7.2 Структура цифровых телефонных сетей общего пользования

Цифровой называют сеть, в которой информация передается между абонентскими пунктами (АП) пользователей только в цифровой форме. Структура цифровой сети может быть существенно упрощена по сравнению со структурой аналоговой вторичной телефонной сети. Это связано, прежде всего, с тем, что нет таких жестких ограничений максимальной емкости ЦСК (количества порто – абонентских и соединительных линий), какие существуют для аналоговых оконечных станций и узлов. Поэтому для построения цифровой сети заданной емкости требуется меньше количество станций, чем для построения аналоговой сети. Еще одно важное отличие цифровой сети от аналоговой – практическое отсутствие ограничений на расстояние между станциями и узлами благодаря использованию систем передачи ИКМ. Эти особенности позволяют строить цифровую городскую или ведомственную сети как одноуровневую ( т. е. Без узлов. Станции такой сети могут быть связаны друг с другом по способу «каждая с каждой» линиями ИТКМ.

Эти станции могут использоваться как оконечные или как оконечные и транзитные. Для целей обмена сигнальными сообщениями при межстанционной связи в цифровой сети выделяют сигнальную подсеть с КП. Эта подсеть образована пунктами сигнализации (ПС) и связывающими их ОКС. Сигнальные сообщения в этой подсети передаются в форме пакетов переменной длины с высокой скоростью и верностью. В сигнальной подсети, являющейся эффективным транспортным средством, передаются не только сигнальные сообщения традиционных пользователей, но и команды управления сетью, а также данные для администрирования.

Сетью с описанными свойствами может поддерживать множество служб – таких как телефонную, передачи данных, изображений – и ее принято называть цифровой сетью интегрального обслуживания. Станции цифровой сети, реализуя функции оконечных и транзитных, могут иметь емкость до 60 тыс. порто и более. В цифровой сети исключительно широко используются выносы (концентраторы) части оборудования оконечных станций, так как это позволяет снизить затраты на абонентскую сеть, называемую сетью доступа (сетью доступа пользователей к ресурсам цифровой сети).

7.3 Развитие телефонной сети общего пользования

В г. Одессе уже практически произошла замена декадно-шаговых АТС. И начата замена координатных АТС. Так АТС-26 координатной системы уже заменена на 726 цифровую станцию.

Дальше строится сеть сигнализации ОКС на всех участках цифровой сети, и создаются центры технического обслуживания и технической эксплуатации (ЦТО) и центры генерации программ.

7.4 Сигнализация на телефонных сетях. Абонентская сигнализация, межстанционная сигнализация – 2ВСК, ДКБИ, МЧК

7.4.1 Виды сигнализации

На сетях электросвязи действую следующие виды сигнализации:

• информационная;

• линейная;

• управляющая.

7.4.2 Информационные сигналы информируют абонентов о процессах происходящих в системах коммутации в процессе установления и разрушения соединения, а также в процессе передачи пользовательской информации.

При телефонной связи информационные сигналы передаются абонентам А и Б частотами 425 Гц и 25 Гц. Частота 425 Гц используется для передачи: сигнала станции (СС) непрерывный сигнал; сигнала «Занято» прерывистый сигнал с периодом прерывания 0,3 с; сигнала «контроль посылки вызова 1с посылка и 4 с пауза. Имеются и другие информационные сигналы, расположенные в разговорном спектре (сигналы «ждите», подключение другого абонента во время разговора и др.

Частота 25 Гц используется для посылки сигнала вызова. При этом напряжение ПВ порядка 100 В, в то время как сигналы частотой 425 Гц, напряжением порядка 1..5 В. Информационные сигналы передаются по разговорным цепям.

7.4.3. Линейные сигналы используются для: занятия и освобождения абонентских и соединительных линий, передача сигналов ответа абонента, отбоя абонентов, освобождения приборов занятых в процессе соединение.

7.4.3.1. Линейные сигналы по абонентским линиям передаются постоянным током путем замыкания или размыкания шлейфа абонентской линии в телефонном аппарате. В исходном состоянии, когда микротелефонная трубка на аппарате, шлейф абонентской линии разомкнут контактом рычажного переключателя. Ток в линии отсутствует, на АТС фиксируется свободное состояние абонентской линии. При снятии микротелефонной трубки замыкается шлейф абонентской линии (цепь постоянного тока) и АТС воспринимает вызов от абонента. При отбое после разговора шлейф абонентской линии размыкается рычажным переключателем, постоянный ток прекращается и АТС фиксирует свободное состояние АЛ.

