11.4.11 Цифровая атс типа 5ess
Первая станция №5 Electronic Switching System (5ESS) была введена в эксплуатацию в 1982 году. Наиболее распространенная сегодня версия этой станции 5ESS-2000 работает в городских телефонных сетях в качестве оконечной и опорно-транзитной АТС с функциями ОКС-7, ISDN, V5 и др. Архитектура ее системы управления может классифицироваться как квазираспределенная, поскольку функции управления станцией в значительной степени выполняет административный модуль AM. Управляющие процессоры построены на базе 32-разрядного микропроцессора 3820 и 16-разрядного процессора МС6800, что позволяет формировать как станции малой емкости, так и крупные опорно-транзитные коммутационные узлы. Коммутационное поле, согласно классификации, приведенной в предыдущей главе, строится по принципу TST (Время-Пространство-Время). Для взаимодействия с телефонной сетью общего пользования станция 5ESS-2000 поддерживает сигнализацию следующих типов: линейная сигнализация – 2600 Гц, 2ВСК; регистровая – декадный код, импульсный челнок, импульсный пакет, безынтервальный пакет (АОН). Поддерживается также система общеканальной сигнализации ОКС №7 (МТР, ISUP) и сигнализация по протоколу V.5. Абонентские интерфейсы: обычный двухпроводный интерфейс с аналоговым телефонным аппаратом, оборудованным либо импульсным номеронабирателем, либо тастатурой (импульсной или многочастотной), а также кнопкой R; цифровой интерфейс ISDN (2B+D).
Упрощенная структура станции 5ESS показана на рис. 11.4.49. Тремя ведущими компонентами 5ESS являются модуль административного управления AM, модуль связи СМ и коммутационный модуль SM.
Рис. 11.4.50. Архитектура станции 5ESS
Коммутационные модули SM содержат все программы, необходимые для управления периферийными коммутационными устройствами, включая выбор маршрутов в коммутационном поле, назначение блоков обслуживания, сигнализацию, сканирование линий и т.п. Фактически производительность станции 5ESS определяется числом установленных модулей SM. Каждый такой модуль обслуживает нагрузку интенсивностью примерно 460 Эрлангов (при этом бывает занято 90% временных интервалов). Интенсивность нагрузки на всю станцию рассчитывается как 460*n/2, где n – число коммутационных модулей, и при максимально расширенной конфигурации (190 SM) составляет 43700 Эрл. Коммутационный модуль SM – это базовый блок наращивания емкости станции 5ESS-2000, который может выполнять функции коммутации каналов и пакетов,а также большую часть функций обработки вызовов. Модуль может быть расположен вне основного комплекса станции, в таком случае он называется вынесенным коммутационным модулем RSM. Наряду с модулем RSM (4000 абонентов или 480 с.л.) можно использовать кластер вынесенных модулей MMRSM (16000 абонентов или 1920 СЛ) или вынесенный блок абонентских линий с интегральным обслуживанием RISLU (1024 абонента).
Модуль управления AM основан на мэйнфрейме 3B20D (потом – 3B21D и т.д.) собственной разработки Bell Laboratories и выполняет функции обслуживания вызовов, запуска и восстановления программного обеспечения, измерения трафика, начисления платы и хранения станционных данных, а также функции взаимодействия с процессорами ввода/вывода, видеотерминалами, накопителями на магнитных носителях, центром технической эксплуатации и множество функций, не связанных непосредственно с процессом обработки вызовов. С помощью модуля AM производится диагностика станции, выявление, локализация и, при возможности, устранение неисправностей. Модуль AM принимает от управляющих элементов модулей SM цифры номера и интерпретирует их, а также взаимодействует с системой управления базой данных для получения дополнительной информации. Затем он передает сообщения периферийному управляющему устройству для завершения какого-либо обязательного действия. Подсистема эксплуатационного управления решает задачи технического обслуживания с помощью магистральной и линейной рабочей станции TLWS, выполняя, например, тестирование абонентских и межстанционных линий, обеспечивает вывод линий из обслуживания и возвращение их в работу. Через AM обслуживающий персонал станции может получать с терминала как доступ к любым системам станции, так и связь с автоматизированными системами технической эксплуатации и с системой управления трафиком. Для подключения к центрам технической эксплуатации или к центрам обработки биллинговой информации предусматриваются каналы передачи данных. Файлы передаются по стандартному протоколу доступа и управления передачей данных РТАМ.
Модуль связи СМ обеспечивает взаимодействие между AM и всеми SM, а также взаимодействие между разными SM через каналы управления и синхронизации NCT по протоколу X.25 с использованием волоконно-оптического кабеля. Основным компонентом СМ является коммутатор сообщений, обеспечивающий коммутацию пакетов, которыми обмениваются между собой через NCT модули СМиЗМ.
