Цифровые системы управления связью

2). Оптические входы агрегатных блоков:

- 622 Мбит/с (STM4) и 2488 Мбит/с (STM16).

3). Оптические интерфейсы:

- Для STM1: S-1.1, L-1.1, L-1.2.

- Для STM4: S-4.1, L-4.1, L-4.2, L-4.1JE, L-4.2JE.

- Для STM16: S-16.1, L-16.1, L-16.2, L-16.2JE.

- оптические соединители: FC, PC.

4). Особенности режимов ввода/вывода:

- Максимальное число трибов, коммутируемых без блокировки: 8 для трибов 140 Мбит/с и 155 Мбит/с; 24 для трибов 34 Мбит/с или 45 Мбит/с; 63 для трибов 2 Мбит/с.

3.5.4.4 Синхронизация и управление

Цель синхронизации - получить наилучший хронирующий источник или генератор тактовых импульсов или таймер для всех узлов сети. Для этого, кроме стабильного источника хронирующих сигналов, надо иметь и надежную линию передачи сигналов сигнализации.

В настоящее время система синхронизации базируется на иерархическом принципе, который заключается в создании ряда точек, где находится первичный эталонный генератор тактовых импульсов PRC (ПЭГ), или первичный таймер, сигналы которого затем распределяются по сети, создавая вторичные источники - вторичный или ведомый эталонный генератор тактовых импульсов SRC (ВЭГ), или вторичный таймер, реализуемый в виде таймера транзитного узла TNC, либо таймера локального (местного) узла LNC.

Первичный таймер обычно представляет собой хронирующий атомный источник тактовых импульсов (цезиевые или рубидиевые часы с точностью не хуже ).

Методы синхронизации.

Существуют два метода: иерархический метод принудительной синхронизации с парами: ведущий - ведомый таймеры и иерархический метод с взаимной синхронизацией. Наиболее широко используется первый метод.

Сложность синхронизации заключается в том, что для синхросигнала каждый раз может быть разный маршрут передачи. Для решения этой проблемы используется концепция дублирующих источников синхронизации:

- сигнал внешнего сетевого таймера, или первичный эталонный таймер PRC - сигнал с частотой 2048 кГц.

- сигнал с трибного интерфейса канала доступа - сигнал с частотой 2048 кГц, выделяемый из первичного потока 2048 кбит/с.

- линейный сигнал STM-N, или линейный таймер, сигнал 2048 кГц, выделяемый из линейного сигнала 155,52 Мбит/с или 4п х155,20 Мбит/с.

Целостность синхронизации сети лучше поддерживается при использовании распределенных первичных эталонных источников PRC.

Режимы работы и качество хронирующего источника.

- Режим эталонного первичного таймера PRC или генератора ПЭГ (мастер-узла).

- Режим принудительной синхронизации - режим ведомого задающего таймера SRC или генератора ВЗГ (транзитные или местные узлы).

- Режим удержания с точностью удержания для транзитного узла, для местного узла. Используется внутренний генератор при нарушении во внешнем источнике синхросигналов.

- Свободный режим (для транзитных и местных узлов). Точность для транзитного и для местного узлов.

При синхронизации биты 5-8 байта синхронизации передают адрес источника синхронизации. Это особенно полезно при нарушениях в работе и переходе на альтернативный маршрут и альтернативный источник сигнала синхронизации.

Использование мирового скоординированного времени.

Такой источник является наиболее надежным. Для его трансляции используется системы спутниковой связи, и глобальная система позиционирования GPS. Использование таких источников хронирующих импульсов значительно повышает точность работы системы синхронизации и позволяет намного превысить значение .

Пример синхронизации кольцевой сети.

Основное требование - наличие основных и резервных путей для синхросигналов. Другое требование - наличие альтернативных источников хронирующих сигналов. В этом случае идеальным является вариант, когда источники хронирующих сигналов распределяются по приоритетности.

В нормальном режиме узел А назначается ведущим (мастер-узлом) и на него подается сигнал от внешнего PRC. От узла А синхросигналы против часовой стрелки распределяются на узлы B, C, D. Синхронизация по резервным линиям передается по часовой стрелке.

При разрыве кабеля между узлами В и С, узел С не получает сигнала синхронизации от узла В. Тогда узел С переходит в режим удержания синхронизации и посылает узлу D сообщение о статусе SETS уровня качества синхронизации. Узел D, получив сообщение об уровне качества синхронизации от А и С и выбрав лучший (в данном случае А, т.к. на него поступает синхросигнал от эталонного генератора с лучшим показателем), посылает узлу С сообщение “PRC”. Узел С, получив это сообщение от уза D, изменяет источник синхронизации на “PRC” от D.

Управление сетью.

Любое обслуживание сетью сводится к автоматическому, полуавтоматическому или ручному управлению системой, ее тестированию и сбору статистики о прохождении сигнала и возникающих неординарных или аварийных ситуациях. В сетях SDH используется четырех уровневая модель управления.

Каждый уровень модели выполняет свои функции:

- Бизнес-менеджмент (верхний уровень управления экономической эффективностью сети BOS).

- Сервис-менеджмент (уровень управления сервисом сети SOS).

- Сетевой менеджмент (уровень систем управления сетью NOS).

- Элемент-менеджмент (нижний уровень систем управления элементами сети EOS), а именно:

1). Установление параметров конфигурации, например, назначение каналов.

2). Определение степени работоспособности.

3). Проверка состояний интерфейсов, слежение за переключением на резервные системы.

4). Управление потоками сигналов о возникновении аварийных ситуаций.

5). Тестирование элементов сети.

Сетевой менеджер выполняет такие функции:

1). Проверка маршрутов передачи и качества передачи.

2). Управление функциями связи для переключения маршрутов связи.

Сервис-менеджер выполняет такие функции:

1). Проверка возможности осуществления сервиса.

2). Управление характеристиками сервиса, а также формирование запросов сетевому уровню на изменение маршрутов передачи.

