0,000158 0.000013 0,000001 0,000000 0.000000 0,000000
0,6 0,375000 0,101124 0,019824 0,002965 0,000356 0,000036 0,000003 0,000000 0,000000 0,000000
0,7 0,411765 0,125964 0,028552 0,004972 0,000696 0,000081 0,000008 0,000001 0,000000 0,000000
0,8 0,444444 0.150943 0,038694 0,007679 0,001227 0,000164 0,000019 0,000002 0,000000 0,000000
0,9 0,473684 0,175705 0,050072 0,011141 0,002001 0,000300 0.000039 0,000004 0,000000 0,000000
1,0 0.500000 0,200000 0,062500 0,015385 0,003067 0,000511 0.000073 0.000009 0,000001 0,000000
1,1 0,523810 0,223660 0,075793 0,020417 0,004472 0,000819 0,000129 0,000018 0,000002 0.000000
1,2 0,545455 0,246575 0,089776 0,026226 0,006255 0,001249 0,000214 0,000032 0,000004 0,000001
1,3 0.565217 0,268680 0,104286 0,032782 0,008451 0,001828 0.000339 0,000055 0,000008 0,000001
1,4 0,583333 0,289941 0,119180 0,040043 0,011088 0,002580 0,000516 0,000090 0,000014 0,000002
1,5 0,600000 0,310345 0.134328 0,047957 0,014183 0,003533 0,000757 0,000142 0,000024 0,000004
1,6 0.615385 0,329897 0,149620 0,056469 0,017749 0.004711 0,001076 0,000215 0,000038 0,000006
1,7 0,629630 0,348613 0,164960 0,065515 0,021790 0,006136 0,001488 0,000316 0,000060 0,000010
1,8 0.642857 0,366516 0,180267 0,075033 0,026302 0,007829 0,002009 0,000452 0,000090 0,000016
1,9 0,655172 0,383634 0,195474 0,084962 0,031276 0,009807 0.002655 0,000630 0,000133 0,000025
Продолжение табл. П.1
\г 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2,0 0,666667 0,400000 0,210526 0,095238 0,036697 0,012085 0,003441 0,000859 0,000191 0,000038
2,1 0,677419 0,415646 0,225378 0,105804 0,042547 0,014673 0,004383 0,001149 0,000268 0,000056
2,2 0,687500 0,430605 0,239993 0,116605 0,048802 0,017580 0,005495 0,001509 0,000369 0,000081
2,3 0,696970 0,444912 0,254343 0,127588 0,055437 0,020809 0,006791 0,001949 0,000498 0,000114
2,4 0,705882 0,458599 0,268406 0,138706 0,062423 0,024361 0,008283 0,002479 0,000661 0,000159
2,5 _ 0,714286 0,471698 0,282167 0,149916 0,069731 0,028234 0,009983 0,003110 0,000863 0,000216
2,6 0,722222 0,484241 0,295614 0,161179 0,077331 0,032424 0,011900 0,003853 0,001112 0,000289
2,7 0,729730 0,496256 0,308738 0,172458 0,085194 0,036922 0,014041 0,004717 0,001413 0,000381
2,8 0,736842 0,507772 0,321537 0,183724 0,093288 0,041718 0,016413 0,005712 0,001774 0,000496
2,9 0,743590 0,518816 0,334009 0,194948 0,101584 0,046801 0,019020 0,006848 0,002202 0,000638
3,0 0,750000 0,529412 0,346154 0,206107 0,110054 0,052157 0,021864 0,008132 0,002703 0,000810
3,1 0,756098 0,539585 0,357975 0,217178 0,118671 0,057771 0,024946 0,009574 0,003287 0,001018
3,2 0,761905 0,549356 0,369475 0,228145 0,127409 0,063628 0,028265 0,011180 0,003959 0,001265
3,3 0,767442 0,558748 0,380660 0,238991 0,136244 0,069710 0,031818 0,012955 0,004728 0,001558
3,4 0,772727 0,567780 0,391536 0,249703 0,145152 0,076001 0,035601 0,014905 0,005599 0,001900
3,5 0,777778 0,576471 0,402110 0,260271 0,154112 0,082484 0,039608 0,017033 0,006581 0,002298
3,6 0,782609 0,584838 0,412389 0,270685 0,163105 0,089140 0,043834 0,019344 0,007678 0,002756
3,7 0,787234 0,592897 0,422379 0,280938 0,172113 0,095952 0,048270 0,021837 0,008898 0,003281
3,8 0,791667 0,600666 0,432090 0,291024 0,181119 0,102905 0,052907 0,024515 0,010245 0,003878
3,9 0,795918 0,608157 0,441529 0,300939 0,190108 0,109980 0,057737 0,027376 0,011724 0,004552
470
Продолжение табл. П.1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
4,0 0,800000 0,615385 0,450704 0,310680 0,199067 0,117162 0,062749 0,030420 0,013340 0,005308
4,1 0,803922 0,622362 0,459623 0,320243 0,207983 0,124437 0,067933 0,033644 0,015095 0,006151
4,2 0,807692 0,629101 0,468295 0,329628 0,216846 0,131788 0,073278 0,037046 0,016994 0,007087
4,3 0,811321 0,635614 0,476726 0,338835 0,225645 0,139202 0,078774 0,040621 0,019038 0,008120
4,4 0,814815 0,641910 0,484926 0,347862 0,234373 0,146666 0,084408 0,044365 0,021229 0,009254
4,5 0,818182 0,648000 0,492901 0,356712 0,243021 0,154166 0,090170 0,048272 0,023567 0,010494
4,6 0,821429 0,653894 0,500658 0,365384 0,251583 0,161693 0,096050 0,052338 0,026054 0,011843
4,7 0,824561 0,659600 0,508206 0,373882 0,260053 0,169234 0,102035 0,056555 0,028687 0,013304
4,8 0,827586 0,665127 0,515552 0,382206 0,268427 0,176780 0,108115 0,060917 0,031467 0,014879
4,9 0,830508 0,670483 0,522701 0,390359 0,276700 0,184320 0,114279 0,065417 0,034391 0,016572
5,0 0,833333 0,675676 0,529661 0,398343 0,284868 0,191847 0,120519 0,070048 0,037458 0,018385
5,1 0,836066 0,680712 0,536438 0,406161 0,292929 0,199353 0,126823 0,074802 0,040664 0,020317
5,2 0,838710 0,685598 0,543039 0,413817 0,300880 0,206829 0,133182 0,079671 0,044007 0,022371
5,3 0,841270 0,690342 0,549469 0,421312 0,308719 0,214270 0,139587 0,084649 0,047482 0,024548
5,4 0,843750 0,694948 0,555734 0,428650 0,316446 0,221670 0,146031 0,089726 0,051086 0,026846
5,5 0,846154 0,699422 0,561840 0,435835 0,324059 0,229022 0,152503 0,094897 0,054814 0,029265
5,6 0,848485 0,703770 0,567793 0,442869 0,331557 0,236322 0,158998 0,100152 0,058661 0,031805
5,7 0,850746 0,707997 0,573596 0,449756 0,338940 0,243566 0,165507 0,105485 0,062623 0,034465
5,8 0,852941 0,712108 0,579256 0,456499 0,346208 0,250750 0,172024 0,110888 0,066695 0,037242
Продолжение табл. П. 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6,0 0,857143 0,720000 0,590164 0,469565 0,360400 0,264922 0,185055 0,121876 0,075145 0,043142
6,1 0,859155 0,723789 0,595421 0,475896 0,367326 0,271905 0,191557 0,127447 0,079513 0,046259
6,2 0,861111 0,727479 0,600552 0,482095 0,374139 0,278817 0,198044 0,133062 0,083968 0,049484
6,3 0,863014 0,731074 0,605562 0,488167 0,380839 0,285654 0,204511 0,138712 0,088505 0,052813
6,4 0,864865 0,734577 0,610455 0,494113 0,387430 0,292415 0,210953 0,144394 0,093119 0,056244
6,5 0,866667 0,737991 0,615234 0,499939 0,393910 0,299099 0,217365 0,150100 0,097803 0,059772
6,6 0,868421 0,741321 0,619903 0,505645 0,400283 0,305705 0,223745 0,155826 0,102553 0,063394
6,7 0.870130 0,744568 0,624465 0,511236 0,406548 0,312232 0,230089 0,161566 0,107363 0,067106
6,8 0,871795 0,747736 0,628924 0,516715 0,412709 0,318679 0,236393 0,167315 0,112228 0,070904
6,9 0,873418 0,750828 0,633284 0,522083 0,418765 0,325045 0,242655 0,173068 0,117142 0,074784
7,0 0,875000 0,753846 0,637546 0,527345 0,424719 0,331330 0,248871 0,178822 0,122101 0,078741
7,1 0,876543 0,756793 0,641715 0,532502 0,430573 0,337534 0,255041 0,184571 0,127100 0,082772
7,2 0,878049 0,759672 0,645794 0,537557 0,436328 0,343657 0,261162 0,190313 0,132133 0,086871
7,3 0,879518 0,762484 0,649784 0,542513 0,441986 0,349699 0,267231 0,196043 0,137197 0,091036
7,4 0,880952 0,765232 0,653688 0,547373 0,447548 0,355660 0,273247 0,201758 0,142286 0,095262
7,5 0,882353 0,767918 0,657510 0,552138 0,453016 0,361541 0,279209 0,207455 0,147397 0,099544
7,6 0,883721 0,770544 0,661252 0,556812 0,458392 0,367341 0,285115 0,213131 0,152526 0,103878
