Презентация "Аналоговые и цифровые системы коммутации"


Подписи к слайдам:
Тема: Аналоговые и цифровые системы коммутации

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

Тип интерфейса

Тип подключаемого ОУ

Примечания

Z - интерфейс

Аналоговые ОУ

Подключается через двухпроводную АЛ.

Аналого-цифровое преобразование (АЦП) производится в станционном окончании, реализованном в виде абонентского комплекта (АК)

S – интерфейс “пользователь-сеть” (BRA – Basic Rate Access)

Аналоговые ОУ (через терминальный адаптер).

Цифровые ОУ.

NT1 – сетевое окончание для подключения до 8 оконечных устройств.

Структура сигнала 2В+D.

Суммарная скорость 192 кбит/с.

Передача сигнальной информации по протоколу DSS1.

T (PRA – Primary Rate Access)

Большие нагрузочные группы (ЛВС, УПАТС)

NT2 – сетевое окончание для подключения больших нагрузочных групп.

Структура сигнала 30В+D.

Скорость 2048 кбит/с.

Передача сигнальной информации по протоколу DSS1.

U- интерфейс

Участок NT1 – LN (линейное окончание)

Скорость передачи 160 кбит/с

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

Название

Функции

Скорость

Примечание

DSL

Цифровая абонентская линия

160 кбит/с

ЦСИО: речь и данные, доступ в Интернет

НDSL

Высокоскоростная (high) цифровая абонентская линия

2048 кбит/с

Доступ в Интернет, локальные и крупномасштабные сети

SDSL

НDSL по простой паре

2048 кбит/с

Аналогично НDSL

АDSL

Асимметричная (asymmetric) цифровая абонентская линия

1,5- 7 Мбит/с

Доступ в Интернет, видео по запросу, мультимедиа

VDSL

Сверхскоростная цифровая (very high) абонентская линия

13-52 Мбит/с

АDSL плюс высококачественное телевидение (HDTV)

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