OPUK_ANS

16. Способы передачи сигналов между узлами коммутации на телефонной сети.

Сигнальная информация (линейные и регистровые сигналы) между станциями может передаваться тремя основными способами.

1. Передача сигналов непосредственно по телефонному каналу, где сигналы передаются постоянным током (DC signaling) или токами тональной частоты (в пределах диапазона 300-3400 кГц). Системы сигнализации, использующие данный способ передачи сигналов, получили название внутриполосные системы сигнализации.

Данные системы сигнализации ассоциируются с аналоговыми декадно-шаговыми станциями, реализующими принцип непосредственного управления. Эти станции состоят из отдельных ступеней искания, каждая из которых имеет свой собственный механизм управления и совмещает функции управления и коммутации. На рис. приведена иллюстрация способов сигнализации непосредственно по телефонному каналу.

Рис. Схема сигнализации непосредственно по телефонному каналу

Для этого способа сигнализации характерно, что в процессе обслуживания вызова сигнальная (сплошные линии) и полезная (пунктирные линии) информация проходит один и тот же путь как внутри станции, так и вне ее по межстанционным соединительным линиям.

батарейный способ шлейфный способ гальванический способ индуктивный способ

2. Передача сигналов по выделенному сигнальному каналу, в качестве которого используется 16-й

временной интервал в ИКМ тракте либо выделенный частотный канал вне разговорного спектра канала тональной частоты (ТЧ), например 3825 Гц. Системы сигнализации, использующие данный способ передачи сигналов, получили название системы сигнализации по выделенному сигнальному каналу (ВСК).

Данные системы сигнализации ассоциируются с координатными станциями, где в отличие от декадношаговых станций отдельные ступени искания заменяются коммутационными блоками, а для установления соединений вводятся специальные управляющие устройства - регистры (Рег) и маркеры (М), отделенные от коммутационных блоков. Такая технология позволяет добиться большей гибкости в управлении вызовами и является более экономичной. Способ сигнализации по ВСК представлен на рис.

Рис. Схема сигнализации по выделенному сигнальному каналу

Для этого способа сигнализации характерно то, что в процессе обслуживания вызова сигнальная и полезная информация вне станции проходит один и тот же путь, но внутри станции цепи прохождения этих сигналов разделены. Согласно рис. разговорная информация проходит через коммутационные блоки (сплошные линии), а сигнальная информация (пунктирные линии) - через управляющие устройства. Первые два способа передачи сигнальной информации обладают ограниченными возможностями. В частности, имеются ограничения на общее число состояний шлейфа и на число комбинаций частот. Эти недостатки не относятся к третьему способу передачи сигнальной информации.

Линейная сигнализация токами тональных частот может осуществляться передачей одночастотных или двухчастотных сигнальных посылок В импульсных внутриполосных системах сигнализации информация передается тактированными импульсами тонального сигнала.

Частотным разделением каналов

3. Передача сигналов по общему каналу сигнализации, где передача сигнальной информации осуществляется по тракту, который предоставляется для целого пучка телефонных каналов по принципу адресного использования. В данном случае сигналы передаются в соответствии со своими адресами и размещаются в общем буфере для использования каждым телефонным каналом как и когда это потребуется. Системы сигнализации, использующие данный способ передачи сигналов, получили название системы общеканальной сигнализации (ОКС). В системе ОКС тракты сигнализации и разговорные тракты разделены. Такое разделение происходит как внутри, так и вне станции, тем самым оптимизируются процессы управления, коммутации и сигнализации

.

Рис. Схема сигнализации по общему каналу (ОКС)

Для ОКС может применяться отдельная сеть сигнализации либо сигнализация может быть реализована с использованием сети с коммутацией каналов путем занятия специальных выделенных каналов (например 16-й временной интервал цифрового потока ИКМ).

Разговорная информация также проходит через коммутационные блоки, однако сигнальная информация передается по отдельному тракту как внутри, так и вне станции. Такой подход дает максимальную гибкость в оптимизации станции и развитии сигнализации.

17.Классификация протоколов сигнализации

Межстанционная сигнальная информация передается различными способами, которые можно разделить на три основных класса.

Первый класс - это способы передачи сигналов непосредственно по телефонному каналу (разговорному тракту), называемые иногда «внутри-полосными» системами сигнализации. По телефонным каналам (физическим цепям) сигналы могут передаваться постоянным током, токами тональной частоты, индуктивными импульсами и др.