7,7 0,885057 0,773113 0,664916 0.561396 0,463678 0,373062 0,290965 0,218783 0,157668 0,108261
7,8 0,886364 0,775625 0,668504 0,565893 0,468874 0,378703 0,296757 0,224408 0,162821 0,112689
7,9 0,887640 0,778083 0,672018 0,570306 0,473984 0,384266 0,302490 0,230005 0,167979 0,117156
8,0 0,888889 0,780488 0,675462 0,574635 0,479008 0,389752 0,308165 0,235570 0,173141 0,121661
472
Окончание табл. П. 1
\у у\ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
8,1 0,890110 0,782842 0,678836 0,578884 0,483949 0,395160 0,313779 0,241103 0,178302 0,126199
8,2 0,891304 0,785147 0,682143 0,583054 0,488807 0,400493 0,319334 0,246600 0,183460 0,130766
8,3 0,892473 0,787404 0,685385 0,587148 0,493585 0,405750 0,324828 0,252062 0,188613 0,135358
8,4 0,893617 0,789615 0,688563 0,591166 0,498284 0,410932 0,330261 0,257485 0,193756 0,139974
8,5 0,894737 0,791781 0,691680 0,595112 0,502906 0,416041 0,335633 0,262869 0,198888 0,144608
8,6 0,895833 0,793903 0,694736 0,598987 0,507452 0,421078 0,340945 0,268212 0,204006 0,149259
8,7 0,896907 0,795983 0,697735 0,602792 0,511923 0,426042 0,346196 0,273513 0,209109 0,153922
8,8 0,897959 0,798021 0,700676 0,606530 0,516322 0,430936 0,351386 0,278772 0,214193 0,158596
8,9 0,898990 0,800020 0,703563 0,610201 0,520650 0,435761 0,356515 0,283987 0,219257 0,163277
9,0 0,900000 0,801980 0,706395 0,613809 0,524908 0,440516 0,361585 0,289158 0,224300 0,167963
V 0,900990 0,803903 0,709176 0,617353 0,529098 0,445204 0,366594 0,294284 0,229319 0,172651
9,2 0,901961 0,805788 0,711906 0,620836 0,533220 0,449825 0,371543 0,299364 0,234313 0,177339
9,3 0,902913 0,807638 0,714586 0,624260 0,537278 0,454381 0,376433 0,304398 0,239280 0,182025
9,4 0,903846 0,809454 0,717218 0,627625 0,541271 0,458872 0,381264 0,309385 0,244220 0,186705
9,5 0,904762 0,811236 0,719803 0,630932 0,545201 0,463299 0,386037 0,314326 0,249130 0,191379
9,6 0,905660 0,812985 0,722342 0,634185 0,549069 0,467663 0,390752 0,319219 0,254010 0,196044
9,7 0,906542 0,814703 0,724837 0,637383 0,552877 0,471966 0,395409 0,324065 0,258859 0,200699
9,8 0,907407 0,816389 0,727288 0,640528 0,556626 0,476208 0,400009 0,328864 0,263675 0,205341
9,9 0,908257 0,818045 0,729697 0,643621 0,560318 0.480391 0,404553 0,333615 0.268459 0,209970
10,0 0,909091 0,819672 0,732064 0,646663 0,563952 0,484515 0,409041 0,338318 0,273208 0,214582
Таблица П.2
\v У 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
5,0 0,008287 0,003441 0,001322 0,000472 0,000157 0,000049 0,000014 0,000004 0,000001 0,000000
5,2 0,010465 0,004514 0,001802 0,000669 0,000232 0,000075 0,000023 0,000007 0,000002 0,000000
5,4 0,013007 0,005819 0,002411 0,000929 0,000334 0,000113 0,000036 0,000011 0,000003 0,000001
5,6 0,015934 0,007381 0,003169 0,001266 0,000472 0,000165 0,000054 0,000017 0,000005 0,000001
5,8 0,019259 0,009223 0,004098 0,001695 0,000655 0,000237 0,000081 0,000026 0,000008 0,000002
6,0 0,022991 0,011365 0,005218 0,002231 0,000892 0,000334 0,000118 0,000039 0,000012 0,000004
6,2 0,027134 0,013825 0,006550 0,002893 0,001194 0,000463 0,000169 0,000058 0,000019 0,000006
6,4 0,031687 0,016619 0,008115 0,003696 0,001575 0,000629 0,000237 0,000084 0,000028 0,000009
6,6 0,036643 0.019755 0,009930 0,004660 0,002046 0,000843 0,000327 0,000120 0,000042 0,000014
6,8 0,041991 0,023242 0,012011 0,005800 0,002623 0,001113 0,000445 0,000168 0,000060 0,000020
7,0 0,047717 0,027081 0,014373 0,007135 0,003319 0,001450 0,000597 0,000232 0,000085 0,000030
7,2 0,053802 0,031272 0,017025 0,008680 0,004149 0,001864 0,000789 0,000315 0,000119 0,000043
7,4 0,060226 0,035809 0,019976 0,010449 0,005128 0,002366 0,001029 0,000423 0,000165 0,000061
7,6 0,066964 0,040685 0,023233 0,012455 0,006271 0,002970 0,001326 0,000560 0,000224 0,000085
7,8 0,073994 0,045889 0,026796 0,014709 0,007591 0,003687 0,001689 0,000731 0,000300 0,000117
8,0 0,081288 0,051406 0,030665 0,017221 0,009101 0,004530 0,002127 0,000945 0.000398 0,000159
8,2 0,088821 0,057222 0,034836 0,019996 0,010813 0,005511 0,002651 0,001206 0,000520 0,000213
8,4 0,096567 0,063317 0,039304 0,023039 0,012738 0,006643 0,003272 0,001524 0,000674 0,000283
8,6 0,104499 0,069673 0,044061 0,026353 0,014884 0,007937 0,003999 0,001907 0,000862 0,000371
8,8 0,112592 0,076270 0,049094 0,029935 0,017259 0,009403 0,004844 0,002363 0,001093 0,000481
474
Продолжение табл. П.2
\v у \ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
9,0 0,120821 0,083087 0,054393 0,033785 0,019868 0,011052 0,005817 0,002900 0,001372 0,000617
9,2 0,129163 0,090102 0,059943 0,037898 0,022716 0,012893 0,006929 0,003529 0,001706 0,000784
9,4 0,137595 0,097296 0,065728 0,042267 0,025804 0,014933 0,008190 0,004259 0,002102 0,000987
9,6 0,146097 0,104647 0,071734 0,046883 0,029131 0,017178 0,009608 0,005098 0,002569 0,001232
9,8 0,154649 0,112134 0,077943 0,051738 0,032697 0.019634 0,011191 0,006056 0.003114 0,001524
10,0 0,163232 0,119739 0,084339 0,056819 0,036497 0,022302 0,012949 0,007142 0,003745 0,001869
10,2 0,171831 0,127442 0,090903 0,062116 0,040527 0,025185 0,014886 0,008365 0,004471 0,002275
10,4 0,180429 0,135226 0,097620 0,067615 0,044780 0,028284 0,017009 0,009732 0,005299 0,002748
10,6 0,189012 0,143073 0,104472 0,073302 0,049249 0.031596 0.019321 0,011250 0,006237 0,003295
10,8 0,197568 0,150967 0,111442 0,079164 0,053924 0,035121 0,021825 0,012926 0,007294 0,003923
11,0 0,206085 0,158894 0,118515 0,085186 0,058797 0,038852 0,024523 0,014765 0,008476 0,004640
И,2 0,214553 0,166840 0,125675 0,091355 0,063856 0,042787 0.027416 0,016773 0,009790 0,005453
11,4 0,222963 0,174791 0,132907 0,097655 0,069090 0,046917 0.030502 0,018952 0,011243 0,006368
11,6 0,231306 0,182737 0,140197 0,104074 0,074489 0.051237 0,033781 0,021306 0,012841 0,007393
11,8 0,239576 0,190665 0,147533 0,110596 0,080039 0,055739 0,037248 0,023836 0,014588 0,008533
12,0 0,247766 0,198567 0,154901 0,117210 0,085729 0,060413 0,040900 0,026543 0,016488 0,009796
12,2 0,255870 0,206434 0,162290 0,123901 0,091548 0,065250 0,044732 0,029426 0,018544 0,011186
12,4 0,263885 0,214257 0,169689 0,130659 0,097482 0,070242 0,048738 0,032485 0,020760 0,012708
12,6 0,271806 0,222030 0,177089 0,137470 0,103521 0.075378 0,052912 0,035716 0,023137 0,014367
12,8 0,279629 0,229745 0,184479 0,144324 0,109652 0,080647 0,057246 0,039116 0,025675 0,016167
Продолжение табл. П.2
\у Y \ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
13,0 0,287353 0,237397 0,191852 0,151210 0,115865 0,086040 0,061734 0,042683 0,028375 0,018110
13,2 0,294974 0,244982 0,199200 0,158119 0,122149 0,091547 0,066366 0,046410 0,031235 0,020199
13,4 0,302491 0,252494 0,206515 0,165041 0,128492 0,097157 0,071135 0,050293 0,034255 0,022436
13,6 0,309903 0,259930 0,213791 0,171968 0,134886 0,102860 0,076032 0,054325 0,037430 0,024821
13,8 0,317208 0,267286 0,221023 0,178891 0,141321 0,108647 0,081048 0,058501 0,040759 0,027354
14,0 0,324407 0,274560 0,228205 0,185804 0,147788 0.114507 0,086174 0,062814 0,044236 0,030035
