Методические указания по разделам курса

1. Особенности построения цифровых систем коммутации каналов

Следует изучить особенности построения систем коммутации каналов на примере цифровой АТС типа EWSD. Рассмотреть характеристики и функции цифровых блоков абонентского доступа DLU, реализацию удаленного абонентского доступа. Рассмотреть характеристики и функции линейной группы LTG. Изучить построение коммутационного поля и типовой процесс установления соединения [1.С.125-128, 2.С.84-140].

Цифровая система коммутации EWSD (Digital Electronic Switching System) разработана фирмой Siemens как универсальная система коммутации каналов для телефонных сетей общего пользования. Пропускная способность коммутационного поля системы EWSD состав­ляет 25200 Эрланг. Число обслуженных вызовов в ЧНН может достигать 1 млн. вызовов. Система EWSD при использовании в качестве АТС позволяет подключать до 250 тысяч абонентских линий. Узел связи на базе этой системы позволяет коммутировать до 60 тысяч соединительных линий. Телефонные станции в контейнерном исполнении позволяют подключать от нескольких сотен до 6000 удаленных абонентов. Выпускаются коммутационные центры для сотовых сетей связи и для организации международной связи. Предусмотрены широкие возможности ор­ганизации путей второго выбора: до семи путей прямого выбора плюс один путь последнего выбора. Могут выделяться до 127 тарифных зон. В течение одного дня тариф может меняться до восьми раз. Генератор­ное оборудование обеспечивает высокую степень стабильности выраба­тываемых частотных последовательностей:

в плезиохронном режиме – 1 10^-9, в синхронном режиме –1 10 ^-11.

Система EWSD рассчитана на использование источни­ков электропитания -60В или -48В. Допускается из­менение температуры в диапазоне 5-40^°С при влажности 10—80%.

Аппаратные средства EWSD подразделяются на пять основных подсистем (см. рис.1): цифровой абонентский блок (DLU); линейная группа (LTG); коммутационное поле (SN); управляющее устройство сети сигнализации по общему каналу (CCNC); координационный процессор (СР). Каждая подсистема имеет хотя бы один микропроцессор, обозначенный GP. Используются системы сигнализации R1,5 (зарубежный вариант R2), по общему каналу сигнализации №7 SS7 и ЕDSS1. Цифровые абонентские блоки DLU обслуживают: аналоговые абонентские линии; абонентские линии пользователей цифровых сетей с интеграцией служб (ISDN); аналоговые учрежденческие подстанции (УПАТС); цифровые УПАТС. Блоки DLU обеспечивают возможность включения аналоговых и цифровых телефонных аппаратов, многофункциональных терминалов ISDN. Пользователям ISDN предоставляются каналы (2B+D), где В=64 кбит/с - стандартный канал аппаратуры ИКМ30/32, D-канал передачи сигнализации со скоростью 16 кбит/с. Для передачи информации между EWSD и другими системами коммутации используются первичные цифровые соединительные линии (ЦСЛ, англ. РDС) - (30В+1D+синхронизация) на скорости передачи 2048 кбит/с ( или на скорости 1544 кбит/с в США).

4

Рис.1. Структурная схема системы коммутации EWSD

Может использоваться локальный или дистан­ционный режим работы DLU. Удаленные блоки DLU устанавливаются в местах концентрации абонентов. При этом уменьшается длина абонентских линий, а трафик на цифровых соединительных линиях концентри­руется, что приводит к уменьшению затрат на органи­зацию сети распределения и повышает качество передачи.

Применительно к або­нентским линиям допустимым считается сопротивление шлейфа до 2 кОм и сопротивление изоляции - до 20 кОм. Система коммутации мо­жет воспринимать импульсы набора номера от дискового номеронаби­рателя, поступающие со скоростью 5-22 имп/с. Прием сигналов частотно­го набора номера ведется в соответствии с Рекомендацией ССITТ REC.Q.23.

Высокий уровень надежности обеспечивается за счет: подключения каждого DLU к двум LTG; дублирования всех блоков DLU с разделением нагрузки; непрерывно выполняемых тестов самоконтроля. Для передачи управляющей информации между DLU и линейными группами LTG используется сигнализация по общему ка­налу (CCS) по временному каналу номер 16.

