СКСС (исправленный @vcvvtw) (2)
.pdf
Раздел 3. Стыки цифровых систем коммутации (ЦСК)
Тема 3.1. Стыки ЦСК. Организация стыка абонентской линии с цифровой системой коммутации.
Ошибка! Источник ссылки не найден. Ошибка! Источник ссылки не найден.
Работа ЦСК происходит в окружении различного оборудования, а именно: других ЦСК других производителей, различные АУ, СП и т.д., следовательно ЦСК должны обеспечивать интерфейс (стык) с аналоговыми и /или цифровыми АЛ, СЛ и СП. Этот интерфейс обеспечивает стык.
Стык (сопряжение) – граница между двумя функциональными блоками, которая задается их характеристиками, а также характеристиками установления соединения и сигналов. Он обеспечивает одноразовое определение правильного соединения между двумя устройствами. В соответствии с рекомендацией МСЭ протокола Q501-517 все стыки подразделяются на сетевые и абонентские (Рис.3.1).
Рисунок 3.1 Абонентские и сетевые стыки
На национальных телефонных сетях используется аналоговое и цифровое оборудование, поэтому для включения и сопряжения этого оборудования выработаны соответствующие рекомендации и определены следующие стыки:
а) Сетевые стыки:
1.Стык типа А – обеспечивает подключение цифровых соединительных линий (СЛ), уплотненных аппаратурой ИКМ-30 (2048 кбит/с).
2.Стык типа В – позволяет подключать цифровые СЛ, уплотненные аппаратурой ИКМ-
120 (8448 кбит/с).
3.Стык типа С – позволяет подключать физические (аналоговые) СЛ, двух- и четырехпроводные, причем оборудование сопряжения с ЦСК должно быть предусмотрено в самой ЦСК.
Основные функции стыков А и В:
1.Согласование структур цикла.
2.Согласование станционных и линейных кодов.
3.Согласование и синхронизация входных сигналов с тактовыми сигналами ЦСК.
б) Абонентские стыки - описываются стыками Z, V и U.
Стыки типа Z являются аналоговыми и обеспечивают подключение абонентских линиий
(АЛ):
1.Z1 – обеспечивает подключение аналоговых АЛ.
2.Z2 – обеспечивает подключение удаленных аналоговых концентраторов.
3.Z3 – обеспечивает подключение учережденческих аналоговых станций. Основной функцией стыков Z является согласование по форме передаваемых сигналов, по амплитуде, по частоте и т.д.
При создании и внедрении ЦСК возникла проблемы включения в них аналоговых АЛ с аналоговыми ТА, т.к. ТА оптимизированы для использования их на аналоговых ТС (телефонных сетях).
Рассмотрим основные особенности аналоговых ТА:
1.В состав ТА входит угольный микрофон, который является усилителем мощности, поэтому в разговорном тракте не требуется включения дополнительного усилителя.
2.Все необходимые вызывные сигналы передаются по разговорным цепям непосредственно из телефонных станций без преобразования.
3.Аналоговые электрические колебания при разговоре также передаются от одного абонента к другому без преобразования, следовательно, отпадает необходимость в дополнительном оборудовании на станции.
4.Аналоговые ТА просты по электрической схеме и конструкции, не очень надежны и имеют низкую стоимость, т.е. не являются идеальными. Угольный микрофон, используемый в них, является источником шумов. Дисковый номеронабиратель чаще других элементов выходит из строя. Для согласования аналоговой АЛ со станционным оборудованием на аналоговый абонентский стык возлагается следующие функции, которые описываются аббревиатурой BORSCHT:
B – batteryfeed – питание микрофона напряжением в 60 В и током 20 мА.
O – overvoltageprotector – защита от опасных напряжений. Оборудование ЦАТС защищено с помощью специальных устройств от напряжения со стороны АЛ (220 В), а также от напряжений при ударе молний в АЛ.
R – ringing – посылка вызывного сигнала вызываемому абоненту посылается сигнал вызова с f=25 Гц и напряжением 95 В.
S – signaling – функция сигнализации и наблюдения. Приборы АТС фиксируют факты занятия и отбоя вызывающего и вызываемого абонентов, а также обеспечивают прием цифр номера вызываемого абонента.
C – coding – кодирование: аналоговый сигнал поступает от АЛ, преобразуется в цифровую форму и наоборот.
H – hydrid – функция дифсистемы. Аналоговые АЛ являются двухпроводными, а цифровые линии, а также передача и коммутация сигналов в ЦАТС являются четырехпроводной. Дифференциальная система обеспечивает переход от двухпроводных к четырехпроводным.
