ПО ДИСЦИПЛИНЕ “ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ И ИХ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ”

Литература:

1.”Автоматическая коммутация” под ред. О.Н.Ивановой, 1988г.

2. М.А.Баркун. “Цифровые АТС”, 1990

3. Г.В.Мелик-Шахназарова и др. “АТС МТ-20/25”, 1988

4. Р.А.Аваков и др. “Зарубежные электронные цифровые системы коммутации”, 1988г.

5. В.Д.Сафронов и др. “Зарубежные электронные цифровые системы коммута- ции”, ч.2, 1989

6. А.Г.Попова и др. “Зарубежные системы автоматической коммутации”,1991

7. В.Г.Босенко “Цифровая АТСЭ-200”, 1989

8. А.Г.Попова “Цифровые системы коммутации с распределенным управлением” ч.1 и 2, 1992

9.О.Н.Иванова “АТСЭ-200”, 1988

10. М.Ф.Лутов и др. “Квазиэлектронные и электронные АТС”, 1988

11. Alcatel-Bell “Учебное пособие по изучению системы 12”, 1994

Разделы курса:

1. Принципы цифровой коммутации.
2. Построение цифровых коммутационных полей.
3. Построение интерфейсов соединительных линий.
4. Абонентский доступ.
5. Системы сигнализации ЦСК.
6. Принципы построения УСК.
7. ПО обеспечение УСК.
8. Структурные схемы и технические характеристики различных ЦСК.

Задачи данного курса познакомить студентов факультета МЭС с современным состоянием и перспективами развития цифровых систем коммутации. Пояснить обобщенную структуру цифровых систем коммутации (ЦСК), а также перспективы внедрения ЦСК. Дать сравнительные характеристики и параметры внедряемых на сетях электросвязи систем коммутации. Ознакомить с принципами временной и пространственной коммутации цифровых каналов и их технической реализацией в цифровых коммутационных полях. Дать понятия интерфейсов абонентских и соединительных линий. Пояснить их функции и особенности построения в ЦСК. Пояснить особенности построения устройств управления ЦСК, а также пояснить состав и функции программного обеспечения. Пояснить принципы организации эксплуатации и технического обслуживания современных телекоммуникационных систем.

В настоящее время закупается много цифровых систем коммутации зарубежного производства, необходимо уметь в них разбираться. Литературу по курсу не успевают выпускать, поэтому основная ориентация - на лекционный курс. По некоторым вопросам на кафедре АЭС разработаны обучающие программы. В учебниках Ивановой, Баркуна, Лутова изложены общие вопросы построения ЦСК. Остальная литература ориентирована на конкретные системы

ЦСК - гибридные АТС, которые можно использовать в любом качестве. Впервые цифровые системы коммутации разработали и стали выпускать во Франции около 1975 года. Первая ЦСК - МТ20/25. В России эта система выпускалась Уфимским телефонным заводом и в настоящее время используется только на городских телефонных сетях.

Краткий обзор цифровых систем коммутации в Росси

Квант - электронная АТС, выпускается Белгородским телефонным заводом и Рижским заводом ВЭФ. Система Квант-СИС разработана для организации справочно-информационной службы. Система ЕвроКвант разработана для городских телефонных сетей, предельная емкость - 8000 номеров.

Все АТС, закупаемые за рубежом, обязательно сертифицируются на предмет соответствия российским телефонным сетям. Сертификацией занимается ЛОНИИС.

DX-200 - система разработана и выпускается финской фирмой NOKIA. В Россию поставляется с начала 80-х годов. Первые АТС системы DX-200 были установлены в Петербурге. Для России была отработана новая версия АТС с учетом построения Российских сетей. Используется на ГТС и СТС (как УСП). В России таких систем закуплено довольно много. В Новосибирске действует АТС11/15 системы DX-200 емкостью 25 тыс.номеров

АТСЦ-90 - так называется DX-200, сборка, которой осуществляется в Петербурге, комплектующие для нее поставляются из Финляндии. АТСЦ-90 поставляются в Ленинградскую область и в Карелию

S-12 - гибридная АТС с распределенным управлением. Это система 4-го поколения. Чтобы довести систему до серийного выпуска, потребовались затраты около 1 млрд. долларов. Поэтому в разработке станции принимали участие 5 стран: Бельгия, Германия, Испания, Италия, Франция. Поэтому у системы 12 имеются разные заводы-изготовители. Например, в Россию система 12 поставляется из Бельгии фирмой Alcatel-Bell, а в Казахстан - их Германии. В 1991 году в Петербурге создано совместное предприятие, где выпускается кабельная продукция для всех заводов-изготовителей системы 12 (в России и за рубежом). В России созданы 3 сервисных центра по техническому обслуживанию системы 12: в Москве, Петербурге, Новосибирске. Кроме того, в Москве работает центр по изучению системы 12. Минимальная емкость системы 12 составляет 128 номеров, максимальная - 100000 номеров в 5-й версии, 200000 номеров в 7-й версии. Система 12 сертифицирована ЛОНИИС для использования на ГТС, АМТС, УАК, СТС

EWSD - выпускается фирмой Siemens, Германия. Сертифицирована для использования на ГТС и АМТС. Министерством связи рекомендовано во всех городах по транссибирской магистрали (от Владивостока до Челябинска) реконструировать АМТС на базе EWSD с выходом на международную сеть. EWSD имеет максимальную емкость до 250000 номеров и централизованное управление. В Ижевске создано совместное предприятие “Ижтел” по выпуску EWSD на российский рынок. Сервисный центр по техническому обслуживанию EWSD находится в Новосибирске.

AXE-10 - разработана фирмой Эриксон (Швеция). Несколько лет назад в Югославии совместно с фирмой Никола-Тесла создано совместное предприятие по выпуску АХЕ-10. В Россию поставки идут в основном от Никола-Тесла. Предельная емкость системы составляет 200000 номеров. Система сертифицирована для АМТС, УАК, ГТС, СТС

MD-110 - емкость 20-20000 номеров. Фирма Никола-Тесла. Закупается для ведомственной сети в качестве УПАТС

5ESS (фирма AT&T). Производство США. Американские фирмы начали осваивать Российский рынок недавно, примерно с 1994 года. Первая АТС типа 5 ESS поставлена в Москве в Тушинском районе. Предельная емкость системы составляет 350000 номеров. Одной такой станции достаточно для существующей Новосибирской ГТС. Эта АТС очень дорогая. Сертифицирована для работы на ГТС, АМТС, УАК. Создано совместное предприятие в Китае.

