4.7.2 Структура коммутационного узла

Коммутационный узел представляет собой устройство, предназначенное для приема, обработки и распределения поступающей информации.

Для выполнения своих функций коммутационный узел должен иметь (Рис. 4. ):

устройства ввода и вывода линий - вводнокоммутационные устройства (кросс).

линейные комплекты (ЛК) входящих и исходящих линий (каналов), предназначенные для приема и передачи линейных сигналов (сигналов взаимодействия) по входящим и исходящим линиям или каналам для выделения каналов в системах передачи, а также для приема и передачи сигналов взаимодействия с управляющими устройствами узла;

коммутационное поле (КП), предназначенное для соединения входящих и исходящих линий (каналов) на время передачи информации;

управляющее устройство (УУ), обеспечивающее установление соединения между входящими и исходящими линиями через коммутационное поле, а также прием и передачу управляющей информации.

Кроме того, на узле имеются источники электропитания, устройства сигнализации и учета параметров нагрузки (количество сообщений, потерь, длительности занятия и др.).

В некоторых случаях коммутационный узел может иметь устройства приема и хранения информации, если таковая передается не непосредственно потребителю информации, а предварительно накапливается на узле. Такие узлы применяются в системах коммутации сообщений.

4.7.3 Абонетские комплекты.

4.7.3.1 Аналоговые абонентские комплекты. При подключении аналоговой абонентской линии с аналоговым телефонным аппаратом (ТА) в цифровую систему необходимо учитывать следующие особенности.

1. В состав аналогового телефонного аппарата входил угольный микрофон – усилитель мощности. Практически для всех возможных применений (кроме телефонных аппаратов для тугоухих) не требуется включать в разговорный тракт при внутренней связи дополнительные усилители.

Рис. 4.7. Структура коммутационного узла

РТС – ручная телефонная станция; ТГ – телеграфная аппаратура; ТГС –специальная телеграфная аппаратура; АПД – аппаратура передачи данных; ПЭВМ - персональная электронная вычислительная машина; БЛК – блок линейных комплектов; ААКД – адаптер аппаратуры канала данных; БКК - блок управления и коммутации; ПК – устройство управления; БССЗ - блок соединения и служебной связи;

БВТС – блок испытаний телефонной станции; КП – коммутационное поле; БЛТ – блок линейных трактов; ППЕ – приёмно – передающее устройство электрическое; ППО – приёмно – передающее устройство оптическое; НРП – регенерационный необслуживаемый пункт; БСЦ – блок соединения цифровой; БСА – блок сопряжения аналоговый

Все необходимые зуммерные и вызывные сигналы подаются по разговорным цепям непосредственно из телефонных станций без преобразования, дополнительных цепей при этом не требуется.

Аналоговые электрические колебания при разговоре тоже передаются без преобразований (при отсутствии аппаратуры уплотнения) от микрофона одного абонента к телефону другого абонента, благодаря чему отпадает необходимость в дополнительных схемах на ТС.

Телефонный аппарат чрезвычайно прост как по электрической схеме, так и конструктивно. Благодаря этому телефонный аппарат обладает высокой надёжностью.

Стоимость аналоговых телефонных аппаратов невелика, так как их производство налажено давно и они выпускаются крупными сериями различного исполнения.

Функции, обеспечиваемые линейными комплектами при включении аналоговой абонентской линии через стык Z в цифровой КУ, описываются аббревиатурой BORSCHT. Расшифровка аббревиатуры приведена в табл. 4.1.

Таблица 4.1 Описание функций BORSCHT.

Буква аббревиатуры	Имя функции по-английски и его русский перевод	Описание функций
В	Battery feed (питание микрофона	К абонентской линии прикладывается напряжение, необходимое для питания угольных микрофонов (Uном=60 В, Iном=20 мА в странах бывшего СССР)
О	Overvoltage protection (Защита от опасных напряжений)	Оборудование цифровой АТС с помощью специальных устройств защищается от попадания со стороны абонентской линии напряжения 220 (380) В, а также от напряжения при ударе молнии в абонентскую линию.
R	Ringing (посылка вызывного сигнала)	Вызываемому абоненту посылается сигнал «Вызов» частотой 25 Гц и напряжением 95 В (в некоторых странах напряжение может быть 110В)
S	Supervision (signaling) (Наблюдение или сигнализация)	Приборы АТС должны зафиксировать факты поднятия и опускания микротелефонной трубки вызывающим и вызываемым абонентом, а также обеспечить приём цифр номера вызываемого абонента.
C	Coding (Кодирование)	Аналоговый сигнал, поступающий по абонентской линии преобразуется в цифровой сигнал и наоборот.
H	Hibrid (функция дифсистемы)	Аналоговая абонентская линия является двухпроводной, а передача и коммутация сигналов в цифровых АТС – четырёхпроводной. Поэтому осуществляется преобразование с помощью дифсистем.
T	Testing	Осуществляется контроль работы абонентской линии и телефонного аппарата, а также устройств, выполняющих вышеперечисленные функции.

4.7.3.2 Цифровые абонентские комплекты. Для двухсторонней передачи цифровой информации по абонентским линиям возможно использование четырёх типов систем:

• четырёхпроводная система;

• двухпроводная система с частотным разделением направлений передачи;

• двухпроводная система с временным разделением направлений передачи;

• двухпроводная система с адаптивными эхокомпенсаторами.

Четырёхпроводная система. Эта система первоначально внедрялась на цифровых абонентских сетях для предоставления абонентам нетелефонных услуг при двусторонней независимой передаче цифровой информации.