Второй класс - сигнализация по индивидуальному выделенному сигнальному каналу (ВСК). Как правило, в таких системах обеспечиваются выделенные средства передачи сигнальной информации (выделенная емкость канала) для каждого разговорного канала в тракте передачи информации. Это может быть 16-й временной канал в ИКМ тракте, выделенный частотный канал вне разговорного спектра канала ТЧ на частоте 3825 Гц и др.

Третий класс - это системы общеканальной сигнализации (ОКС). В протоколах этого класса тракт передачи данных сигнализации предоставляется для целого пучка телефонных каналов по принципу адресно-группового использования, т.е. сигналы передаются в соответствии со своими адресами и размещаются в общем буфере для использования каждым телефонным каналом как и когда это потребуется.

АТС с пространственным разделением каналов в качестве приборов коммутационной системы применяются электромеханические искатели, а также электронные и электромеханические соединители. информация передается в форме непрерывных сигналов.

При временном разделении каналов сигнал разговорного спектра передается его дискретными значениями, по которым на приемном конце восстанавливается первоначальная форма сигнала. Чтобы обеспечить передачу непрерывного разговорного (аналогового) сигнала в виде дискретных импульсов и при этом не допустить значительных искажений, необходимо обеспечить определенную частоту следования этих импульсов. Согласно теореме Котельннкова для удовлетворительного качества передачи частота следования импульсов должна не менее чем в 2 раза превышать максимальную частоту передаваемого сигнала. Для передачи сигналов разговорного спектра, если считать наивысшей разговорной частотой f = 3400 Гц, то частота следования импульсов должна быть не менее f=6800 Гц. Обычно используют частоту следования импульсов 8 кГц. Период следования импульсов при этом составит

T=1/f=106/8×103=125 мкс.

4.Принципы построения коммутационной системы и системы управления.

5.Понятие о телефонной нагрузке. Особенности и единицы измерение.

Интенсивность телефонной нагрузки измеряется в эрлангах (Эрл). Один Эрл соответствует 60 минутам занятия в час. То есть, когда говорится, что нагрузка составляет 2 Эрл, это означает, что суммарное время занятия некоторого устройства (или группы устройств) в час составляет 120 минут. Конечно, одна линия не может быть занята более 60 минут в час. Поэтому для обслуживания нагрузки величиной более 1 Эрл требуется группа из 2-х и более линий связи.

Поток телефонных вызовов является случайным процессом со случайным характером появления вызовов и длительности соединения. Для одной абонентской линии (АЛ) УПАТС (учрежденческо-производственных АТС) нормальной считается нагрузка 0.2 Эрл. То есть, в течение часа наибольшей нагрузки (ЧНН) в среднем одна АЛ занята 12 минут. Для местной связи в условиях Санкт-Петербурга считается, что имеют место 4 трехминутных разговора (два входящих и два исходящих).

6. Дисциплины обслуживания вызовов.

Дисциплина обслуживания характеризует взаимодействие потока вызовов с системой распределения информации. В теории телетрафика дисциплина обслуживания в основном описывается следующими характеристиками:

способами обслуживания вызовов (с потерями, с ожиданием, комбинированное обслуживание); порядком обслуживания вызовов (в порядке очередности, в случайном порядке, обслуживание пакетами и др.);

режимами искания выходов схемы (свободное, групповое, индивидуальное); законами распределения длительности обслуживания вызовов (показательный закон, постоянная или произвольная длительность обслуживания); наличием преимуществ (приоритетов) в обслуживании некоторых категорий вызовов;

наличием ограничений при обслуживании всех или некоторых категорий вызовов (по длительности ожидания, числу ожидающих вызовов, длительности обслуживания);

законами распределения вероятностей выхода из строя элементов схемы.

Различают два основных способа, две дисциплины обслуживания поступающих вызовов: без потерь и с потерями.

Дисциплиной обслуживания без потерь называется такая, при которой поступающий вызов немедленно обслуживается, и с потерями, если поступающий вызов либо получает отказ в обслуживании, либо обслуживание его задерживается на некоторое время.

По экономическим соображениям реальные коммутационные системы обычно проектируются с потерями. Различают следующие виды потерь: явные, условные и комбинированные.