14,2 0,331498 0,281750 0,235332 0,192698 0,154278 0,120432 0,091401 0,067256 0,047859 0,032863
14,4 0,338482 0,288852 0,242401 0,199569 0,160782 0,126412 0,096722 0,071820 0,051622 0,035836
14,6 0,345358 0,295867 0,249408 0,206410 0,167295 0,132439 0,102126 0,076499 0,055520 0,038951
14,8 0.352128 0,302791 0.256349 0.213216 0,173809 0,138505 0,107606 0,081284 0,059546 0,042204
15,0 0,358792 0,309626 0,263222 0,219983 0,180316 0,144602 0,113153 0,086169 0,063695 0,045593
15,2 0,365350 0,316368 0,270024 0,226706 0,186812 0,150723 0,118759 0,091145 0,067961 0,049113
15,4 0,371803 0,323020 0,276753 0,233381 0,193291 0,156860 0,124417 0,096205 0,072336 0,052760
15,6 0.378153 0,329579 0,283408 0.240005 0,199747 0,163007 0,130119 0,101342 0,076815 0,056529
15,8 0,384401 0,336046 0,289987 0,246574 0,206176 0,169158 0,135858 0,106547 0,081391 0,060414
16,0 0,390547 0,342421 0,296489 0,253087 0,212573 0,175308 0,141628 0,111815 0,086057 0,064411
16,2 0,396594 0,348705 0,302912 0,259541 0,218935 0,181450 0,147420 0,117137 0,090805 0,068513
16,4 0,402542 0,354897 0,309257 0,265932 0,225258 0,187580 0,153231 0,122507 0,095631 0,072715
16,6 0,408393 0,360999 0,315522 0,272261 0,231539 0,193693 0,159053 0,127919 0,100526 0,077011
16,8 0,414148 0,367011 0,321708 0,278525 0,237775 0,199785 0,164881 0,133365 0,105484 0,081395
Продолжение табл. П.2
Y \ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
17,0 0,419809 0,372934 0,327814 0,284723 0,243963 0,205852 0,170710 0,138842 0,110500 0,085860
17,2 0,425377 0,378769 0,333840 0,290854 0,250101 0.211890 0,176536 0,144341 0,115566 0,090402
17,4 0,430854 0,384516 0,339786 0,296916 0,256186 0,217896 0,182354 0,149859 0,120678 0,095014
17,6 0,436241 0,390177 0,345652 0,302910 0,262218 0,223868 0,188159 0,155390 0,125828 0,099690
17,8 0,441541 0,395753 0,351440 0,308834 0,268194 0,229801 0,193948 0,160928 0,131013 0,104425
18,0 0,446754 0,401244 0,357149 0,314689 0,274114 0,235695 0,199718 0,166471 0,136225 0,109213
18,2 0,451882 0,406653 0,362779 0,320473 0,279975 0,241546 0,205464 0,172012 0,141461 0,114048
18,4 0,456927 0,411979 0,368332 0,326188 0,285777 0,247353 0,211184 0,177549 0,146715 0,118926
18,6 0,461890 0,417225 0,373808 0,331832 0,291520 0,253114 0,216875 0,183076 0,151983 0,123840
18,8 0,466772 0,422392 0,379207 0,337407 0,297201 0,258826 0,222535 0,188592 0,157261 0,128787
19,0 0,471576 0,427480 0,384531 0,342911 0,302822 0,264490 0,228161 0,194092 0,162544 0,133761
19,2 0,476303 0,432491 0,389781 0,348346 0,308381 0,270103 0,233751 0,199573 0,167828 0,138759
19,4 0,480954 0,437426 0,394956 0,353712 0,313878 0,275665 0,239302 0,205034 0,173110 0,143774
19,6 0,485531 0,442286 0,400059 0,359008 0,319313 0,281175 0,244814 0,210470 0,178386 0,148804
19,8 0,490035 0,447073 0,405090 0,364237 0,324686 0,286631 0,250285 0,215879 0,183653 0,153845
20,0 0,494468 0,451789 0,410050 0,369398 0,329997 0,292033 0,255714 0,221260 0,188908 0,158892
20,2 0,498831 0,456433 0,414940 0,374491 0,335246 0,297382 0,261098 0,226611 0,194148 0,163942
20,4 0,503125 0,461007 0,419761 0,379518 0,340433 0,302675 0,266437 0,231929 0,199371 0,168992
20,6 0,507353 0,465514 0,424514 0,384480 0,345558 0,307913 0,271731 0,237212 0,204574 0,174039
20,8 0,511514 0,469953 0,429199 0,389375 0,350621 0,313096 0,276977 0,242460 0,209755 0,179080
Окончание табл. П.2
\у Y Х, И 12 13 14 15 16 17 18 19 20
21,0 0,515611 0,474326 0,433819 0,394207 0,355624 0,318224 0,282176 0,247671 0,214911 0,184111
21,2 0,519645 0,478634 0,438373 0,398974 0,360566 0,323296 0,287327 0,252844 0,220042 0,189131
21,4 0,523617 0,482879 0,442864 0,403679 0,365448 0,328312 0,292430 0,257977 0,225144 0,194136
21,6 0,527528 0,487061 0,447291 0,408321 0,370270 0,333273 0,297483 0,263069 0,230217 0,199125
21,8 0,531380 0.491182 0,451657 0,412902 0,375033 0,338179 0,302487 0,268121 0,235259 0,204096
22,0 0,535173 0,495243 0,455961 0,417423 0,379737 0,343030 0,307441 0,273130 0,240269 0,209046
22,2 0,538909 0,499244 0,460205 0,421883 0,384383 0,347825 0,312346 0,278096 0,245245 0,213974
22,4 0,542590 0,503188 0,464391 0,426285 0,388972 0,352567 0,317200 0,283020 0,250187 0,218878
22,6 0,546215 0,507075 0,468518 0,430628 0,393503 0.357253 0,322005 0,287899 0,255092 0,223756
22,8 0,549787 0,510906 0,472588 0,434914 0,397978 0,361886 0,326760 0,292734 0,259961 0,228607
23,0 0,553307 0,514682 0,476602 0,439144 0,402398 0,366466 0,331464 0,297525 0,264793 0,233430
23,2 0,556774 0,518404 0,480561 0,443318 0,406762 0,370992 0,336120 0,302271 0,269587 0,238223
23,4 0.560192 0,522074 0,484465 0,447437 0,411073 0,375466 0,340725 0,306972 0,274342 0,242986
23,6 0,563559 0,525692 0,488316 0,451502 0,415329 0,379887 0,345281 0,311628 0,279058 0,247718
23,8 0,566878 0,529259 0,492115 0,455514 0,419533 0,384257 0,349788 0,316238 0,283734 0,252417
24,0 0,570149 0,532776 0,495862 0,459474 0,423684 0,388576 0,354246 0,320804 0,288370 0,257083
24,2 0,573374 0,536244 0,499559 0,463382 0,427783 0,392844 0,358656 0,325324 0,292966 0,261714
24,4 0,576553 0,539664 0,503206 0,467240 0,431832 0,397061 0,363017 0,329799 0,297522 0,266312
24,6 0,579687 0,543037 0,506804 0,471047 0,435831 0,401230 0,367330 0,334229 0,302036 0,270874
24,8 0,582777 0,546363 0,510354 0,474805 0,439780 0,405349 0,371596 0,338614 0,306509 0,275400
Таблица П.З
4^
оо
\ V Y \ 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
10,0 0,000889 0,000404 0,000176 0,000073 0,000029 0,000011 0,000004 0,000001 0,000001 0,000000
10,2 0,001104 0,000511 0,000227 0,000096 0,000039 0,000015 0,000006 0,000002 0,000001 0,000000
10,4 0,001359 0,000642 0,000290 0,000126 0,000052 0,000021 0,000008 0,000003 0,000001 0,000000
10,6 0,001660 0,000799 0,000368 0,000163 0,000069 0,000028 0,000011 0,000004 0,000002 0,000001
10,8 0,002014 0,000987 0,000463 0,000209 0,000090 0,000037 0,000015 0,000006 0,000002 0,000001
11,0 0,002425 0,001211 0,000579 0,000265 0,000117 0,000049 0,000020 0,000008 0,000003 0,000001
11,2 0,002900 0,001474 0,000717 0,000335 0,000150 0,000065 0,000027 0,000011 0,000004 0,000002
11,4 0,003445 0,001782 0,000882 0,000419 0,000191 0,000084 0,000035 0.000014 0,000006 0,000002
11,6 0,004067 0,002140 0,001078 0,000521 0,000242 0,000108 0,000046 0,000019 0,000008 0,000003
11,8 0,004772 0,002553 0,001308 0,000643 0,000303 0,000138 0,000060 0,000025 0,000010 0,000004
12,0 0,005566 0,003027 0,001577 0,000788 0,000378 0,000174 0,000078 0.000033 0,000014 0,000005
12,2 0,006456 0,003568 0,001889 0,000959 0,000468 0,000219 0,000099 0,000043 0,000018 0,000007
12,4 0,007448 0,004180 0,002249 0,001160 0,000575 0,000274 0,000126 0,000056 0,000024 0,000010
12,6 0,008546 0,004871 0,002661 0,001395 0,000703 0,000340 0,000159 0,000071 0,000031 0,000013
12,8 0,009758 0,005645 0,003132 0,001668 0,000853 0,000420 0,000199 0,000091 0,000040 0,000017
13,0 0,011087 0,006509 0,003665 0,001981 0,001029 0,000514 0,000248 0,000115 0,000052 0,000022
