Аналоговые и цифровые системы коммутации презентация

Тема: Аналоговые и цифровые системы коммутации Учебные вопросы: 1. Координатные АТС 2. Квазиэлектронные АТС. 3. Цифровые системы коммутации.

ЛИТЕРАТУРА 1. Телекоммуникационные системы и сети: учеб. пособие для вузов и колледжей: в 3 т., Т.1.: Современные технологии/ Б. И. Крук, В. Н. Попантонопуло, В. П. Шувалов. - М. : Горячая линия - Телеком, 2005. - 647 с. : ил. 2. Проект концепции предоставления документальных услуг электросвязи. Министерство Российской Федерации по связи и информатизации 2002г. 3. Основы построения систем и сетей передачи информации: учеб. пособие для вузов/ В. В. Ломовицкий, А. И. Михайлов, К. В. Шестак/ - М. : Горячая линия – Теле- ком, 2005. - 382 с.

1-й вопрос: Координатные АТС Структурная схема АТСК. Особенности АТСК. Области применения АТСК. Коммутационное оборудование АТСК. Коммутационное поле АТСК. Принцип работы МКС (схема). Коммутационные блоки АТСК. Функции ИШК, ВШК и АК. Управляющие устройства АТСК. Функции абонентского регистра (схема).

Структурная схема АТСК

Особенности АТСК Многозвенное построение ступеней искания; косвенное (регистровое) управление; обходной принцип управления установлением соединения.

Области применения АТСК АТСК городского типа – станции большой ёмко- сти (10000-20000 номеров), применяются на ГТС; АТСК 100/2000, АТСК 50/200 – станции малой и средней ёмкости. применяются на СТС; АМТС-2, АМТС-3, АРМ-20 – применяются на меж- дугородной сети в качестве оконечных АМТС (междугородных АТС); АТСК 100/2000, АТСК 50/200 также достаточно широко применяются в качестве учрежденческо-производственных АТС (УПАТС) для организации технологической связи предприятий и учрежде- ний.

Коммутационное оборудование АТСК В состав коммутационного оборудования АТСК вхо- дит коммутационное поле, имеющее три вида сту- пеней искания: абонентского (АИ), которая обеспечивает непосре-дственное обслуживание абонентских линий по ис- ходящей и входящей связи. При исходящей связи работает в режиме свободного искания (поиск сво- бодного ИШК), а при входящей связи – в режиме ли- нейного искания (поиск требуемой АЛ); группового (ГИ), на которой используется режим группового искания (выбор группы линий); регистрового (РИ), на которой используется режим свободного искания (поиск свободного абонентс- кого регистра).

Коммутационное поле АТСК Для построения коммутационного поля на коор- динатных АТС используются коммутационные приборы – многократные координатные соеди- нители, которые имеют n входов m выходов, до- ступных каждому входу. В МКС коммутация це- пей осуществляется путем перемещения контак- тных пружин под воздействием якоря электро- магнита.

Принцип работы МКС

Коммутационные блоки АТСК Путём объединения входов или выходов коммута- ционных приборов, строятся коммутационные блоки с требуемыми структурными параметрами. Блоки ступени ГИ двухзвенные и маркируются NxVxM, где N – число входов блока, V – число про- межуточных линий, M – число выходов блока. Коммутационные блоки характеризуются структур -ными параметрами, к которым относятся: - параметры МКС; - количество МКС на каждом звене; - количество вертикалей в каждом МКС; - связность – количество промежуточных линий, связывающих каждый коммутатор звена А с каждым коммутатором звена Б.

Функции ИШК, ВШК и АК В коммутационное поле внутристанционные линии включаются через шнуровые комплекты – исходящий (ИШК) и входящий – (ВШК), которые выполняют следующие функции: подключение регистра к соединительному тракту; активизация автоматического определения номера АОН; передача информации о номере и категории вызывающего абонента; подача абонентам информационных сигналов; приме от абонентов линейных сигналов (ответ, отбой); питание цепи микрофонов ТА. Абонентские комплекты осуществляют подключение АЛ к станции, принимают от абонента линейный сигнал вызова станции (занятие).