3.5.6. Перемешивание двоичной последовательности

Смысл скремблирования состоит в получении последовательности, в которой статистика появления нулей и единиц приближается к случайной, что позволяет удовлетворять требованиям надежного выделения тактовой частоты, т.к. появляются переходы между уровнями состояния логического нуля и логической единицы. Скремблирование производится на передающей стороне с помощью устройства - скремблер, реализующего логическую операцию суммирования по модулю 2 исходного информационного и кодирующей псевдослучайной последовательности. На приемной стороне осуществляется обратная операция - дескремблирование при помощи дескремблеpа, который выделяет исходную информационную последовательность за счет свойств операции сложения по модулю 2, когда повторное сложение с той же последовательностью дает исходный результат. Основной частью скремблера является генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) в виде линейного n-каскадного регистра с обратными связями, формирующий последовательность максимальной длины .

Различают два основных типа таких устройств - самосинхронизирующиеся (СС) и с установкой (аддитивные).

Особенностью скремблера СС является то, что он управляется формируемой им последовательностью. Поэтому при этом не требуется специальной установки исходного состояния внутренних регистров скремблера и дескремблера. При потере синхронизма между скремблером и дескремблером время его восстановления не превышает числа тактов, равного числу ячеек регистров сдвига.

Одним из недостатков СС скремблеров является возможность появления на выходе при определенных условиях, так называемых, критических ситуаций, когда выходная последовательность приобретает периодический характер с периодом, меньшим длины ПСП.

При аддитивном скремблировании требуется предварительная идентичная установка состояний регистров скремблера и дескремблера. В скремблере с установкой (АД-скремблере), как и в СС скремблере, производится суммирование входного сигнала и ПСП, но результирующий сигнал не поступает на вход регистра. В дескремблере скремблированный сигнал также не проходит через регистр сдвига. Возвращение синхронизма не превышает одного такта за счет принудительного сброса и начальной установки регистров сдвига устройства.

Второй функцией таких устройств является их борьба с шумами.

После перемешивания спектр информационного сигнала расширяется на диапазон, зависящий от длины кодирующей последовательности в скремблере. При воздействии на такой сигнал узкополосной помехи, на приемной стороне Дескремблер информационный сигнал восстанавливает, а для узкополосной помехи Дескремблер выполняет функцию модулятора (скремблера), который расширяет ее спектр в широкополосный. В результате к получателю попадает только малая часть энергии шума.

При воздействии на сигнал широкополосной помехи, на стороне приема дескремблер ее не преобразует в узкополосный сигнал, т.к. нет для нее декодирующего ключа (ПСП), поэтому к получателю также поступает только малая часть энергии от шума.

4. Система сигнализации SSN7

4.1. Общие сведения

В телефонии под сигнализацией понимают передачу управляющей информации с целью установления или разъединения двухточечных соединений.

При обслуживании систем связи различают три вида сигнализации:

- Между пользователем и узлом коммутации;

- Сигнализация внутри узла коммутации;

- Сигнализация меду узлами коммутации.

Рассмотрим сигнализацию между узлами коммутации. Различают два вида такой сигнализации:

1. Сигнализация, ассоциированная с каналом пользователя;

2. Общеканальная сигнализация.

Сигнализация, ассоциированная с каналом пользователя, передает служебную информацию совместно с голосовой информацией. Канал CAS (Channel Associated Signaling) - сигнализация по выделенному каналу.

Общеканальная сигнализация характерна тем, что служебная информация обо всех информационных каналах передается в отдельно выделенном канале сигнализации. Канал CCS (Common Channel Signaling) - сигнализация по общему кагалу. Для этого по умолчанию используется 16 канальный интервал системы ИКМ-30. Пропускная способность такого канала сигнализации составляет 64 кбит/с.

Преимущества системы ОКС7:

· Скорость - в большинстве случаев время установления соединения не превышает одной секунды;

· Высокая производительность - один канал сигнализации способен одновременно обслуживать несколько тысяч телефонных вызовов;

· Экономичность - по сравнению с системами CAS во много раз сокращается объем оборудования на коммутационной станции;

· Надежность - достигается за счет возможности альтернативной маршрутизации в сети сигнализации;

· Гибкость - система передает любые данные, не только данные телефонии.

4.2. Элементы сети ОКС7

1. Каналы пользователя;

2. Канал синхронизации;

3. SP - источник и потребитель сигнального трафика (оконечные станции);

4. STP - транзитный пункт сигнализации.

Для адресации каждому узлу SP присваивается свой уникальный адрес. Каналы передачи данных и сигнальной информации не зависят друг от друга, т.е. информация к получателю может идти по одному маршруту, а сигнализация к этому же получателю - по другому маршруту. Такой режим сигнализации еще называется квазисвяанным режимом сигнализации.

4.3. Задачи сигнализации

В ОКС7 задачи распределяются между подсистемой передачи сообщений и подсистемой пользователя.

Подсистема передачи сообщений представляет собой звено сигнализации, связывающее пункты сигнализации.

Подсистема пользователя - это пункты сигнализации, генерирующие сигнальные сообщения (телефония, ISDN, данные и т.п.)

ОКС7 представляет собой 4 уровня иерархии:

- 4 уровень - пользовательский. Объединяет в себе функции 4-7 уровней модели OSI.

- 3 уровень - выполняет функции сети сигнализации. Соответствует 3-му уровню модели OSI.

- 2 уровень - выполняет функции звена сигнализации. Соответствует 2-му уровню модели OSI.

- 1 уровень - выполняет функции звена данных сигнализации. Соответствует 1-му уровню модели OSI.

Уровень 1 - физическая среда переноса сигнализации на скорости 64 кбит/с.

Уровень 2 - функции защиты от ошибок сигнальных сообщений. Для каждого звена сигнализации уровень 2 реализуется отдельно.

Уровень 3 - координация работы отдельных звеньев сигнализации, т.е. выполняет маршрутизацию передачи сигнальной информации.

Уровень 4 - формирование, прием и передача сообщений управления состоянием вызова. Взаимодействовать могут только однотипные подсистемы пользователей, например, телефония с телефонией, передача данных с системой передачи данных и т.п.

4.4. Структура сигнальной единицы

Транспортировку сообщений между подсистемами пользователей обеспечивает подсистема передачи сообщений.

Информация переносится в виде сигнальных единиц. Существует три типа сигнальных единиц:

- MSU - значащая сигнальная единица. Содержит сообщения сигнализации, передаваемой между подсистемами пользователя (уровень 4), или информацию управления сетью сигнализации (уровень 3).

