Среднее Заочное отделение / 6 семестр / Комутационные станции сетей телекомуникаций / Конспект лекций для ЗО(2018)

Раздел 1.

ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРА ЦСК (ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА КОММУТАЦИИ)

МСЭ (Международный Союз Электросвязи) в соответствии с эталонной моделью ВОС (Взаимодействие Открытых Систем) вырабатывает общие рекомендации для стыков ЦСК. При этом сама ЦСК (ее внутренняя структура) оставляется на усмотрение разработчиков.

Всоответствии с рекомендацией МСЭ АК (Абонентский Комплект) ЦСК реализует функции описанные аббревиатурой BORSCHT:

B – питание микрофона 20 мА; 60, 48 В.

О – защита от опасных напряжений (гроза 1000 В) от сети 220, 380 В. Первичная защита осуществляется в кроссе, а вторичная – в АК.

R – подача вызывного сигнала синусоидальной формы, частотой 25 Гц, 95 ± 5 В. C – функция кодирования, т.е. АК выполняет функции АЦП и ЦАП (аналого-

цифровое и цифроаналоговое преобразование).

S – функция сканирования, т.е. ввод информации в СКПУ осуществляется путем опроса состояния контрольных точек.

Н – наличие дифференциальной системы, т.е. разделение трактов приема и передачи путем перехода от 2-х проводной системы к 4-х проводной и обратно.

Т – функция тестирования; измерение параметров и контроль состояния абонентской линии.

ВАК ЦСК могут быть включены как аналоговые, так и цифровые абоненты. В этом случае АЦП и ЦАП будут выполняться в самом ТА (телефонном аппарате), при этом обеспечивается базовый доступ 2В + D = 144 кБит/с, где В – информационный канал со скоростью 64 кБит/с; D – информационный канал со скоростью 16 кБит/с.

САК – спаренный абонентский комплект. Позволяет подключить к одной спаренной АЛ 2-х абонентов через диодно-разделительную приставку. Для выбора на обслуживание одного из этих абонентов используется переполюсовщик.

САК выполняет те же функции, что и АК.

АИ – ступень абонентского искания. Обеспечивает концентрацию абонентской нагрузки (12:4, 14:2, 7:1, 6:2), коммутацию, сбор и анализ служебной информации.

Число модулей АИ зависит от абонентской емкости станции.

ГИ – ступень группового искания. Обеспечивает исходящую, входящую, транзитную связь с поддержкой всех требуемых видов сигнализации, а также внутристанционную связь между абонентами различных модулей. Обеспечивает сбор служебной, статической и аварийной информации.

БФСЛ– блок физических СЛ (соединительных линий). Основная функция АЦП и

ЦАП.

БСЛ – блок соединительных линий. Обеспечивает сопряжение станционного и каналообразующего оборудования, т.е. обеспечивает переход от станционного двоичного кода в линейный код HDB – 3.

ОКС№7 – комплект поддержания общеканальной системы сигнализации №7, который является обязательным элементом 4-х сетей:

1.Интеллектуальная сеть ПК + Телефон

2.ISDN.

3.Телефонная сеть общего пользования.

4.СПС (сеть подвижной связи).

При использовании ОКС вся служебная информация для пучка разговорных трактов емкостью до 1,5 тысяч передается по одному сигнальному каналу. На приемной стороне информация ОКС заносится в буферную память, откуда используется каждым разговорным каналом когда и как это потребуется, т.е. осуществляется адресно-групповое искание.

ЦСК в настоящее время применяются только распределенные системы управления. Под распределенным управлением понимают очень глубокую децентрализацию функций и очень глубокую деконцентрацию нагрузки.

Станция с распределенным управлением строится по модульному принципу. Под модулем понимают самостоятельную, логически завершенную программно-физическую конструкцию, в которую входит УУ (устройство управления), КП (коммутационное поле) и придается абонентская емкость, т.о. всю ЦСК можно рассматривать как участок внутризоновой сети, где модуль приравнивается к оконечной станции, а ГИ к узловой станции.

ИКМ

Под ИКМ понимают преобразование аналогового непрерывного сигнала в цифровую форму. ИКМ сводится к трем стандартным процедурам:

1.Дискретизация по времени.

2.Квантование по уровню.

3.Кодирование.

1. Дискретизация обеспечивает замену непрерывного аналогового сигнала выборочными значениями, называющимися отсчетами. Т.к. дискретизация является равномерной, то для ее характеристики вводят следующие параметры:

1)Интервал дискретизации Тg.

2)Частота дискретизации fg=1/ Тg.

Технически дискретизация реализуется использованием ключевого элемента, который замыкается через равные промежутки времени.

2. Квантование подразумевает округление отсчетов до ближайшего уровня квантования. Разность между реальным отсчетом и приведенным к уровню квантования называют шумом квантования.

Шумы квантования тем сильнее, чем слабее сигнал. Для снижения шумов квантования применяют следующие способы:

1)Неравномерное квантование. Технически сложно реализуется, поэтому не распространено.

2)Сигнал подвергается компандированию, т.е. на передающей стороне выполняется компрессия, т.е. слабый сигнал усиливается, а сильный ослабевает. На приемной стороне выполняется обратная процедура –

значительно большим числом уровней, например 4096. Из них выбираются необходимые 256.

3.Кодирование – представление уровней в виде кодов.

ПРИНЦИПЫ КОММУТАЦИИ

Коммутация – соединение между входом и выходом на время, необходимое для передачи сообщений. Она бывает аналоговая и цифровая. Если в пределах коммутационной системы сигнал передается и коммутируется в цифровом виде – цифровая коммутация. В ее рамках различают временную и пространственную коммутацию.

Принцип временной коммутации. Временная ступень коммутации (Т- ступень). Общая схема реализации. Режим раздельной записи/считывания.

Принцип временной коммутации заключается в том, что информацию из одного канального интервала (КИ) входящей линии необходимо передать в другой КИ исходящей линии.

Блок или модуль, осуществляющий функцию коммутации цифрового сигнала, называется ступенью временной коммутации (Т-ступенью), рис.1

Т-ступени могут быть реализованы с помощью линий задержки или с

использованием цифровых ЗУ.

Схемы с использованием линий задержки характеризуется простотой исполнения, но имеют недостаток – последовательную передачу кодовых слов. Для организации параллельной передачи количество схем увеличивается в число раз, соответствующее числу разрядов в кодовом слове.

Поэтому в настоящее время Т-ступени строят только на ЗУ из-за простоты и низкой стоимости реализации.

Рассмотрим общую схему реализации Т-ступени:

Счетчик

Управляющее

ЗУ

УУ от АТС

Счетчик

Рисунок 2

Ступень содержит два ЗУ: речевое (РЗУ) и управляющее (УЗУ).

РЗУ – предназначено для записи/считывания кодовых слов, коммутируемых КИ. УЗУ – содержит адреса записи/считывания для ячеек РЗУ. Эти адреса записываются

в УЗУ из управляющих устройств системы коммутации.

Т-ступени могут работать в двух эквивалентных по результату режимах:

последовательная запись/произвольное считывание;

произвольная запись/последовательное считывание.

Последовательная запись/произвольное считывание. Рассмотрим на примере коммутации 4-го входящего КИ и 2-го исходящего КИ (рис. 3).

Структурно S-ступень описывается с помощью 3-х параметров:

NxM, K, где

N и М – количество входящих и исходящих ИКМ-линий соответственно, К – число КИ в каждой ИКМ-линии.

Рассмотрим принцип работы S-ступени с использованием коммутационной матрицы, которая состоит из вертикальных и горизонтальных линий, в точках пересечения которых находятся логические элементы (рис. 2).

Например, необходимо скоммутировать 1-й ИКМ-тракт с 3-м в момент 5-го КИ. УУ системы подает сигнал у1.3 в момент 5 КИ. Срабатывает ключ, который будет

открыт в течение времени длительности одного КИ. Для обеспечения нормальной работы такой матрицы необходимо, чтобы в каждый момент времени работал только один ключ на каждой вертикали. Переключение ключей происходит в темпе поступления кодовых слов.

 по принципу «управление по входам» - в ячейки памяти УЗУ заносятся адреса входящих цифровых линий, которые д.б. скоммутированы с конкретной исходящей линией.

Недостатком S-ступени является то, что в коммутаторе коммутируются только одноименные КИ всех входящих и исходящих ИКМ-линий, что приводит к блокировкам, поэтому в настоящее время S-ступень используется в сочетании с коммутационными модулями других типов.

Принцип пространственно-временной коммутации. S/T-ступень.

Модуль временной коммутации осуществляет временное преобразование координат цифрового сигнала. Недостатком такого модуля является то, что он способен коммутировать каналы только одной цифровой линии.

Модуль пространственной коммутации осуществляет пространственное преобразование координат цифрового сигнала. Его недостатком является возникновение блокировок из-за возможности коммутации только одноименных каналов входящей и исходящей ИКМ-линии.

Модуль пространственно-временной коммутации осуществляет преобразование координат цифрового сигнала, как в пространстве так и во времени.

Все сигналы ИКМ линии синхронизированы по циклам. Пусть абонент А занял первый канальный интервал во входящей ИКМ линии. А для абонента В предоставлен тридцатый канальный интервал входящей ИКМ линии под номером m, исходящей ИКМ линии. Для передачи информации из первого канального интервала исходящей ИКМ необходимо задержать эту информации на время задержки tз=Т1-30 (время между первым и тридцатым КИ). В то же время информацию, передаваемую из тридцатого канального интервала ИКМ-m для того, чтобы она попала в первый КИ ИКМ-1, необходимо задержать на tз=Т30-1. Таким образом, передача информации в прямом и обратном направлениях будет осуществляться в разных циклах. ST-ступень имеет структурные параметры (N/C1)x(M/C2), где M и N – количество входящих и исходящих ИКМ-линий, а C1 и C2 – соответственно количество КИ в этих линиях. Наиболее часто используются три способа построения ST-ступени:

1.Координатный.

2.С использованием мультиплексора и демультиплексора.

3.С использованием кольцевых соединителей.

При координатном способе построения схемы РЗУ образуют условную матрицу, разделенную на строки и столбцы. Запись кодовых слов производится одновременно в РЗУ вертикали, либо горизонтали матрицы, отвечающей за входящие ИКМ-линии, а

считывание осуществляется по горизонтали либо вертикали матрицы в ту исходящую ИКМ-линию, с которой необходимо осуществить коммутацию.

Исх ИКМ1

РЗУ3 РЗУ4

Исх ИКМ2

В качестве примера реализации S/T-ступени по координатному принципу рассмотрим блок пространственно-временной коммутации на примере цифровой АТС

DX-200.

0……31

Вх. ИКМ

S/P MPTL

0

SWCM SWM P/S … Исх. ИКМ 31

SWCL

к маркеру

SWM – модуль коммутации;

S/P, P/S – преобразователи последовательного кода в параллельный и обратно; MPTL – блок формирователя синхроимпульсов;

SWCM – блок УЗУ; SWCL – блок тактирования.

Преобразователи S/P, P/S кроме преобразования кодов выполняют функции приема и передачи соответственно. Блок коммутации может состоять из нескольких модулей SWM, которые располагаются в виде условной матрицы. При этом блок управления также будет состоять из нескольких модулей SWCM, управляющих группой SWM.