T – testing – контроль. Осуществляется контроль состояния АЛ, ТА, а также устройств, выполняющих вышеперечисленные функции.
При включении такой аналоговой АЛ в ЦСК приходится решать вопросы по организации аналогового абонентского стыка, такие как:
1.Согласование по виду передаваемого речевого сигнала, а также переход от двухпроводных к четырехпроводным системам.
2.Согласование по уровням передаваемых сигналов. В сторону ТА посылаются сигналы высокого уровня, а в сторону ЦСК эти сигналы подаваться не должны, т.к. оборудование станции построено на микросхемах с питанием от 5 до 12 В.
3.Обеспечение абонентской сигнализации.
С появлением цифровых ТА возникла необходимость организации цифрового абонентского стыка. Данный вид стыков может быть произвольным и его организация зависит от реализуемых задач фирм-производителя. ТА, производимые, например, фирмой Сименс, могут работать только с коммутационным оборудованием, производимым той же самой компанией (станции EWSD). Поэтому для описания цифрового абонентского стыка можно говорить только об общих принципах организации цифрового обмена по абонентским линиям.
Цифровые абонентские стыки описываются стыками типа V:
1.V1 – позволяет подключить цифровые АЛ с базовым доступом (2B + D = 144 кбит/с).
2.V2 – позволяет подключить удаленные цифровые концентраторы.
3.V3 – позволяет подключить цифровые линии с первичным доступом (30B + D = 2048 кбит/с).Через этот стык могут подключатся учрежденческие ЦСК.
4.V4 – подключение цифровых АТС через мультиплексорное оборудование ИКМ (например, учрежденческих).
5.V5 – подключение мультиплексорного оборудования для подключения аналоговых СЛ с аналоговыми подстанциями и аналоговыми учрежденческими станциями.
Доступ к сети ISDN описываются абонентскими стыками типа U:
1.U0 – подключение цифровых АЛ с базовым доступом 2B + D.
2.U1 – подключение цифровых линий с первичным доступом 30B + D.
Основными функциями цифрового стыка - организация цифрового обмена по АЛ не только разговорного трафика, но и согласование параметров сигнала передачи данных при переходе от 2-х проводной системы к 4-х проводной, согласование по различной удаленности абонентских терминалов от УСК, по ширине полосы пропускания, по помехозащищенности и регенерации сигнала, по скорости передачи и приеме информации, по степени затухания сигнала, по способу кодирования и т.д. Цифровые АЛ могут быть двух или четырехпроводными. Перед посылкой в АЛ цифровой сигнал кодируется кодом 2B1Q. Для формирования линейного кода входной информационный поток делится на кодовые группы по 2 бита в каждой. В зависимости от комбинации и битов в кодовой группе ей ставится в соответствие один из четырех кодовых символов, каждому из которых в свою очередь ставится в соответствие один из уровней кодового уровня. Т.о. закодированный сигнал представляет собой последовательность скачкообразно изменяющихся напряжений.
Достоинством данного способа кодирования является его простота и дешевизна его реализации, а недостатком – зависимость от влияний других линий (низкая помехоустойчивость).
Для двухсторонней передачи информации по цифровой АЛ возможно использование четырех типов систем:
1.Четырехпроводная система. Данная система внедрялась на цифровых абонентских сетях для предоставления абонентам не телефонных услуг. Достоинствами данной системы является свободное подключение абонентских терминалов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга и от опорной станции, а также в простоте его схемной реализации. Система достаточно устойчива к переходным помехам и позволяет перекрыть большой диапазон изменения затухания линий без регенерации сигнала. Однако она характеризуется низким использованием передаточных возможностей кабеля. Учитывая то, что высокоскоростная передача по абонентской
сети не требуется, это делает данную систему экономически невыгодной. В связи с этим система имеет ограниченное применение.
2.Двухпроводная система с частотным разделением направлений приема и передачи.Это система, в которой необходимо иметь полосу в два раза шире полосы передаваемой информации для одного канала. Сигналы от ТА передаются к станции в одной полосе частот, а от станций к ТА – в другой. Данный способ организации передачи информации не получил широкого распространения из-за сложности реализации фильтров на БИС (больших интегральных схем) и СБИС.
3.Двухпроводная система с временным разделением направлений передачи и приема.В этой системе временные интервалы для передачи и приема различны. При передаче информации от станции к абоненту информационный сигнал накапливается в буферном ЗУ и затем считывается со скоростью в два раза большей. При этом сигналы передаются в виде пакетов. На абонентской стороне сигналы передаваемые со станции, также накапливаются в буферном ЗУ, а затем считываются в виде непрерывной последовательности цифрового сигнала. Передача сигналов от абонента на станцию ведется с использованием незанятого временного интервала. Данная система имеет недостаток – небольшая зона действия (около 2 километров). Поэтому для реализации системы с большой емкостью и большой протяженностью используют различные методы компрессии во времени.