TDX - фирма Самсунг, Южная Корея. Предельная емкость 100000 номеров. Системы поставляются на Дальний Восток. TDX сертифицирована для ГТС.

SI-2000 - емкость 20 - 10000 номеров. В Екатеринбурге создано совместное предприятие с югославской фирмой “Искра” (Словения) по выпуску этих станций. Детали выпускаются в Словении, а сборка осуществляется в Екатеринбурге. Используется для СТС и УТС. Достоинство - может работать по всем типам соединительных линий(как и Квант).

UT-100 - закупается в Италии. Емкость до 100000 номеров. Распространена по всей России. Выпускает фирма Italtel.

АТС-ЦА (С-32) очень хорошая отечественная АТС разработки ЦНИИС. Предусматривает включение только цифровых абонентских линий, т.е. до абонента доводится цифровой поток 32кб/с. АТС разработана, опытная эксплуатация есть, но в серию так и не запущена. В настоящее время у этой станции уже устарела элементная база.

Все АТС 4-го поколения ориентированы также и на создание сотовых сетей.

Все названные АТС (кроме МТ-20/25) ориентированы на цифровые сети интегрального обслуживания (ЦСИО) с узкополосным цифровым потоком.

ISDN - ЦСИО-У узкополосные системы со скоростью передачи информации 64-2048 кб/с. Системы с ISDN не пользуются спросом у населения, т.к. позволяют коммутировать только телефонные каналы. Кроме телефонной связи у абонента могут быть и другие виды связи: телевидение, подвижная связь, радиосвязь и др.

BSDN - ЦСИО-Ш широкополосные системы. До абонента доходит цифровой поток со скоростью передача 150-600 мбит/с. Для таких сигналов все вышеперечисленные системы не пригодны, т.к. такие цифровые потоки требуют оптической коммутации, а это вопрос будущего.

В Новосибирске в Академгородке строится опытная BSDN и строится транспортная сеть на базе ВОЛС для использования BSDN. Система коммутации широкополосных сигналов очень дорога: чтобы довести ее до серийного выпуска, требуется 5 - 6 миллиардов долларов. BSDN - это коммутационные узлы 5-го поколения.

Краткие технические сведения о ЦСК даны в таблице 1.1.

Таблица 1.1–Технические характеристики цифровых систем коммутации

Обобщенная структурная схема цифровой системы коммутации

Рисунок 1.1 – Обобщенная структурная схема ЦСК

К - концентратор

ОП АЛ - оборудование подключения абонентских линий

ОП СЛ - оборудование подключения соединительных линий

ААЛ - аналоговая абонентская линия

ЦАЛ - цифровая абонентская линия

АСЛ - аналоговая соединительная линия

ЦСЛ - цифровая соединительная линия

ЦКП - цифровое коммутационное поле

ОТС - оборудование тональных сигналов

ОСИ - оборудование сигнализации

УС - управляющая система

УВВ - устройства ввода-вывода

Назначение:

ОП АЛ - служит для согласования ААЛ и ЦАЛ с цифровым коммутационным полем. Включает в себя абонентские интерфейсы и устройства преобразования аналоговых сигналов в ИКМ-сигналы. Число ОП АЛ зависит от емкости АТС. Минимальное число абонентских линий в ОП АЛ равно 64.

ОП СЛ служит для согласования АСЛ и ЦСЛ с цифровым коммутационным полем. Нужно иметь в виду, что ЦСЛ и ИКМ-тракт - это одно и то же. ОП СЛ включает в себя интерфейсы соединительных линий и устройства преобразования аналоговых сигналов в ИКМ-сигналы. Минимальное число АСЛ в ОП СЛ равно 32 (т.е. 1 ИКМ-тракт). Не все ЦАТС имеют устройства для подключения АСЛ. За рубежом таких линий нет, т.к. очень сложно согласовать ОП АСЛ с оборудованием ЦАТС.

ОСИ - используется для организации сигнализации в пределах АТС и межстанционной связи. ОСИ обеспечивает прием и передачу всех линейных сигналов, сигналов управления и сигналов межпроцессорного обмена.

ИТС - формируют и выдают в сторону абонента информационные сигналы - Ответ станции, Занято, контроль посылки вызова.

УС - осуществляет все процессы обслуживания вызовов и технической эксплуатации АТС. Обеспечивает контроль работоспособности АТС и все режимы технической эксплуатации.

УВВ - это видеотерминалы и принтеры, предназначенные для выполнения всех процессов по технической эксплуатации.

ЦКП (ОК) - используется для коммутации всех временных каналов, включаемых в ЦКП. Все устройства АТС включаются в ЦКП через ИКМ-тракты (ИКМ-линии). Первичная группа ИКМ-тракта составляет 30/32 временных канала независимо от системы передачи. 0-Й канал используется для передачи синхросигналов, 16-й канал используется для передачи сигнальной информации, каналы 1-15, 17-31 - разговорные.

К - используются для подключения удаленных абонентов в ЦСК. Это часть оборудования ЦСК, вынесенная в место концентрации абонентов.

Особенности построения цифровых систем коммутации

1. Использование временного деления каналов и временной коммутации каналов при построении цифрового коммутационного поля. Любой сигнал через коммутационное поле цифровой системы коммутации передается в цифровой форме.

2. Использование типовых каналов, параметры которых нормализованы:

Канал тональной частоты с эффективно передаваемой полосой частот 0,3-3,4кГц

Первичный цифровой канал со скоростью передачи информации 64 кБ/с

3. Подключение цифровых абонентских линий без дополнительных преобразователей на АТС. Преобразование осуществляется в абонентской установке, в качестве которой можно использовать любое устройство.

4. Использование трактов приема и трактов передачи при установлении соединения. Тракты приема и тракты передачи разделены, поэтому любое соединение использует 2 временных канала.

5. Использование оборудования сигнализации для приема и передачи сигнализации по 16 каналу и по разговорным каналам. МККТТ рекомендован ОСК№7.