Управляющие устройства АТСК В качестве управляющих устройств в АТСК используются регистры и маркеры. В АТСК различают несколько видов регистров: 1) на местных станциях: - абонентские регистры – предназначены для приема информации о номере вызываемого абонента и передачи ее в УУ - входящие регистры – предназначены для приема адресной информации, поступающей по входящим соединительным линиям от других коммутационных систем и ее передачи ее в УУ; - исходящие регистры – применяются на исходящих соединительных линиях в случае необходимости изменения способа передачи адресной информации и предназначены для приема адресной информации от абонентского регистра и ее выдачи в исходящую СЛ; 2) на АМТС: - входящие междугородные регистры; - исходящие междугородные регистры. Маркеры в процессе обслуживания вызова осуществляют выбор соединительного пути между входом и выходом коммутационного блока и управление коммутационными приборами при установлении соединения. Выбор соединительного пути между входом и выходом ступени искания обеспечивается либо в режиме свободного искания, либо вынужденного искания. Для работы в режиме вынужденного искания маркеры получают адресную информацию из регистра.

Функции абонентского регистра

2-й вопрос: Квазиэлектронные АТС Отличие АТСКЭ от АТСК. Области применения АТСКЭ. Структурная схема АТСКЭ. Коммутационное оборудование АТСКЭ. Принцип построения матричного ферридового соединителя. Состав и работа матричного соединителя. Интерфейсы коммутационного поля. Управляющие устройства АТСКЭ.

Отличие АТСКЭ от АТСК В АТСДШ и АТСК логика работы управляющих устройств задаётся замонтированной програм- мой, то есть определяется монтажом принци- пиальных схем. Квазиэлектронные АТС (АТСКЭ) характеризуются тем, что в качестве управляю- щих устройств используются электронные упра- вляющие машины ЭУМ, которые работают по записанной программе, хранящейся в памяти, а коммутационное поле строится на разных ти- пах матричных соединителей.

Области применения АТСКЭ - городские, сельские и учрежденческие АТС средней и малой ёмкости (АТСКЭ КВАНТ, систе- ма ИСТОК); - оконечные АМТС (АМТСКЭ КВАРЦ).

Структурная схема АТСКЭ

Коммутационное оборудование АТСКЭ В состав коммутационного оборудования (теле- фонной периферии) АТСКЭ входит коммутацион- ное поле, построенное на блоках абонентских линий (БАЛ) и блоках соединительных линий (БСЛ). Блоки БАЛ выполняют функции ступени АИ, блоки БСЛ – ступени ГИ. Количество звеньев в блоках зависит от ёмкости станции. В АТСКЭ малой и средней ёмкости эти блоки двухзвен- ные, в АТСКЭ большой ёмкости четырёхзвенные. Блоки маркируются N×V×M, где N – число входов блока, V – число промежуточных линий, M – число выходов блока.

Принцип построения матричного ферридового соединителя

Состав и работа матричного соединителя Для построения коммутационного поля используются различные типы матричных соединителей: ферридовые, интегральные, герконовые. В качестве коммутационных элементов в этих соединителях применяют- ся герметизированные контакты – герконы. Геркон имеет стеклянный корпус, в который запаяны две или три контактные пружины. В комму- тационных полях применяются герконы с контактными группами на за- мыкание. В матричном соединителе можно выделить две электрически не свя- занные матрицы: 1) матрица обмоток, в которой объединяются обмотки управления то- чек коммутации; 2) коммутационная матрица, в которую объединены герконы (гермети- зированные контакты) точек коммутации. Связь между матрицами осуществляется через магнитное поле: при прохождении тока по обеим обмоткам управления в матрице обмоток создается магнитное поле, которое обеспечивает замыкание герконов в соответствующей точке коммутации. Удержание герконов в замкну- том состоянии осуществляется за счет остаточной магнитной индукции. Для выключения точки коммутации ток пропускается по одной из об- моток в матрице обмоток.