Программное обеспечение станций 5ESS имеет иерархическую распределенную модульную структуру, схематично представленную на рис.11.4.50. Операционная система, которая называется операционной системой для распределенной коммутации (OSDS), обеспечивает управление процессами, межпроцессорную связь, синхронизацию и планирование заданий как в процессоре AM, так и в процессорах SM, причем в AM ядром OSDS является операционная система UNIX – одно из блестящих созданий Bell Laboratories, стоящих в одном ряду с транзистором, лазером и другими выдающимися вкладами в современную цивилизацию. Примечательно также, что UNIX в ядре AM станций 5ESS имеет название UNIX-RTR, где аббревиатура RTR означает работу в реальном времени (RT – Real Time) и надежность (R – Reliability).
Функциональное программное обеспечение станции 5ESS-2000, написанное на языках высокого уровня – Си, Ассемблере – включает в себя примерно 30 подсистем высшего уровня. Большая их часть располагается в административных модулях AM и в коммутационных модулях SM в соответствии с архитектурой распределенной системы, показанной на рис.11.4.50.
Интерфейсы подсистем имеют определенные ограничения, например, программа одной подсистемы может вызвать программу другой подсистемы только в специальных глобальных точках, обмен данными происходит через стек, вызов примитива не вызывает прерывания реального времени, вызванная программа выполняется в стеке процесса вызвавшей программы и т.п. Более детально эти вопросы мы также обсудим в главе 9, а здесь лишь приведем очень упрощенное описание обслуживания в 5ESS внутристанционного вызова.
Рис. 11.4.51. Архитектура программного обеспечения 5ESS
Абонент А, включенный в SM1, вызывает абонента В, включенного в SM3 той же АТС. Когда абонент А снимает с рычага микротелефонную трубку, устройство сканирования в абонентском блоке обнаруживает замыкание шлейфа линии. Процессор модуля SM периодически опрашивает устройства сканирования и детектирует изменения состояния линий, сравнивая результат очередного опроса с результатом предыдущего опроса; таким образом, состояние линии абонента А «трубка снята» фиксируется в SM1. На основании результатов сканирования процессор коммутационного модуля делает вывод о наличии запроса обслуживания и отмечает линию абонента А занятой. Идентифицируются данные об абоненте А, после чего к его линии подключается приемник цифр, а самому абоненту передается зуммерный сигнал «Ответ станции». Далее анализируются цифры, принимаемые от абонента А, определяется и тестируется линия абонента В, в AM передается запрос подключения к абоненту В. После приема первой цифры зуммерный сигнал «Ответ станции» отключается, и в процессор коммутационного модуля передается двоично-десятичное представление этой цифры. Следующие цифры обрабатываются таким же образом до тех пор, пока процессор модуля SM1 не определит, что все цифры получены. Когда этот процессор обнаружит, что полученных цифр достаточно для выбора маршрута, в процессор административного модуля через блок коммутации сообщений передается сообщение о необходимости выбрать маршрут в направлении к SM3. Для этого AM находит свободный временной интервал и свободные каналы для управления коммутационными модулями с целью выбора маршрута и передает к процессору в SM3 инструкцию установить путь к вызываемой линии и опознать временной интервал и канал управления, присвоенные данному вызову, а к блоку коммутации – инструкцию установить двухстороннюю связь SM1-SM3 через каналы NCT.
Процессор модуля SM3 проверяет вызываемую линию, изменяет ее состояние на «занято» и инициирует выполнение необходимых тестов и посылку сигнала вызова в эту линию. Кроме того, процессор передает инструкцию генератору тональных сигналов и блоку обмена временных интервалов послать зуммерный сигнал «контроль посылки вызова» (КПВ) в линию вызывающего абонента А. После этого процессор модуля SM3 через блок коммутации сообщений передает к процессору модуля SM1 сообщение о том, что соединение установлено, и идентифицирует временной интервал в соединении NCT, который был присвоен данному вызову. В свою очередь, процессор модуля SM1 передает в блок обмена временных интервалов инструкцию подключить временной интервал вызывающей линии к временному интервалу соединения NCT.
Когда процессор модуля SM3 детектирует ответ абонента, он инициирует прекращение передачи сигнала посылки вызова, дает генератору тональных сигналов команду прекратить формирование сигнала КПВ, а блоку коммутации временных интервалов – команду подключить временной интервал канала к временному интервалу NCT. После этого процессор модуля SM3 передает сообщение процессору модуля SM1, информирующее последний, что ответ получен. Процессор модуля SM1 изменяет состояние линии, начинает отсчет времени для начисления платы и переводит процесс обслуживания вызова в стадию разговора.