7.4.3.2 Линейные сигналы по межстанционным линиям могут передаваться гальваническим способом постоянным током или частотным способом. Постоянным током сигналы передаются между линейными комплектами с дальнейшей передачей управляющим устройствам. Рассмотрим схему рис 5.1

7.4.4 Управляющие сигналы используются для передачи адресной информации и ее запросов.

Управляющие сигналы от телефонного аппарата могут передаваться декадными шлейфными импульсами или частотным способом DTMF. Этот вопрос рассматривался в первой лекции.

Управляющие сигналы по межстанционным линиям могут передаваться декадными батарейными импульсами и многочастотным способом. По межстанционным линиям управляющие сигналы передаются между управляющими устройствами.

7.4.4.1 Батарейный способ. Рассмотрим рис.7.5.

К разговорным провода а и б с помощью ключей К подключается батарея. К проводу а + 60 В, а к проводу б – 60 В. На другой АТС в приемном устройстве к проводу а подключен – 60 В , а к проводу б + 60 В. Устройство управления АТС-1 подключает батарею к проводам а и б в соответствие с частотой декадных импульсов. Приемник П принимает эти импульсы и передает их в свое УУ.

7.4.4.2 Многочастотный способ передачи адресной информации. Для передачи используются 6 частот 700, 900, 1100, 1300, 1500 и 1700 Гц. Каждый сигнал передается двумя частотами из этого набора. Рассмотрим таблицу 7.1.

Частоты обозначаются с использованием индексов.

f₀ =700, f₁=900, f2=1100 f₄ =1300 f₇ =1500 f₁₁ 1700 Гц.

Сумма индексов соответствует передаваемой цифре.

Таблица 7.1 – Многочастотный код

№ сигнала	Цифра	Частоты	Команда
1	1	f0 f1	Передать первую цифру частотным способом
2	2	f0 f2	Передать следующую цифру частотным способом
3	3	f1 f2	Повторить переданную цифру частотным способом
4	4	f0 f4	Окончание соединения
5	5	f1 f4	Разъединение
6	6	f2 f4	Повторить цифру, принятую с искажением
7	7	f0 f7	Отсутствие соединительных путей
8	8	f1 f7	Передать номер батарейным способом сначала с первой цифры
9	9	f2 f7	Передать следующую и остальные цифры батарейным способом
10	0	f4 f7	Повторить ранее переданную и затем остальные цифры батарейным способом
11
12		f1 f11	П одтверждение о получении сигнала
13		f2 f11	П овторить сигнал, принятый с искажениями
14
15		f7 f11	Отсутствие частотной информации

Этот сигнальный код можно передавать на любые расстояния в отличие от батарейного и используется в координатных АТС и для передачи АОН.

7.4.5 Методы передачи сигналов:

Метод челнока – запрос - передача, запрос-передача.

Интервальный пакет – один запрос и передача с интервалами.

Безинтервальный пакет – один запрос и передача цифр без интервала.

Передача с помощью двух выделенных сигнальных каналов 2 ВСК. Используется в цифровых системах передачи. В тракте Е1 КИ №16 используется под сигнализацию. Рассмотрим рис. 7.6.

Линейные – занятие и освобождение каналов, отбой, передаются по 16 КИ ЦСП.

Управляющие – передача номера и его запросы и подтверждения. Используется ДКБИ по 16 КИ, МЧК по разговорным проводам.

Для передачи ЛУС биты 16 КИ разбиваются на 2 части, рис.5.3.

Разрядами Р0 и Р1 передается сигнализация о 1…15 КИ, а Р4, Р5 – 17…31 о КИ.

Информация о всех 1..15, 17..31 каналах передается за 1 сверхцикл.

В первом цикле 1 и 17, во втором 2. 18 и т.д.

Рассмотрим табл.7.7 сигналов 16 КИ.

Таблица 5.2 – Межстанционная сигнализация по 16 КИ.

Этапы соединений	Название этапа		16 КИ		16 КИ		Информационный канал
			1 СК	2 СК	1 СК	2 СК
1	Контроль исходного состояния				1
2	Занятие			1
3	Набор номера	ДКБИ		1
		МЧК		1			2 из 6
4	Ответ Б (запрос АОН)			1		1
5	Отбой А		1	1		1
	Отбой Б			1	1	1
6	Разъединение и переход в исходное состояние				1

Сравнение ДКБИ и МЧК

Передаем 10 цифр

ДКБИ Т = 1,5 n = 10 1,5 = 15c

Челнок 10 запрос. и 10 цифр Т = 20 (50+50) = 2 с

Паекет 1 запрос 10 цифр Т = 11 (50+50) = 1,1 с

Безинтервальный пакт Т = 11 50 = 0,5 с.