- LSSU - сигнальная единица состояния звена, поддерживающее звено сигнализации в рабочем состоянии (формируется уровнем 2). Начинает передаваться только если звено сигнализации не готово к работе или обнаруживается ошибка.

- FISU - сигнальная единица заполнения - для обнаружения ошибок в звене сигнализации. Формируется если длительное время не происходит передачи информации.

Сигнальная единица MSU содержит в себе метки маршрутизации, а сигнальные единицы LSSU, FISU - меток маршрутизации не содержат.

Адресная часть SIF (Signaling Information Field) содержит:

- DPC (Destination Point Code) - код пункта назначения;

- OPC (Original Point Code) - код исходящего пункта.

- SLS (Signaling Link Selection) - поле выбора звена сигнализации. Содержит маршрут соединительной линии для передачи.

При организации связи с помощью выше указанных адресных частей, сигнализация определяет адрес сети, к которой идет обращение. Эта информация передается в SIO (Service Information Octet), где находится индикатор сети NI (Network Indicator). Кроме того, SIO содержит индикатор сервиса SI (Service Indicator), который определяет тип телекоммуникационной услуги, предоставляемой пользователю. Опишем комбинации SI:

0000	Сообщение управления сетью сигнализации
0001	Сообщения технического обслуживания сети сигнализации
0010	Резерв
0011	SCCP SCCP - подсистема управлением сигнализации - позволяет расширить возможности адресации.
0100	Подсистема пользователя телефонии (TUP)
0101	Подсистема пользователя ISDN (ISUP)
0110	Подсистема пользователя данных (DUP) управления вызовом
0111	Подсистема пользователя данных (DUP) дополнительная
1000	Резерв для подсистемы тестирования MTP
1001	Подсистема пользователя B-ISDN (B-ISUP)
1010	Подсистема пользователя спутниковой связи
1011-1111	Резерв

F (Flag) - флаг из последовательности битов 01111110, указывающий на границы сигнальной единицы. Если система не обнаруживает флаг, то считается что нарушена синхронизация. В результате оповещается функция управления сетью, которая инициирует процедуру установления синхронизации.

ОКС7 позволяет обнаруживать ошибки при передаче данных. Для этого сигнальная единица имеет CK (Check Bits). При формировании сигнальной единицы ее содержимое суммируется с полиномом, который имеет постоянную структуру. Результат этого суммирования записывается в СК. На приемной стороне происходит повторное суммирование с последующим сравнением с CK. Если совпадения нет - фиксируется ошибка. В качестве образующего полинома применяется последовательность .

Все сигнальные единицы имеют уникальный порядковый номер от 1 до 128. Для такой нумерации используется FSN (Forward Sequence Number) - прямой порядковый номер, назначаемый уровнем 2 ОКС7. В FIB (Forward Indicator Bit) - прямой бит-индикатор передается информация, указывающая о том, в первый раз или повторно идет передача сигнальной единицы. Используется для учета ошибок. Прием информации подтверждается передачей соответствующей сигнальной единицы в обратном порядке. Для этого используются: BSN (Backward Sequence Number) - обратный порядковый номер, содержащий номер последней корректно принятой сигнальной единицы. BIB (Backward Indicator Bit) - обратный бит-индикатор - указывает о правильности принятой сигнальной единицы.

Система сигнализации позволяет организовать передачу информации в двух режимах:

1). Способ, связанный с передачей адресной части получателя и отправителя информации непосредственно перед информационной частью. При этом делается запрос на организацию маршрута соединения. Как только это становиться возможным, от получателя поступает подтверждение на связь и по сформированному маршруту начинают передаваться пакеты данных.

2). Способ основан на передаче датаграмм. При этом адресной частью снабжается каждый блок информации. В результате разные блоки могут поступать к получателю по разным маршрутам. Такой метод наилучшим образом позволяет использовать ресурсы сети связи. Для предотвращения сбоя в очередности поступления блоков информации из-за разных маршрутов, блоки нумеруются порядковыми номерами (передаются с сигнальной единицей). И в случае необходимости на приемной стороне возможна организация временной задержки.

5. Цифровая коммутационная система «Матрица»

5.1. Общие сведения

КС «матрица» обладает модульной структурой, имеет возможность использования выносных абонентских модулей (концентраторов), что снижает затраты на абонентские линии.

Для коммутации каналов КС имеет не блокирующее дублированное коммутационное поле емкостью 512 трактов Е1 с пространственно-временным распределением каналов.

Сетевое окружение КС «матрица» включает в себя:

· Аналоговую и/или цифровую (синхронную или плезиохронную) телефонную сеть;

· Узкополосную сеть ISDN;

· Сеть общей канальной синхронизации ОКС-7 с пунктами сигнализации (SP) и транзитными пунктами сигнализации (STP);

Система может применяться как:

· Оконечная (ОС);

· Опорная (ОПС);

· Транзитная (ТС);

· Опорно-транзитная (ОПТС).

Емкость системы до 14400 абонентских линий без концентраторов, или до 22400 (с применением концентраторов) и до 416 трактов Е1 с возможностью централизации эксплуатации цифровой сети.

Для связи с другими цифровыми АТС используется система передачи ИКМ-30 (G.703), а для связи с декадно-шаговыми и координатными АТС используется 3-х и 4-х проводные аналоговые соединительные линии (СЛ).

5.2. Технические характеристики системы

5.2.1. Емкость станции

· Максимальная емкость опорного оборудования без концентраторов 14400 абонентских линий (АЛ) и 3840 цифровых СЛ, что соответствует 128 трактам Е1.

· Максимальная емкость концентратора ВАК-320 - 320 АЛ. Между АТС и концентратором используется 1-2 тракта Е1.

· Максимальное число подключаемых концентраторов - 25. При этом максимальная общая емкость составляет 22400 АЛ и 2340 цифровых СЛ.

· Максимальная емкость транзитной станции 12480 СЛ (416 трактов ИКМ-30). Это позволяет покрыть район до 50000 АЛ.

· Максимальное количество попыток вызовов, обслуживаемых АТС в час наибольшей нагрузки (ЧНН) составляет не менее 400000 для станции с максимальной емкостью.