3.Двухпроводная система с адаптивнымиэхокомпенсаторами. Для разделения трактов приема и передачи используется дифференциальная система. Однако стандартные дифференциальные системы не могут обеспечить полного разделения трактов приема и передачи. Чтобы сохранить требуемые характеристики по переход.затуханию на ближнем конце в широкой полосе частот дополнительно вводятся эхокомпенсаторы. Для преодоления трудностей связанных с передачей цифровых сигналов по абонентской линии, были предложены цифровые дифференциальные системы, объединенные с цифровыми эхокомпенсаторами. Эхокомпенсаторы обеспечивают подавление эхосигналов в линии.
Ошибка! Источник ссылки не найден.
Тема 3.2. Организация стыка соединительной линии с цифровой системой коммутации.
При соединении ЦСК с другими ЦСК, либо с ЦСП, через которые подключатся аналоговые станции, имеющиеся в окружении по сети, на первой организуется цифровой стык. В этом случае реализуется создание единого представления информации в тракте передачи, т.е. представление пользовательского сигнала в виде ИКМ сигнала такое же, как и для ЦСК, так и для ЦСП. Необходимость стыковки ЦСК с ЦСП казалось бы отсутствует, но обуславливается рядом причин:
1.В сети ТК могут использоваться ЦСП разных производителей, не входящие в состав СП, определяемых МККТТ (например, ЦСП ИКМ-15).
2.В силу особенностей построения ЦКП структура циклов внутри них может отличаться от структуры циклов ЦСП. Разработчики ЦСК имеют право осуществить по своему усмотрению временное уплотнение ИКМ-потоков в ЦСК и изменять длину кодового слова (например, ЦКП, построение на ЦКЭ, в которых структура кодового слова составляет 16 бит и скорость 4096 Кбит/с).
3.Кодирование слов в ИКМ линии и внутри ЦСК отличается (станционный код используется на станции, а в линии другой код).
Кцифровому стыку со стороны ЦСП или со сторны ЦСК предъявляется две группы требований:
1.a) Электрические (согласованные выходные сопротивления станции и сопротивления линии; согласование сигналов по уровню и по скорости).
2.b) Логические (преобразование линейного кода в станционный и наоборот, а также согласованные структуры циклов). Необходимость согласования структур циклов означает, что на входе ЦСП циклы должны быть синхронизированы в соответствии с требованиями данной ЦСП, а не ЦСК. Кроме этого в обратную сторону необходимо обеспечивать синхронизацию входящих сигналов в соответствии с тактовыми сигналами ЦСК.
Рассмотрим организацию аналогового стыка ЦСК с аналоговой (физической) СЛ (Рис.3.2)
Рисунок 3.2 Стык ЦСК через ЦСП и физическими СЛ (аналоговый сетевой стык)
Наличия определенного числа аналоговых СП и аналоговых СЛ на сетях ТК совместно с цифровыми системами коммутации требует специальных аппаратных средств для организации аналогового сетевого стыка типа С. В данной схеме сопряжение аналоговой и цифровой части осуществляет некоторое СУ (согласующее устройство), которое состоит из двух частей: канальной и сигнально-синхронизирующей. Развернем структуру согласующего устройства (Рис. 3.3)
Рисунок 3.3 Структура согласующего устройства
Схема канального устройства (СУ) преобразует посылки постоянного тока аналоговых СЛ в сигналы для блока управления. Причем канальные устройства никакой логической обработки информации не производят. Блок управления стробирует сигнальную информацию, например, через 2 мс = 16х125мкс, затем, осуществив отсчет, обрабатывает его и посылает соответствующие кодовые посылки в сопрягающее устройство, которое согласует блок управления с аппаратурой ИКМ. Все синхросигналы, необходимые для согласования устройства, выбираются блоком тактового синхронизма, который настраивается на 16-ти битовые или 8-ми бытовые кодовые слова.
Для реализации СУ используется аппаратура трех видов:
1.Кодеры групповых сигналов с разделением частоты, которые используются для сопряжения аналоговых зон сети, соединенных с помощью ЦСП, и обеспечивают выполнение функций АЦП и ЦАП.
2.Трансмультиплексоры. Для сопряжения ЦСК с ЦСК, соединенных посредством аналоговых СП, используют для согласования либо трансмультиплексоры, либо модемы. Трансмультиплексоры выполняют поканальное преобразование цифровых сигналов в аналоговые.
3.Модемы, преобразуют цифровые потоки сигналов в вид, необходимый для их передачи в линейных трактах АСП.
Выбор трансмультиплексоров или модемов технически обосновывается в разных условиях, т.к. трансмультиплексоры эффективнее используют пропускную способность аналоговых трактов, но дороже стоят, а модемы имеют более высокую скорость и низкую стоимость.
Тема 3.3. Концентраторы цифровых систем коммутации. Способы внедрения концентраторов на сети.
Функциональные части практически любой ЦКП могут являться концентраторами. Концентратор – устройство позволяющее осуществить предварительное уплотнение абонентской нагрузки с целью более рационального использования соединительных линий между самим концентратором и основной (оконечной) коммутационной станцией (ЦСК) (Рис.3.4).
(Оконечная ЦСК) |
(Оконечная ЦСК) |
Рисунок 3.4 Предварительное уплотнение абонентской нагрузки
Концентратор позволяет заменить большое число абонентских линий для подключения удаленных абонентов к оконечной ЦСК, высокоскоростными цифровыми соединительными линиями. Это экономически и технически выгодно, поскольку интенсивность нагрузки на абонентскую линию невелика, всего 2,5%, а протяженность ее может быть большой и дорогой. Использование концентраторов особенно эффективно в сельской местности, где абоненты рассредоточены по большой территории и/или редко пльзуются сетью ТК, а затраты на индивидуальные АЛ от станции к каждому абоненту достаточно велики. Концентратор позволяет уплотнить нагрузку от нескольких абонентов и передать еѐ на оптимально расположенную оконечную ЦСК, посредством СЛ, нагрузка на которую уже увеличивается до 75%.
В ЦСК используется три типа концентраторов:
1)Аналогово-цифровые, которые объединяют в общую нагрузку сигналов от k количества аналоговых каналов, преобразуя их в цифровую форму для дальнейшей передачи их по l-му из цифровых каналов, причем k>l.
2)Цифровые концентраторы – только цифровые, концентрация нагрузки в один канал .
3)Смешанные, в них входные каналы могут быть как аналоговыми, так и цифровыми.
Выходные из концентраторов цифровые тракты являются стандартными ИКМ трактами, и имеют скорость передачи 2048 Кбит/с.
В зависимости от места установки и способа управления различают следующие концентраторы:
1.Концентратор, установленный на ЦСК (в помещении ЦСК) - обеспечивает сопряжение АЛ и оборудования ЦСК, а также позволяет более эффективно использовать коммутационные возможности КП за счет уплотнения нагрузки.
2.Удаленный концентратор - используется, если концентратор устанавливается вне ЦСК, на удалении, а ЦКП и управление остается на оконечной ЦСК. Такой концентратор еще называют подстанцией.
3.Удаленный коммутационный модуль (УКМ) – используется, если концентратор имеет устройство управления, КП и абонентам этого концентратора разрешен внутренний обмен, т.е. мини ЦСК, работающая локально.
Ссетевой точки зрения концентратор соответствует подстанции, а УКМ – оконечной ЦСК или мини ЦСК. (Рис.3.5).
Рисунок 3.5 Внедрение концентраторов на сетях ТК
Удаленный коммутационный модуль может располагаться также в здании ЦСК, но при его использовании можно организовать внутренний обмен между абонентами. При этом такой концентратор должен иметь свое управляющее устройство, это позволяет не только разгрузить ЦСК, но и обеспечить абонентов связью внутри самого концентратора, например при аварии на опорной ЦСК либо разрыве кабеля. С сетевой точки зрения удаленный концентратор является подстанцией. К удаленному коммутационному модулю такое определение неприменимо, поскольку они по существу являются отдельными ЦСК.
Основные функции концентратора:
1.Аналогово-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов тональной частоты поступающих от ТУ по аналоговым абонентским линиям для дальнейшей передачи о СЛ и обратно.
2.Цифровое мультиплексирование сигналов с концентрацией нагрузки.
3.Согласование протоколов сигнализаций, реализуемых между концентратором и ЦСК с одной стороны, и между концентратором и оконечными устройствами абонентов с другой стороны.
Исходя из вышеперечисленных функций, концентратор в общем случае должен иметь:
1.Абонентские комплекты, которые организуют абонентский стык, куда включены АЛ от ТУ абонента, выполняющие функции АЦП и ЦАП.
2.Кодер/декодер.
3.Модуль интерфейса с ЦСП, т.е. сетевой стык (блоки СЛ).
4.Блок концентрации нагрузки (мультиплексор).
5.Модуль управления (микропроцессор).