В настоящее время для ускорения процессов установления соединения используют ОКС №7. Для ОКС может использоваться один канальный интервал на скорости 64 кбит/с. При этом можно управлять до сотни каналов.

Для большего числа каналов может использоваться тракт Е1. В этом случае можно управлять 1000 каналами.

Внутрисистемная сигнализация используется в цифровых системах коммутации. Например в ЦСК «Квант». Для внутрисистемной сигнализации используется 16 КИ. Сигнализация передается между управляющими устройствами разных блоков. В 16 КИ за один сверхцикл передается пакет информации.

Таблица 5.2 – Структура сверхцикла в ВОКС системы “Квант-Е”

№ байта	Номера битов								Назначение байтов
	7	6	5	4	3	2	1	0
0	0	0	0	0	1	0	1	1	Синхрослово сверхцикла
1		S				ИД
2	Код состояния или линейного сигнала								Первое двухбайтовое сигнальное сообщение
3	Номер канала
4	Х	Х	Х	Х	О				Второе двухбайтовое сигнальное сообщение
5				Х	Х	Х	Х	Х
12	Х	Х	Х	Х	О				Шестое двухбайтовое сигнальное сообщение
13				Х	Х	Х	Х	Х
14	Байт рестарта
15	Контрольная сумма

В каждом ВОКС создан сверхцикл из 16 циклов продолжительностью 2 мс. В нем передается сигнальный пакет из 16 байт (табл. 5.2). В таблице следующие обозначения:

S – статус бит указывает на наличие изменений в пакете сравнительно с предыдущим;

ИД – индикатор длины, то есть число содержательных двухбайтовых сообщений в пакете;

О – примета цифры;

Шесть двухбайтовых сообщений.

Байт рестарта, определяющий состояние всех каналов.

Контрольная сумма байтов 1-14 для проверки правильности приема пакета.

Биты с незаполненными клетками не используются.

Байт рестарта определяет положение всех каналов. Каждое двухбайтовое сообщение содержит код линейного сигнала, цифру номера или код состояния оборудование и также номер канала, которому отвечает данное сообщение.

Лекция 8

8 СЕТИ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ NGN

8.1 Современное состояние и тенденции развития телекоммуникаций в мире. Предпосылки развития сетей нового поколения NGN

Состояние телекоммуникаций в разных странах находится на этапах переходного периода от использования коммутации каналов к использованию коммутации пакетов. Этапы перехода в разных странах зависят от состояния телекоммуникационных сетей и экономики этих стран. Если рассматривать Украину, то основу построения сетей составляют аналоговые телефонные станции, которые по мере роста экономики операторов связи заменяются цифровыми АТС с коммутацией каналов. В более развитых странах процесс цифровизации практически завершен и сети телекоммуникаций таких стран сейчас модернизируются с применением систем с коммутацией пакетов.

Переход к пакетным технологиям при модернизации и построении новых сетей связи общего пользования (ССОП) стал настоятельно необходим. Традиционные операторы связи приступили к перестройке своих сетей с ориентацией на пакетную коммутацию и придание им свойств мультисервисности.

Операторы заинтересованы в построении такой сети связи, которая бы поддерживала непрерывный контроль процессов обработки вызовов клиента и предоставления услуг по одним и тем же правилам, гарантирующим запрошенный уровень качества обслуживания, независимо от способов транспортировки данных и видов используемого оборудования.

Развитие телекоммуникационных сетей определяется факторами:

 рост трафика (трафик Интернет растет в мире ежегодно на 60-80 %, а в последние годы составил 180 %, число абонентов широкополосного доступа со скоростью до 80 % в год);

 потребность общества в новых услугах,

 развитием технологий (xDSL, технологии оптического доступа (OAN - Optical Access Networks), радиодоступа  Wi-Fi, WiMAX) и так далее.

Потребности общества в новых услугах приводят к изменению идеологии в телекоммуникациях каждые 10 лет. В 1980 годах появились оптические технологии, аналоговый беспроводный доступ, в 1990  мультиплексирование в оптоволокне, началась эпоха мобильной связи и использование Интернет.

Сегодня  это сети следующего поколения (Next Generation Network).

NGN  это гетерогенная мультисервисная сеть, обеспечивающая передачу всех видов медиатрафика и распределённое предоставление неограниченного спектра телекоммуникационных услуг (Triple Play Service речь, данные видео) с возможностью их добавления, редактирования, распределённой тарификации и поддержкой передачи трафика с различными требованиями к качеству обслуживания QoS.

Мультисервисная сеть – сеть связи, построенная в соответствии с концепцией сети связи следующего поколения NGN и обеспечивающая передачу речи, данных, видео, мультимедиа и предоставление неограниченного набора услуг.

Несмотря на то, что опубликовано большое количество рекомендаций ITU-T (серия Y.xxxx), посвященных глобальной информационной инфраструктуре (GII) и NGN, согласованная концепция сети следующего поколения пока не разработана. Ряд авторов рассматривает NGN как инструмент для модернизации сетей связи.

Мультисервисные услуги можно условно разделить на три группы:

 услуги передачи речевых сообщений;

 услуги передачи видеоизображений (передача неподвижных изображений, телефакс, цветной факс, видеотелефония, видеконференции, передача видеоизображений, передача телевизионных изображений высокой четкости);

 услуги передачи данных (телетекст, интерактивный обмен данными, передача больших объемов данных, поиск документов, и т.д.).

Стратегия перехода к NGN

Начальный этап перехода к NGN, когда основной нагрузкой остается трафик речи, обслуживаемый в традиционном режиме «коммутация каналов», вторым (по значимости) является трафик данных, направляемый в Internet оборудованием с коммутацией пакетов. Пока транспортные ресурсы в основном предназначены для обслуживания речи.

Предпоследний этап перехода к NGN, когда значительная часть общей нагрузки обслуживается по технологии «коммутация пакетов». Эта технология используется не только для данных, но и для речи (например, в виде VoIP). Доля оборудования, использующего технологию «коммутация пакетов», становится доминирующей. Возрастает пропускная способность транспортной сети за счет предоставления новых широкополосных услуг. В ТФОП обслуживается только та часть трафика речи, которая использует технологию коммутации каналов, и нагрузка, создаваемая доступом в Internet dial-up. Все остальные виды услуг обеспечиваются сетью NGN. Ее ядро  Internet.

Последний этап перехода к NGN подразумевает демонтаж оборудования, которое использует технологию «коммутация каналов».

6.2 Планирование номенклатуры услуг и параметров мультисервисного абонентского доступа

Потенциальная номенклатура услуг, которые могут предоставляться абонентам мультисервисного доступа, в общем случае включает:

1 традиционная телефонная связь через телефонную сеть общего пользования (ТфОП);

2 доступ к дополнительным услугам ТфОП;

3 факсимильная связь (факс групп 3 и 4);

4 доступ к услугам интеллектуальной сети ІN (Іntellіgent Network);

5 услугу виртуальной частной сети VPN (Vіrtual Prіvate Network);

6 услугу виртуальной локальной компьютерной сети VLAN (Vіrtual Local Area Network);

7 разные типы доступа к информационным ресурсам сети Іnternet (постоянное или коммутируемое соединение, выделенная линия);

8 электронную почту;

9 доступ к услугам ІР-телефонии (обмен голосовой информацией с разной скоростью кодирование для обеспечения желательного качества обслуживания по приемлемой цене);

10 доступ в реальном времени к цифровой телевизионной сети через Іnternet (ІP TV);

11 обмен файлами;

12 обмен видеоинформацией в реальном времени для организации видеотелефонной связи и, возможно, видеоконференций разного степени сложности, в зависимости от типа видеоинформации, количества участников и топологи их соединения: распределительная (broadcast), многопунктно-многопунктна (multіpoіnt-to-multіpoіnt) и т.п.;

13 услугу распределенного офиса (телеробота);

14 услугу электронного бизнеса (коммерция, банковские операции, реклама и т.п.);

15 услугу дистанционного обучения;

16 услугу дистанционного медицинського обслуживание (телемедицина);

17 услугу "применимые программы по запросу" AoD (Applіcatіon On Demand);

18 услугу "видео по запросу" VoD (Vіdeo on Demand);

19 услугу "игры по запросу" для нескольких игроков GoD (Games on Demand);

20 переговоры в квазиактивном (quasі on-lіne) режиме (ІCQ).

Предоставление указанных услуг может сопровождаться разными дополнительными возможностями для абонентов, в частности:

предоплаты услуг;

адаптироование услуг к профилю пользователя;

предшествующего просмотра содержимого информации, получаемой по запросу (Try before Pay);

предъявление претензий.

Реальная номенклатура широкополосных услуг может ограничиваться возможностями сети, мультисервисного оборудования коммутации и доступа, а также особенностями абонентского спроса - недостаточной развитостью (за неимением информации) или платоспособностью.

6.2 Показатели качества QoS

Предъявлять одинаковые требования к показателям QoS для всех видов трафика не представляется разумным по техническим и экономическим соображениям.

Поэтому в рекомендации МСЭ Y.1541 выделено шесть классов, различающихся величинами показателей QoS. В таблице приведены значения показателей QoS для всех шести классов. Эти значения определяются для таких показателей:

Класс QoS	IPTD1)	IPDV2)	IPLR	IREP
0 (A)	100 мс	50 мс3)	10-3 4)	10-4 5)
1 (B)	400 мс	50 мс3)	10-3 4)
2 (C)	100 мс	U	10-3
3 (D)	400 мс	U	10-3
4 (E)	1 с	U	10-3
5 (F)	U	U	U

IPTD – задержка переноса IP пакетов, IPDV – вариация задержки IP пакетов,

IPLR – доля потерянных IP пакетов, IREP – доля искаженных IP пакетов.

Символ "U" (первая буква в слове "unspecified") указывает на то, что показатель для данного класса обслуживания не нормируется.

Класс обслуживания А  это высший класс обслуживания с равномерными характеристиками и гарантированной битовой скоростью и необходимостью временного соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, предназначен для обмена информацией в реальном времени (в частности, для речи с использованием IP технологии).

Он предусматривает создание отдельной очереди с приоритетной обработкой пакетов. Для класса обслуживания А характерны ограничения на принципы маршрутизации (максимальное число транзитов) и допустимое расстояние между взаимодействующими терминалами (время распространения сигналов). Задержки при передаче не должны превышать 100-150 мс.

Интерактивность (вероятность использования диалогового режима) для класса А определяется как "высокая" – high. Класс обслуживания А может использоваться, например, для телефонной связи высокого качества или передачи видеоизображений. Естественно, что тарифы за подобные услуги будут максимальными.

Класс обслуживания "В" предполагает неравномерность характеристик потока и переменную битовую скорость и необходимостью временного соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, также предназначен для обмена информацией в реальном времени, но с менее жесткими требованиями. Поэтому накладываются менее существенные ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, чем для класса А. Также предусматривается создание отдельной очереди с приоритетной обработкой пакетов. Например, компенсированная речь, компенсированное видео.

Класс обслуживания "С" предполагает неравномерность характеристик потока и переменную битовую скорость, не требует временного соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, ориентирован на обмен данными с высокой степенью интерактивности. Как и классу "А", присвоен уровень высокой интерактивности. К этому классу относится, в частности, сигнальная информация, работа в компьютерной сети

Для класса обслуживания "С" характерны такие же ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, как для класса "А". Для пакетов этого класса формируется своя очередь на обработку, которая осуществляется со вторым приоритетом. Это означает, что пакеты классов "А" и "В" имеют преимущество на обработку.

Классу обслуживания "D", предполагает неравномерность характеристик потока и переменную битовую скорость, не требует временного соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными предназначенному для обмена с менее высоким уровнем интерактивности, присущи те же ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, что и классу "A". Обслуживание пакетов этого класса должно осуществляться со вторым приоритетом. Этот класс считается приемлемым для интерактивного обмена данными, работа в компьютерной сети по протоколам без установления соединения (IP, Ethernet).

Класс обслуживания "E" предназначен для обмена различной информацией с низкой вероятностью потери (короткие транзакции, потоковое видео и прочие). Допускаются длинные очереди пакетов на обработку, которая осуществляется со вторым приоритетом. Никакие ограничения на маршрутизацию и время доставки сообщений не накладываются.

Класс обслуживания "F" ориентирован на те IP приложения, которые не требуют высоких показателей QoS. Соответствующие пакеты формируют отдельную очередь; обслуживание осуществляется с самым низким приоритетом (в данном случае он имеет третий номер). Никакие ограничения на маршрутизацию и время доставки сообщений не накладываются. Типичным примером услуг, поддерживаемых с классом обслуживания "F", можно считать "электронную почту".

Очевидно, что применение в базовой сети дополнительных устройств для повышения пропускной способности транспортных ресурсов (в частности, оборудование DCME – вторичного уплотнения цифровых трактов) еще более снижает качество обслуживания речи и иной информации, чувствительной к задержке. Широкое распространение такого рода устройств в международных и междугородных сетях актуализирует проблемы нормирования показателей QoS для технологии коммутации пакетов.