13,2 0,012537 0,007466 0,004267 0,002341 0,001235 0,000626 0,000306 0,000144 0,000066 0,000029
13,4 0,014114 0,008523 0,004941 0,002751 0,001473 0,000758 0,000376 0,000180 0,000083 0,000037
13,6 0,015820 0,009685 0,005694 0,003216 0,001747 0,000913 0,000460 0,000223 0,000105 0,000047
13,8 0,017658 0,010955 0,006530 0,003741 0,002061 0.001093 0,000558 0,000275 0,000131 0,000060
Продолжение табл. П.З
\у Y X, 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
14,0 0,019631 0,012338 0.007454 0,004329 0.002419 0,001301 0,000674 0,000337 0,000163 0,000076
14,2 0,021739 0,013837 0,008471 0,004987 0,002825 0,001540 0,000809 0,000410 0,000201 0,000095
14,4 0,023984 0,015456 0.009584 0,005718 0,003282 0,001815 0,000967 0,000497 0,000247 0,000118
14,6 0,026366 0,017197 0,010798 0,006526 0,003797 0,002127 0,001149 0.000599 0,000301 0,000147
14,8 0,028885 0,019061 0,012117 0,007417 0,004371 0,002482 0,001359 0,000718 0,000366 0,000181
15,0 0,031539 0,021051 0,013543 0,008394 0,005011 0,002883 0,001599 0,000856 0,000442 0,000221
15,2 0,034328 0.023168 0,015080 0,009461 0,005719 0,003332 0,001872 0,001015 0.000532 0,000269
15,4 0,037250 0,025412 0,016730 0,010621 0,006500 0,003835 0,002183 0,001199 0,000636 0,000327
15,6 0,040301 0,027783 0,018496 0,011879 0,007358 0,004395 0.002533 0,001409 0,000758 0.000394
15,8 0.043478 0.030280 0,020377 0,013237 0.008297 0,005016 0,002927 0,001649 0,000898 0,000472
16,0 0,046779 0,032902 0,022376 0,014698 0.009319 0,005702 0,003368 0,001921 0,001059 0,000564
16,2 0,050200 0,035648 0,024493 0,016264 0,010429 0,006456 0,003859 0,002228 0,001243 0,000671
16,4 0,053735 0,038515 0,026729 0,017937 0.011630 0,007282 0,004404 0,002573 0,001453 0,000794
16,6 0,057382 0,041501 0,029081 0,019718 0,012924 0,008184 0,005006 0,002959 0,001691 0,000935
16,8 0,061135 0,044603 0,031551 0,021609 0,014313 0,009164 0,005670 0,003390 0,001960 0,001096
17,0 0,064989 0,047817 0,034137 0,023609 0,015801 0,010226 0,006397 0,003869 0,002263 0,001281
17,2 0,068939 0,051141 0,036836 0,025720 0,017388 0,011372 0,007192 0,004399 0,002602 0,001490
17,4 0,072980 0,054571 0,039647 0,027941 0,019076 0,012605 0,008058 0,004983 0,002981 0,001726
17,6 0,077108 0,058102 0,042568 0,030272 0,020867 0,013928 0,008997 0,005624 0,003401 0,001992
17,8 0,081315 0,061730 0,045595 0,032710 0,022760 0,015343 0,010013 0,006325 0,003868 0,002289
Продолжение табл. П.З
4^
оо
о
\ v Y \ 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
18,0 0,085598 0,065451 0,048727 0,035256 0,024756 0,016850 0,011109 0,007091 0,004382 0,002622
18,2 0,089951 0,069260 0,051958 0,037908 0,026856 0,018452 0,012285 0,007922 0,004947 0,002992
18,4 0,094368 0,073153 0,055287 0,040663 0,029058 0,020150 0,013546 0,008823 0,005567 0,003403
18,6 0,098845 0,077124 0,058708 0,043519 0,031363 0,021944 0,014892 0,009796 0,006243 0,003856
18,8 0,103376 0,081169 0,062219 0,046473 0,033768 0,023835 0,016325 0,010842 0,006980 0,004355
19,0 0,107957 0,085284 0,065815 0,049523 0,036273 0,025822 0,017847 0,011966 0,007779 0,004902
19,2 0,112582 0,089463 0,069493 0,052666 0,038875 0,027907 0,019459 0,013167 0,008642 0,005501
19,4 0,117247 0,093703 0,073247 0,055898 0,041574 0,030087 0,021161 0,014450 0,009574 0,006153
19,6 0,121947 0,097997 0,077074 0,059217 0,044366 0,032363 0,022954 0,015814 0,010575 0,006861
19,8 0,126678 0,102342 0,080970 0,062617 0,047250 0,034733 0,024838 0,017261 0,011648 0,007629
20,0 0,131436 0,106734 0,084930 0,066097 0,050222 0,037195 0,026813 0,018792 0,012794 0,008457
20,2 0,136216 0,111167 0,088949 0,069651 0,053280 0,039749 0,028879 0,020409 0,014017 0,009350
20,4 0,141015 0,115638 0,093025 0,073277 0,056420 0,042392 0,031035 0,022111 0,015316 0,010308
20,6 0,145828 0,120143 0,097152 0,076970 0,059641 0,045122 0,033280 0,023900 0,016694 0,011333
20,8 0,150652 0,124677 0,101326 0,080727 0,062938 0,047937 0,035614 0,025774 0,018151 0,012428
21,0 0,155485 0,129236 0,105544 0,084544 0,066308 0,050834 0,038034 0,027734 0,019688 0,013594
21,2 0,160321 0,133818 0,109802 0,088416 0,069747 0,053811 0,040538 0,029779 0,021306 0,014833
21,4 0,165160 0,138418 0,114095 0,092340 0,073253 0,056864 0,043127 0,031909 0,023005 0,016145
21,6 0,169997 0,143033 0,118420 0,096313 0,076822 0,059992 0,045796 0,034123 0,024786 0,017533
21,8 0,174830 0,147660 0,122773 0,100330 0,080449 0,063191 0,048544 0,036419 0,026647 0,018996
Продолжение табл. П.З
31 -2103
4^
оо
Y \ 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
22,0 0,179656 0,152295 0,127151 0,104388 0,084133 0,066458 0,051370 0,038796 0,028590 0,020535
22,2 0,184473 0,156936 0,131551 0,108484 0,087869 0,069790 0,054269 0,041253 0,030613 0,022152
22,4 0,189279 0,161580 0,135968 0,112613 0,091653 0,073184 0,057240 0,043787 0,032715 0,023845
22,6 0,194071 0,166225 0,140401 0,116773 0,095483 0,076636 0,060281 0,046398 0,034896 0,025615
22,8 0,198848 0,170866 0,144846 0,120960 0,099355 0,080144 0,063387 0,049082 0,037155 0,027462
23,0 0,203607 0,175504 0,149301 0,125171 0,103265 0,083704 0,066557 0,051838 0,039489 0,029386
23,2 0,208347 0,180134 0,153762 0,129403 0,107211 0,087312 0,069788 0,054664 0,041899 0,031385
23,4 0,213067 0,184755 0,158227 0,133653 0,111189 0,090967 0,073077 0,057556 0,044381 0,033459
23,6 0,217765 0,189366 0,162694 0,137918 0,115196 0,094664 0,076420 0,060514 0,046934 0,035607
23,8 0,222439 0,193963 0,167159 0,142195 0,119230 0,098401 0,079816 0,063533 0,049557 0,037828
24,0 0,227088 0,198546 0,171622 0,146483 0,123286 0,102175 0,083260 0,066612 0,052247 0,040121
24,2 0,231712 0,203113 0,176080 0,150777 0,127363 0,105982 0,086751 0,069748 0,055002 0,042483
24,4 0,236308 0,207662 0,180531 0,155077 0,131458 0,109820 0,090285 0,072938 0,057820 0,044915
24,6 0,240877 0,212191 0,184973 0,159379 0,135568 0,113686 0,093859 0,076180 0,060699 0,047413
24,8 0,245416 0,216701 0,189404 0,163682 0,139691 0,117577 0,097470 0,079470 0,063636 0,049977
25,0 0,249926 0,221188 0,193823 0,167983 0,143823 0,121490 0,101116 0,082807 0,066629 0,052603
25,2 0,254406 0,225653 0,198228 0,172281 0,147964 0,125424 0,104795 0,086187 0,069675 0,055291
25,4 0,258855 0,230094 0,202618 0,176573 0,152110 0,129375 0,108503 0,089607 0,072772 0,058038
25,6 0,263272 0,234510 0,206991 0,180859 0,156260 0,133341 0,112237 0,093067 0,075918 0,060842
25,8 0,267657 0,238900 0,211346 0,185135 0,160411 0,137319 0,115996 0,096561 0,079110 0,063701
Окончание табл. П.З
4^
оо
ю
\у Y X 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
26,0 0,272009 0,243264 0,215683 0,189402 0,164562 0,141308 0,119776 0,100089 0,082346 0,066612
26,2 0,276328 0,247601 0,219999 0,193656 0,168711 0,145306 0,123576 0,103647 0,085622 0,069574
26,4 0,280614 0,251910 0,224294 0,197898 0,172856 0,149310 0,127393 0,107233 0,088937 0,072584
26,6 0,284867 0,256190 0,228567 0,202125 0,176996 0,153318 0,131225 0,110846 0,092289 0,075640