· Средняя обслуживаемая телефонная нагрузка на одну соединительную линию в ЧНН составляет 0,7 Эрл. Допустимая нагрузка 0,8 Эрл. При длительности соединения 75 с и средней удаленной интенсивности вызовов до 35. Эрл - величина, связывающая телефонную нагрузку и коэффициент потерь: , где нагрузка: , коэффициент потерь: . Где - число поступивших заявок, - число использованных заявок, - средняя продолжительность выполнения одной заявки.

5.2.2. Абонентские линии

Аналоговые СЛ обладают характеристиками:

· Затухание на частоте 1020 Гц - 6 дБ;

· Сопротивление шлейфа АЛ не более 2700 Ом с учетом сопротивления оконечного оборудования;

· Емкость между проводами - до 0,5 мкФ;

· Сопротивление изоляции - 20 кОм;

· Переходное затухание на станционной стороне на частоте 1020 Гц - не менее 69,5 дБ.

Цифровые СЛ:

· Затухание на частоте 80 кГц - до 37 дБ;

· Переходное затухание на частоте 80 кГц - от 44 до 57 дБ;

· Затухание асимметрии на частоте 80 кГц - не менее 44 дБ;

· Затухание несогласованности на частоте 80 кГц относительно номинала - 14 дБ;

· Групповая задержка сигнала на частоте 80 кГц - от 30 до 60 мкс;

· Номинальное входящее и исходящее сопротивление на частоте 80 кГц - не выше 150 Ом.

Для каждой аналоговой абонентской линии выполняются функции:

1. Питание абонентской линии;

2. защита от перенапряжения, поступающего с линии;

3. Передача абоненту сигнала вызова;

4. Контроль состояния АЛ (отбой, вызов, набор номера);

5. ЦАП и АЦП сигнала;

6. Переход на 4-х проводной тракт;

7. Тестирование абонентской линии.

5.2.3. Абонентская сигнализация

Для аналоговых абонентов станция обеспечивает такие основные виды сигнализации:

- Прием адресной информации шлейфовыми или двухтональными многочастотными импульсами.

При шлейфовом наборе: допустимое размыкание шлейфа 20-95 мс, замыкание шлейфа 20-65 мс, минимальный межсерийный интервал 120 мс. Замыкание и размыкание шлейфа менее 2- мс - помеха; разрыв более 500 мс - отбой.

При тональном наборе: отклонение частоты 1,8 %, уровень отдельной частоты 7-20 дБмО; разность уровней двух частот 6 дБ; пауза между цифрами не менее 40 мс и длительность 40 мс.

Таблица соответствия тонального набора в комбинации частот:

Нижняя группа частот, Гц	Верхняя группа частот, Гц
	1209	1336	1477	1633
697	1	2	3	A
770	4	5	6	B
852	7	8	9	C
941	*	9	#	D

- Сигнал вызова прерывистой синусоидальной формы 25 Гц, длительность 1 с, пауза 4 с для местной связи и соответственно 1,2 и 2 с для входящей междугородней связи.

- Готовность (ответ станции) на частоте 425 Гц. Первый ответ посылается непрерывно при поднятии трубки телефонного аппарата (готовность станции к приему). Второй ответ - кратковременный при переходе в другую таблицу маршрутизации, например, междугородняя связь.

- Контроль посылки вызова на частоте 425 Гц, длительность импульса 0,15 с, длительность паузы 0,3-0,4 с. Посылается после набора номера (линия свободна, идет вызов).

- Занято на частоте 425 Гц, время импульса 0,15 с, время паузы - 0,15 с. Информирует о занятости вызываемого абонента или разрыве соединения.

Внутристанционная сигнализация выполняется на основе цифровой сигнализации DSS1 и ОКС-7.

5.3. Организация связи АТС с местной и междугородной сетями

5.3.1. Система отбоя и разъединения

При отбое освобождение тракта идет для инициатора отбоя, а другому абоненту передается сигнал занятости линии.

При исходящем соединении станцией обрабатывается односторонний отбой от инициатора звонка (отбой при разрыве шлейфа более чем на 250 мс).

При входящей междугородней связи - освобождение инициируется только от междугородней АТС.

При местном соединении станцией обрабатываются односторонний и двухсторонний виды отбоя.

5.3.2. Междугородняя связь

При исходящей связи к АМТС типа АМТС КЭ (Э), АМТС 2,3 осуществляются следующие операции:

1. Прием индекса выхода на АМТС (8).

2. Выдача абоненту второго акустического сигнала от АТС.

3. Фиксация полного номера.

4. Если цифровая АМТС поддерживает ОКС-7, то передача параметров вызываемого абонента по ОКС-7.

5. Если АМТС не поддерживает ОКС-7, то по запросу от АМТС передача номера осуществляется многочастотным кодом.

При входящем междугороднем соединении:

1. АТС посылает запрос на АМТС о способе передачи номера, после чего происходит его прием.

2. Если АЛ занята, то вызывающему абоненту предоставляется отказ соединения в виде сигнала «занято» от АМТС.

3. Если линия свободна, посылается сигнал вызова от АТС.

5.4. Синхронизация

Используется принудительный способ синхронизации при помощи тактовых генераторов.

Если используется оборудование SDH, то в качестве источника синхронизации используется генератор узла SDH, использующий сигнал 2048 кГц или 2048 кбит/с, выделяемый из линейного сигнала.

Если используется аппаратура PDH, то в качестве источника синхронизации выступает генератор междугородней телефонной станции.

При переключении сигналов, поступающих на входы внешней синхронизации, должны выполняться следующие требования:

· Максимальное относительное отклонение частоты не более .

· Отклонение временного интервала за время 1 мс не более 61 нс.

· Отклонение временного интервала за время 16 мс не более 120 нс.

· Отклонение временного интервала за время 15 с не более 1 мкс.

Допускаются в системе связи следующие вероятности отказов:

· Преждевременный отбой за любой минутный интервал: .

· Отказ в соединении: .

· Неправильный учет стоимости разговора: .

· Ошибка маршрутизации: .

· Отсутствие необходимого тонального сигнала: .

· Отказ по другим причинам: .