6. Использование концентраторов, позволяющих существенно снизить затраты на абонентскую сеть, т.к. стоимость концентратора + стоимость систем передачи много меньше стоимости абонентской сети. (Недостаток: все соединения одного концентратора осуществляются через ЦКП опорной АТС).

Рисунок 1.2 – Подключение концентраторов к ЦСК

Достоинства ЦСК:

1. Резкое уменьшение стоимости линейных сооружений за счет уменьшения затрат на абонентскую сеть при использовании концентраторов.

2. Уменьшение затрат на производство, монтаж и эксплуатацию ЦСК за счет использования более совершенной элементной базы, за счет простоты монтажа, за счет уменьшения количества обслуживающего персонала, высокой автоматизации работ по техническому обслуживанию ЦСК, за счет высокой надежности работы оборудования ЦСК.

Таблица 1.2

	Производство	Монтаж	Эксплуатация
АТСКУ
АТСКЭ	30 - 40	40 - 50	10 - 20
АТСЦ	20 - 30	10 - 20	5 - 10

3. Уменьшение производственных площадей под оборудование ЦСК . Для размещения оборудования требуется производственная площадь в 4 - 6 раз меньше, чем под механическую за счет уменьшения габаритов.

4. Использование центров технической эксплуатации ЦТЭ , позволяющих дистанционно управлять работами по техническому обслуживанию нескольких цифровых АТС и наблюдать за работой нескольких АТС из одного центра. При этом дополнительного оборудования не требуется, весь контроль ведется программными средствами.

5. Полная автоматизация контроля функционирования оборудования .

6. Уменьшение металлоемкости конструкций ЦСК.

7. Улучшение качества передачи и коммутации .

8. Увеличение количества ДВО для пользователей .

Недостатки ЦАТС:

1. Большие затраты на электроэнергию: 1,2 - 3 ватта на 1 вывод(не меньше, чем в аналоговых АТС). Это можно объяснить тем, что в механических АТС управляющие устройства работают только при наличии вызова, а в цифровых - непрерывно.

Сети с коммутацией каналов обладают несколькими важными общими свойствами независимо от того, какой тип мультиплексирования в них используется.

Сети с динамической коммутацией требуют предварительной процедуры установления соединения между абонентами. Для этого в сеть передается адрес вызываемого абонента, который проходит через коммутаторы и настраивает их на последующую передачу данных. Запрос на установление соединения маршрутизируется от одного коммутатора к другому и в конце концов достигает вызываемого абонента. Сеть может отказать в установлении соединения, если емкость требуемого выходного канала уже исчерпана. Для FDM-коммутатора емкость выходного канала равна количеству частотных полос этого канала, а для TDM-коммутатора - количеству тайм-слотов, на которые делится цикл работы канала. Сеть отказывает в соединении также в том случае, если запрашиваемый абонент уже установил соединение с кем-нибудь другим. В первом случае говорят, что занят коммутатор, а во втором - абонент. Возможность отказа в соединении является недостатком метода коммутации каналов.

Если соединение может быть установлено, то ему выделяется фиксированная полоса частот в FDM-сетях или же фиксированная пропускная способность в TDM-сетях. Эти величины остаются неизменными в течение всего периода соединения. Гарантированная пропускная способность сети после установления соединения является важным свойством, необходимым для таких приложений, как передача голоса, изображения или управления объектами в реальном масштабе времени. Однако динамически изменять пропускную способность канала по требованию абонента сети с коммутацией каналов не могут, что делает их неэффективными в условиях пульсирующего трафика.

Недостатком сетей с коммутацией каналов является невозможность применения пользовательской аппаратуры, работающей с разной скоростью. Отдельные части составного канала работают с одинаковой скоростью, так как сети с коммутацией каналов не буферизуют данные пользователей.

Сети с коммутацией каналов хорошо приспособлены для коммутации потоков данных постоянной скорости, когда единицей коммутации является не отдельный байт или пакет данных, а долговременный синхронный поток данных между двумя абонентами. Для таких потоков сети с коммутацией каналов добавляют минимум служебной информации для маршрутизации данных через сеть, используя временную позицию каждого бита потока в качестве его адреса назначения в коммутаторах сети.

Обеспечение дуплексного режима работы на основе технологий FDM, TDM и WDM

В зависимости от направления возможной передачи данных способы передачи данных по линии связи делятся на следующие типы:

o симплексный - передача осуществляется по линии связи только в одном направлении;

o полудуплексный - передача ведется в обоих направлениях, но попеременно во времени. Примером такой передачи служит технология Ethernet;

o дуплексный - передача ведется одновременно в двух направлениях.

Дуплексный режим - наиболее универсальный и производительный способ работы канала. Самым простым вариантом организации дуплексного режима является использование двух независимых физических каналов (двух пар проводников или двух световодов) в кабеле, каждый из которых работает в симплексном режиме, то есть передает данные в одном направлении. Именно такая идея лежит в основе реализации дуплексного режима работы во многих сетевых технологиях, например Fast Ethernet или АТМ.

Иногда такое простое решение оказывается недоступным или неэффективным. Чаще всего это происходит в тех случаях, когда для дуплексного обмена данными имеется всего один физический канал, а организация второго связана с большими затратами. Например, при обмене данными с помощью модемов через телефонную сеть у пользователя имеется только один физический канал связи с АТС - двухпроводная линия, и приобретать второй вряд ли целесообразно. В таких случаях дуплексный режим работы организуется на основе разделения канала на два логических подканала с помощью техники FDM или TDM.

Модемы для организации дуплексного режима работы на двухпроводной линии применяют технику FDM. Модемы, использующие частотную модуляцию, работают на четырех частотах: две частоты - для кодирования единиц и нулей в одном направлении, а остальные две частоты - для передачи данных в обратном направлении.

При цифровом кодировании дуплексный режим на двухпроводной линии организуется с помощью техники TDM. Часть тайм-слотов используется для передачи данных в одном направлении, а часть - для передачи в другом направлении. Обычно тайм-слоты противоположных направлений чередуются, из-за чего такой способ иногда называют «пинг-понговой» передачей. TDM-разделение линии характерно, например, для цифровых сетей с интеграцией услуг (ISDN) на абонентских двухпроводных окончаниях.

В волоконно-оптических кабелях при использовании одного оптического волокна для организации дуплексного режима работы применяется передача данных в одном направлении с помощью светового пучка одной длины волны, а в обратном - другой длины волны. Такая техника относится к методу FDM, однако для оптических кабелей она получила название разделения по длине волны (Wave Division Multiplexing, WDM). WDM применяется и для повышения скорости передачи данных в одном направлении, обычно используя от 2 до 16 каналов.

Коммутация пакетов

Принципы коммутации пакетов

Коммутация пакетов - это техника коммутации абонентов, которая была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. Эксперименты по созданию первых компьютерных сетей на основе техники коммутации каналов показали, что этот вид коммутации не позволяет достичь высокой общей пропускной способности сети. Суть проблемы заключается в пульсирующем характере трафика, который генерируют типичные сетевые приложения. Например, при обращении к удаленному файловому серверу пользователь сначала просматривает содержимое каталога этого сервера, что порождает передачу небольшого объема данных. Затем он открывает требуемый файл в текстовом редакторе, и эта операция может создать достаточно интенсивный обмен данными, особенно если файл содержит объемные графические включения. После отображения нескольких страниц файла пользователь некоторое время работает с ними локально, что вообще не требует передачи данных по сети, а затем возвращает модифицированные копии страниц на сервер - и это снова порождает интенсивную передачу данных по сети.

Коэффициент пульсации трафика отдельного пользователя сети, равный отношению средней интенсивности обмена данными к максимально возможной, может составлять 1:50 или 1:100. Если для описанной сессии организовать коммутацию канала между компьютером пользователя и сервером, то большую часть времени канал будет простаивать. В то же время коммутационные возможности сети будут использоваться - часть тайм-слотов или частотных полос коммутаторов будет занята и недоступна другим пользователям сети.

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Напомним, что сообщением называется логически завершенная порция данных - запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл, и т. п. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт. Напротив, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения (рис. 2.29). Пакеты транспортируются в сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге - узлу назначения.

Рис. 2.29. Разбиение сообщения на пакеты

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета (рис. 2.30). В этом случае пакет находится некоторое время в очереди пакетов в буферной памяти выходного порта, а когда до него дойдет очередь, то он передается следующему коммутатору. Такая схема передачи данных позволяет сглаживать пульсации трафика на магистральных связях между коммутаторами и тем самым использовать их наиболее эффективным образом для повышения пропускной способности сети в целом.

Рис. 2.30. Сглаживание пульсаций трафика в сети с коммутацией пакетов

Действительно, для пары абонентов наиболее эффективным было бы предоставление им в единоличное пользование скоммутированного канала связи, как это делается в сетях с коммутацией каналов. При этом способе время взаимодействия этой пары абонентов было бы минимальным, так как данные без задержек передавались бы от одного абонента другому. Простои канала во время пауз передачи абонентов не интересуют, для них важно быстрее решить свою собственную задачу. Сеть с коммутацией пакетов замедляет процесс взаимодействия конкретной пары абонентов, так как их пакеты могут ожидать в коммутаторах, пока по магистральным связям передаются другие пакеты, пришедшие в коммутатор ранее.

Тем не менее общий объем передаваемых сетью компьютерных данных в единицу времени при технике коммутации пакетов будет выше, чем при технике коммутации каналов. Это происходит потому, что пульсации отдельных абонентов в соответствии с законом больших чисел распределяются во времени. Поэтому коммутаторы постоянно и достаточно равномерно загружены работой, если число обслуживаемых ими абонентов действительно велико. На рис. 2.30 показано, что трафик, поступающий от конечных узлов на коммутаторы, очень неравномерно распределен во времени. Однако коммутаторы более высокого уровня иерархии, которые обслуживают соединения между коммутаторами нижнего уровня, загружены более равномерно, и поток пакетов в магистральных каналах, соединяющих коммутаторы верхнего уровня, имеет почти максимальный коэффициент использования.

Более высокая эффективность сетей с коммутацией пакетов по сравнению с сетями с коммутацией каналов (при равной пропускной способности каналов связи) была доказана в 60-е годы как экспериментально, так и с помощью имитационного моделирования. Здесь уместна аналогия с мультипрограммными операционными системами. Каждая отдельная программа в такой системе выполняется дольше, чем в однопрограммной системе, когда программе выделяется все процессорное время, пока она не завершит свое выполнение. Однако общее число программ, выполняемых за единицу времени, в мультипрограммной системе больше, чем в однопрограммной.

2.2 Обзор импортных систем коммутации

Для моего дипломного проекта наиболее подходят следующие коммутационные системы: DX-200 фирмы "Telenokia" (Финляндия), SI 2000 фирмы "Iskratel" (Словения), AXE-10 фирмы "Ericsson" (Швеция), EWSD фирмы "Siemens" (Германия), S12 Alkatel фирмы "Alkatel" (Германия).

Электронная цифровая коммутационная система DX-200.Система DX-200 активно используется во всем мире уже в течение многих лет и за это время заслужила уважение своей надежной и качественной работой. Система DX-200 характеризуется временным разделением каналов в коммутационном поле и цифровым способом передачи информации на основе системы передачи ИКМ-30/32. Управление осуществляется по записанной программе с применением распределенных функциональных управляющих устройств, реализованных на микропроцессорах. Система построена по модульному принципу, как аппаратных средств, так и программного обеспечения. Все функциональные блоки и программные средства подразделяются на независимые друг от друга модули. Модули взаимодействуют посредством стандартизированных сигналов.

Cистема DX-200 может использоваться в качестве опорной станции, транзитной станции, а также абонентских концентраторов.Опорная станция обеспечивает установление оконечных соединений между телефонными аппаратами абонентов местных сетей, а также выход на зоновые, междугородние и международние сети. Станции предназначены также для работы на районированных сетях с узлами входящего и исходящего сообщения, а также на сетях без узлообразования. На сетях может использоваться 5-, 6- и 7- значная нумерация, а также смешенная нумерация.

Транзитная станция предназначена для коммутации каналов, пропуска транзитной нагрузки на городскую телефонную станцию и обеспечивает организацию узлов входящего сообщения, узлов исходящего сообщения, узлов входящего междугороднего сообщения, узлов заказно-соединительных линий, совмещенных узлов, объединяющих вышеперечисленные узлы, узлов учрежденческих сетей.