26,8 0,289085 0,260442 0,232818 0,206336 0,181128 0,157328 0,135070 0,114481 0,095674 0,078739
27,0 0,293270 0,264664 0,237044 0,210531 0,185252 0,161339 0,138925 0,118138 0,099091 0,081880
27,2 0,297420 0,268856 0,241246 0,214709 0,189366 0,165350 0,142789 0,121813 0,102537 0,085059
27,4 0,301535 0,273017 0,245423 0,218867 0,193469 0,169357 0,146660 0,125505 0,106010 0,088275
27,6 0,305616 0,277148 0,249575 0,223006 0,197560 0,173360 0,150536 0,129212 0,109508 0,091526
27,8 0,309663 0,281248 0,253700 0,227124 0,201637 0,177358 0,154415 0,132932 0,113028 0,094809
28,0 0,313675 0,285317 0,257798 0,231222 0,205699 0,181349 0,158296 0,136663 0,116569 0,098122
28,2 0,317652 0,289355 0,261870 0,235297 0,209745 0,185331 0,162176 0,140402 0,120128 0,101463
28,4 0,321595 0,293361 0,265913 0,239349 0,213775 0,189304 0,166055 0,144149 0,123704 0,104830
28,6 0,325503 0,297335 0,269929 0,243379 0,217788 0,193266 0,169931 0,147901 0,127294 0,108220
28,8 0,329377 0,301278 0,273917 0,247385 0,221782 0,197217 0,173803 0,151657 0,130897 0,111633
29,0 0,333216 0,305189 0,277876 0,251366 0,225757 0,201154 0,177669 0,155415 0,134510 0,115065
29,2 0,337022 0,309068 0,281806 0,255323 0,229713 0,205078 0,181528 0,159174 0,138133 0,118515
29,4 0,340793 0,312914 0,285707 0,259255 0,233648 0,208987 0,185378 0,162933 0,141764 0,121982
29,6 0,344530 0,316729 0,289580 0,263161 0,237562 0,212881 0,189220 0,166689 0,145400 0,125462
29,8 0,348233 0,320513 0,293422 0,267041 0,241455 0,216758 0,193051 0,170442 0,149041 0,128956
Таблица П.4
\v y х 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
15,0 0,000050 0,000010 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
15,5 0,000087 0,000019 0,000004 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
16,0 0,000146 0,000033 0,000007 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
16,5 0,000236 0,000057 0,000012 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
17,0 0,000373 0,000096 0,000022 0,000005 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
17,5 0,000572 0,000156 0,000038 0,000008 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
18,0 0,000854 0,000247 0,000063 0,000015 0,000003 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
18,5 0,001246 0,000380 0,000103 0,000025 0,000006 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
19,0 0,001775 0,000570 0,000163 0,000042 0,000010 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
19,5 0,002475 0,000837 0,000252 0,000068 0,000017 0,000004 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000
20,0 0,003380 0,001201 0,000381 0,000108 0,000028 0,000006 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000
20,5 0,004527 0,001688 0,000562 0,000168 0,000045 0,000011 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000
21,0 0,005953 0,002325 0,000812 0,000255 0,000072 0,000018 0,000004 0,000001 0,000000 0,000000
21,5 0,007692 0,003143 0,001150 0,000378 0,000112 0,000030 0,000007 0,000002 0,000000 0,000000
22,0 0,009779 0,004173 0,001596 0,000549 0,000170 0,000048 0,000012 0,000003 0,000001 0,000000
22,5 0,012242 0,005448 0,002176 0,000782 0,000254 0,000075 0,000020 0,000005 0,000001 0,000000
23,0 0,015104 0,006998 0,002916 0,001094 0,000371 0,000114 0,000032 0,000008 0,000002 0,000000
23,5 0,018385 0,008853 0,003843 0,001503 0,000531 0,000170 0,000050 0,000013 0,000003 0,000001
24,0 0,022095 0,011040 0,004984 0,002031 0,000748 0,000250 0,000076 0,000021 0,000005 0,000001
24,5 0,026239 0,013582 0,006369 0,002700 0,001036 0,000361 0,000114 0,000033 0,000009 0,000002
Продолжение табл. П. 4
4^
ОО
4^
\у у \ 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
25,0 0,030814 0,016496 0,008022 0,003534 0,001411 0,000511 0,000169 0,000051 0,000014 0,000004
25,5 0,035812 0,019796 0,009970 0,004559 0,001891 0,000713 0,000245 0,000077 0,000022 0,000006
26,0 0,041219 0,023488 0,012234 0,005798 0,002497 0,000978 0,000349 0,000114 0,000034 0,000009
26,5 0,047016 0,027574 0,014831 0,007276 0,003249 0,001320 0,000489 0,000166 0,000052 0,000015
27,0 0,053179 0,032050 0,017774 0,009016 0,004170 0,001757 0,000676 0,000238 0,000077 0,000023
27,5 0,059683 0,036907 0,021074 0,011037 0,005281 0,002306 0,000919 0,000336 0,000112 0,000035
28,0 0,066498 0,042131 0,024733 0,013357 0,006605 0,002985 0,001233 0,000466 0,000162 0,000052
28,5 0,073594 0,047704 0,028751 0,015990 0,008162 0,003814 0,001630 0,000639 0,000230 0,000076
29,0 0,080942 0,053605 0,033123 0,018945 0,009971 0,004812 0,002128 0,000863 0,000321 0,000110
29,5 0,088509 0,059811 0,037839 0,022230 0,012049 0,006001 0,002741 0,001149 0,000443 0,000157
30,0 0,096266 0,066298 0,042887 0,025845 0,014409 0,007397 0,003488 0,001511 0,000602 0,000221
30,5 0,104184 0,073037 0,048250 0,029788 0,017062 0,009020 0,004387 0,001962 0,000807 0,000306
31,0 0,112235 0,080004 0,053910 0,034054 0,020017 0,010884 0,005456 0,002517 0,001069 0,000419
31,5 0,120393 0,087172 0,059844 0,038634 0,023275 0,013005 0,006710 0,003191 0,001399 0,000566
32,0 0,128633 0,094513 0,066033 0,043514 0,026838 0,015392 0,008169 0,004002 0,001808 0,000754
32,5 0,136932 0,102003 0,072451 0,048681 0,030703 0,018054 0,009845 0,004963 0,002311 0,000994
33,0 0,145270 0,109618 0,079076 0,054116 0,034864 0,020996 0,011753 0,006093 0,002920 0,001294
33,5 0,153628 0,117334 0,085885 0,059802 0,039311 0,024221 0,013905 0,007406 0,003651 0,001666
34,0 0,161988 0,125129 0,092854 0,065719 0,044032 0,027727 0,016308 0,008916 0,004519 0,002121
34,5 0,170334 0,132984 0,099962 0,071846 0,049015 0,031512 0,018969 0,010636 0,005537 0,002672
Продолжение табл. П. 4
\v Y \ 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
35,0 0,178654 0,140881 0,107186 0,078163 0,054244 0,035568 0,021891 0,012578 0,006721 0,003333
35,5 0,186934 0,148801 0,114506 0,084649 0,059701 0,039888 0,025077 0,014750 0,008083 0,004117
36,0 0,195165 0,156730 0,121904 0,091283 0,065370 0,044459 0,028524 0,017160 0,009636 0,005036
36,5 0,203336 0,164654 0,129361 0,098046 0,071231 0,049270 0,032227 0,019813 0,011391 0,006105
37,0 0,211439 0,172559 0,136861 0,104919 0,077268 0,054306 0,036182 0,022710 0,013358 0,007335
37,5 0,219467 0,180436 0,144389 0,111884 0,083460 0,059552 0,040378 0,025852 0,015543 0,008740
38,0 0,227414 0,188273 0,151929 0,118923 0,089791 0,064993 0,044807 0,029237 0,017953 0,010328
38,5 0,235275 0,196061 0,159471 0,126021 0,096243 0,070612 0,049457 0,032860 0,020591 0,012111
39,0 0,243046 0,203794 0,167001 0,133163 0,102798 0,076393 0,054314 0,036716 0,023458 0,014095
39,5 0,250722 0,211464 0,174511 0,140335 0,109441 0,082319 0,059366 0,040795 0,026554 0,016287
40,0 0,258301 0,219065 0,181989 0,147524 0,116156 0,088374 0,064597 0,045090 0,029877 0,018691
40,5 0,265780 0,226592 0,189429 0,154718 0,122929 0,094542 0,069993 0,049588 0,033420 0,021309
41,0 0,273158 0,234041 0,196823 0,161907 0,129745 0,100809 0,075540 0,054279 0,037180 0,024143
41,5 0,280434 0,241408 0,204164 0,169082 0,136594 0,107159 0,081222 0,059149 0,041148 0,027191