5.5. Описание станции

5.5.1. Комплекция станции

Опорная станция имеет в своей структуре:

Название	Количество, шт.
Стойка станционная ER6	7
Блок коммутатора каналов TSB18	1
Блок абонентских линий SLB20	36
Модуль коммутатора каналов CS52	2
Модуль цифровых соединительных линий DTL8	16
Модуль длинных аналоговых абонентских линий ASL20L	720
Модуль питания SPS75	36

Транзитная станция содержит:

Название	Количество, шт.
Стойка станционная ER6	1
Блок коммутатора каналов TSB18	1
Блок цифровых соединительных линий TLB20	2
Модуль коммутатора каналов CS52	2
Модуль цифровых соединительных линий DTL8	416

Концентратор содержит:

Название	Количество, шт.
	ВАК160	ВАК320
Блок абонентских линий SLB9	1	1
Модуль длинных аналоговых абонентских линий ASL20S	7	16
Модуль цифровых соединительных линий DTL8	1	1
Модуль питания SPS75	1	1
Источник питания	1	1
Аккумуляторная батарее	2	2
Кросс (100 пар)	1	1

5.5.2. Модуль коммутатора каналов CS52

Предназначен для работы в качестве центрального коммутационного и управляющего устройства. Станция содержит два модуля CS52 (основной и резервный). В каждый момент времени только один модуль является активным.

Структурная схема модуля коммутаторов каналов CS52:

Для синхронной работы модуля коммутации и модулей доступа на станции (аналоговых и цифровых) используются выводы 1 и 2. Полученные таким образом сигналы, обрабатываются устройством выделения и распределения сигналов синхронизации SYNC и передаются на компоненты коммутационной платы. Это позволяет выполнять синхронизацию внутри узла связи.

Для синхронизации работы станции в сети связи общего пользования (SDH или PDH) используется источник внешних синхросигналов (эталонный). Такой сигнал поступает на блок SYNC через интерфейсы 3 - 10. В дальнейшем полученный сигнал синхронизации распределяется как внутри платы CS52, так и на внешние модули через системные интерфейсы.

В случае сбоя в режиме синхронизации сети SDH, или при работе в сети PDH синхронизация выполняется от внутреннего тактового генератора Clock.

Для коммутации внутренних и внешних вызовов, данные от узлов доступа через системные интерфейсы поступают на коммутационное поле в виде центрального коммутатора станции TDM-SW с временным методом коммутации. Возможности такой коммутации: 512х512 потоков Е1.

Управляет работой центрального коммутатора многоканальный контроллера HDLC для слежения за пакетной сигнализацией ОКС№7; сигнальный процессор DSP для обработки цифровых сигналов и формирования акустических сигналов; центральный процессор CPU. Протоколы работы станции хранятся на жестком диске HDD.

Для связи с сервером станции используется сеть Ethernet через контроллер сети Fast Ethernet.

5.5.3. Модуль аналоговых абонентских линий ASL20

Модули аналоговых абонентских линий ASL20 (Analog Subscriber Line) предназначен для обслуживания до 20-ти аналоговых абонентских установок и таксофонов по двухпроводным медным линиям и могут применяться в составе концентраторов, подстанций и оконечных станций ЦСК "Матрица".

Модуль имеет две основных модификации ASL20S (S - Short) и ASL20L (L - Long), рассчитанных на работу, соответственно, с короткими и длинными линиями.

Функции абонентских комплектов: питание линии, формирование сигнала вызова, аналого-цифровое преобразование, формирование тональных акустических сигналов, прием набора номера DTMF кодом, формирование сигнала идентификации вызывающего абонента (Caller ID) и т.п.

Структурная схема модуля ASL20:

Через системные интерфейсы обеспечивающие скорость 2, 4, 8 Мбит/с, модуль связывается с центральным коммутатором для передачи данных, а также приема синхронизирующих сигналов. В последнем случае, синхронизация через комплекты системного интерфейса SI поступает на устройство выделения и распределения синхроимпульсов SYNC, которое, в свою очередь, управляет элементами модуля ASL20.

Через интерфейсы абонентских линий, данные от абонентов поступают на модуль, и обрабатываются сигнальным процессором DSP. Сигнальный процессор обрабатывает тональную информацию о вызываемом номере, выдает информацию АОН в абонентскую линию, а также, формирует акустические сигналы станции для абонента. Далее информация через локальный коммутатор LSW отправляется либо на центральный коммутатор, либо коммутируется непосредственно на ASL20, если связываются абоненты, подключенные к одному модулю. Временное хранение данных осуществляется на памяти типа Flash.

5.5.4. Модуль цифровых соединительных линий DTL8

Модуль цифровых соединительных линий DTL8 предназначен для организации многоканальных цифровых соединительных или абонентских линий на первичной скорости цифрового потока.

Модуль позволяет организовывать:

· Абонентские (или межстанционные) линии абонентского доступа ISDN на первичной скорости цифрового потока (30B+D в режиме E1 и 24B+D в режиме T1/J1);

· Межстанционные многоканальные линии связи с передачей сигнализации по выделенному каналу;

· Межстанционные многоканальные линии с сигнализацией по связанному каналу.

· Связь транзитных и оконечных коммутационных станций большой и средней ёмкости с использованием центрального коммутационного и управляющего устройства станции в качестве модуля доступа;

· Связь транзитных и оконечных коммутационных станций малой ёмкости в качестве центрального коммутационного и управляющего устройства;

· Связь станционных выносов, абонентских концентраторов в качестве центрального коммутационного и управляющего устройства.

Модули DTL8 соединяются с каждым модулем CS52 по одному системному интерфейсу со скоростью 16 Мбит/с. Каждому комплекту ЦСЛ в системном интерфейсе отводится 31 канал.

Для синхронизации в сети SDH синхронизирующие сигналы поступают через один из восьми линейных интерфейсов и, обрабатываясь устройством распределения SYNC, передаются на центральный коммутатор по трем выделенным линиям синхронизации.

В случае работы модуля DTL8 в качестве узла доступа для цифровых пользователей, данные с линейного интерфейса поступают на локальный коммутатор LSW. Коммутатор управляется сигнальным процессором DSP и местным управляющим устройством LPU. Функции сигнального процессора такие же как и в модуле аналогового доступа ASL20.

Для хранения протоколов и временных данных используется два типа памяти RAM (ОЗУ) и постоянная энергонезависимая память Flash. В случае необходимости коммутация может осуществляться непосредственно на LSW (транзитные потоки или соединение пользователей, подключенных к одному модулю DTL). Если необходимо задействовать центральный коммутатор, то связь с ним обеспечивается через оборудование системных интерфейсов SI. Скорость передачи при этом составляет 2, 4, 8, 16 Мбит/с.