Разъединение производится по-разному, в зависимости оттого, какая сторона первой дает отбой – вызывающая или вызываемая. При прекращении разговора вызывающей стороной сигнальный процессор модуля SM1 детектирует сигнал отбоя, процессор модуля передает сообщение об этом процессору модуля SM3 и ликвидирует соединение между линией и NCT. В свою очередь, процессор модуля SM3 передает к SM1 сообщение, подтверждающее отбой, и освобождает временной интервал. Затем оба процессора коммутационных модулей передают сообщения о разъединении в процессор административного модуля для фиксации изменения состояния использовавшегося пути в коммутационном поле.
При прекращении разговора вызываемой стороной сигнальный процессор модуля SM3 детектирует сигнал отбоя, процессор модуля передает сообщение об этом к SM1. Процессор модуля SM1 инициирует отсчет времени, после которого разрешается разъединение. Если до истечения этого времени не будет получено сообщение о повторном ответе вызываемой стороны, процессор коммутационного модуля производит разъединение таким же образом, как это было описано выше.
В заключение краткого описания платформы 5ESS рассмотрим предлагаемую Lucent Technologies стратегию развития этой платформы при переходе кмультисервисным (речь/данные/видео) конвергентным сетям XXI века (рис.11.4.51) с весьма удачным названием 7R/E (Revolutionary/Evolutionary). Согласно этой стратегии коммутатор 5ESS дооборудуется интерфейсом пакетной передачи, что позволит операторам создавать масштабируемые пакетные сети и постепенно преобразовать существующие сети с временным разделением каналов (TDM) в сети, основанные на протоколах IP.
Элементом концепции 7R/E является также 7R/E Call Feature Server, отвечающий за обработку вызова, обеспечивающий преобразование номера и маршрутизацию для коммутации речевого трафика через пакетную сеть и поддерживающий все услуги, реализованные в классической платформе 5ESS.
Рис.11.4.52. Стратегия 7R/E
И еще одно, непосредственно не связанное с 5ESS, весьма остроумное решение Lucent Technologies – коммутационная платформа EXS (Expandable Switching System), первоначально созданная компанией Excel Switching, которая была приобретена впоследствии компанией Lucent Technologies и стала ее подразделением. Типовая система Excel построена по схеме клиент-сервер и функционально разделена на четыре структурные части, представленные на рис.11.4.52.
Коммутатор Excel представляет собой модульную, интегрированную, масштабируемую платформу с неблокирующим коммутационным полем, поддерживающую, в совокупности, до 30000 портов и строящуюся из более мелких модулей: EXS-1000 поддерживает до 1024 портов, EXS-2000 – до 2048 портов и т.д. Все элементы связаны между собой двойным оптическим кольцом EXNET со встречными потоками 1,2 Гбит/с. Excel использует архитектуру клиент-сервер, а обмен информацией между хост-компьютерами и процессорами коммутационных узлов ведется по протоколу TCP/IP на основе Ethernet. Один хост-компьютер может поддерживать все коммутационные узлы в кольце, но возможны и конфигурации с несколькими хост-компьютерами.
Этот коммутатор реализует функции Call-центра, ступени распределения вызовов, системы поддержки телефонных карт и т.п., аналогичные функциям отечественной платформы ПРОТЕЙ, обеспечивает прием и обработку вызовов абонентов, начисление платы за связь в режиме онлайн; реляционную базу данных, относящихся к абонентскому учету, начисление платы за услуги и содержащую для этих целей информацию о клиентах, учетных делах, платежах и начислениях, балансах, картах, совершенных клиентом вызовах и оказанных ему услугах, о тарифах и многое другое. Но кроме всего прочего, представленная на рис. 11.4.52 архитектура, как это когда-то было с Системой 12, оказала серьезное влияние на умы разработчиков коммутационной техники. Планы создания аналогичных коммутационных платформ всерьез обсуждались в нескольких российских компаниях, и лишь очень быстрая экспансия IP-технологий и решений, относящихся к конвергенции сетей связи, по мнению автора, ограничили использование приведенной на рис.11.4.52 архитектуры.
