Перспективные системы телефонных станций АТС

Телефонная станция — комплекс технических средств, предназначенных для коммутации каналов связи телефонной сети. На телефонной станции производится соединение определённых телефонных каналов — абонентских и соединительных линий связи — на время телефонных переговоров и их разъединение по окончании переговоров; с этой целью осуществляется объединение и распределение потоков телефонных сообщений по направлениям связи. Телефонная станция — это разновидность узла связи. Обычно телефонную станцию размещают в особом здании.

АТС — автоматическая телефонная станция — это специальное устройство, с помощью которого автоматизировано, передается сигнал вызова между двумя или несколькими телефонными аппаратами, сохраняя при этом возможность обеспечить и установление связи между ними, и разрыв.

АТС может работать с внешними телефонными сетями, такими как: GSM, IP сетями, городской сетью, и с внутренними, т.е. между собой. Основной задачей АТС является обеспечение связи абонентов внутренней сети с «внешним миром».

Механоэлектронные АТС — первый положительный опыт применения электроники в телефонной коммутационной технике. Вместе с тем в этих системах АТС не удается в полной мере использовать преимущества электроники и поэтому сохраняются многие недостатки электромеханических систем АТС: сравнительно низкая скорость работы, наличие трущихся частей, открытый контакт, значительный расход электроэнергии, сравнительно большие занимаемые площади, жесткие требования к климатическим условиям и т. д. Поэтому механоэлектронные системы АТС не нашли широкого применения.

В квазиэлектронных системах АТС разговорный тракт коммутируется специальными коммутационными элементами, основные параметры которых максимально приближены к параметрам электронных элементов.

Примером таких коммутационных элементов служат электромеханические герконовые реле с магнитоуправляемыми герметизированными контактами “геркон”, “феррид”, “гезакон” и реле ESK. Управляющие устройства этих систем полностью электронные.

В электронных системах АТС разговорный тракт и управляющие устройства построены на бесконтактных элементах. В отличие от механических АТС, в которых используется пространственный способ разделения разговорного тракта, электронные системы АТС, как правило, строятся по принципу импульсно временного деления каналов с импульснокодовой модуляцией (ИКМ).

В настоящее время разработаны квазиэлектронные и электронные системы АТС с централизованным программным управлением, работающие в соответствии с записанной в запоминающих устройствах программой.

Применение программного управления обеспечивает большую гибкость системы телефонной коммутации и повышает ее экономичность. В системах с программным управлением упрощается введение новых видов услуг для абонентов, если в этом есть необходимость. Изменением записанной программы работы центрального блока управления изменяется порядок обслуживания абонентских и соединительных линий. При этом достигается высокая надежность действия системы коммутационного оборудования введением программы контроля и испытания, обеспечивающей своевременное обнаружение повреждений и в ряде случаев их автоматическое устранение (без вмешательства человека).

Перспективным является применение ИКМ в системах телефонной коммутации для интегральных сетей. При ИКМ информация передается в виде кодовых комбинаций двоичных импульсов, характеризующих амплитудные уровни отдельных частей непрерывного сообщения.

Системы с ИКМ обладают высокой помехозащищенностью относительно переходных влияний и шумов в каналах связи. Эффективность этих систем, которые в будущем заменят существующие системы коммутации, обеспечивается применением одних и тех же принципов преобразования сигналов как в линиях передачи, так и в системах телефонной коммутации.

Для современного телефонного коммутационного оборудования характерна массовость производства. Емкость телефонных сетей с каждым годом будет увеличиваться. Следовательно, такие масштабы развития заставляют по-новому оценивать основные параметры существующих систем АТС. Время, необходимое абонентам сети для набора номера за год, в дальнейшем составит миллионы человеко-дней. Известно, что кнопочный (тастатурный) номеронабиратель значительно сокращает время, затрачиваемое на набор одного знака, и уменьшает число совершаемых ошибок при наборе номера. Очевидно, что в новых системах АТС будут применять кнопочные номеронабиратели.

Современные условия общественного характера производства приводят к установлению обмена информацией между группой абонентов. Следовательно, в проектируемых системах АТС необходимо предусматривать организацию конференц-связи (совещаний), а также возможность переадресования вызова на другой номер или бюро обслуживания, автоматический поиск абонента и др. Актуальной задачей становится сокращение численности обслуживающего персонала. Поэтому в перспективных системах АТС трудоемкость эксплуатации должна быть значительно сокращена за счет повышения надежности оборудования, создания необслуживаемых АТС малой и средней емкости, а также введения автоматизации процесса отыскания повреждений в коммутационной системе. Надежность станет одним из основных параметров перспективных систем коммутации.