Интерфейсы коммутационного поля В коммутационное поле включаются комплекты, выпол-няющие роль интерфейсов для различных внешних и внутристанционных линий: - абонентские комплекты (АК) предназначены для подключения АЛ к станции, принимают от абонента линейный сигнал вызова станции (занятие), выдают сигнал «занято» в случае недоступности вызываемого абонента или его отбоя; - шнуровые комплекты (ИШК и ВШК) предназначены для питания микрофонов, выдачи сигналов ПВ и КПВ, приема линейных сигналов ответа вызываемого абонента, отбоя по линии вызываемого и вызывающего абонентов; - комплекты соединительных линий (ИКСЛ и ВКСЛ) предназначены для подключения СЛ от других станций; - приёмник набора номера (ПНН) предназначен выдачи сигнала «Ответ станции» и для приёма номера.

Управляющие устройства АТСКЭ В АТСКЭ применяется централизованная система управ-ления, в которой все логические функции по управлению процессами установления соединений выполняются цен- тральным управляющим устройством (ЦУУ), реали- зованном в виде двухмашинного управляющего комплек- са. В состав ЦУУ входят электронные управляющие маши- ны (ЭУМ). Для согласования работы ЦУУ и коммутацион- ного оборудования по временным и энергетическим па- раметрам применяются периферийные управляющие устройства (ПУУ). Основные функции ПУУ: сканирование (опрос контрольных точек приборов), управление комп- лектами и коммутационным полем. Взаимодействие ЦУУ и ПУУ осуществляется через периферийный интерфейс.  

3-й вопрос: Цифровые системы коммутации. Функциональная архитектура современной ЦСК. Интерфейсы ЦСК. Типы абонентских интерфейсов. Интерфейсы сети доступа. Сетевые интерфейсы. Обобщённая структурная схема ЦСК. Состав оборудования ЦСК. АБ в ЦСК и их функции. Абонентский комплект и его функции. Структурная схема АК с учётом функций BORSCHT. Функции BORSCHT. Цифровой абонентский доступ. Функциональная схема организации доступа абонентов ISDN к ЦСК. Характеристики оборудования xDSL. Структура электронной управляющей системы (ЭУС). Классификация ЭУС. Одномодульная ЭУС. Многопроцессорная ЭУС. Достоинства централизованных систем управления. Иерархическая ЭУС.

Функциональная архитектура современной ЦСК Функциональная архитектура ориентирована на конвергенцию сетей ТФОП, сотовой связи, Internet. Сети связи, как правило, строятся на оборудовании нескольких фирм, что позволяет оператору связи осуществлять и технических, и стоимостной выбор оборудования. При этом возникает необходимость в сопряжении оборудования абонентского доступа и группового оборудования разных производителей. С целью унификации этого стыка были разработаны протоколы V.5. Наличие данных протоколов позволяет функционально представить ЦСК в виде двух независимых частей: - оборудования абонентского доступа (AN); - группового оборудования SN.

Интерфейсы ЦСК Интерфейс – определенная стандартами граница между взаимодействующи- ми объектами. Интерфейс определяет физические и электрические свойства сигналов обмена информацией между устройствами и дополняется протоко- лом обмена, описывающим логические процедуры по обработке сигналов обмена. Сложные интерфейсы содержат несколько уровней, каждый из которых при- нимает сообщения нижнего уровня и поставляет результаты обработки более высокому уровню и наоборот. Описание интерфейсов и протоколов существу- ют в виде международных Рекомендаций ITU-T, ETSI и др. Интерфейсы ЦСК (стыки) можно разделить на следующие группы: - абонентские: аналоговый; цифровой; стык ISDN; - интерфейсы сети доступа: интерфейс V 5.1; интерфейс V 5.2; - сетевые интерфейсы: интерфейс А; интерфейс В; интерфейс С.