Система DX-200 обеспечивает взаимодействие с существующими на сетях станциями: декадно-шаговыми, координатными, квазиэлектронными автоматическими телефонными станциями, а также со специальными информационными службами городской телефонной станции.

Для абонентов DX-200 предусмотрен целый ряд дополнительных видов услуг:

1) сокращенный набор номера;

3) повторный вызов без нового набора номера;

5) передача вызова в случае занятости вызываемого абонента на другой телефонный аппарат;

6) передача вызова на автоинформатор или телефонистке;

7) определение номера вызываемого абонента.

В системе DX-200 повременной учет стоимости разговора осуществляется при исходящей связи с учетом категории абонентов.

В состав системы DX-200 входят два типа автоматических телефонных станций: DX-210 и DX-220. Станция DX-210 в основном испольуется в качестве автоматической телефонной станции малой емкости . Основные характеристики системы DX-200 приведены в таблице 2.2.

Электронная цифровая коммутационная система SI 2000.Система SI 2000 предназначена для обслуживания телефонных сетей пригородной и сельской местности. Передовая концепция организации сети SI 2000 является базовой стратегией. В противоположность другим решениям данная концепция обеспечивает несравнимую экономическую выгоду и гибкость. Сети связи многих стран большей частью являются еще аналоговыми, и осуществить немедленную цифровизацию всех путей передачи практически невозможно. Наряду со стандартными возможностями система SI 2000 имеет еще некоторые специфические особенности, служащие для оптимизации решений, связанных с созданием цифровой сети связи.

Во всех телефонных станциях SI 2000 интегрированы аналоговые линейные комплекты. Такое решение для имеющегося аналогового оборудования передачи является экономически наиболее выгодным.

Разработка оптимизированной сети, ориентированной на пригородную и сельскую местность, требует создания цифровых островов. Способность SI 2000 синхронизироваться от цифровой сети позволяет выполнить цифровизацию подчиненных оконечных автоматических телефонных станций и трактов передачи. Для обеспечения беспрепятственного развития сети связи узловая SI 2000 будет выполнять в целом коммутацию и аналого-цифровое преобразование. Если будет смонтирована главная цифровая городская автоматическая телефонная станция, синхронизация SI 2000 будет выполняться от нее без какого-либо дополнительного оборудования.

Абонентом системы SI 2000 предоставляет следующие услуги:

2) наличие контрольного счетчика у абонента;

3) наблюдение;

5) переадресация вызова;

6) сокращенный набор номера (прямой вызов);

7) установка на ожидание

и многие другие со всей необходимой поддержкой по учету их стоимости.

Выносные модули в SI 2000 оптимизированы в соответствии с передовой концепцией организации сети. При возникновении потребности в больших емкостях используется автономные автоматические телефонные станции семейства SI 2000. Автономная автоматическая телефонная станция может быть преобразована в выносной модуль или, наоборот, без каких-либо изменений в аппаратных средствах.

Передача по маршрутам большой протяженности в сельской местности является более дорогостоящей, чем в городских зонах. Для того, чтобы сэкономить на оборудовании передачи, в систему SI 2000 интегрировано, в качестве обязательного, устройство ответвления каналов тракта ИКМ–30. В одном тракте ИКМ поток может быть разделен максимально по 15 станциям. Оборудование передачи данных может вводить или выделять свыше двух потоков данных со скоростью 64 килобит в секунду.

Основными достоинствами системы SI 2000 является надежность (менее 0,5 отказов на 100 линий в год), простота, распределенность и модульность, экономичность [ 7 ].

Основные характеристики системы SI 2000 приведены в таблице 2.2.

Электронная автоматическая коммутационная система AXE-10.Система коммутации AXE-10 может использоваться в качестве опорной автоматической телефонной станции, в качестве различных узлов связи (включая международние), а также в качестве центральных, узловых и оконечных автоматических телефонных станций малой емкости на сельских телефонных сетях.

В зависимости от варианта предлагаемого использования различают:

1) местную станцию AXE;

2) транзитную станцию;

3) станцию мобильной (подвижной) связи для создания сотовой сети связи.

Максимальная емкость AXE-10, используемой в качестве местной автоматической телефонной станции, составляет 200000 абонентских линий при средней продолжительности разговора 100 секунд и нагрузке на одну абонентскую линию до 0,1 эрланга.

Транзитная станция типа AXE-10 рассчитана до 2048 цифровых соединительных линий, позволяет пропускать нагрузку транзита до 200 тысяч абонентских линий, включаемых в местные автоматические телефонные станции. Допустимая нагрузка на один канал соединительной цифровой линии установлена равной 0,8 Эрланга.

Для аналого-цифрового преобразования используется импульсно-кодовая модуляция со скоростью передачи информации 2048 килобит в секунду.

Обмен управляющими сигналами с координатными автоматическими телефонными станциями осуществляется на базе системы сигнализации R2 посредством многочастотного кода "2 из 6".

При междугородней связи используется преимущественно одночастотная система сигнализации, применяется также система сигнализации по общему каналу сигнализации №7.

Посредством системы эксплуатации и технического обслуживания обеспечивается постоянное и всестороннее наблюдение за порядком и результатами установления соединений, контроль поступающей нагрузки.

Основные услуги, предоставляемые абонентам:

1) сокращенный набор номера;

3) наведение справки во время разговора;

4) переадресация вызова к телефону или на автоинформатор;

5) автоматическая конференц-связь;

6) установка на ожидание в случае занятости абонента с уведомлением;

7) вызов абонента по заказу;

8) сопровождающий вызов;

9) переключение на другой аппарат при занятости или при не ответе абонента;

10) ограничение исходящей связи;

11) определение номера вызывающего абонента при наличии заявки от вызывающего абонента;

12) автоматическая побудка.

