раскат телеком. С начала 70х годов прошлого века на телефонных сетях многих стран стали внедрять автоматические телефонные станции нового поколения цифровые атс
 Скачать 334.53 Kb.
|
|
Введение С начала 70-х годов прошлого века на телефонных сетях многих стран стали внедрять автоматические телефонные станции нового поколения - цифровые АТС. Цифровые системы коммутации более эффективны, чем координатные системы коммутации пространственного типа. Важную роль в создании нового поколения АТС сыграли три фактора. Во-первых, с конца 50-х гг. началось внедрение цифровых систем передачи (ЦСП). С их появлением перед специалистами встала задача создания АТС, которые коммутировали бы цифровые сигналы без их преобразования в аналоговую форму. Создание единого цифрового тракта «коммутация - передача» сулило большие преимущества (единая элементная база АТС и ЦСП, уменьшение искажений и шумов передаваемых сообщений и т.д.). Во-вторых, разработка и кассовое производство микросхем сделали реальным построение АТС нового поколения (заметим, что ЦСП с сигналами импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), предложенные в 1939г., были реализованы в середине 50-х гг. именно потому, что появились полупроводниковые приборы). В третьих, большое значение имело использование в аппаратуре связи цифровой вычислительной техники. Первый патент на применение ЭВМ для управления АТС был получен в 1956г. Использование ЭВМ (в виде специализированных электронных управляющих машин) в цифровых АТС позволило не только более экономично, по сравнению с электромеханическими АТС, реализовать управление самой АТС, но и существенно увеличить гибкость коммутационной системы, расширить вспомогательные диагностические процедуры обслуживания аппаратуры и ввести значительный объем дополнительных видов обслуживания для абонентов за счет их реализации программным способом. Основными преимуществами цифровых АТС являются: снижение трудовых затрат на изготовление электронного коммутационного оборудования за счет автоматизации процесса их изготовления и настройки; уменьшение габаритных размеров и повышение надежности оборудования за счет использования элементной базы высокого уровня интеграции; уменьшение объема работ при монтаже и настройке электронного оборудования в объектах связи; существенное сокращение штата обслуживающего персонала за счет полной автоматизации контроля функционирования оборудования и создания необслуживаемых станций; значительное уменьшение металлоемкости конструкции станций; сокращение площадей, необходимых для установки цифрового коммутационного оборудования; повышение качества передачи и коммутации; увеличение вспомогательных и дополнительных видов обслуживания абонентов; возможность создания на базе цифровых АТС и ЦСП интегральных сетей «вязи, позволяющих обеспечить внедрение различных "видов и служб электросвязи на единой методологической и технической основе. Цифровые АТС обладают и недостатками, из которых самыми существенными являются два: ) внедрение цифровых АТС, построенных на современной элементной базе, не привело к заметному сокращению потребления электроэнергии. Это обусловлено необходимостью непрерывной работы управляющего комплекса вне зависимости от наличия нагрузки на АТС. Кроме того использование БИС и СБИС в схемах АТС привело к обязательному применению кондиционирования воздуха; ) внедрение цифровых АТС требует больших первоначальных капитальных вложений на приобретение оборудования. Так, стоимость оборудования цифровой АТС в пересчете на один номер в 2-3 и более раз выше, чем электромеханических АТС. Тем не менее, проектирование и внедрение цифровых автоматических телефонных станций является сегодня важной задачей развития электросвязи. 1. Характеристика сети и современных систем коммутации .1 Современные системы коммутации на городских телефонных сетях Цифровые АТС на российском рынке различаются по архитектуре, элементной базе, построению управляющих систем, структуре программного обеспечения, алгоритмическим языкам. Основными критериями выбора коммутационного оборудования являются: ) стоимость; ) совместимость с существующими сетями; ) соответствие общетехническим требованиям, утвержденным Министерством связи и информатизации РФ; ) надежность системы коммутации; ) минимальное количество разнотипных плат; ) минимальное потребление энергии в расчете нa одного абонента; ) занимаемая площадь. В таблице 1.1 приведены технические параметры зарубежных цифровых АТС, рекомендованных для российских сетей [2], в таблице 1.2 - параметры отечественных коммутационных систем. Таблица 1.1 Сравнительная характеристика зарубежных систем коммутации