Главными элементами DLU являются (рис.2):

модули абонентских линий (SLM) вида SLMA для подключения аналоговых абонентских линий и вида SLMD для подключения абонентских линий ISDN;

два цифровых интерфейса (DIUD) для подключения цифровых систем передачи (PDC) к линейным группам;

5

два уст­ройства управления (DLUC), управляющих внутренними последовательностями DLU, распределяющих или концентрирующих сигнальные потоки, идущие к абонентским комплектам и от них. Для обеспечения надежности и повышения пропускной способности DLU содержит два контроллера DLUC. Они работают независимо друг от друга в режиме разделения задач. При отказе первого DLUC второй может принять на себя управление всеми задачами;

две сети управления для передачи управляющей информации между модулями абонентских линий и управляющими устройствами;

испытатель­ный блок (TU) для тестирования телефонов, абонентских и соединитель­ных линий.

Характеристики DLU изменяются при переходе от одной модификации к другой. Например, вариант DLUB предусматривает использование модулей аналоговых и цифровых абонентских комплектов с 16 комплектами в каждом модуле. К отдельному абонентскому блоку DLUB можно подключить до 880 аналоговых абонентских линий, а он подключается к LTG с помощью 60 каналов ИКМ (4096 Кбит/с). При этом потери из-за недостатка каналов должны быть практически равны нулю. Для выполнения этого условия пропускная способность одного DLUB не должна превышать 100 Эрл. Если окажется, что средняя нагрузка на один модуль больше 100 Эрл, то следует уменьшать число абонентских линий, включаемых в один DLUB. Могут быть объединены до 6 блоков DLUB в удаленный блок управления (RCU).

В таблице 1 представлены технические характеристики цифрового абонентского блока более современной модификации DLUG.

6

Таблица 1.Технические характеристики цифрового абонентского блока DLUG

Опции подключения	Абонентские линии	макс.1984 аналоговых абонентских линий макс. 720 цифровых абонентских линий (ISDN) макс. 304 абонентских линий SDSL макс. 864 абонентских линий ADSL. Lite
	Интерфейсы V5.1	Макс. 4 x 10 интерфейсов V5.1
Системы передачи	Система передачи, используемая с линиями PDC	CCITT-рекомендации G.703, G.704
	Система передачи, используемая с мультиплексными магистралями 4096 кбит/с	собственный способ передачи компании Siemens
Пропускная способность по трафику (каналы речи/данных)	До четырех PDC 2048 кбит/с (120 каналов передачи речи/данных)	до 400 Эрланг
	До четырех PDC 2048 кбит/с (60 каналов передачи речи/данных)	до 200 Эрланг

При помощи отдельных линий могут подключаться монетные таксофоны, аналоговые учрежденческо-производственные автоматические телефонные станции РВХ (Private Automatic Branch Exchange) и цифровые РВХ малой и средней емкости.

Перечислим часть наиболее важных функций модуля абонентских комплектов SLMA для подключения аналоговых абонентских линий:

контроль линий для обнаружения новых вызовов;

питание постоянным напряжением с регулируемыми значениями тока;

аналого-цифровые и цифро-аналоговые преоб­разователи;

симметричное подключение вызывных сигналов;

контроль коротких замыканий шлейфа и коротких замыканий на землю;

прием импульсов декадного набора номера и при частотном наборе;

смена полярности питания (переполюсовка проводов для таксофонов);

подключение линейной стороны и стороны абонентского комплекта к многопозиционному тестовому переключателю, защита от перенапряжений;

развязка речевых сигналов по постоянному току;

преобразование двухпроводной линии связи в четырехпроводную линию.

Обращение к функциональным блокам, оборудованным соб­ственными микропроцессорами, осуществляется через сеть управления DLU. Блоки опрашиваются циклически на предмет готовности передачи сообщений, к ним осуществляется прямой доступ для передачи команд и данных. DLUC выполняет также программы испытания и наблюдения с целью распознавания ошибок.