Дисциплиной обслуживания с явными потерями называется такая, при которой поступающий на коммутационную систему вызов, получая отказ в обслуживании, покидает систему и в дальнейшем не оказывает на систему никакого влияния. При такой дисциплине обслуживания абонент, получив сигнал «занято», отказывается от дальнейших попыток установить соединение.

Дисциплиной обслуживания с условными потерями называется такая, при которой поступающий на коммутационную систему в момент отсутствия соединительных путей вызов не теряется, а обслуживается с ожиданием (дисциплина обслуживания с ожиданием). Если вызов обслуживается после многократных повторений попыток установить соединение, то имеет место дисциплина обслуживания с повторением.

7. Время обслуживания вызовов.

В теории телетрафика длительность обслуживания поступивших вызовов обычно принимается либо постоянной, либо случайной величиной. Постоянная длительность принимается, например, в моделях обслуживания вызовов управляющими устройствами систем распределения информации. Случайная длительность обслуживания задается функцией распределения вероятностей F(t)=P(T<t), t≥0.

Наиболее простой и распространенной функцией распределения вероятности случайной длительности обслуживания является показательная:

где β=1/M(T) . параметр длительности обслуживания; М(Т) . математическое ожидание длительности обслуживания.

8. Качество обслуживания вызовов. Потери.

Качество обслуживания характеризуется вероятностью получения вызывающим абонентом отказа (сигнала ЗАНЯТО) в установлении соединения на любом этапе вызова. Эта вероятность называется потерями. В целом для вызова внутри городской сети потери составляют до 0.025, то есть один вызов из сорока в ЧНН (час наибольшей нагрузки) получает ЗАНЯТО еще не дойдя до телефонного аппарата вызываемого абонента.

Дисциплиной обслуживания без потерь называется такая, при которой поступающий вызов немедленно обслуживается, и с потерями, если поступающий вызов либо получает отказ в обслуживании, либо обслуживание его задерживается на некоторое время.

По экономическим соображениям реальные коммутационные системы обычно проектируются с потерями.

Различают следующие виды потерь: явные, условные и комбинированные.

Дисциплиной обслуживания с явными потерями называется такая, при которой поступающий на коммутационную систему вызов, получая отказ в обслуживании, покидает систему и в дальнейшем не оказывает на систему никакого влияния. При такой дисциплине обслуживания абонент, получив сигнал «занято», отказывается от дальнейших попыток установить соединение.

Дисциплиной обслуживания с условными потерями называется такая, при которой поступающий на коммутационную систему в момент отсутствия соединительных путей вызов не теряется, а обслуживается с ожиданием (дисциплина обслуживания с ожиданием). Если вызов обслуживается после многократных повторений попыток установить соединение, то имеет место дисциплина обслуживания с повторением.

Дисциплиной обслуживания с комбинированными потерями называется такая, при которой часть поступающих вызовов обслуживается с явными потерями, а другая часть с условными или все вызовы обслуживаются с условными потерями, ограниченными по какому-либо признаку.

9. Полнодоступное и неполнодоступное включение линий в выходы коммутационной системы.

Неполнодоступная коммутационная схема (НС) - это схема с таким включением выходов, при котором каждому входу доступны не все, а лишь некоторая часть выходов, хотя в совокупности все входы могут использовать все выходы.

Полнодоступная коммутационная схема - это схема с таким включением выходов, при котором каждому входу доступны все выходы.

10. Понятие о потоках вызовов. Свойства потоков вызовов.

Потоком вызовов называется последовательность вызовов, поступающих через какие-либо интервалы или в какие-либо моменты времени. В теории массового обслуживания под потоком вызовов принято понимать не только последовательность вызовов, поступающих от группы абонентов или группы устройств телефонной сети, но и другие последовательности событий, например поток телеграмм, поток писем, поток неисправностей отдельных коммутационных устройств или телефонных сооружений в целом, поток информации, поступающей на ЭВМ, поток неисправностей в станках и т. п. Рассматриваемые в настоящей главе свойства, характеристики, закономерности потоков вызовов не ограничиваются узкими рамками изучения потоков телефонных вызовов, а имеют более широкую область применения.

Следует различать детерминированный и случайный потоки вызовов.