42,0 0,287606 0,248690 0,211446 0,176233 0,143463 0,113578 0,087025 0,064187 0,045315 0,030451
42,5 0,294673 0,255884 0,218665 0,183354 0,150340 0,120055 0,092934 0,069378 0,049671 0,033917
43,0 0,301636 0,262989 0,225816 0,190436 0,157218 0,126575 0,098937 0,074709 0,054207 0,037584
43,5 0,308495 0,270003 0,232896 0,197474 0,164087 0,133128 0,105019 0,080167 0,058909 0,041445
44,0 0,315250 0,276924 0,239901 0,204462 0,170938 0,139704 0,111169 0,085739 0,063767 0,045492
44,5 0,321900 0,283752 0,246830 0,211396 0,177764 0,146292 0,117374 0,091411 0,068768 0,049715
Продолжение табл. П. 4
4^
оо
\ V Y \ 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
45,0 0,328448 0,290487 0,253678 0,218271 0,184559 0,152884 0,123623 0,097172 0,073901 0,054104
45,5 0,334894 0,297127 0,260446 0,225084 0,191318 0,159471 0,129906 0,103009 0,079152 0,058650
46,0 0,341238 0,303673 0,267131 0,231831 0,198034 0,166046 0,136213 0,108911 0,084511 0,063341
46,5 0,347483 0,310125 0,273733 0,238510 0,204703 0,172601 0,142535 0,114867 0,089965 0,068167
47,0 0,353628 0,316484 0,280250 0,245119 0,211322 0,179132 0,148864 0,120867 0,095503 0,073115
47,5 0,359676 0,322749 0,286682 0,251655 0,217886 0,185631 0,155191 0,126901 0,101114 0,078176
48,0 0,365627 0,328922 0,293029 0,258118 0,224392 0,192095 0,161511 0,132960 0,106788 0,083337
48,5 0,371484 0,335004 0,299291 0,264505 0,230838 0,198518 0,167816 0,139037 0,112515 0,088590
49,0 0,377247 0,340994 0,305468 0,270817 0,237221 0,204898 0,174101 0,145122 0,118284 0,093922
49,5 0,382918 0,346895 0,311559 0,277051 0,243540 0,211229 0,180360 0,151210 0,124089 0,099324
50,0 0,388499 0,352707 0,317566 0,283208 0,249792 0,217510 0,186589 0,157293 0,129920 0,104787
50,5 0,393991 0,358431 0,323489 0,289288 0,255977 0,223737 0,192783 0,163365 0,135769 0,110302
51,0 0,399395 0,364069 0,329329 0,295290 0,262093 0,229909 0,198939 0,169422 0,141629 0,115859
51,5 0,404713 0,369621 0,335086 0,301214 0,268140 0,236023 0,205054 0,175458 0,147494 0,121451
52,0 0,40994т1 0,375090 0,340760 0,307061 0,274116 0,242077 0,211123 0,181468 0,153358 0,127069
52,5 0,415098 0,380476 0,346354 0,312831 0,280022 0,248070 0,217145 0,187448 0,159214 0,132708
53,0 0,420168 0,385780 0,351868 0,318523 0,285857 0,254001 0,223117 0,193396 0,165059 0,138359
53,5 0,425158 0,391004 0,357302 0,324140 0,291620 0,259869 0,229038 0,199306 0,170886 0,144018
54,0 0,430070 0,396149 0,362658 0,329681 0,297313 0,265673 0,234905 0,205178 0,176691 0,149677
54,5 0,434906 0,401216 0,367937 0,335146 0,302934 0,271413 0,240717 0,211007 0,182472 0,155332
Окончание табл. П.4
\v у \ 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
55,0 0,439666 0,406207 0,373141 0,340537 0,308485 0,277088 0,246473 0,216792 0,188224 0,160978
55,5 0,444352 0,411123 0,378269 0,345855 0,313965 0,282697 0,252171 0,222530 0,193943 0,166610
56,0 0,448966 0,415966 0,383323 0,351100 0,319375 0,288241 0,257811 0,228220 0,199628 0,172224
56,5 0,453509 0,420736 0,388304 0,356273 0,324715 0,293720 0,263392 0,233860 0,205276 0,177817
57,0 0,457982 0,425436 0,393214 0,361375 0,329987 0,299133 0,268914 0,239449 0,210883 0,183385
57,5 0,462387 0,430065 0,398054 0,366407 0,335190 0,304481 0,274375 0,244986 0,216449 0,188925
58,0 0,466726 0,434626 0,402824 0,371370 0,340325 0,309764 0,279777 0,250470 0,221972 0,194435
58,5 0,470999 0,439120 0,407526 0,376264 0,345393 0,314983 0,285118 0,255900 0,227449 0,199911
59,0 0,475208 0,443548 0,412161 0,381092 0,350395 0,320137 0,290399 0,261275 0,232880 0,205352
59,5 0,479354 0,447912 0,416730 0,385853 0,355331 0,325228 0,295619 0,266595 0,238264 0,210755
60,0 0,483438 0,452211 0,421235 0,390548 0,360202 0,330256 0,300780 0,271860 0,243599 0,216119
60,5 0,487462 0,456449 0,425675 0,395180 0,365010 0,335220 0,305880 0,277069 0,248884 0,221442
61,0 0,491427 0,460625 0,430054 0,399748 0,369754 0,340123 0,310920 0,282222 0,254120 0,226723
61,5 0,495333 0,464742 0,434370 0,404254 0,374435 0,344964 0,315902 0,287319 0,259304 0,231960
62,0 0,499183 0,468799 0,438627 0,408699 0,379056 0,349745 0,320824 0,292361 0,264438 0,237153
62,5 0,502977 0,472799 0,442824 0,413083 0,383615 0,354465 0,325687 0,297346 0,269520 0,242301
63,0 0,506717 0,476742 0,446963 0,417408 0,388115 0,359126 0,330493 0,302276 0,274550 0,247402
63,5 0,510403 0,480630 0,451044 0,421675 0,392556 0,363728 0,335240 0,307151 0,279529 0,252457
64,0 0,514036 0,484463 0,455070 0,425884 0,396939 0,368273 0,339931 0,311970 0,284455 0,257465
64,5 0,517618 0,488242 0,459040 0,430037 0,401265 0,372760 0,344565 0,316734 0,289329 0,262425
Таблица П.5
4^
оо
оо
'\у Y X 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
35,0 0,000417 0,000033 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
36,0 0,000723 0,000067 0,000004 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
37,0 0,001201 0,000127 0,000009 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
38,0 0,001918 0,000231 0,000018 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
39,0 0,002951 0,000404 0,000037 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
40,0 0,004386 0,000679 0,000070 0,000005 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
41,0 0,006308 0,001101 0,000128 0,000010 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
42,0 0,008799 0,001722 0,000226 0,000020 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
43,0 0,011931 0,002604 0,000384 0,000039 0,000003 0,000000 0,000000 0,000000 0.000000 0,000000
44,0 0,015758 0,003818 0,000630 0,000072 0,000006 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
45,0 0,020315 0,005434 0,001000 0,000127 0,000011 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
46,0 0,025613 0,007522 0,001537 0,000217 0,000022 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
47,0 0,031642 0,010146 0,002293 0,000360 0,000040 0,000003 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
48,0 0,038374 0,013356 0,003324 0,000579 0,000071 0,000006 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000
49,0 0,045762 0,017190 0,004690 0,000903 0,000123 0,000012 0,000001 0,000000 0,000000 0,000000
50,0 0,053749 0,021668 0,006450 0,001368 0,000206 0,000022 0,000002 0,000000 0,000000 0,000000
51,0 0,062267 0,026794 0,008660 0,002016 0,000335 0,000040 0,000004 0,000000 0,000000 0,000000
52,0 0,071247 0,032554 0,011369 0,002895 0,000528 0,000070 0,000007 0,000000 0,000000 0,000000
53,0 0,080616 0,038919 0,014614 0,004054 0,000811 0,000117 0,000012 0,000001 0,000000 0,000000
54,0 0,090306 0,045849 0,018420 0,005545 0,001214 0,000193 0,000022 0,000002 0,000000 0,000000
Продолжение табл. П.5
\v у \ 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
55,0 0,100250 0,053294 0,022799 0,007417 0,001771 0,000308 0,000039 0,000004 0,000000 0,000000
56,0 0,110387 0,061200 0,027747 0,009714 0,002522 0,000479 0,000067 0,000007 0,000001 0,000000