Коммутационная система DX-200 - цифровая система с программным управлением - разработана специалистами фирмы «Telenokia» (Финляндия). Для нее характерна децентрализованная модульная структура: ее основными структурными элементами являются модули программного обеспечения и аппаратных средств и состоящие из них функциональные блоки. Четкое определение интерфейсов между модулями способствует внедрению новой техники и введению в систему новых функций без изменения ее архитектуры, что в свою очередь, обеспечивает высокий технический уровень системы на протяжении всего длительного срока ее эксплуатации. Полное резервирование системы обеспечивает высокую надежность работы станции. Цифровая АТС System-12 разработана международной корпорацией ITT, производство и дальнейшее совершенствование станции, внедрение ее в цифровые сети с интеграцией служб осуществляется фирмой Alcatel Франция-Бельгия). Основой S-12 является: распределенное - управление, при котором цифровое коммутационное поле реализуется таким образом, что различные терминальные модули (со своими управляющими микропроцессорам) могут одновременно осуществлять запрос и устанавливать между собой соединение. Стандартный цифровой интерфейс ИКМ позволяет осуществлять независимые соединения большого числа различных терминалов и служб с помощью одной и той же коммутационной системы. Микропроцессор, память и стандартный интерфейс являются составными частями управляющего устройства терминального модуля. Цифровая система коммутации EWSD фирмы Siemens разрабатывалась с учетом основных современных и перспективных требований к ЦСИС. Наибольшее внимание при разработке EWSD уделялось возможности постоянной модернизации, наращиванию емкостей и расширению" функций без остановки станции, то есть в процессе ее эксплуатации. Принципом построения системы коммутации EWSD является модульность аппаратных средств и модульность программного обеспечения. Система управления станции типа EWSD является частично распределенной и реализована на центральном (координационном) процессоре и распределенных групповых процессорах, работающих в масштабе реального времени. Взаимодействие между процессорами осуществляется через коммутационное поле станции. Станция 5ESS характеризуется применением распределенной архитектуры, позволяющей наращивать емкость простым добавлением модулей, которые могут быть выделены для отдельных услуг (например, междугородная связь или передача данных). Модули удаленной коммутации могут располагаться на расстоянии до 1000 км от главного коммутатора , что облегчает телефонизацию новых регионов. Станция поддерживает любую стратегию расширения, не ограничивая оператора в выборе новых услуг. По данным анализа Американской комиссии по связи (FCC), станция 5ESS имеет наименьшее время простоя среди станций своего класса и обладает рекордной надежностью 99,999 Автоматическая телефонная станция типа АХЕ-10 является цифровой системой коммутации с программным управлением. Принципом построения системы коммутации АХЕ-10 является модульность аппаратных средств и программного обеспечения. Система управления станции типа АХЕ-10 является частично распределенной и реализована на центральном процессоре и подсистеме распределенных региональных процессоров, работающих в масштабе реального времени. Взаимодействие между процессорами осуществляется по межпроцессорным шинам. Таблица 1.2 Сравнительная характеристика отечественных систем коммутации
Основу комплекса АТСЦ-90 составляет современная мощная и гибкая коммутационная платформа, имеющая модульную структуру с распределенным управлением. В рамках комплекса АТСЦ-90 реализована поддержка протоколов ОКС №7, подготовлена база для реализации элементов интеллектуальной сети (Ш), поддерживаются основные протоколы взаимодействия для функционирования в составе цифровой сети с интеграцией служб (ISDN) и системы управления телекоммуникационной сетью (TMN). Цифровая электронная АТС Омега является самостоятельной цифровой автоматической станцией, а также предназначена для коммутации цифровых каналов и представляет собой совокупностью устройств, состоящих из отдельных узлов. Она легко стыкуется с любой из станций различного поколения (АТС ДШ, координатными, квазиэлектронными, электронными как зарубежного так и отечественного производства). Модульность станции позволяет ее дальнейшее расширение в кратчайшие сроки. Электронные цифровые АТС Квант-Е являются дальнейшим развитием квазиэлектронных АТС Квант и представляют собой станции с записанной программой управления и цифровой коммутацией разговорного тракта. В соответствии с данными из таблиц 1.1 и 1.2 можно отметить, что отечественные коммутационные системы уступают производимым за рубежом АТС по емкости абонентских и соединительных линий. На данном этапе развития телефонных сетей в нашей стране это не является существенной проблемой, так как экономические расходы при вводе в эксплуатацию АТС в большей степени связаны со строительно-монтажными мероприятиями. С другой стороны, предприятия связи обычно в процессе модернизации сети устанавливают современные станции в помещениях устаревших и демонтируемых АТСДШ, ПСК, АТСК, размещение в которых крупных коммутационных комплексов невозможно. Все указанные системы коммутации имеют примерно одинаковую структуру и основные технические показатели, для них характерно наличие специальных программ технического обслуживания и эксплуатации. Станции предлагают большой набор абонентских услуг, осуществляя интегрированную и эффективную передачу всех видов информации: речи, данных и изображений, а также предоставляют широкие возможности оператору. В современных коммутационных системах наиболее эффективным и перспективным считается распределенный тип управления, который используется в таких АТС как S-12 и АТСЦ-90. .2 Анализ состояния телефонной сети города Проектирование расширения коммутационной и абонентской станции Омега выполняется для городской телефонной сети, в которой в настоящее время действуют 16 АТС: • АТСК-1 емкостью 200 номеров, • АТСК-2 емкостью 200 номеров, • АТСК-3 емкостью 200 номеров, • АТСК-4 емкостью 200 номеров. • ЦАТС-5 емкостью 384 номеров, • ЦАТС-6 емкостью 2560 номеров, • АТСКЭ-7 емкостью 2048 номеров, • ЦАТС-8 емкостью 2560 номеров, • АТСК-9 емкостью 200 номеров, • АТСК-10 емкостью 200 номеров, • АТСК-11 емкостью 200 номеров, • АТСК-12 емкостью 200 номеров, • АТСК-13 емкостью 200 номеров, • АТСК-14 емкостью 200 номеров, • АТСК-15 емкостью 2000 номеров, • АТСК-16 емкостью 2000 номеров, Также на сети существуют узел спецслужб (УСС) и цифровая автоматическая междугородная телефонная станция (АМТС). В связи с постоянно растущим спросом на услуги электросвязи и развитием новых технологий появилась необходимость расширения телефонной сети города и ввода дополнительного оборудования цифровой АТС. Емкость существующей ЦАТС-8 системы Омега составляет 2560 номеров, а расширение ЦАТС-6 составит 2560 номеров. Нумерация абонентских линий на ГТС - пятизначная, а СТС трехзначная + код выхода на данную АТС. Выход на автоматическую междугородную станцию (АМТС) осуществляется путем набора индекса «8», а выход к узлу специальных служб - индекса «0». Нумерация абонентских линий на ГТС приведена в таблице 2.1 Таблица 2.1 Нумерация абонентских линий на АТС сети