7

Существуют следующие системы шин DLU: шины управления; шины 4096 кбит/с; шины обнаружения столкновений; шины передачи вызывных сигналов и тарифных импульсов. Сигналы, передаваемые по шинам, синхронизируются тактовыми импульсами. По шинам управления передается управляющая информация со скоростью передачи 187,5 кбит/с; причем эффективная скорость передачи данных составляет примерно 136 кбит/с.

По шинам 4096 кбит/с передаются речь/данные в модули абонентских линий SLM и обратно. Каждая шина имеет в обоих направлениях по 64 канала.

Каждый канал функционирует со скоростью передачи 64 кбит/с (64 х 64 кбит/с = 4096 кбит/с). Назначение каналов шин 4096 кбит/с каналам РDС является фиксированным и определяется через DIUD (см. рис.3). Подклю­чение DLU к линейным группам типа В, F или G (соответственно, типы LTGB, LTGF или LTGG) осуществляется по мультиплексным линиям 2048 кбит/с. DLU может подключаться к двум LTGB, двум LTGF (B) или к двум LTGG.

Линейная группа Line /Trunk Groupe (LTG) образует интерфейс между цифровой средой узла и цифровым коммутационным полем SN (рис.4). Группы LTG выполняют функ­ции децентрализованного управления и освобождают коор­динационный процессор CP от рутинной работы. Соединения между LTG и дублированным коммутационным полем осуществляются по вторичной цифровой линии связи (SDC). Скорость передачи по SDC в направлении от группы LTG к полю SN и в обратном направлении составляет 8192 кбит/с (сокращенно 8 Мбит/с).

Рис.3. Мультиплексирование, демультиплексирование и

передача управляющей информации в DLUC

8

Рис.4. Различные варианты доступа к LTG

Каждая из этих мультиплексных систем 8 Мбит/с имеет 127 временных интервалов со скоростью 64 кбит/с в каждом для переноса полезной информации, а один временной интервал со скоростью 64 кбит/с используется для передачи сообщений. Группа LTG передает и принимает речевую информацию через обе стороны коммутационного поля (SN0 и SN1), выполняя назначение соответствующему абоненту речевой информации из активного блока коммутационного поля. Другая сторона поля SN рассматривается как неактивная. При возникновении отказа через нее сразу начинаются передача и прием пользовательской информации. Напряжение электропитания LTG составляет +5В.

В LTG реализуются следующие функции обработки вызовов:

прием и интерпретация сигналов, поступающих по соединительным и абонентским линиям;

передача сигнальной информации;

9

передача акустических тональных сигналов;

передача и прием сообщений в/из координационный процессор (СР);

передача отчетов в групповые процессоры (GP) и прием отчетов из групповых процессоров других LTG ( см. рис.1);

передача и прием запросов в/из контроллер сети сигнализации по общему каналу (CCNC);

управление сигнализацией, поступающей в DLU;

согласование состояний на линиях с состояниями стандартного интерфейса 8 Мбит/с с дублированным коммутационным полем SN;

установление соединений для передачи пользовательской информации.

Для реализации различных типов линий и способов сигнализации используются несколько типов LTG. Они отличаются реализацией аппаратных блоков и конкретными прикладными программами в групповом процессоре (СP). Блоки LTG имеют большое число модификаций, отличающихся использованием и возможностями. Например, блок LTG функции В используется для подключения: до 4 первичных цифровых линий связи вида PCM30 (ИКМ30/32) со скоростями передачи 2048 кбит/с; до 2 цифровых линий связи со скоростью передачи 4096 кбит/с для ло­кального доступа DLU.

Блок LTG функции С используется для подключения до 4 первичных цифровых линий связи со скоростями 2048 кбит/с.

В зависимости от назначения LTG (В или С) имеются различия в функциональном исполнении LTG, например, в программном обеспечении группового процессора. Исключение составляют современные модули LTGN, которые являются универсальными, и для того, чтобы изменить их функциональное назначение, необходимо «пересоздать» их программно с другой загрузкой (см. табл.2 и рис.4).