57,0 0,120661 0,069508 0,033250 0,012474 0,003510 0,000726 0,000111 0,000013 0,000001 0,000000
58,0 0,131022 0,078160 0,039281 0,015723 0,004778 0,001075 0,000179 0,000022 0,000002 0,000000
59,0 0,141426 0,087098 0,045805 0,019478 0,006370 0,001555 0,000282 0,000038 0,000004 0,000000
60,0 0,151836 0,096267 0,052779 0,023744 0,008327 0,002199 0,000432 0,000064 0,000007 0,000001
61,0 0,162219 0,105616 0,060156 0,028517 0,010683 0,003043 0,000648 0,000104 0,000013 0,000001
62,0 0,172546 0,115099 0,067889 0,033779 0,013467 0,004126 0,000951 0,000165 0,000022 0,000002
63,0 0,182794 0,124672 0,075928 0,039506 0,016698 0,005485 0,001365 0,000256 0,000037 0,000004
64,0 0,192943 0,134300 0,084224 0,045668 0,020388 0,007158 0,001918 0,000389 0,000060 0,000007
65,0 0,202978 0,143947 0,092732 0,052227 0,024537 0,009176 0,002642 0,000578 0,000096 0,000012
66,0 0,212885 0,153587 0,101409 0,059145 0,029138 0,011570 0,003569 0,000840 0,000151 0,000021
67,0 0,222653 0,163193 0,110214 0,066379 0,034176 0,014358 0,004733 0,001198 0,000232 0,000035
68,0 0,232275 0,172744 0,119112 0,073888 0,039627 0,017557 0,006167 0,001674 0,000349 0,000056
69,0 0,241744 0,182222 0,128070 0,081630 0,045465 0,021172 0,007902 0,002296 0,000514 0,000089
70,0 0,251055 0,191613 0,137058 0,089568 0,051657 0,025203 0,009965 0,003092 0,000742 0,000138
71,0 0,260206 0,200903 0,146052 0,097663 0,058169 0,029640 0,012378 0,004092 0,001051 0,000209
72,0 0,269193 0,210083 0,155028 0,105882 0,064967 0,034468 0,015158 0,005325 0,001462 0,000312
73,0 0,278016 0,219143 0,163969 0,114193 0,072013 0,039668 0,018314 0,006820 0,001998 0,000456
74,0 0,286675 0,228077 0,172856 0,122567 0,079273 0,045214 0,021849 0,008603 0,002683 0,000655
о
Продолжение табл. П.5
/z / 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
75,0 0,295170 0,236880 0,181677 0,130980 0,086713 0,051078 0,025762 0,010695 0,003544 0,000923
76,0 0,303503 0,245548 0,190419 0,139408 0,094300 0,057232 0,030043 0,013115 0,004607 0,001278
77,0 0,311673 0,254078 0,199071 0,147831 0,102007 0,063644 0,034677 0,015874 0,005898 0,001740
78,0 0,319685 0,262468 0,207627 0,156232 0,109803 0,070282 0,039646 0,018980 0,007442 0,002331
79,0 0,327539 0,270717 0,216078 0,164596 0,117666 0,077117 0,044929 0,022434 0,009259 0,003074
80,0 0,335238 0,278825 0,224420 0,172909 0,125571 0,084119 0,050500 0,026232 0,011369 0,003992
81,0 0,342785 0,286792 0,232648 0,181160 0,133499 0,091260 0,056333 0,030365 0,013785 0,005109
82,0 0,350183 0,294618 0,240758 0,189340 0,141432 0,098514 0,062401 0,034819 0,016517 0,006449
83,0 0,357434 0,302304 0,248750 0,197440 0,149353 0,105856 0,068677 0,039577 0,019568 0,008030
84,0 0,364541 0,309852 0,256619 0,205454 0,157249 0,113265 0,075135 0,044620 0,022940 0,009873
85,0 0,371508 0,317263 0,264366 0,213376 0,165108 0,120721 0,081749 0,049926 0,026627 0,011990
86,0 0,378338 0,324539 0,271991 0,221202 0,172918 0,128204 0,088493 0,055471 0,030619 0,014395
87,0 0,385033 0,331682 0,279492 0,228928 0,180672 0,135699 0,095345 0,061232 0,034906 0,017093
88,0 0,391597 0,338694 0,286870 0,236551 0,188360 0,143192 0,102284 0,067184 0,039470 0,020088
89,0 0,398033 0,345577 0,294126 0,244070 0,195977 0,150668 0,109289 0,073305 0,044295 0,023378
90,0 0,404344 0,352334 0,301260 0,251481 0,203516 0,158118 0,116342 0,079571 0,049360 0,026957
91,0 0,410533 0,358967 0,308275 0,258785 0,210974 0,165530 0,123428 0,085961 0,054645 0,030818
92,0 0,416602 0,365478 0,315171 0,265982 0,218347 0,172897 0,130530 0,092454 0,060129 0,034948
93,0 0,422556 0,371870 0,321949 0,273069 0,225630 0,180211 0,137636 0,099031 0,065790 0,039334
94,0 0,428395 0,378146 0,328612 0,280049 0,232823 0,187466 0,144735 0,105674 0,071608 0,043958
Продолжение табл. П.5
\ V Y X. 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
95,0 0,434125 0,384307 0,335161 0,286920 0,239923 0,194656 0,151814 0,112366 0,077562 0,048804
96,0 0,439746 0,390357 0,341598 0,293685 0,246929 0,201776 0,158866 0,119093 0,083633 0,053853
97,0 0,445262 0,396297 0,347924 0,300343 0,253839 0,208823 0,165882 0,125841 0,089803 0,059086
98,0 0,450676 0,402131 0,354143 0,306896 0,260654 0,215793 0,172854 0,132599 0,096054 0,064484
99,0 0,455990 0,407860 0,360255 0,313344 0,267372 0,222684 0,179778 0,139354 0,102370 0,070028
100,0 0,461206 0,413487 0,366262 0,319690 0,273994 0,229494 0,186646 0,146098 0,108736 0,075700
101,0 0,466327 0,419015 0,372168 0,325934 0,280521 0,236221 0,193456 0,152821 0,115139 0,081484
102,0 0,471356 0,424444 0,377973 0,332078 0,286951 0,242864 0,200203 0,159516 0,121566 0,087361
103,0 0,476294 0,429779 0,383680 0,338124 0,293288 0,249422 0,206883 0,166176 0,128006 0,093316
104,0 0,481144 0,435021 0,389291 0,344072 0,299530 0,255894 0,213494 0,172796 0,134450 0,099336
105,0 0,485908 0,440171 0,394807 0,349925 0,305679 0,262281 0,220035 0,179369 0,140887 0,105406
106,0 0,490588 0,445233 0,400231 0,355685 0,311735 0,268581 0,226502 0,185892 0,147310 0,111514
107,0 0,495186 0,450208 0,405565 0,361352 0,317701 0,274796 0,232894 0,192362 0,153711 0,117649
108,0 0,499704 0,455098 0,410810 0,366928 0,323577 0,280925 0,239211 0,198773 0,160084 0,123800
109,0 0,504145 0,459906 0,415969 0,372416 0,329364 0,286969 0,245452 0,205125 0,166424 0,129958
110,0 0,508510 0,464633 0,421043 0,377817 0,335063 0,292928 0,251615 0,211413 0,172726 0,136115
111,0 0,512800 0,469281 0,426033 0,383132 0,340677 0,298804 0,257702 0,217638 0,178984 0,142262
112,0 0,517018 0,473851 0,430943 0,388364 0,346206 0,304596 0,263711 0,223796 0,185196 0,148394
113,0 0,521166 0,478346 0,435774 0,393513 0,351651 0,310307 0,269642 0,229887 0,191358 0,154503
114,0 0,525244 0,482768 0,440527 0,398582 0,357015 0,315936 0,275497 0,235909 0,197468 0,160585
Окончание табл, П.5
X v у 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
115,0 0,529256 0,487117 0,445203 0,403571 0,362298 0,321485 0,281274 0,241862 0,203522 0,166635
116,0 0,533201 0,491396 0,449806 0,408484 0,367501 0,326955 0,286976 0,247746 0,209519 0,172648
117,0 0,537082 0,495606 0,454336 0,413320 0,372627 0,332346 0,292601 0,253560 0,215458 0,178621
118,0 0,540901 0,499750 0,458794 0,418082 0,377676 0,337661 0,298151 0,259304 0,221336 0,184551
119,0 0,544658 0,503827 0,463183 0,422771 0,382650 0,342900 0,303627 0,264977 0,227153 0,190435
120,0 0,548356 0,507840 0,467504 0,427389 0,387551 0,348064 0,309029 0,270581 0,232908 0,196270
121,0 0,551995 0,511791 0,471758 0,431937 0,392379 0,353155 0,314358 0,276115 0,238600 0,202055
122,0 0,555577 0,515680 0,475947 0,436416 0,397136 0,358174 0,319615 0,281579 0,244229 0,207787
123,0 0,559103 0,519509 0,480072 0,440828 0,401824 0,363121 0,324801 0,286975 0,249794 0,213465
124,0 0,562575 0,523279 0,484134 0,445174 0,406443 0,367999 0,329917 0,292302 0,255295 0,219089
125,0 0,565993 0,526992 0,488135 0,449456 0,410995 0,372807 0,334964 0,297562 0,260733 0,224656
126,0 0,569359 0,530648 0,492077 0,453675 0,415482 0,377548 0,339942 0,302754 0,266106 0,230167
127,0 0,572674 0,534250 0,495960 0,457832 0,419903 0,382223 0,344853 0,307880 0,271417 0,235621
128,0 0,575939 0,537798 0,499785 0,461928 0,424262 0,386832 0,349698 0,312939 0,276664 0,241016
129,0 0,579155 0,541293 0,503554 0,465965 0,428558 0,391377 0,354477 0,317934 0,281848 0,246353
130,0 0,582324 0,544737 0,507269 0,469944 0,432794 0,395859 0,359193 0,322865 0,286969 0,251632
131,0 0,585446 0,548130 0,510929 0,473865 0,436969 0,400279 0,363845 0,327732 0,292029 0,256853
132,0 0,588522 0,551474 0,514537 0,477731 0,441087 0,404639 0,368435 0,332536 0,297026' 0,262015
133,0 0,591553 0,554770 0,518093 0,481542 0,445146 0,408938 0,372963 0,337279 0,301963 0,267120
134,0 0,594541 0,558018 0,521598 0,485300 0,449149 0,413179 0,377431 0,341961 0,306840 0,272166
ЛИТЕРАТУРА
1. Волков В.М., Лебединский А.К., Павловский А.А., Юр-
кин Ю.В. Автоматическая телефонная связь на железнодорож-
ном транспорте. М.: Транспорт, 1996. - 342 с.
2. Кизлюк А.И. Справочник по устройству и ремонту теле-
фонных аппаратов зарубежного и отечественного производ-
ства. М.: БИБЛИОН, 1995. - 192 с.
3. Иванова Т.И. Абонентские терминалы и компьютерная
телефония. М.: Эко-Трендз, 1999. - 236 с.
4. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Дмитриев В.И. Системы мо-
бильной связи. Санкт-Петербургский Государственный Уни-
верситет телекоммуникаций. СПб., 1999. - 90 с.
5. Ибе Оливер. Сети и удаленный доступ. Протоколы, про-
блемы, решения. М.: ДМК Пресс, 2002. - 323 с.
6. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи. 3-е изд. Т. 1.
М.: Радио и связь, 2001. - 448 с.
7. Гольдштейн Б.С. Протоколы сети доступа. 2-е изд. Т. 2.
М.: Радио и связь, 2001. - 292 с.
8. Мельников Д.А. Информационные процессы в компью-
терных сетях. Протоколы, стандарты, интерфейсы, модели... .
М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 1999. - 256 с.
Содержание
1. ВВЕДЕНИЕ. Принципы организации общетехнологической
телефонной связи на железнодорожном транспорте..........3
2. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ............8
2.1. Предварительные сведения..........................8
2.2. Телефоны, громкоговорители и микрофоны...........20
2.3. Телефонные аппараты АТС..........................27
3. ОСНОВЫ КОММУТАЦИИ.....................................47
3.1. Способы коммутации...............................47
3.2. Коммутация каналов...............................49
3.3. Коммутация пакетов...............................55
3.4. Виды и принцип построения коммутационных станций.
Принцип установления соединений......................56
3.5. Построение коммутационных полей..................62
3.6. Способы искания в коммутационных полях...........63
3.7. Способы построения управляющих устройств.........66
4. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ АТС................................68
4.1. Общая характеристика электромеханического
коммутационного оборудования.........................68
4.2. Декадно-шаговые АТС..............................70
4.3. Координатные АТС.................................75
4.4. АТС типа ЕСК ....................................83
5. КВАЗИЭЛЕКТРОННЫЕ АТС...................................88
5.1. Виды квазиэлектронных АТС........................88
5.2. Общая характеристика АТСКЭ «Квант»...............89
5.3. Состав оборудования АТСКЭ «Квант»................97
6. ЦИФРОВЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ........................116
6.1. Принципы цифровой коммутации. Основной состав
оборудования цифровых коммутационных станций..........116
6.2. Способы построения цифрового коммутационного поля.126
6.3. Способы построения управляющих устройств и внешние
устройства цифровых коммутационных станций..........135
6.4. Программное обеспечение и базы данных цифровых
коммутационных станций..............................145
6.5. Элементная база цифровых коммутационных станций.156
494
6.6. Технические характеристики и состав оборудования
цифровых коммутационных станций, предназначенных
для сетей ОбТС......................................... 170
7. ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА................................223
7.1. Структура сетей телефонной связи, обеспечение надежности
связи и управление потоками вызовов...................223
7.2. Нумерация на сетях телефонной связи...............238
7.3. Системы межстанционной сигнализации на аналоговых
сетях связи ..........................................243
7.4. Местные сети ОбТС. Взаимодействие с телефонной сетью
общего пользования. Организация абонентского доступа..258
7.5. Междугородные сети ОбТС...........................269
7.6. Принципы построения узкополосных цифровых сетей связи
с интеграцией услуг (ISDN)............................303
7.7. Системы сигнализации на цифровых сетях ISDN.......331
7.8. Дополнительные виды услуг, предоставляемые
на цифровых сетях связи...............................351
7.9. Принципы организации телефонной связи на базе
IP-протоколов (1Р-телефония)...........................357
7.10. Принципы организации сотовой и микросотовой
сетей мобильной телефонной связи.......................381
7.11. Особенности построения сетей общетехнологической связи
железнодорожного транспорта на основе цифровых
коммутационных станций................................415
8. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
КОММУТАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ....................................425
8.1. Общие принципы технического обслуживания..........425
8.2. Техническое обслуживание электромеханических АТС..428
8.3. Техническое обслуживание программно-управляемых АТС.....431
8.4. Система централизованного технического
обслуживания цифровых АТС.............................434
8.5. Перспективы совершенствования системы технического
обслуживания цифровых АТС.............................442
9. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕЛЕТРАФИКА..............................450
9.1. Методы теории телетрафика в проектировании сетей
автоматической телефонной связи.......................450
9.2. Элементы моделей теории телетрафика и их характеристики.451
9.3. Методы расчета числа обслуживающих устройств АТС........463
Приложение 1. Таблицы значений вероятности потерь Р = ЕДУ) ....468
ЛИТЕРАТУРА......................................................493
495
Учебное издание
Аркадий Константинович Лебединский,
канд. техн, наук, доц.,
Алексей Александрович Павловский, канд. техн, наук, доц.,
Юрий Викторович Юркин, канд. техн, наук, доц.
СИСТЕМЫ ТЕЛЕФОННОЙ
КОММУТАЦИИ
Учебник для техникумов и колледжей
железнодорожного транспорта
Редактор И.А. Хечумян
Корректор Л.Е. Лохова
Компьютерная верстка В.В. Семёнов
Изд. лиц. ИД № 04598 от 24.04.2001 г.
Подписано в печать 09.05.2003 г.
Формат 60x88 !/|6. Усл. печ. л. 31. Тираж 7000 экз. Зак. 2103.
Издательство «Маршрут», 107078, Москва, Басманный пер., 6
ISBN 5-89035-111-7
9*785 890 351111 >