Структурная схема городской сети с узлом спецслужб и электронной АМТС приведена на рис.2.1. Все АТС соединяются через узел коммутации, при этом соединение с координатными АТС, квазиэлектронными АТС и цифровыми АТС осуществляются по линиям двустороннего занятия. В АТСЭ включаются только цифровые соединительные линии (ЦСЛ), поэтому на стороне АТСК устанавливается оборудование аналого-цифрового преобразования аппаратуры ИКМ обеспечивающей связь с АТСЭ по цифровым линиям. 2. Характеристика системы .1 Назначение и принципы построения системы Омега Цифровая система коммутации «Омега», разработанная НПО «Раскат» г. Москва, стала применяться на телефонных сетях России с середины 90-х годов. В настоящее время она нашла широкое применение при строительстве АТС в сельской местности, районных центрах и крупных городах. Цифровая система коммутации “Омега” предназначена для построения участков телефонных сетей связи общего пользования (ТфОП) и цифровых сетей интегрального обслуживания (ЦСИО) на уровне от абонентского доступа до городских автоматических телефонных станций (АТС), сельско-пригородных узлов связи (УСП), учрежденческо-производственных станций (УПАТС) средней и большой емкости, а также ведомственных сетей связи. Система коммутации представляет собой комплекс оборудования с распределенным программным управлением и программных средств, разработанный с учетом последних достижений технологии телекоммуникаций, ориентированной на коммутацию каналов. В основу архитектуры системы цифровой коммутации положены следующие принципы: большая система строится по принципу сети, состоящей из узлов коммутации и оконечных устройств абонентского доступа; все межузловые соединения и соединения узлов коммутации с устройствами абонентского доступа выполняются посредством стандартизированных интерфейсов, что позволяет строить территориально распределенные сети или АТС; устройства абонентского доступа могут выполнять функции коммутации, что позволяет применять их отдельно в качестве малых УПАТС; узлы коммутации имеют одинаковое программное обеспечение и взаимодействуют друг с другом для установления соединений согласно стандартным протоколам связи (распределенный принцип управления); программное обеспечение обслуживания абонентов АТС (базовые услуги и некоторые виды ДВО) сосредоточено в оконечных абонентских коммутаторах - устройствах абонентского доступа с функциями коммутации или узлах, в которые включены эти устройства (распределенный принцип управления); программное обеспечение дополнительных видов обслуживания и база данных абонентов АТС сосредоточены в узловых коммутаторах, в которые включены устройства абонентского доступа или в центральном сервере услуг, включенном в сеть; программное обеспечение узловых коммутаторов автоматически выполняет функции маршрутизации вызовов с резервированием путей, таким образом обеспечивается выполнение функций транзитной АТС; возможность централизованного обслуживания АТС, терминалы операторов, обслуживающих систему коммутации (АТС), могут быть подключены к любому узловому коммутатору системы, либо удалены от последней путем подключения по сети связи, в которую данная АТС включена; модульный принцип построения аппаратуры с минимизацией номенклатуры типовых элементов замены. .2 Конфигурация системы и ее составные части Базовыми функциональными блоками системы коммутации "Омега" являются концентратор абонентской нагрузки (КАН) и коммутатор цифровых каналов (КЦК). Концентратор абонентской нагрузки представляет собой самостоятельную цифровую автоматическую телефонную станцию (ЦАТС) емкостью до 128 абонентских линий (АЛ), подключаемую к опорной АТС по цифровым трактам ИКМ-30 или ИКМ-15, или по аналоговым соединительным линиям (СЛ) различных типов, используемых на сетях связи России. Концентратор абонентской нагрузки удовлетворяет всем параметрам, предъявляемым к ЦАТС и изложенным в Основных положениях развития Взаимоувязанной сети связи РФ на перспективу до 2005 года и Руководящем документе по общегосударственной системе автоматической телефонной связи (ОГСТфС). В составе системы коммутации концентратор абонентской нагрузки выполняет функции оконечного устройства для абонентского доступа в сеть, концентратора абонентской нагрузки, сервера абонентских услуг. Концентратор может выполнять также функции согласования цифровых и аналоговых СЛ в случае включения АТС в сеть связи по аналоговым соединительным линиям. Конструктивно КАН имеет одно исполнение с возможностью комплектации разными функциональными модулями в зависимости от конфигурации АТС. Без применения узлов