Для питания всех выше перечисленных модулей используется модули электропитания Power Supply на различные значения выходного напряжения в зависимости от потребностей модулей.

5.5.5. Концентраторы

Концентраторы предназначены для сокращения кабельных затрат.

Если концентратор используется только как «удлинитель» абонентских линий, то для связи с центральной станцией применяется стандартный протокол внутренней связи V5.2, в случае, если надо обеспечить коммутацию внутри концентратора, то применяется протокол DSS1.

Структурная схема концентратора показана ниже.

Подключение концентраторов к станции выполняется с помощью цифровых СЛ типа Е1 по топологии «звезда». Для связи применяются модули цифровых соединительных линий DTL8. Для обеспечения доступа к станции абонентам применяются модули аналогового доступа ASL20. Если используется один блок SLB9, то тип концентратора ВАК160, а если два блока - то тип концентратора ВАК320. Цифра в конце указывает на количество аналоговых абонентов получающих доступ к сети.

5.5.6. Архитектура станционного оборудования «матрица»

Структура содержит следующие блоки:

· CPU (Central Processor Unit) - центральное управляющее устройство;

· LCU (Local Control Unit) - местное управляющее устройство модулей доступа;

· LI (Line Interface) - линейные комплекты;

· TDM SW (Time Division Multiplexing SWitch) - центральное коммутационное устройство, расположенное на модулях CS52;

· LSW (Local SWitch) - локальное коммутационное устройство, расположенное на модулях доступа;

· TSB (Time Switch Block) - блок коммутации каналов;

· SLB20 (Subscriber Line Block) - блок абонентских линий;

· TLB20 (Trunk Line Block) - блок цифровых соединительных линий;

· OMM (Operating and Maintenance Module) - модуль техобслуживания и эксплуатации (сервер).

Станционное оборудование КС «Матрица» включает блок коммутатора каналов TSB18. В состав блока входят два модуля коммутатора каналов CS52 (основной -«0» и резервный - «1») и до шестнадцати модулей DTL8. Связь между модулями CS52 и модулями DTL8 организована с помощью системных интерфейсов (СИ). Для каждого модуля DTL8 предусмотрены по одному СИ к основному модулю CS52 (0) и к резервному модулю CS52 (1).

Физическое соединение между комплектами СИ на модуле CS52 и модулях DTL8 (на схеме комплекты СИ не показаны) в пределах блока реализовано на кросс-плате (backplane), то есть для организации связи между модулями CS52 и DTL8 в пределах блока не требуются дополнительные соединения.

Модули аналоговых АЛ (ASL20) и цифровых АЛ (IDSL16) располагаются в блоках SLB20. Один блок SLB20 может содержать до 20-ти модулей ASL20 или до 16-ти модулей IDSL16. Модули доступа одного блока SLB20 подключаться параллельно к одному СИ, соединяющему с основным модулем CS52 (0) и к одному СИ, соединяющему с резервным модулем CS52 (1). Таким образом, образуется группа МД одного блока SLB20 с общим использованием пропускной способности СИ. При этом количество абонентских линий (каналов) превышает количество каналов на системном интерфейсе (обеспечивается концентрация абонентской нагрузки), что позволяет более эффективно использовать ёмкость коммутатора каналов.

Физическое соединение между комплектами СИ на модуле CS52 и на модулях доступа блоков SLB20 выполняется в процессе монтирования и начальной установки АТС. Для каждого блока необходимо обеспечить два соединения: первое к основному коммутатору, второе - к резервному.

Для транзитной или опорно-транзитной станции предусмотрены блоки TLB20, в которые предназначены для установки модулей DTL8.Один блок TLB20 может содержать до 18-ти модулей DTL8. Для связи каждого модуля DTL8 с коммутатором предусмотрены по одному СИ к основному модулю CS52 (0) и к резервному модулю CS52 (1).

Комплекты системных интерфейсов МД обеспечивают автоматическое определение скорости цифрового потока, выделение тактового и циклового сигналов из входного потока. Выделенный цикловой сигнал используется устройством синхронизации для фазовой подстройки частоты собственного тактового генератора модуля, что обеспечивает синхронную работу всех модулей станции.

Для обеспечения внешней синхронизации станции при работе в синхронной цифровой сети, устройство синхронизации МК может использовать тактовые или цикловые сигналы, выделяемые линейными комплектами цифровых линий или внешний сигнал 2048 КГц.

Центральное управляющее устройство станции (CPU), расположенное на МК, осуществляет общее управление оборудованием станции, обработку вызовов и поддержку протоколов связи по соединительным и абонентским линиям.

Местное управляющее устройство МД (LCU) обеспечивает управление комплектами и обработку линейной сигнализации, взаимодействует со станционным управляющим устройством, обеспечивая подключение к линиям различных вспомогательных функций и подключение линий к каналам системного интерфейса через локальный коммутатор.

Связь с концентраторами, подстанциями, АТС и другим сетевым оборудованием осуществляется посредством цифровых СЛ типа E1.

К МК подключается модуль техобслуживания и эксплуатации (станционный сервер). Подключение выполняется посредством соединения через COM-порт или через соединение локальной сети Ethermet 100 Мбит/с. Связь сервера с терминалами центра управления осуществляется посредством локальной сети.

6. Цифровые системы уплотнения аналоговых линий

Задача таких систем заключается в экономии физических линий связи, когда на одну пару телефонной линии подключается два и более телефонных аппаратов. При помощи цифрового кодирования сигналов в современных системах можно подключать 4 и более абонентов на одну линию без существенного ущерба для каждого из них.

Ниже показана структурная схема такого устройства для подключения четырех абонентов.

Структурная схема четырехканальной системы уплотнения.

Система уплотнения состоит из двух схем: абонентской (подключает телефонные аппараты) и станционной (подключается к портам телефонной станции со стороны абонентского модуля доступа). При помощи линейных интерфейсов осуществляется согласование аппаратуры с соединительной линией. Блоки обработки сигналов выполняют преобразование сигнала из четырех каналов и их кодирование. Здесь два канала по 64 кбит/с (2В) и канал сигнализации 16 кбит/с (D) получает синхробиты и служебные биты, в результате чего, получается поток 160 кбит/с. После этого сигнал проходит этап скремблирования и преобразуется в линейный код 2B1Q, который через выходной каскад и эхоподавитель направляется на двухпроводную линию к абоненту.