Табл.2. Технические характеристики линейной группы N (LTGN)

Варианты соединения	Интерфейс доступа	120 соединительных линий (входящих, исходящих или двунаправленных) на четырех линиях передачи 2048 кбит/с, каждая из которых имеет 30 каналов
Интерфейс с SN	Скорость передачи	8,192 Мбит/с
GP	Процессор	80486SX
	DRAM	16/32 Мбайта

Как показано на рис.5, помимо стандартных интерфейсов 2 Мбит/с (РСМЗ0) система EWSD обеспечивает внешний системный интерфейс с более высокой скоростью передачи (155 Мбит/с) с мультиплексорами вида STM-1 сети синхронной цифровой иерархии SDH на волоконно-оптических линиях связи. Используется оконечный мультиплексор типа N (синхронный двойной оконечный мультиплексор, SMT1D-N) устанавливаемый на стативе LTGM.

10

Мультиплексор SMT1D-N может быть представлен в виде базовой конфигурации с 1xSTM1 интерфейсом (60хРСМЗ0) или в виде полной конфигурации с 2xSTM1 интерфейсами (120хРСМЗ0).

Рис.5. Включение SMT1 D-N в сеть

Коммутационное поле SN системы коммутации EWSD соединяет друг с другом подсистемы LTG, CP и CCNC. Главная его задача состоит в установлении соединений между группами LTG. Ка­ждое соединение одновременно устанавливается через обе половины (плоскости) коммутационного поля SN0 и SN1, так что в случае отказа одной из сторон поля всегда имеется резервное соединение. В системах коммутации типа EWSD могут применяться два типа коммутационного поля: SN и SN(B). Коммутационное поле типа SN(B) представляет собой новую разработку и отличается меньшими размерами, более высокой доступностью, снижением потребляемой мощности. Предусмотрены различные ва­рианты организации SN и SN(B):

коммутационное поле на 504 линейные группы (SN:504 LTG);

коммутационное поле на 1260 линейных групп(SN:1260 LTG);

коммутационное поле на 252 линейные группы (SN:252 LTG);

коммутационное поле на 63 линейные группы (SN:63 LTG).

11

Основными функциями коммутационного поля являются:

коммутация каналов; коммутация сообщений; переключение на резерв.

Коммутационное поле осуществляет коммутацию каналов и соединений со скоростью передачи 64 кбит/с (см. рис. 6). Для каждого соединения необходимы два соединительных пути (например, от вызывающего абонента к вызываемому и от вызываемого абонента к вызывающему). Координационный процессор осуществляет поиск свободных путей через коммутационное поле на основе хранимой в данный момент в запоминающем устройстве информации о занятости соединительных путей. Коммутация соединительных путей осуществляется управляющими устройствами коммутационной группы.

Каждое коммутационное поле имеет собственное управляющее устройство, состоящее из управляющего устройства коммутационной группы (SGC) и модуля интерфейса между SGC и блока буфера сообщений MBU:SGC. При минимальной емкости ступени 63 LTG в коммутации соединительного пути задействовано одно SGC коммутационной группы, однако при емкостях ступеней с 504, 252 или 126 LTG используются два или три SGC. Это зависит от того, соединяются ли абоненты с одной и той же группой временной коммутации TS или нет. Команды для установления соединения задаются каждому задействованному GP коммутационной группы процессором СР.

Кроме соединений, задаваемых абонентами путем набора номера, коммутационное поле коммутирует соединения между линейными группами и координационным процессором СР. Эти соединения используются для обмена управляющей информацией и называются полупостоянными коммутируемыми соединениями. Благодаря этим соединениям производится обмен сообщениями между линейными группами без затраты ресурсов блока координационного процессора. Некоммутируемые (nailed-up) соединения и соединения для сигнализации по общему каналу устанавливаются также по принципу полупостоянных соединений.

Коммутационное поле в системе EWSD характеризуется полной доступностью. Это означает, что каждое 8-разрядное кодовое слово, передаваемое по магистрали, входящей в коммутационное поле, может быть передано в любом другом временном интервале по магистрали, исходящей из коммутационного поля. Во всех магистралях со скоростью передачи 8192 кбит/с имеется по 128 каналов с пропускной способностью передачи 64 кбит/с каждый (128х64 =8192 кбит/с). Ступени коммутационного поля емкостью SN:504 LTG, SN:252 LTG, SN:126 LTG имеют следующую структуру: