1.4. Синхронизация, электропитание и конструктивные особенности системы

Способ синхронизации конкретного оборудования 5ESS зависит от его назначения, но во всех случаях применяется принудительная синхронизация от ведущего генератора высшего уровня иерархии системы синхронизации. Для международных станций и синхронизации всей национальной сети используется високостабильный, дважды дублированный цезиевый атомный эталон частоты, которая гарантирует точность 10^-11 на протяжении 20 лет (10^-12 на протяжении суток) и является тактовым генератором первого уровня (ТГ1).

Для междугородных и “шлюзовых” станций предусмотрены достаточно дешевые ТГ второго уровня со стабильностью 1,6  10^-8 на 20 лет работы (10^-9 в сутки). Они принудительно синхронизируются национальным эталоном частоты ТГ1 или вторым внешним ТГ2, который выбран ведущим. При отсутствии или временном исчезновении опорного синхросигнала ТГ2 работает в независимом режиме.

Станции местных сетей имеют ТГ3 со стабильностью 4,610^-6 на 20 лет работы (10^-8 в сутки), которые принудительно синхронизируются от 1...8 источников ТГ2 высшего уровня. Если в RSM (MMRSM) включены внешние цифровые СЛ, то он тоже оборудуется ТГ3. Другие SM, RSM, MMRSM имеют ТГ4 со стабильностью 3,210^-5 в сутки. Оборудование SM, RSM, RISLU синхронизируется тактовой последовательностью, выделенной из цифровых линейных трактов от опорной станции. При исчезновении опорного сигнала обеспечивается независимая синхронизация.

Питается система 5ESS от источника тока – 48 В с допустимыми колебаниями в пределах – 40,5...– 57 В. При исчезновении напряжения в сети переменного тока автоматически запускается аварийный дизельгенератор. Для гарантированного питания переменным током критически важных элементов системы (дисплеев и принтеров главного центра управления и т.п.) дополнительно используются инверторы, которые преобразуют переменный ток в напряжение –48 В. Выносные RSM и RISLU имеют собственные источники –48 В и аккумуляторы закрытого типа, рассчитанные на 10 часов работы. Потребляемая от источника –48 В мощность зависит от конкретных условий работы и колеблется в пределах 0,8…1,4 Вт/номер.

Оборудование системы размещается в стативах шкафного типа¹¹ . Статив имеет до шести кассет с оборудованием и кассету с вентиляторами, установленную в его нижней или средней части для принудительного охлаждения оборудования. Вентиляторы включаются автоматически в случае повышения температуры свыше 27°С. Нагрузка на подставки составляет 456 кг/м², а тепловыделение около 550 Вт/м³. Каждая кассета имеет собственный вторичный блок электропитания. Соединение между модулями SM и CM выполняются оптическими, а все другие станционные соединения – медными кабелями. Кабели прокладываются над стативами и снабжены разъемами для упрощения и ускорения монтажа.

2. Коммутационные модули системы

2.1. Коммутационный модуль sm

2.1.1. Структурная схема sm и функции общего оборудования

Коммутационный модуль SM обеспечивает подключение АЛ и СЛ и выполняет основные функции обслуживания вызовов. Лишь при соединениях к другому SM и выполнении централизованных функций эксплуатации и технического обслуживания (тарификация, измерение, диагностирование) он взаимодействует с модулями СМ и АМ, используя внутрисистемные ВОЛС (линии NCT).

Модуль SM (рис. 2.1) имеет общее оборудование, которое не зависит, кроме блока пакетной коммутации PSU (Packet Switch Unit), от особенностей использования SM в сети, а также периферийные блоки разного назначения, которые устанавливаются лишь по необходимости:

• интегральные ISLU и аналоговые LU (Line Unit) блоки АЛ;

• цифровые DLTU (Digital Line Trunk Unit) и аналоговые ATU (Analog Trunk Unit) блоки СЛ;

• модульный блок физических измерений MMSU (Modular Metallic Service Unit)

• дополнительные блоки цифровых служебных комплектов: общесистемный (глобальный) GDSU (Global Digital Service Unit) и блок расширения DSU-EXT (Digital Service Unit – EXTention);

• блок тарифных генераторов 50 Гц PPMU (Periodic Pulse Metering Unit).¹²

Связь общего и периферийного оборудования  по периферийным интерфейсным шинам данных PIDB (Peripheral Interface Data Bus) и управления PICB (Peripheral Interface Control Bus). Между блоками цифровых АЛ ISLU и пакетной коммутации PSU имеются дополнительные прямые шины данных DPIDB (Direct PIDB), по которым передаются только каналы D₁₆ основного доступа.

Общее оборудование состоит из дублированного блока управления и коммутации MCTU (Modular Controller & TSI Unit)¹³ . Оба MSTU работают параллельно и занимают один двухкассетный блок. В MSTU входят:

• управляющий процессор коммутационного модуля SMP (SM Processor);

• пространственно-временной коммутатор TSI (Time Slot Interchanger) – каскад Ч_П;

• сигнальный процессор SP (Signalling Processor);

• блок цифровых служебных комплектов DSU¹⁴ (Digital Service Unit);

• интерфейсы: управления СI (Control Interface), данных DI (Data Interface), двойной линейный (для двух линий NCT) DLI (Dual Link Interface);

• блок пакетной коммутации PSU и пакетный интерфейс РІ (Packet Interface).¹⁵

В целом MSTU обеспечивает:

• стык двух линий NCT с коммутатором TSI для речевой информации и данных и с процессором SMP для управляющих сообщений и синхронизации;

• стыки с разными устройствами модуля для передачи сигналов управления от SMP, речевой информации и данных -- к TSI;

• временную коммутацию для установления соединений между АЛ, СЛ и линиями NCT;

• прием и обработку, формирование и передачу разнообразной сигнальной информации и управляющих сообщений в АЛ, СЛ и линиях NCT;

• пакетную коммутацию данных;

• управление установлением соединений, контроль и функции технического обслуживания.

В состав SMP входят: мощный 32-разрядний микропроцессор МС 68040; энергонезависимая постоянная память (ПП) с программами и данными, заложенными производителем оборудования; а также память с произвольной выборкой (ППВ), которая сохраняет основную часть программного обеспечения SM, системные и изменяемые данные. При временном исчезновении питания содержимое ППВ теряется, поэтому ПО и системные данные SM дополнительно сохраняются на магнитных дисках модуля управления и эксплуатации АМ. Оттуда ПО и системные данные передаются линиями NCT при запуске системы, внедрении новой версии ПО или сбоях ПО SM. Загрузку ПО обеспечивает специальное устройство процессора – загрузчик BTSR (BooTStrappe), который имеет доступ к линиям NCT через шины данных PIDB и коммутатор TSI. Активный SMP поддерживает синхронные изменения данных в ППВ SMP резервного блока MSTU. Производительность SMP увеличена использованием сигнального процессора SP, который выполняет в реальном времени сложную задачу распознавания изменений сигнальной информации. В сущности, SP является аналогом устройства сигнализации 16-го канала. Его назначение  обработка линейных и декадных адресных сигналов, передаваемых в 16-х каналах стандартных ЛТ 2048 кбит/с внешних направлений связи. Но существенной особенностью 5ESS являются внутрисистемные групповые тракты без отдельных каналов сигнализации, но с использованием 16-разрядных кодовых слов, которые несут, кроме основной информации канала (биты 0...7  речь, данные), его сигнальную информацию (биты 8...11), а также дополнительные разряды управления и контроля: 12 – бит состояния (свободно/занято), 13  тестирование для модуля СМ, 14  циклической синхронизации и 15  контроля четности 16-разрядного слова. Поэтому SP обслуживает не отдельные 16-ые сигнальные, а все без исключения каналы 0...31¹⁶, но только разряды 8...13. Формирование 16-разрядных слов и их передача в сторону коммутатора TSI по 32-канальным двусторонним 4-проводным периферийным шинам данных PIDB выполняют блоки АЛ и СЛ (ISLU, AIU, LU, DLTU, ATU). Через специальный порт TSI процессор SP получает доступ к битам 8...13 управления и сигнализации всех каналов шин PIDB, сканирует их состояние и накапливает мгновенные изменения в скоростной памяти, откуда они в любой момент могут считываться процессором модуля SMP. Оба SP (в активном и пассивном MCTU) работают синхронно, благодаря чему переключение управления на резервный MCTU не приводит к потерям вызовов, которые обрабатываются в этот момент.