Рис. 11.4.53. Коммутационная платформа Excel
2 Организация систем коммутации и сетей связи 1
2.1 Назначение систем коммутации в сетях связи 1
2.2 Коммутация каналов, сообщений и пакетов 1
2.3 Диаграмма обмена сигналами в системах коммутации 2
2.4 Централизованные системы коммутации 2
2.5 Организация сетей связи 4
2.5.1 Способы организации сетей связи 4
2.5.2 Состав взаимоувязанной сети связи РФ 5
2.5.3 Организации, занимающиеся стандартизацией в области сетей связи 7
3. Принципы построения сетей связи 7
3.1 Принципы построения аналоговых телефонных сетей 7
3.1.1 Структура общегосударственной системы автоматизированной телефонной связи 7
3.1.2 Типы городских сетей телефонной связи 8
3.1.3 Организация спецслужб и система нумерации в сетях телефонной связи 11
3.2 Принципы построения цифровых сетей связи 12
3.2.1 Организация цифровых сетей связи 12
3.2.2 Варианты модернизации аналоговых сетей телефонной связи 13
3.2.3 Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем 14
3.2.4 Иерархия цифровых каналов 15
3.2.5 Режимы доставки для широкополосных ЦСИС 17
3.3 Интеллектуальные сети связи 19
3.3.1 Обоснование концепции и модель обслуживания вызова в интеллектуальных сетях связи 19
3.3.2 Архитектура интеллектуальной сети связи 20
3.3.3 Концептуальная модель интеллектуальных сетей связи 21
3.4 Сети абонентского доступа 22
3.4.1 Способы повышения эффективности аналоговых абонентских линий 22
3.4.2 Способы повышения эффективности цифровых абонентских линий 23
3.4.3 Способы построения цифровой абонентской сети 23
3.4.4 Цифровые системы передачи абонентских линий по технологии xDSL 24
3.4.5 Способы кодирования линейных сигналов по технологии xDSL 25
3.5 Сети подвижной связи 25
3.5.1 Классификация систем подвижной связи 25
В настоящее время известны следующие системы подвижной связи: профессиональные, персонального радиовызова, спутниковые, сотовые и беспроводные. 25
3.5.2 Структура сетей профессиональной связи 26
3.5.3 Структура сетей персонального вызова 27
3.5.4 Структура сетей спутниковой связи 28
3.5.5 Структура сотовых сетей связи 28
3.5.6 Структура сетей беспроводной связи 31
4 Синхронизация и Сигнализация в сетях телефонной связи 32
4.1 КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ СИГНАЛИЗАЦИИ 32
4.2 АБОНЕНТСКАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ 34
4.3 ЛИНЕЙНАЯ И РЕГИСТРОВАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ 36
4.4 ОБЩЕКАНАЛЬНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ 38
4.5 НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ СИНХРОНИЗАЦИИ СЕТИ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ 41
4.6 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ЦИФРОВОЙ СЕТИ 43
4.7 ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ СИНХРОНИЗАЦИИ В ЦИФРОВЫХ ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЯХ 46
5 Управление сетями связи 51
5.1 Функции эксплуатационного управления 51
5.2 Поддержка функций оперативно-розыскных мероприятий и безопасности 52
5.3 Управление трафиком и оплата услуг 53
5.4 Сети управления телекоммуникациями 54
В соответствии с этой рекомендацией для эксплуатационного управления телекоммуникационной системой любого назначения создается специальная сеть ТМN, использующая технологию многоуровневого иерархического управления. Серия стандартов для TMN имела целью объединить разрозненные подсистемы эксплуатационного управления в единую интегрированную систему. При этом интеллектуальные средства TMN связываются с разными элементами телекоммуникационной системы выделенными каналами управления через стандартизованные Q-интерфейсы. Для этого каждый элемент телекоммуникационных сетей должен содержать встроенные средства формирования такого интерфейса или так называемый Q-адаптер. 54
Рис. 5.4. Место TMN в сети связи 55
Функциональная архитектура описывает распределение функциональных возможностей в сети TMN в терминах так называемых функциональных блоков, представляющих собой группу управляющих функций. 55
57
Рис. 5.6. TMN-пирамида 57
5.5 Управление скоростью 57
6 Основы теории телетрафика 59
6.1 Время облуживания, потоки вызовов и их параметры 59
6.2 Основные понятия теории телетрафика 59
6.3 Телефонная нагрузка 60