Типы абонентских интерфейсов

Интерфейсы сети доступа Основное назначение сети доступа (AN) – экономия линейно-кабель- ных сооружений абонентской распределительной сети за счёт вре- менного уплотнения (мультиплексирования) на участке: сеть доступа - оконечная ЦСК. Интерфейс V5 является общим понятием для обо- значения семейства интерфейсов между сетью доступа и узлом ком- мутации. В настоящее время в этом семействе определены два типа интерфейсов: V5.1 и V5.2. Интерфейс V5.1 используется для подключения к опорной станции аналоговых абонентов и абонентов ISDN. Интерфейс V5.1 состоит из одного тракта Е1 (2048 кбит/с) и позволяет подключить к опорной станции до 30 аналоговых или до 15 цифровых АЛ, или смешанное подключение аналоговых и цифровых АЛ. Отличительной особеннос- тью интерфейса V5.1 является статическое (без концентрации нагруз- ки) мультиплексирование в оборудовании сети доступа. Интерфейс V5.2 используется для подключения к опорной станции аналоговых и абонентов ISDN (базовый и первичный доступ) и может включать в свой состав от 1 до 16 трактов Е1. Интерфейс V5.2 по- зволяет производить концентрацию абонентской нагрузки.

Сетевые интерфейсы Согласно рекомендациям ITU-T аналоговые и цифровые СЛ включаются в ЦСК через интерфейсы А, В, С. Интерфейс А используется для подключения цифровых трактов, уплотненных аппаратурой ИКМ-30 (поток Е1 2048 кбит/с). Интерфейс В используется для подключения трактов, уплотненных аппаратурой ИКМ-120 (поток Е2 8448 кбит/с). Интерфейс С используется для подключения двух- и четырехпроводных аналоговых СЛ.

Обобщённая структурная схема ЦСК

Состав оборудования ЦСК В состав ЦСК входят следующие виды оборудования: - модуль аналоговых абонентских линий (МААЛ) предназначен для подключения к станции аналоговых абонентских линий и выполняет следующие функции: аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование; концентрация нагрузки; функции абонентского стыка; - модуль цифровых абонентских линий (МЦАЛ) предназначен для подключения к станции цифровых абонентских линий и выполняет функции станционного окончания доступа абонентов цифровой сети с интеграцией обслуживания (ЦСИО); - модуль цифровых соединительных линий (МЦСЛ) используется для подключения к станции цифровых соединительных линий и линий ЦСИО, а также согласование входящих и исходящих потоков со скоростями коммутации в коммутационном поле; - модуль аналоговых соединительных линий (МАСЛ) образует интерфейс для подключения аналоговых соединительных линий к цифровому коммутационному полю (осуществляет аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование); - оборудование сигнализации (ОС) выполняет функции по приёму и передаче сигналов управле -ния и взаимодействия между коммутационными системами; - коммутационное поле (КП) выполняет коммутацию соединений различных видов: коммутацию разговорных соединений в цифровой форме, коммутацию межпроцессорных соединений; - устройство управления ОКС№7 предназначено для управления сетью по общему каналу сигнализации; - генератор тактовых импульсов (ГТИ) предназначен для выработки тактовой частоты, необходимой для синхронизации работы всех блоков станции; - система управления (СУ) предназначена для управления всеми процессами обслуживания вызовов.

АБ в ЦСК и их функции Абонентские блоки, расположенные на расстоянии от ЦСК, называются выносными АБ. Вынос АБ от опорной ЦСК позво- ляет строить более гибкую сеть, сокращает протяжённость АЛ и уменьшает затраты на управление и обслуживание. Вынос- ные АБ связываются с КП по первичным цифровым трактам 2 Мбит/с. Абонентский блок выполняет следующие основные функции: - аналого-цифровое преобразование АЦП и цифро-аналоговое преобразование ЦАП в случае подключения аналоговых АЛ; - реализация функций BORSCHT, которые выполняются в АК аналоговых линий; - подключение АЛ к первичному цифровому тракту, идущему в КП ЦСК; - мультиплексирование или концентрация нагрузки Абонентские линии в ЦСК включаются в коммутационное поле через абонентские блоки (АБ), которые могут располагаться на территории самой станции либо на расстоянии от нее.