коммутации на базе КАН можно строить ЦАТС емкостью до 400 абонентских линий. Обслуживание системы коммутации производится с пульта оператора, выполняющего функции управления и администрирования системы, а также текущего слежения за состоянием аппаратуры, абонентских и соединительных линий. Коммутатор цифровых каналов предназначен для создания коммутационных полей большой емкости путем объединения по стыкам ИКМ-30 (Е1) концентраторов абонентской нагрузки, цифровых автоматических телефонных станций или нескольких КЦК между собой. Коммутатор обеспечивает прием первичных цифровых потоков, обработку сигналов управления и взаимодействия, поступающих по каналам сигнализации, поиск свободных каналов по запрашиваемым направлениям и коммутацию цифровых каналов на время установления соединения. Коммутатор создает неблокируемое поле коммутации, что обеспечивает возможность коммутации любого из каналов любого входящего цифрового тракта с любым свободным каналом любого исходящего тракта. Емкость коммутационного поля может изменяться от 120 до 840 каналов. В составе системы коммутации коммутатор выполняет функции узла коммутации сети, шлюза между АТС и сетью ТфОП, сервера абонентских услуг. Коммутатор может применяться самостоятельно на городских и сельских телефонных сетях связи в качестве аппаратуры коммутации электронных АТС с параметрами первичного сетевого стыка, структурой цикла и сверхцикла цифровых потоков со скоростью 2048 Кбит/с, соответствующими рекомендациям МСЭ-Т G.703, G.704, G.735, ГОСТ 26886-86 и ГОСТ 27763-88. Использование коммутатора цифровых каналов в качестве второй ступени коммутации позволяет построить ЦАТС емкостью до 2500 АЛ. Такая конфигурация системы дает возможность создавать территориально распределенные цифровые сети с выносом по трактам ИКМ-30 оконечных устройств абонентского доступа в места локальной концентрации абонентской нагрузки, что значительно сокращает длину абонентских кабелей и тем самым снижает общую стоимость сети. При этом система коммутации функционирует как единое целое, так как управление разнесенными концентраторами абонентской нагрузки осуществляется с централизованного пульта оператора абонентской ступени с помощью каналов удаленного доступа. Однако ничто не мешает организовать обслуживание вынесенного концентратора или группы концентраторов с помощью дополнительного пульта оператора, размещенного рядом с ними. Не менее важным свойством данной конфигурации системы коммутации является возможность плавного наращивания емкости сети поэтапным увеличением коммутационного поля в коммутаторе цифровых каналов и соответствующим подключением к коммутатору дополнительных концентраторов абонентской нагрузки. В результате первоначальные затраты на создание системы коммутации могут быть минимизированы и проекты по ее развертыванию становятся рентабельными уже на этапе ввода в эксплуатацию. Для управления и обслуживания в системе коммутации “Омега” предусмотрены два пульта оператора по числу уровней коммутации и соответствующим им особенностям задач управления, обслуживания и тестирования аппаратуры, абонентских и соединительных линий. Пульт оператора абонентской ступени используется для работы с концентраторами абонентской нагрузки, пульт оператора групповой ступени предназначен для управления коммутатором цифровых каналов. Разнесение функций управления на два пульта оператора повышает оперативность и гибкость управления, а также надежность схемы управления системой коммутации за счет частичного резервирования технологического оборудования. При этом затраты на два компьютера для пультов оператора компенсируются снижением предъявляемых к ним требований. Дальнейшее увеличение размеров коммутационного поля системы “Омега” достигается соединением коммутаторов цифровых каналов между собой. В этом случае КЦК связываются в обобщенный коммутатор. Обобщенным коммутатором называется совокупность коммутаторов цифровых каналов и выносных пультов оператора, являющихся узлами обобщенного коммутатора. На каждом узле устанавливается операционная среда, позволяющая так организовать взаимодействие процессов, находящихся в