Достоинства цифровой передачи по четырём проводам заключаются в довольно свободном подключении абонентских терминалов, находящихся на значительном удалении друг от друга и от опорной станции, а также в простоте схемных решений. Система достаточно устойчива к переходным помехам, позволяет перекрыть большой диапазон изменения затухания линии без регенерации сигнала.

Однако она характеризуется низким использованием передаточных возможностей кабеля. Учитывая, что высокоскоростная передача по абонентской сети цифровых АТС, как правило, не требуется, это делает систему экономически невыгодной. В связи с этим данная система имеет ограниченное применение, в частности для пользователей в учреждениях.

Двухпроводная система с частотным разделением направлений. По сути дела это двухпроводная двухполосная система связи, в которой необходимо иметь полосу в два раза шире полосы передаваемой информации для одного канала. Реально реализованные системы этого класса имели несколько иную структуру, основным отличием которой было использование дифсистем, что позволяло уменьшить взаимное влияние направлений передачи. Передача информации ведётся бифазным кодом.

Однако, из-за сложности реализации фильтров на БИС и СБИС такие системы не получили широкого применения.

Двухпроводная система с временным разделением направлений. В системе с временным разделением направлений интервалы для передачи и приёма разделены во времени. При передаче от станции к абоненту цифровой сигнал накапливается в буферном запоминающем устройстве и затем считывается в виде непрерывной последовательности цифрового сигнала.

Передача сигналов от абонента на станцию происходит аналогичным образом в виде пакетов с использованием незанятого временного интервала. Этот метод получил название «пинг-понг» (или метод с поочерёдным переключением направлений).

Благодаря тому, что скорость передачи по кабелю в два раза больше скорости передачи сигналов источника (сигналы пакетов станции передаются в кабель полностью синхронизированными по фазе), устраняется переходное влияние на ближнем конце, что было затруднительно при четырёхпроводной передаче.

Однако, реализация метода «пинг-понг» с наименьшими затратами имеет один недостаток – небольшую зону действия (около 2 км). Поэтому для организации системы с большой ёмкостью и большой протяжённостью используют различные методы компрессии во времени. Более того, если осуществить синфазную передачу по одному и тому же кабелю, то даже при наличии нескольких трактов типа «пинг-понг» с разными скоростями передачи, можно значительно увеличить протяжённость линии.

В двухпроводном тракте с временным разделением направлений передачи, обеспечивающего полный дуплексный режим работы, осуществляется передача в виде пачек импульсов между абонентским полукомплектом АПК и станционным полукомплектом СПК, которым заканчивается цифровая абонентская линия.

Переключение станционного и абонентского оборудования на режимы передачи или приёма осуществляется коммутаторами К по сигналам, получаемым от устройства синхронизации (СИНХР). Стыки информационных потоков на обоих концах осуществляются по 4-проводной схеме. Входящая цифровая информация записывается в ЗУ и преобразуется передатчиком в короткие пачки цифровых сигналов, которые с более высокой скоростью передаются по линии. Скорость передачи пачек должна быть такой, чтобы эффективная скорость передачи была равна или превышала скорость цифрового потока на входе, иначе часть информации будет потеряна.

Важной задачей для системы с временным разделением направлений является выбор скорости передачи и длины пачки. Скорость передачи с одной стороны ограничивается пропускной способностью среды передачи, а с другой – определяется требованиями организуемых услуг связи. Цифровые ТА в первую очередь должны обеспечивать услуги телефонной связи, для которых требуется скорость 64 Кбит/с, принимаемая за основу при проектировании цифровых телефонных сетей. Однако эта скорость может быть значительно снижена при использовании методов дифференциального и адаптивного кодирования речи, что также позволяет увеличить длину линии связи.

Двухпроводная система с адаптивными эхокомпенсаторами. Как уже упоминалось ранее, для разделения направлений передачи цифровых сигналов могут использоваться дифсистемы. При этом используется тот факт, что при согласовании выходного сопротивления передатчика с комплексным сопротивлением линии, амплитуда сигнала в линии будет равна половине амплитуды передаваемого сигнала. Поэтому принимаемый сигнал может быть получен путём вычитания половины выходного сигнала передатчика из суммарного сигнала в линии.

Однако стандартные дифсистемы не могут обеспечить полного разделения трактов передачи и приёма. Чтобы сохранить требуемые характеристики по переходному затуханию на ближнем конце в широкой полосе частот, вводятся эхокомпенсаторы ЭХК, которые препятствуют проникновению импульсов из тракта передачи в тракт приёма.

Кроме этого, поскольку определяющее значение на качество передачи оказывает переходное влияние на ближнем конце, то при балансировке дифсистем большое значение имеет протяжённость линий передачи. Положение осложняется также наличием проводов различного диаметра и кабелей различных марок, имеющих различные характеристики, в составе одной абонентской линии. Для компенсации разброса величины входного сопротивления абонентской линии в цифровых абонентских линиях предусматривается автоматическая подстройка балансного контура дифсистемы. Однако в этом случае технически очень трудно устранить межсимвольную интерференцию, обусловленную несовершенством АРУ, автоматического корректора отражённого сигнала и системы регулирования собственно эхокомпенсатора.

Для преодоления трудностей, связанных с передачей цифровых сигналов по абонентским линиям, были предложены цифровые дифсистемы, объединённые с цифровыми эхокомпенсаторами. Последние обеспечивают подавление эхосигналов не менее чем на 45 дБ. Поэтому применение их на абонентских линиях особенно целесообразно.