Система коммутации может быть использована для планирования и разработки сетей связи в сельской местности. При этом должны учитываться большие расстояния, низкая телефонная плотность. В основе системы AXE-10 для сельской местности лежит тот же состав оборудования, что и для цифровой сети города. Дополнительно включается в поставку удаленный абонентский мультиплексор, позволяющий подключить до 128 абонентских линий. Предусмотрено использование кабельных цифровых линий связи или линий радиосвязи для соединения удаленных абонентских мультиплексоров с опорной автоматической телефонной станцией. Разработаны варианты размещения оборудования в специальных контейнерах, содержащих необходимые устройства для включения в сеть электропитания немедленного ввода в эксплуатация.

Для абонентов учрежденческого сектора специально разработаны такие услуги, как Центрекс и передача данных по специально выделенным каналам. С помощью этой услуги часть абонентов системы коммутации объединяется в группы с закрытой нумерацией и общим вызовом со стороны телефонной сети по выделенному номеру. Практически могут создаваться учрежденческие автоматические телефонные станции на базе одного и того же оборудования коммутации.

Система коммутации AXE-10 рассчитана на использование в качестве центральной станции сотовой сети связи типа NMT-450. Разработка специальной подсистемы для включения подвижной телефонной связи позволила организовать сопряжение системы AXE-10 с базовыми станциями сотовой связи .

Основные характеристики системы AXE-10 приведены в таблице 2.2.

Электронная автоматическая коммутационная система EWSD.Система EWSD приобрела прекрасную репутацию во многих странах мира благодаря своей надежности, экономической эффективности и многообразию предоставляемых услуг.

Цифровая электронная станция EWSD применяется: с использованием удаленного цифрового блока для оптимизации абонентской сети или для внедрения в зоне новых услуг, в качестве местной телефонной станции, в качестве транзитной телефонной станции, в качестве городской и транзитной междугородней станции, в качестве коммутационного центра для подвижных объектов, в качестве сельской станции, станции малой емкости, как контейнерная станция, в качестве коммутационной системы, в качестве центра эксплуатации и технического обслуживания группы станций, в качестве узла в системе общеканальной сигнализации, в цифровой сети интегрального обслуживания, для предоставления специальных услуг.

EWSD обеспечивает эксплуатационные компании многими преимущественными возможностями, которые, в свою очередь, обуславливаются универсальностью, гибкостью и эксплуатационными качествами коммутационной системы. К основным характерным возможностям EWSD можно отнести: интегрированный надзор, включающий надзор за работой, индикацию ошибок, процедуры анализа ошибок и их диагностику, внедрение в существующие сети, выбор маршрута, выбор альтернативного маршрута, регистрация учета стоимости телефонных разговоров, измерение нагрузки, управление базой данных и других.

В EWSD могут быть использованы все стандартные системы сигнализации. Передача сигнализации также осуществляется стандартными системами. Станция может работать как с абонентами с декадным набором номера, так и с абонентами с тональным набором номера. Для регистрации учета стоимости используются все стандартные методы.

Аналоговому абоненту могут быть представлены следующие виды услуг:

1) сокращенный набор номера;

2) соединение без набора номера (прямая связь);

3) соединение без выдержки времени;

4) передача входящего вызова при отсутствии абонента на службу отсутствующих абонентов;

5) автоинформатор с заранее записанными фразами;

7) временный запрет входящей связи;

8) постановка вызова на ожидание (в случае занятости вызываемого абонента);

9) наведение справки во время разговора;

10) конференц-связь;

11) распечатанная запись длительности и стоимости разговора;

12) автоматическая побудка;

13) специальный абонент;

14) приоритет вызовов

и другие.

Для абонентов цифровой сети интегрального обслуживания дополнительно могут быть предоставлены следующие виды услуг:

1) подключение до восьми оконечных устройств одновременно;

2) изменение оконечного устройства, выбор оконечного устройства;

3) мобильность оконечного устройства;

4) индикаторы услуги;

5) изменение услуги во времени вызова;

6) работа с одновременным пользованием двумя услугами;

7) регистрация учета стоимости разговора по отдельным услугам;

8) вызова, оплачиваемые абонентом и другие .

Основные характеристики системы EWSD приведены в таблице 2.2.

Электронная автоматическая коммутационная система Alkatel S12. При разработке системы большое внимание уделялось проблемам экономичности в производстве и эксплуатации. Экономичность производства обеспечивается высокой степенью унификации оборудования.

Главной функциональной характеристикой станции "Alkatel S12" является децентрализованная структура, основанная на полностью распределенном управлении, как функциями обработки информации, так и непосредственно процессами коммутации.

В сочетании с модульностью аппаратных и программных средств распределенное управление обеспечивает:

1) высокую надежность работы оборудования;

2) возможность построения станции в широком диапазоне емкостей;

3) гибкость в плановом наращивании емкостей системы по требованиям заказчика;

4) устойчивость к изменениям системных требований в будущем, поскольку новые применения будут связаны только с доукомплектованием станции новыми аппаратными или программными модулями без изменения архитектурных принципов и базовых аппаратно-программных средств;

5) упрощение программного обеспечения.

Модульная архитектура станции обеспечивает гибкое внедрение новых технологических решений и предоставление новых услуг в условиях эксплуатации без перерывов в работе. Новые технологические решения и версии программного обеспечения внедрены на сетях различных стран, доведя "Alkatel S12" до совершенного уровня соответствия требованиям к функциональным и технико-эксплуатационным характеристикам, а также обеспечив ее дальнейший эволюционный переход к узкополосной и широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания.

Оборудование станции "Alkatel S12" предназначено для применения на сетях общего и специального назначения, охватывая спектр применения от малых вынесенных абонентских блоков до крупных городских и междугородних станций. Основными вариантами конфигурации оборудовании являются:

1) городские автоматические телефонные станции малой емкости (от 256 до 5376 абонентских линий);

2) городские автоматические телефонные станции средней и большой емкости (до 100000 абонентских линий);

3) транзитные узлы коммутации (до 60000 соединительных линий);

4) вынесенные абонентские концентраторы (до 976 абонентских линий).

Станции "Alkatel S12" обеспечивает предоставление абонентам следующих видов связи:

1) автоматическая внутренняя связь между всеми абонентами станции;

2) автоматическая входящая и исходящая местная связь к абонентам других станций;

3) транзитная связь между входящими и исходящими линиями;

4) автоматическая связь внутри определенной группы абонентов;

5) автоматическая исходящая связь к справочным службам;

6) полупостоянная коммутация.