В обратном направлении SMP вырабатывает и передает SP управляющую информацию декадного кода и линейную сигнальную информацию, а SP вносит ее в разряды 8...13 соответствующего канала шин PIDB через TSI. Из этого канала данные разрядов 8...11 вносятся блоком цифровых СЛ DLTU в 16-й сигнальный канал внешнего ЛТ 2048 кбит/с.¹⁷ Для аналоговых СЛ блок АTU оставляет данные разрядов 8...11 в разговорном канале физической линии или в соответствующем выделенном сигнальном канале уплотненной СЛ и превращает данные в формат, принятый в этих СЛ для сигнального обмена.

Интерфейс управления СI обеспечивает взаимодействие SMP с периферийными блоками. Он распределяет к ним управляющие и тактовые сигналы от SMP, принимает от них и передает SMP информацию о поступлении требований на обслуживание и о состоянии оборудования, в том числе данные аварийной сигнализации. Кроме этого, СI контролирует информационный обмен между SMP и периферийными блоками и оповещает SMP о выявленных ошибках. Интерфейс СI обслуживает до 23 периферийных шин управления РІСВ, каждая из которых соединяет SMP с так называемой “группой обслуживания” (service group), то есть с частью оборудования, общей, как правило, для 32 АЛ или СЛ (каналов).

Интерфейс DLI двух линий NCT состоит из двух линейных интерфейсов и общих кругов синхронизации и управления. За цикл передачи 125 мкс DLI принимает из каждой линии NCT 256 16-разрядных канальных интервалов (КИ)¹⁸ от соответствующего пространственного коммутатора с временным разделением каналов TMS (Time Multiplexed Switch) модуля связи СМ и передает их к временному коммутатору TSI. В обратном направлении DLI отбирает информацию из канальных интервалов активного TSI для передачи в сторону TMS модуля СМ. Один из 256 каналов каждой линии NCT (разный в разных линиях) фиксируется как канал управления CTS (Control Time Slot) и в модуле СМ полупостоянно соединяется пространственным коммутатором TMS с коммутатором сообщений MSGS (MeSsaGe Switch) для обмена сообщениями между процессорами разных SM, или SM и АМ. Интерфейс DLI выделяет этот канал и передает его к SMP как последовательный поток бит со скоростью 48 кбит/с (6-разрядные управляющие слова без служебной информации). Таким образом DLI получает управляющие сообщения от SMP и вводит их в канал CTS, которым они поступают в коммутатор сообщений модуля связи. Кроме этого, DLI выделяет из потока данных линий NCT последовательность тактовых импульсов, которая синхронизирует SM, и передает ее к TSI и SMP для распределения по всем узлам модуля. Активный TSI получает синхросигналы от активного DLI. Чтобы при переключении управления на резервный MSTU не возникал сдвиг фазы сихросигнала, оба DLI соединены так, что принудительно синхронизируют друг друга.

Интерфейсы данных DI мультиплексируют 32-канальные 16-разрядные информационные потоки 4096 кбит/с шин PIDB от периферийных блоков и передают объединенные 256-канальные потоки 32,768 Мбит/с к коммутатору TSI и наоборот. Все 16 шин PIDB включены в оба DI, и один DI объединяет парные каналы этих шин, а второй  нечетные.

Пространственно-временной коммутатор TSI (рис. 2.2) выполняет под управлением SMP взаимные неблокированные соединения любых 16-разрядных каналов между двумя 256-канальными трактами ИКМ от интерфейсов DI и двумя  от DLI, а также взаимные соединения каналов между трактами от DI и между трактами от DLI (последние нужны лишь для создания испытательных шлейфов). Данные коммутируются в TSI отдельными полубайтами, а их объединение в 16-разрядные слова осуществляют интерфейсы DI. Оба TSI, в основном и резервном MSTU, работают параллельно, но для реальной передачи информации входные интерфейсы выбирают активную схему.