Если сигнал принимается от абонента, то он проходит через эхоподавитель, входной каскад, линейный дешифратор (чтобы преобразовать из кода 2B1Q) и дескремблер.

Линейный код, который используется в данном случае (2B1Q) является четырехуровневым и допускает между станционным и абонентским оборудованием затухание в 43 дБ при частоте 40 кГц. Преобразование цифрового сигнала в 2B1Q код осуществляется слиянием двух последовательных битов, первый из которых представляет собой знак-символ, а второй - уровень. Пример такого преобразования показан ниже.

Здесь уровень -3 кодируется битами 00, а +3 - 10.

Пример преобразования цифрового потока 160 кбит/с в код 2В1Q.

Схема управления управляется 8-ми битовым микропроцессором, который управляет тактовыми импульсами ИКМ и адаптивной дифференциальной ИКМ (ADPCM), организует протокол управления каналом передачи данных HDLC. В случае возникновения аварийной ситуации - блокирует речевой канал и канал тонального сигнала.

Цепь питания состоит из двух преобразователей постоянного напряжения 5 В и регулируемого напряжения 70 В. Напряжение 5 В применяется для цепей с местным питанием, а 70 В - для цепей с дистанционным питанием аппаратуры связи. В случае короткого замыкания система питания обеспечивает прекращения питания.

7. Цифровая сеть связи ISDN

Сеть ISDN определяется как сеть, полученная из телефонии ISDN, которая обеспечивает цифровое соединение для предоставления широкого диапазона услуг, к которому пользователи имеют доступ с помощью ограниченного ряда стандартных много целевых интерфейсов «пользователь - сеть».

Цифровая сеть IDN включает в себя:

- обычные двунаправленные абонентские линии;

- 32-х или 24-х канальную структуру с ИКМ;

- систему сигнализации SSN7.

ISDN обеспечивает цифровое соединение, что означает, что терминалы и абонентские линии являются цифровыми. Что в свою очередь позволяет реализовывать более качественные телекоммуникационные услуги.

7.1. Доступы к сети ISDN

Основной (базовый) доступ (BRA) используется при малых нагрузках трафика. Обычно основной доступ включает в себя один канал сигнализации (D-канал) и два информационных канала (В-канал).

Помимо основного доступа в сети применяется первичный доступ (PRA), который может использоваться при больших трафиках данных (потоках передаваемой информации). Пример, связь с учережденческой АТС, мультиплексором и т.п.

Первичный доступ может иметь одну из следующих комбинаций каналов:

- один канал сигнализации и до 32-х каналов коммутации;

- до 24-х каналов коммутации;

- один канал сигнализации и до 30-ти информационных каналов;

- до 31 информационных канала, при этом канал сигнализации передается с другим доступом.

Канал сигнализации для одного первичного доступа может быть расположен в другом первичном доступе.

7.2. Каналы абонентского доступа

Для организации связи в сетях ISDN формируется три логических канала, каждый из которых может решать свою задачу. Такими каналами являются следующие:

D-канал - предназначен для переноса информации сигнализации между терминалами абонентов и местной цифровой АТС в двух направлениях, т.е. от терминала к АТС и наоборот - от АТС к терминалу. Кроме того, данный канал предоставляет возможность для передачи ограниченного числа пакетов информационных сигналов, которые станция будет контролировать, но не будет обрабатывать, т.е. они будут передаваться транзитом. Скорость передачи информации при базовом доступе составляет 16 кбит/с, а при первичном доступе - 64 кбит/с. В последнем случае скорость намного выше из-за того, что в этом случае обслуживается значительно большее число информационных каналов (до 30).

В-канал - применяется для переноса широкой разновидности цифровой информации между терминалами абонентов и АТС в двух направлениях. Примером информации, переносимой по В-каналу является закодированный (ИКМ) речевой сигнал и цифровые данные. При этом один В-канал передает информацию в одном направлении, а второй - в обратном. Скорость обмена информации составляет 64 кбит/с.

Н-канал - канал обладающий более высокой скоростью обмена информацией, чем В-канал, и может использоваться, например, для факсимильной связи. В настоящее время имеется три типа Н-каналов:

- Н0 первичного интерфейса - обеспечивает скорость связи 384 кбит/с, при этом в поток помещается 6 непрерывных каналов по 64 кбит/с каждый.

- Н1 первичный интерфейс - обеспечивает скорость передачи информации 1536 кбит/с для интерфейса Т1 работающего на скорости 154 кбит/с.

- Н12 - состоит из одного канала обладающего скоростью передачи информации 1920 кбит/с, который, в свою очередь, состоит из 30 каналов со скоростью по 64 кбит/с и одного D-канала.

7.3. Дополнительное оборудование

Существуют терминалы ISDN, начиная от самых простых речевых телефонных аппаратов, до комплексных универсальных компьютеров.

Для обеспечения связи ISDN терминалов со станцией по обычным аналоговым линиям используется оборудование сетевого окончания NT1.

Устройства NT1 содержат микропроцессор для контроля базовых потоков и управления ситуациями столкновения, которые происходят, когда несколько терминалов одновременно передают информацию по каналу сигнализации. Существует несколько разновидностей устройств NT1 в зависимости от числа подключаемых к одному каналу терминалов ISDN.

К основным функциям NT1 относятся:

- линейное соединение;

- эксплуатация линий;

- синхронизация;

- передача питания через интерфейс по направлению к терминалу;

- уплотнение битовых потоков;

- адаптация терминалов и абонентских линий;

- управление столкновениями.



При использовании сетевого окончания NT1 возможна следующая конфигурация сети:

Пассивная шина называется так, потому что, хотя терминалы и соединены между собой через шину, но прямая связь между ними без участия оборудования NT1 невозможна.

NT2 - устройства сетевого окончания предназначенные для обеспечения связи на доступе PRA, и как правило используются для более мощных сетевых устройств, включая мини-АТС.