Абонентам "Alkatel S12" предоставляются следующие виды дополнительных телефонных видов услуг:

1) переадресация входящего вызова к другому аппарату;

2) переадресация вызова в случае занятости абонента;

3) переадресация входящего вызова на автоинформатор или оператора;

4) сопровождающий вызов по паролю на аппарат, с которого заказывались услуги;

5) поисковая сигнализация;

6) установка на ожидание освобождения вызываемого абонента (ожидание с обратным вызовом);

7) повторный вызов без набора номера;

8) соединение с абонентом по предварительному заказу;

9) конференц-связь и другие.

Основные характеристики системы "Alkatel S12" приведены в таблице 2.2 .

Таблица 2.2 - Основные характеристики импортных систем коммутации

Соединительные;

Абонентские.

Наименование параметров		SI 2000	AXE-10	EWSD	Akatel S12
Максимальная абонентская емкость, номеров		10400	200000	250000	120000
Максимальное количество СЛ		3600	60000	60000	85000
Пропускная способность,(Эрл).		2500	30000	25200	30000
Максимальное количество вызовов в ЧНН		80000	1000000	1000000	1000000
Минимальное количество портов на 1-ой плате	60	16	128	256	16
Потребляемая мощность на один номер,(Вт).	0,6..0,9	0,7..1,0	0,65..0,7	0,6..1,2	0,7..1,1

Как видно из вышесказанного, параметры импортных систем коммутации близки друг к другу, и в этом случае решающее значение имеет стоимость. Вот именно по этому критерию мной выбрана система коммутации AXE-10, как наилучшая по соотношению "качество-цена".

Выделенные линии представляют собой наиболее надежное средство соединения локальных сетей через глобальные каналы связи, так как вся пропускная способность такой линии всегда находится в распоряжении взаимодействующих сетей. Однако это и наиболее дорогой вид глобальных связей - при наличии N удаленных локальных сетей, которые интенсивно обмениваются данными друг с другом, нужно иметь Nx(N-l)/2 выделенных линий. Для снижения стоимости глобального транспорта применяют динамически коммутируемые каналы, стоимость которых разделяется между многими абонентами этих каналов.

Наиболее дешевыми оказываются услуги телефонных сетей, так как их коммутаторы оплачиваются большим количеством абонентов, пользующихся телефонными услугами, а не только абонентами, которые объединяют свои локальные сети.

Телефонные сети делятся на аналоговые и цифровые в зависимости от способа мультиплексирования абонентских и магистральных каналов. Более точно, цифровыми называются сети, в которых на абонентских окончаниях информация представлена в, цифровом виде и в которых используются цифровые методы мультиплексирования и коммутации, а аналоговыми - сети, которые принимают данные от абонентов аналоговой формы, то есть от классических аналоговых телефонных аппаратов, а мультиплексирование и коммутацию осуществляют как аналоговыми методами, так и цифровыми. В последние годы происходил достаточно интенсивный процесс замены коммутаторов телефонных сетей на цифровые коммутаторы, которые работают на основе технологии TDM. Однако такая сеть по-прежнему останется аналоговой телефонной сетью, даже если все коммутаторы будут работать по технологии TDM, обрабатывая данные в цифровой форме, если абонентские окончания у нее останутся аналоговыми, а аналого-цифровое преобразование выполняется на ближней к абоненту АТС сети. Новая технология модемов V.90 смогла использовать факт существования большого количества сетей, в которых основная часть коммутаторов являются цифровыми.

К телефонным сетям с цифровыми абонентскими окончаниями относятся так называемые службы Switched 56 (коммутируемые каналы 56 Кбит/с) и цифровые сети с интегральными услугами ISDN (Intergrated Services Digital Network). Службы Switched 56 появились в ряде западных стран в результате предоставления конечным абонентам цифрового окончания, совместимого со стандартами линий Т1. Эта технология не стала международным стандартом, и сегодня она вытеснена технологией ISDN, которая такой статус имеет.

Сети ISDN рассчитаны не только на передачу голоса, но и компьютерных данных, в том числе и с помощью коммутации пакетов, за счет чего они получили название сетей с интегральными услугами. Однако основным режимом работы сетей ISDN остается режим коммутации каналов, а служба коммутации пакетов обладает слишком низкой по современным меркам скоростью - обычно до 9600 бит/с. Поэтому технология ISDN будет рассмотрена в данном разделе, посвященном сетям с коммутацией каналов. Новое поколение сетей с интеграцией услуг, названное B-ISDN (от broadband - широкополосные), основано уже целиком на технике коммутации пакетов (точнее, ячеек технологии АТМ), поэтому эта технология будет рассмотрена в разделе, посвященном сетям с коммутацией пакетов.

Пока географическая распространенность аналоговых сетей значительно превосходит распространенность цифровых, особенно в нашей стране, но это отставание с каждым годом сокращается.

Комутація каналів і пакетів

Коммутация каналов является доминирующей технологией передачи речи и данных. Связь с коммутацией каналов предполагает, что имеется заранее определенный тракт связи между двумя станциями. Этот тракт - связанная последовательность каналов между узлами эти. В каждом физическом канале для данного соединения выделяется логический канал. Связь с коммутацией каналов включает три фазы, которые можно рассмотреть на примере (рис. 1.).

1. Установление соединения . Прежде чем можно будет передать какие-то сигналы, должно быть установлено сквозное соединение (от станции к станции). Например, станция А посылает узлу 4 запрос, требуя соединения со станцией Е . Как правило, канал от А до 4 является выделенным, т.е. часть соединения уже существует. Узел 4 должен найти следующий участок маршрута по направлению к узлу 6. На основе данных маршрутизации и сведений о доступности и, возможно, стоимости узел 4 выбирает канал к узлу 5, занимает в нем свободный логический канал (с использованием частотного или временного уплотнения) и посылает сообщение с требованием соединения с Е . Теперь, создан выделенный тракт от А через 4 до 5. Поскольку к узлу 4 может быть подключено много станций, этот узел должен быть способен создавать внутренние тракты от многих станций ко многим узлам . Остальная часть процесса выполняется подобным образом. Узел 5 выделяет канал к узлу 6 и внутри сети подключает этот канал к каналу от узла 4. Узел 6 завершает соединение, устанавливая канал к Е . В заключение определяется, занята станция Е или готова к приему соединения.