Блок цифровых служебных комплектов DSU обеспечивает цифровое генерирование всех необходимых тональных сигналов для АЛ и СЛ: готовность станции (ГС), занят (СЗ), занято- перегрузка (ЗП), контроль посылки вызова (КПВ), тональный вызов (ТВ), разные оповещательные сигналы. Под управлением SMP блок DSU вырабатывает и декодирует все нужные для обмена адресной информацией многочастотные сигналы, а также принимает и декодирует информацию шлейфного набора номера от аналоговых абонентов, который передается от блоков ISLU или ATU в цифровом виде в информационных разрядах 16-разрядных слов. Таким образом, DSU объединяет функции тонального генератора, многочастотных приемников-передатчиков и приемников тонального и шлейфного набора.

Чтобы не занимать для DSU порты подключения со стороны периферийного оборудования и со стороны модуля связи, TSI имеет специальный отдельный порт, который предоставляет DSU возможность использования двух двусторонних 32-канальных шин (трактов 4096 Кбит/с). Этот порт соединяет любой из 64 каналов от DSU с любым из 512 каналов в сторону периферийных блоков или линий NCT. При этом TSI в зависимости от направления передачи или заменяет порции информации соответствующих 16-разрядных каналов (биты 0…7) на данные от DSU или, наоборот, передает эти данные к DSU.

Блок пакетной коммутации PSU устанавливается в MSTU одного или нескольких SM для обслуживания общих каналов сигнализации ОКС № 7 (или № 6) во внешних направлениях связи, а также для сигнализации по каналам D доступов к ЦСИС: основного абонентского 2В + D₁₆ и на первичной скорости 30 В + D₆₄. Кроме того, PSU обеспечивает обмен пакетными данными между абонентами системы 5ESS и взаимодействие с сетями передачи данных с коммутацией пакетов.

Функции PSU базируются на низших уровнях 7-уровневой модели взаимодействия открытых систем (OSI – Open System Interconnection basic reference model): первом  физическом (physical layer), втором  канальном (data link layer) и третьем  сетевом (network layer). Канальный уровень (уровень звена данных) обеспечивается основным узлом PSU  устройствами обработки и преобразования протоколов пакетной передачи данных РН (Protocol Handler). Блок PSU может иметь до 80 схемноидентичных микропроцессорных РН, рассчитанных на скорость передачи данных 64 Кбит/с. Они отличаются лишь применяемым ПО и, соответственно, функциями. Для любого из использованных протоколов комплекты РН резервируются по принципу n : k, где избыточность k в зависимости от конкретных условий задается от 1 до n, то есть до полного дублирования. Устройства обработки протоколов РН стыкуют процессор модуля SMP и каналы со специфическими протоколами передачи данных. Например, для сигнализации каналом D₁₆ основного доступа к ЦСИС соответствующий комплект РН обрабатывает два протокола: внешний D-канальный для обмена сигнальной информацией с конечным абонентским оборудованием и внутренний  для передачи сообщений пакетными шинами к SMP. Процессор SMP выполняет функции сетевого уровня, предоставляя РН управляющую и другую пакетную информацию для передачи каналом D, а также принимая от РН и анализируя данные этого канала.

Распределитель данных DF (Data Fan-out) имеет функции физического уровня и обеспечивает интерфейсы соответствующих РН: с сигнальными каналами D₁₆ основного абонентского доступа  прямыми 32-канальными шинами данных DPIDB, а с ОКС внешних направлений связи и каналами D₆₄ доступа на первичной скорости  шинами PIDB. Каналы D₁₆ основного доступа сначала мультиплексируются в ISLU (RISLU) для получения скорости 64 Кбит/с, а каналы D₆₄ полупостоянно коммутируются на шины DPIDB схемой TSI от тех блоков DLTU, которые обслуживают направления связи к интегральным ВАТС. Общие каналы сигнализации выделяются из ЛТ внешних направлений коммутатором TSI и полупостоянно соединяются с DF шинами PIDB. Блок PSU может обслуживать каналы D и ОКС других SM. Эти каналы постоянно скоммутированы TSI этих SM, пространственным коммутатором TMS модуля связи и TSI своего SM на шины PIDB к DF.

В состав PSU входит также распределитель пакетов PF (Packet Fan-out), который выполняет функции интерфейса комплектов РН со схемой управления CF (Control Fan-out), которая устанавливает очередность обмена данными между SMP и разными РН. Процессор SMP имеет связь с CF шинами PICB для общих функций управления блоком PSU (диагностика, реконфигурирование) и через пакетный интерфейс РІ для передачи пакетной информации уровня 3.