Абонентский комплект и его функции Абонентский комплект (АК) предназначен для согласования оконечных устройств с ЦСК. АК выполняет 7 функций, каждой из которых поставлена в соответствие буква английского алфавита: - B (battery feed) – электропитание абонентского терминала; - O (over voltage) – защита от перенапряжений на АЛ; - R (ringing) – посылка вызова; - S (supervision, signaling) – наблюдение и сигнализация; - C (coding) – кодирование; - H (hybrid) – дифференциальная система; - T (testing) – тестирование.

Структурная схема АК с учётом функций BORSCHT

Функции BORSCHT Функция В. Ток питания абонентского телефонного аппарата (ТА) в ЦСК подается из АК. Напряжение питания –48В или –60В. Функция О. Обеспечивает защиту линий отдельных элементов ЦСК и оконечных устройств, как от разовых случайных воздействий (например, удар молнии), так и от постоянных воздействий индуктивного характера со стороны высоковольтных линий. Функция R. В аналоговых ТА для срабатывания звонка используется подача высокого переменного напряжения  90В и частотой 25 Гц. Таким образом, выполняется одна из функций абонентской сигнализации – вызов абонента с помощью сигнала ПВ. Функция S. Обеспечивает контроль за состоянием абонентской линии с целью обнаружения вызова от абонента, ответа, отбоя, адресной информации декадным кодом. Для аналоговой линии эти сигналы обнаруживаются по замыканию и размыканию цепи постоянного тока. Функция С. Обеспечивает переход от аналоговых сигналов к цифровым. Наиболее распространенным способом является импульсно-кодовая модуляция ИКМ. Функция Н (функции дифсистемы). Обеспечивает разделение цепей передачи и приема при переходе от двухпроводной АЛ к четырехпроводному тракту ИКМ. Функция Т. Обеспечивает установление причины и места неисправности. Производится с помощью контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), которая подключается к АЛ помощью, например, герконовых реле.

Цифровой абонентский доступ Для подключения цифровых абонентов к ЦСК предусмат- риваются цифровые АК, расположенные в абонентском блоке. В отличие от аналогового АК цифровой не выпол- няет многие из функций BORSCHT, так как они переносятся в цифровой ТА. Для абонентов сети ISDN организуется цифровой абонен- тский доступ - совокупность аппаратных средств, обес- печивающих взаимодействие между цифровыми абонен- тскими терминалами и ЦСК. Возможны два варианта доступа: - базовый доступ (BRA – Basic Rate Access) со скоростью 2В+D=144 кбит/с, но фактически скорость 192 кбит/с, так как передается дополнительная информация по синхро- низации и управлению сетью; - первичный доступ (PRA – Primary Rate Access) использу- ется для систем с повышенной нагрузкой со скоростью 30В+D (локально-вычислительные сети, УПАТС).

Функциональная схема организации доступа абонентов ISDN к ЦСК Функциональная схема организации доступа абонентов ISDN к ЦСК состоит из функциональных блоков размещае- мых у абонентов и на ЦСК. Физические устройства, обра- зующие интерфейс между линией и пользователем, рас- полагаются в непосредственной близости от терминалов и называются сетевыми окончаниями (NT).Модуль цифро- вых АЛ на ЦСК реализуется в виде линейного окончания LT и станционного окончания ET. Доступ 2B+D позволяет внедрить новые услуги на сущест-вующей абонентской сети. Его реализация явилась пред посылкой для создания целого спектра телекоммуника- ционных средств получивших название xDSL, где х озна- чает различную реализацию, а DSL (Digital Subscribe Line) – цифровую абонентскую линию. В таблице приводятся данные о возможных вариантах реализации xDSL.

Характеристики оборудования xDSL

Структура электронной управляющей системы

Классификация ЭУС по способу управления установлением соединения

Классификация ЭУС по типу системного интерфейса

Одномодульная ЭУС

Многопроцессорная ЭУС

Достоинства и недостатки централизованных систем управления Достоинства централизованных систем управления: - простота построения; - экономичность для небольших станций. Недостатки централизованных систем управления: -высокие требования по производительности ЭУМ для станций большой ёмкости; - сложность наращивания ёмкости. В ЦСК централизованные СУ не получили распро- странения, но используются в квазиэлектронных коммутационных системах АТСКЭ и УПАТС.

Иерархическая ЭУС