2. Передача данных . Теперь можно передать по сети информацию от А к Е . Данные могут быть аналоговыми или цифровыми, в зависимости от природы сети. Поскольку развитие средств связи происходит в направлении к полностью интегрированным цифровым сетям, господствующим методом, как для голоса, так и для данных становится цифровая (двоичная) передача. Тракт связи образуют: канал А-4 , внутренняя коммутация в узле 4; канал 4-5, внутренняя коммутация в 5; канал 5-6, внутренняя коммутация в 6; канал 6-Е . Как правило, соединение является дуплексным.

3. Разрыв соединения . После некоторого периода передачи данных соединение завершается, обычно это действие инициирует одна из двух станций. Узлам 4, 5 и 6 должны быть переданы сигналы на освобождение выделенных ресурсов .

Заметьте, что тракт соединения устанавливается до того, как начинается передача данных. Следовательно, канал между каждыми двумя узлами должен иметь резерв пропускной способности, а каждый узел должен иметь свободную коммутационную способность, чтобы обслужить требуемое соединение. Коммутаторы должны уметь самостоятельно выделять эти ресурсы и определять маршрут через сеть.

Коммутация каналов может быть довольно неэффективной . Ресурсы каналов выделяются на весь срок действия соединения, даже если данные фактически не передаются. При передаче голосовых данных степень использования может быть дольно высокой, но все же не достигает 100%.

При соединении терминала и компьютера канал большую часть времени может оставаться неиспользуемым . На степень использования влияет задержка начала передачи сигналов, требуемая для установления связи. Но как только соединение будет установлено, наличие сети становится практически незаметным для пользователей. Информация передается с постоянной скоростью без задержек, исключая лишь задержку при распространении по каналам. Задержка на каждом узле незначитель на.

Метод коммутации каналов был создан для обслуживания голосового обмена, но теперь он используется и при обмене данными. Наиболее известный пример сети с коммутацией каналов - телефонная сеть общего пользования (рис. 2). Она фактически представляет собой совокупность национальных сетей, которые соединяются для обслуживания международных звонков. Хотя эта сеть первоначально была разработана и построена для аналоговых абонентов-телефонов, она обслуживает значительный поток данных через модемы и постепенно превращается в цифровую сеть. Еще один известный пример использования коммутации каналов - ведомственные телефонные сети, применяемые для соединения телефонов в здании или офисе. Коммутация каналов также применяется в частных сетях. Как правило, такую сеть создает корпорация или другая большая организация для связи между своими филиалами. Такая сеть обычно состоит из ведомственных систем в каждом филиале, соединенных выделенными линиями, предоставленными каким-либо оператором связи. Последний распространенный пример использования коммутации каналов - коммутатор данных. Коммутатор данных подобен ведомственной телефонной станции, но предназначен для соединения устройств обработки цифровых данных, таких, как терминалы и компьютеры.

Рис. 2. Пример соединения через общедоступную сеть с коммутацией каналов

Общедоступную сеть связи можно описать с использованием четырех универсальных архитектурных компонентов.

− Абоненты . Устройства, которые подключаются к сети. До сих пор большую часть абонентских устройств в общедоступных сетях связи составляют телефоны, но доля устройств передачи данных год от года растет.

− Абонентская линия . Канал между абонентом и сетью. Называется также абонентским шлейфом или абонентским каналом. Почти во всех абонентских линиях используются витые пары. Длина абонентской линии обычно составляет от нескольких километров до нескольких десятков километров.

− Коммутаторы . Центры коммутации в сети. Центр коммутации, который непосредственно обслуживает абонентов, называется конечной станцией . Как правило, конечная станция обслуживает тысячи абонентов в ограниченной области. Например, в США имеется более 19 000 конечных станций, поэтому нереально для каждой конечной станции иметь прямую линию к каждой из других конечных станций; потребовалось бы порядка 2×10 8 каналов. Взамен этого применяются промежуточные коммутаторы .

− Магистрали . Каналы между коммутаторами. Магистрали, благодаря частотному или временному уплотнению, содержат множество каналов звуковой частоты. Раньше магистрали назывались многоканальными линиями связи.

Абоненты соединяются непосредственно с конечной станцией, которая коммутирует телефонный обмен между абонентами и между абонентом и другими коммутаторами. Другие коммутаторы отвечают за маршрутизацию и коммутацию телефонного обмена между конечными станциями. Это различие показано на рис. 3. Соединение между двумя абонентами, подключенными к одной и той же конечной станции, создается таким же образом, как описано выше. Если абоненты подключены к разным конечным станциям, соединение между ними стоит из цепи соединений через одну или более промежуточных станций. На рисунке соединение между абонентами а и b создается путем их простой коммутации через конечную станцию. Установка соединения между c и d более сложна. На конечной станции абонента с устанавливается соединение между линией абонента с и одним каналом магистрали с временным уплотнением к промежуточному коммутатору. В промежуточном коммутаторе этот канал соединяется с каналом с временным уплотнением, ведущим к конечной станции абонента d . На этой конечной станции канал соединяется с линией абонента d .

Рис. 3. Установка соединения

Технология коммутации каналов развивалась под воздействием тех же требований, которые предъявлялись к передаче голосовых сигналов.

Одно из таких требований - как можно меньшая задержка при передаче сигналов и, конечно, отсутствие изменений во время этой задержки . Должна была поддерживаться постоянная скорость передачи сигнала, поскольку передача и прием осуществляются при одной и той же скорости. Выполнение этих требований необходимо, чтобы происходил обычный разговор людей. Кроме того, качество принимаемого сигнала должно быть достаточно высоким, чтобы, как минимум, обеспечивать разборчивость речи.

Коммутация каналов стала широко распространенной и доминирующей потому, что она хорошо подходит для аналоговой передачи голосовых сигналов. В сегодняшнем цифровом мире ее неэффективность очевидна. Однако, несмотря на свою неэффективность, коммутация каналов остается привлекательной технологией как для локальных, так и для глобальных сетей. Одно из ее главных преимуществ - незаметность для пользователя. Когда соединение установлено, для подключенных станций оно кажется прямым, никакая дополнительная сетевая логика на этих станциях не требуется.