отдельных узлах, как если бы они находились в одном узле. Это дает возможность запускать те или иные программы в отдельных коммутаторах с пульта оператора и при этом наблюдать ход выполнения программ на мониторе оператора. Число узлов обобщенного коммутатора в системе коммутации может колебаться от 1 до 16, что позволяет строить сети емкостью до 30000 абонентских линий. Общие принципы объединения КЦК в обобщенный коммутатор иллюстрируются рис. 2.3, на котором показана структурная схема обобщенного коммутатора из двух КЦК. Для обмена информацией узлы обобщенного коммутатора имеют три вида соединений: внутренние соединения - ИКМ-тракты, с помощью которых осуществляется передача сигнализации и цифровых данных между узлами внутри обобщенного коммутатора; внешние соединения - ИКМ-тракты, с помощью которых узлы обобщенного коммутатора соединяются с устройствами абонентского доступа системы коммутации и сетью ТфОП;еть Ethernet - для обмена служебной информацией узлы обобщенного коммутатора соединяются между собой по сети Ethernet по схеме каждый с каждым. Два типа межузловых соединений в обобщенном коммутаторе обеспечивают разделение задач коммутации и управления системой, а также повышают надежность схемы управления обобщенного коммутатора. При выходе из строя сети Ethernet вся система остается в работоспособном состоянии, так как сеть Ethernet не используется для маршрутизации вызовов. Необходимая служебная информация в этом случае передается по внутренним ИКМ-соединениям. В рассмотренных выше вариантах конфигурации система коммутации “Омега” включается в единую автоматизированную сеть связи по цифровым каналам ИКМ-30. Модульная структура концентратора абонентской нагрузки, позволяющая комплектовать его разными функциональными модулями, обеспечивает включение системы коммутации в сеть ТфОП практически по всем используемым в сетях связи России как цифровым так и аналоговым соединительным линиям со всем их разнообразием протоколов сигнализации. 2.3 Концентратор абонентской нагрузки, принцип его работы .3.1 Структура и принципы построения концентратора Структурная схема типовой конфигурации концентратора абонентской нагрузки приведена на рис. 2.3.1. Типовая конфигурация содержит восемь модулей интерфейса абонентских линий (ПИАЛ), модуль соединительных линий ИКМ (ИКМ 30 или ИКМ 15), два модуля центрального процессора (ЦП0, ЦП1) и модуль вторичного источника питания (ВИП). Типовая конфигурация КАН является основной составляющей при построении ЦАТС с номерной емкостью от 128 до 30000 номеров. Модули ПИАЛ осуществляют физическое сопряжение концентратора с аналоговыми абонентскими линиями и выполняют следующие функции: производят аналогово-цифровое преобразование принимаемых из абонентских линий и цифро-аналоговое преобразование передаваемых в абонентские линии звуковых сигналов в полосе 0,3…3,4 кГц с принятой в цифровой телефонии частотой дискретизации сигналов 8 кГц и коэффициентами усиления на передачу и на прием 1 дб; формируют питание абонентских линий; производят преобразование состояний абонентских линий в цифровые сигналы состояния АЛ для дальнейшей передачи в управляющий процессор. Модуль ИКМ предназначен для организации внешних связей концентратора и обеспечивает стыковку КАН с линейными трактами цифровых систем передачи данных ИКМ-30 (Е1) или ИКМ 15. В модуле осуществляется электрическое преобразование принятых из первичного тракта цифровых сигналов в линейном коде HDB-3 или AMI, а для ИКМ-15 еще и NRZ, в цифровые двоичные сигналы и обратное преобразование двоичных сигналов, поступающих на информационный вход модуля из концентратора, в линейный код для передачи в первичный тракт. Кроме того, модуль выполняет прямое и обратное логическое преобразование форматов данных, принятых в системах передачи ИКМ-30 или ИКМ-15, в структуру данных, используемую в концентраторе. Помимо сопряжения с первичным стыком, модуль ИКМ выполняет функцию синхронизатора концентратора, формируя основные тактовые частоты для функционирования аппаратуры FТ=2,048 МГц, FЦ=8,0 кГц и обеспечивая подстройку КАН по синхронизации к вышестоящей системе коммутации. |