6.4 Основные параметры нагрузки 61
6.5 Показатели эффективности обслуживающих систем 62
6.6 Понятие о потерях в системах обслуживания вызовов 62
7 Основы телефонной передачи 63
7.1 Тракт телефонной передачи 63
7.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА 64
7.3 МИКРОФОНЫ И ТЕЛЕФОНЫ 65
7.3.1 Угольный микрофон 65
Рассмотрим характеристики, определяющие качество микрофона. 66
7.3.2 Принцип действия электродинамических, конденсаторных и пьезоэлектрических микрофонов 67
7.3.3 Электромагнитный телефон 68
7.4 ТЕЛЕФОННЫЕ И ФАКСИМИЛЬНЫЕ АППАРАТЫ 70
7.4.1 Классификация телефонных аппаратов 70
7.4.2 Влияние местного эффекта на качество телефонной передачи 70
7.4.3 Схема телефонного аппарата ТА-72 71
7.4.4 Схема телефонного аппарата ТА-66 72
7.4.5 Телефонные аппараты с усилителями 73
7.4.6 Дисковый номеронабиратель 73
7.4.7 Кнопочный номеронабиратель 74
7.4.8 Параметры, характеристики и функциональные возможности телефонных аппаратов 75
7.4.9 Устройство факсимильных аппаратов 75
8 Коммутационные приборы 77
8.1 Классификация коммутационных приборов 77
8.2 Электромагнитные реле 78
8.2.1 Виды электромагнитных реле 78
8.2.2 Электромагнитные реле с открытыми контактами 78
8.2.3 Электромагнитные реле с герметизированными контактами 79
8.3 Электромеханические искатели 81
8.4 Многократные координатные соединители 83
8.5 Соединители на герконовых реле 84
8.6 Соединители на элементах электронной коммутации 86
8.7 Сравнительные характеристики коммутационных приборов 87
9 Принципы построения коммутационных систем 88
9.1 Структура коммутационного узла 88
9.2 Принципы автоматической коммутации 89
9.3 Ступень предварительного искания 90
9.4 Ступень группового искания 91
9.5 Однозвенные полнодоступные включения 92
9.6. Однозвенные неполнодоступные включения 93
9.7 Способы построения коммутационных блоков 94
9.8 Особенности построения звеньевых включений 95
9.9 Принципы построения ступени абонентского искания 97
9.10 Неблокирующие коммутационные блоки 98
9.11 Перестроения в коммутационных системах 99
9.12 Вероятность блокировки. Графы Ли и метод Якобеусе 100
9.13 Симметричные четырехпроводные коммутационные схемы 102
10 Принципы построения управляющих устройств АТС 103
10.1 Функции управляющего устройства 103
10.2 Непосредственное управление 103
10.3 Косвенное управление 104
10.4 Централизованное управление 104
10.5 Иерархическое управление 106
10.6 Распределенное управление 107
10.7 Способы взаимодействия управляющих устройств 108
10.8 Классификация сигналов АТС 109
11 Принципы построения автоматических телефонных станций 110
11.1 Декадно-шаговые АТС 110
11.1.1 Особенности декадно-шаговых АТС 110
11.1.2 Функциональная схема и принцип связи нескольких АТС ДШ 110
Таблица 11.1 110
11.2 Координатные АТС 112
11.2.1 Обзор развития координатных АТС 112
11.2.2 Особенности координатных АТС 112
11.2.4 Регистры координатных АТС 115
11.2.5 Маркеры координатных АТС 116
11.2.6 Городская координатная станция АТСК-У 117
11.3 Квазиэлектронные АТС 118
11.3.1 Особенности построения квазиэлектронных АТС 118
11.3.2 Классификация квазиэлектронных АТС 118
11.3.3 Коммутационная система квазиэлектронной АТС 119
11.3.4 Управляющая система квазиэлектронных АТС 120
11.3.5 Квазиэлектронная АТС «Кварц» 122
11.3.6 Квазиэлектронная АТС «Квант» 124
11.4 Электронно-цифровые АТС 125
11.4.1 Обзор развития электронно-цифровых АТС 125
11.4.2 Способы построения коммутационных систем электронно-цифровых АТС 126
11.4.3 Особенности организации АТС с временным разделением каналов 127
11.4.4 Двухкоординатная коммутация ПВП и ВПВ 128
11.4.5 Интегральная АТС системы "Исток" 129
11.4.6 Цифровая коммутационная система С-32 132
11.4.6.1 Состав системы С-32 132
11.4.6.2 Цифровая абонентская сеть 133
11.4.6.3 Общестанционное оборудование 135
11.4.6.4 Оборудование сопряжения с системами других типов 137
11.4.6.5 Оборудование технического обслуживания и эксплуатации 138
11.4.7 Интегральная АТС типа АТСЦ-90 138
11.4.7.1 Коммутационная платформа АТСЦ-90 138
11.4.7.2 Новые функции цифровых АТС 147
11.4.8 Интегральная АТС типа DX-200 149
11.4.9 Интегральная АТС типа МТ-20/25 151
11.4.10 Цифровая АТС системы EWSD 154
11.4.11 Цифровая АТС типа 5ESS 155