Способы внедрения концентраторов на сети:
1.Замена станций небольшой емкости удаленными концентраторами. Этот способ применяется при внедрении ЦСК большой емкости в случае, когда в зону еѐ действия попадают подлежащие замене устаревшие станции малой емкости, расположенных на значительном удалении друг от друга, например на СТС.
Преимущества:
Позволяет использовать без изменений существующую сеть абонентских линий. Сохраняются старые СЛ, которые только необходимо дооборудовать аппаратурой ЦСП, если они не заменяются на оптику.
Для установки концентратора используется помещение устаревшей станции.
2.Внедрение ЦСК и удаленных концентраторов в одном сетевом районе (Рис.3.6). Небольшие и простые концентраторы устанавливаются по всему району, причем количество абонентов подключаемых к ним намного меньше, чем в первом случае. Такие концентраторы могут использоваться для обеспечения связью жильцов горда, например одного большого жилого дома или одного микрорайона. Из-за малого обмена пользовательского трафика внутренняя коммутация в самом концентраторе не разрешена. Недостаток: сложность технического обслуживания большого количества удаленных концентраторов и ограниченный перечень услуг.
Рисунок 3.6 Внедрение ЦСК и удаленных концентраторов в одном телефонном районе
3.Использование удаленных коммутационных модулей (Рис.3.7). В данном случае УКМ наделены функциями оконечных ЦСК, а опорная станция для них является транзитной на пути к сети общего пользования. Особенностью данного способа является то, что емкость УКМ включенного в ЦСК, чаще всего больше емкости самой ЦСК.
Достоинство: абонентам УКМ предоставляется более широкий спектр услуг.
Рисунок 3.7 Использование удаленных коммутационных модулей
Все те же функции концентратор выполняет на локальных сетях, объединённых в HUB компьютеры с дальнейшим подключением через точку доступа к сетям ТК через СЛ, используя технологии построения сетей и подключения Ethernet.
Тема 3.4. Синхронизация в телекоммуникационных сетях. Способы синхронизации.
Ошибка! Источник ссылки не найден.
Сеть ТК, соединяющая несколько ЦСК, должна работать синхронно. Под синхронизацией цифровой сети понимают процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между цифровыми потоками сигналов. Прежде всего, должна обеспечиваться синхронная работа по частоте (т.е. тактовая частота всех ЦСК должна быть одинакова), а также должна обеспечиваться синфазная работа, т.е. задержки сигналов для всех ЦСК должны быть одинаковы по фазе либо кратны целому числу циклов. При несовершенной работе системы синхронизации возникают искажения информации, а в отдельных случаях и еѐ потеря. Нарушение синхронизации в работе ЦСК может привести к прекращению работы коммутационной части системы (ЦКП). Проблема синхронизации внутри независимо работающей ЦСК решается путем внедрения схемы синхронизации всех блоков внутри нее, управляемых собственным станционным генератором (Рис.3.8).
Рисунок 3.8 Схема синхронизации ЦСК
Если с помощью ЦСП в сеть будут соединены 2 ЦСК, то синхронизация будет осуществляться по одному из 2х станционных генератора в любой из ЦСК. В передающей части аппаратуры каждой ЦСП используется независимый генератор тактовой частоты и именно по одному из них может быть синхронизирована работа цифровой сети в целом. Прием информации в ЦСК осуществляется в регистре приема в соответствие с тактовой частотой входящей ЦСК, т.е. считывание информации осуществляется с тактовой частотой данной ЦСК, на которую была передана информация. Однако в этом случае приходится учитывать эффект запаздывания или опережения прохождения сигналов по ЦСП. Для выравнивания сигналов на ЦСК вводится буферная память (Рис.3.9). С помощью буферной памяти за счет задержки цифрового сигнала удается синхронизировать по времени цифровые потоки 2х ЦСК, однако объем буферной памяти по экономическим соображениям не может быть очень велик, так как у него цель временного хранения сигналов, кратковременная.
Рисунок 3.9 Схема внедрения буферной памяти
Если объединенные в сеть ТК нескольких ЦСК не будут синхронизированы, то возникнет эффект искажения приема цифровых потоков названный проскальзыванием. Когда входящий цифровой поток, записывающийся в буферную память, имеет скорость выше скорости синхрогенератора ЦСК т.е. циклы меняются чаще, часть информации будет теряться (за неимением места в буферной памяти для ее записи). Если же скорость входящего потока будет ниже скорости генератора ЦСК, то при считывании часть данных будет считываться дважды из буферной памяти, прежде чем придут новые данные из соединительной линии. Численно проскальзывание определяется числом бит (не принятых или потерянных) на один канал за определенный отрезок времени. Практически это будет