7.4. Сигнализация в сетях ISDN (DSS1)

Назначением сигнализации в ISDN является передача контрольной информации в узлы коммутации для установки вызова и контроля вызова через сеть ISDN.

Сигнализация ISDN разделяется по способу использования:

1). Используется между абонентскими терминалами и местной ISDN-станцией. Эта сигнализация использует D-канал по цифровой абонентской линии и называется цифровой абонентской системой сигнализации 1 (DSS1). Данная сигнализация основывается на трех уровнях:

Уровень 3 (сетевой) - передает и принимает сообщения для установления вызова и разъединения соединения. Данные сообщения передаются на другой конец линии через уровни 2 и 1.

Уровень 2 (звеньевой) - отвечает за передачу без ошибок сообщений уровня 3 между пользователями и сетью, поэтому включает в себя функции обнаружения и коррекции ошибок. Для этого в каждое сообщение в цикле добавляется контрольная сумма. Правильно полученная информация в цикле подтверждается сигналом RR (готов получить) после чего осуществляется ее прием. Если цикл содержит ошибку и это было выявлено при помощи контрольной суммы, то формируется сигнал отклонения REJ, что приводит к повторной передаче цикла информации. Для удержания следа передаваемых циклов, они нумеруются, что позволяет легко осуществлять слежение за ними и определять был ли цикл передан или утерян во время передачи.

Уровень 1 (физический) - передает и получает биты с соответствующей их синхронизацией.

2). Применяется между станциями и является сигнализацией стандарта SSN7. Используется для доставки контрольной информации всем включенным в сеть ISDN-станциям.

8. Основы оптической передачи информации

8.1. Структура и основные компоненты волоконно-оптических систем передачи данных

В ВОСП носителем сигнала является модулированный световой пучок, а линия передачи состоит из одного или нескольких последовательно соединенных оптических волокон или волоконных световодов.

Оптический передатчик содержит полупроводниковые светодиоды или полупроводниковые лазеры.

Ключевыми элементами приемников световых сигналов являются лавинные фотодиоды или PIN фотодиоды (Лавинные фотодиоды - полупроводниковый элемент фотоприемника, работа которого основана на использовании явления усиления фототока в электрическом поле с малыми шумами за счет лавинного умножения носителей заряда; PIN фотодиоды - вид фотодиода с большой областью собственной проводимости между областями полупроводника с положительными и отрицательными типами проводимости p-n переходы).

Полная скорость передачи информации В определяется выражением: В=Nb, где N - число спектральных каналов, b - скорость передачи информации по одному каналу, которая в настоящее время составляет от 2,5 до 40 Гбит/с.

8.2. Характеристики световых сигналов в волоконной оптике

Свет, как электромагнитную волну высокой частоты, можно охарактеризовать частотой или длиной волны. Для определения длины волны в определенной среде необходимо знать коэффициент преломления этой среды и тогда, длина волны: . Где - длина волны в среде N; - длина волны в вакууме; n - показатель преломления среды.

Длина волны света в вакууме и частота f связаны между собой скоростью света в вакууме С через соотношение: =C/f, где С= 299792458 м/с.

Световые пучки характеризуются следующими параметрами:

· Средней импульсной мощностью,

· Спектром (т.е. зависимостью мощности света от длины волны),

· Поляризацией,

· Пространственным и угловым распределением мощности.

Спектр характеризуется функциональной зависимостью плотности мощности (или амплитуды) излучения от длины волны и фазовыми соотношениями между спектральными компонентами.

Ширина линии - это термин, применяемый для описания ширины спектра излучения одночастотных лазеров.

Поляризация - это физическая характеристика светового излучения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, т.е. неэквивалентность различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому пучку.

В одномодовых световодах, работающих при длинах волн выше критической длины волны, только фундаментальная мода может распространяться вдоль световода с малым затуханием. Распределение мощности и поперечный размер моды описывается величиной диаметра моды. (Мода - нормальные колебания в распределенных колебательных системах или нормальные волны в волноводных системах; Диаметр поля моды - характеристический размер фундаментальной моды в волоконных световодах, характеризующий распределение в ней светового потока).

8.3. Характеристики источников излучения

Световое излучение в полупроводниках возникает при достаточной концентрации избыточных носителей заряда. Это достигается инжекцией носителей зарядов через p-n переход. Если p=n переход работает в режиме прямого направления, то в p-слой инжектируются дополнительные электроны, а в n-слой дополнительные дырки, при рекомбинации которых излучаются кванты света - фотоны.

Процесс инжекции носителей заряда с последующим излучением фотонов называется инжекционной люминесценцией. Индуцированное или вынужденное излучение заключается в том, что фотоны в полупроводнике инициируют излучательную рекомбинацию, что приводит к увеличению числа фотонов, т.е. мощность излучения возрастает.

Инжекционный лазер или лазерный диод это излучатель, использующий вынужденное излучение. В нем, благодаря высокой плотности тока, генерируется большой избыток носителей заряда в зоне проводимости, в результате чего возможно сильное вынужденное излучение.

Следует сказать, что у светодиодов направленность светового потока очень широка, т.е. осуществляется значительный разброс светового потока, в отличие от лазерных диодов, где направленность светового потока очень узкая, что позволяет обеспечить наиболее эффективный ввод светового потока в оптический световод.

Относительная мощность шума источника определяет максимально допустимый динамический диапазон источника излучения и является индикатором качества. Определяется как отношение среднеквадратичного значения мощности оптического шума в полосе пропускания шириной 1 Гц к квадрату средней оптической мощности: . Токовая чувствительность показывает эффективность преобразования сигнала электрического вида в оптический сигнал.

8.4. Характеристики волоконных световодов

Все волоконно-оптические световоды имеют двухслойную структуру. Внутренний слой, имеющий более высокий показатель преломления , называется сердцевиной. Внешний слой с меньшим показателем преломления называется оболочкой. Распространение волны в световоде объясняется переменным отражением луча от стенок световода.

Световоды делятся на многомодовые и одномодовые.

В многомодовых волокнах некоторые световые лучи распространяются прямо по оси волокна, в то время как все другие распространяются в сердцевине волокна по зигзагообразной линии. Моды высшего порядка при распространении проходят более длинный путь, чем низшего; в результате возникает различие во временных задержках, что вызывает межмодовую дисперсию, ограничивающую полосу пропускания волокна.