Детерминированный поток вызовов - последовательность вызовов, в которой вызовы поступают в определенные, строго фиксированные неслучайные моменты или через определенные, строго фиксированные, неслучайные промежутки времени.

Случайный поток вызовов отличается от детерминированного тем и только тем, что моменты поступления вызовов и промежутки времени между вызовами являются не строго фиксированными, а случайными величинами. Детерминированные потоки являются частным случаем случайных потоков и на практике встречаются редко. Примерами их могут служить: поток сеансов связи с искусственными спутниками Земли, поток поступления деталей и выхода изделий ритмично работающего завода и т. п. Строго говоря, даже в таких потоках часто имеют место случайности. В связи с этим в теории телетрафика основное внимание уделяется рассмотрению случайных потоков вызовов.

11.Выбор модели для расчета качества обслуживания вызовов коммутационной системой.

12.Понятие о режимах искания.

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

Предварительное искание

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

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

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

Линии, имеющие высокое использование, например, соедини_ При полнодоступном включении линий в выходы предыскателя каждому источнику нагрузки (входу

коммутационной схемы) доступны все соединительные пути. В такой схеме потери вызовов возникают лишь при занятости всех выходов.

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

Линейное искание

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

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

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

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

Групповое искание

Только после введения принципа группового искания стало возможным неограниченное расширение емкости телефонных сетей. Сущность группового искания заключается в том, что на АТС, емкость которой превышает емкость контактного поля искателей, все абонентские линии разбиваются на группы, число линий в каждой из которых равно емкости контактного поля искателя. Увеличение же емкости контактного поля ограничено принципом конструкции искателя и обусловленными этим стоимостными характеристиками.

Предоставлять чрезвычайно дорогие устройства всего двум абонентам на всё время соединения между ними экономически неэффективно. Поэтому практическое применение в АТС нашли искатели с емкостью поля не свыше 500 выходов, а для выбора группы, в которой находится нужная линия, стали устанавливать специальные приборы, называемые групповыми искателями. Принцип группового искания также был предложен М.Ф. Фрейденбергом, запатентовавшим свое изобретение через год после патента на предварительное искание, в 1896 г.

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

Групповое искание производится с помощью групповых искателей, каждый из которых выполняет две функции: выбирает группу приборов следующей ступени искания (вынужденное искание) и отыскивает свободный прибор в выбранной группе (свободное искание).

Объединяя с помощью ступеней ГИ нужное количество групп абонентских линий, можно обеспечить доступ любого ПИ к любой такой группе, т.е. строить станции большой емкости. Емкость каждой абонентской группы равна емкости поля ЛИ, а выбор нужной группы производится с помощью одной или нескольких ступеней ГИ, расположенных между ступенями ПИ и ЛИ. На каждой ступени ГИ ведется искание свободного коммутационного прибора, через который может быть установлено соединение с ЛИ, обслуживающим требуемую абонентскую группу.

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

13. Принцип непосредственного и косвенного управления АТС

Процесс установления соединения через коммутационную систему АТС с индивидуальным управлением происходит одновременно с поступлением от абонента номерной информации. При таком способе установления соединения, называемом непосредственным, импульсы набора номера поступают в управляющие устройства соответствующих искателей и транслируются затем в электромагниты искателей. Таким образом, коммутация соединительного пути осуществляется одновременно с набором номера. Управление приборами на соответствующих ступенях искания производится последовательно по мере набора номера, т. е. по мере поступления серий импульсов при наборе вызывающим абонентом номера вызываемого абонента. Последней ступенью является ступень ЛИ; поэтому УУ этой ступени устанавливает линейный искатель на линию вызываемого абонента, производит пробу этой линии (т. е. определяет, свободна она или нет), и если она свободна, то создает сквозное соединение между вызвавшим и вызываемым абонентами.

Кроме того, управляющие устройства посылают вызывной сигнал вызываемому абоненту и сигнал контроля посылки вызова вызывающему абоненту. При снятии вызванным абонентом микротелефонной трубки на станцию поступает сигнал «Ответ абонента», который воспринимается УУ и благодаря этому прекращается посылка вызывного сигнала и устанавливается разговорная цепь между абонентами. После окончания разговора и отбоя со стороны одного из абонентов в управляющее устройство поступает сигнал «Отбой», вследствие чего с помощью УУ создаются условия для возвращения искателей в исходное состояние.