1. Принципы построения сетей связи

Сеть связи строится в соответствии с планом развития связи осуществляется на основе единой технической политики с максимальной автоматизацией и компьютеризацией с целью удовлетворения потребности народного хозяйства и населения в передаче всех видов информации по всей территории страны.

Она объединяет в одно целое средства электрической связи всех ведомств и министерств (кабельные, радиорелейные, оптические, воздушные, радиолинии, ионосферные линии и каналы, создаваемые через ИСЗ), направляя их развитие по единому плану, а также все сети магистральной, зоновой (областной), сельской и городской связи, обеспечивая их развитие в едином автоматизированном комплексе с единой нумерацией и коммутацией. Это позволит в перспективе каждому абоненту одного населенного пункта иметь автоматическую связь с любым другим абонентом другого населенного пункта.

Сеть обеспечивает передачу всех видов современной информации: телефонную, телефаксную, телеграфную, телевидение, видеотелефон, сигналы автоматического управления, данные ЭВМ и т. д. Предполагается, что в дальнейшем передача всех видов информации будет осуществляться едиными методами на основе единых технических решений.

В инженерном отношении сеть представляет собой широко разветвленную сеть каналов связи с большой пропускной способностью и высокой верностью передачи информации. Сеть базируется на целесообразно размещенных по стране узлах автоматической коммутации, соединенных между собой большими пучками каналов.

Она включает электронно-вычислительные центры, в которых информация обобщается и систематизируется.

Составными частями сети являются:

  • автоматическая телефонная сеть (ТФ);
  • телеграфная сеть (ТГ);
  • сеть передачи данных (ПД);
  • сеть звукового вещания (3В);
  • сеть факсимильной связи (ФКС);
  • компьютерная сеть (ВТ);
  • сеть телевизионного вещания (ТВ);
  • ведомственные сети и др.

Основой сети служат современные кабельные магистрали в гармоническом сочетании с радиорелейными и развивающимися спутниковыми линиями.

Сеть связи состоит из трех частей:

  1. систем передачи информации (линий и аппаратуры);
  2. устройств (систем) коммутации;
  3. оконечных устройств.

По капитальным затратам наибольший удельный вес занимают линейные сооружения и аппаратура передачи информации, поэтому очень важно выбрать оптимальный вариант построения сети — структуру сети.

Сеть состоит из узлов (пунктов коммутации цепей, каналов) и ребер (линий связи), соединяющих эти узлы между собой.

При построении сети связи исходят из стремления сделать ее экономичной и надежной. Надежность обеспечивается созданием разветвленной сети, применением различных типов линий связи и прокладкой их на различных направлениях. На этих линиях организуется требуемое число каналов с обходными, резервными путями. Необходимо, чтобы каждый узел связи имел два-три обходных независимых пути к другим узлам.

Возможно несколько вариантов построения сети (Рис.1): — полносвязное (каждый с каждым), при котором любой узел имеет прямые связи со всеми остальными узлами (Рис.1а); — узловое, при котором

несколько пунктов группируются в узлы и последние соединяются между собой (Рис.1б); — радиальное (звездообразное), при котором имеется лишь один узел с расходящимися линиями по радиусам к другим пунктам (Рис.1 в).

Варианты построения сетей связи

Рисунок 1 – Варианты построения сетей связи: а — непосредственное соединение; б — узловое; в — радиальное.

Непосредственное соединение каждого пункта с каждым наиболее надежно, но в технико-экономическом отношении невыгодно. Неэкономична и узловая система. Радиальная система наиболее дешевая, но она не имеет никаких путей резервирования и не обеспечивает непрерывности связи. Наилучшие результаты дает сочетание радиальной и узловой систем. Такая система позволяет создавать разветвленную, устойчивую и в то же время довольно экономичную сеть связи.

Принципиальная схема радиально-узловой системы построения сети показана на рисунке 12а. Она характеризуется тем, что одноименные узлы связи соединяются линиями не только с нижестоящими узлами, но и между собой. По такой системе организуются прямые связи в обход главных узлов между взаимотяготеющими крупными промышленно-экономическими районами страны, внутри экономических районов и т. д. Во всех случаях стремятся создать сетку связи (Рис.2б), при которой каждый узел связи связан со смежными ближайшими узлами или узлами, имеющими наибольшее тяготение. При этом создаются обходные, резервные пути и обеспечивается два-три независимых выхода к любому узлу связи.

Структура сети связи

Структура сети связи

Рисунок 12 – Структура сети связи: а — радиально-узловая; б—сетка связи

Разновидностью сетевидной сети являются решетчатые (ячеистые) структуры. Они очень надежны, но на их сооружение требуются большие капитальные затраты.

2. АТС EWSD

Внедрение компьютерного управления и цифровой технологии в коммутационные систем ы открыли совершенно новые перспективы для техники связи. Разработка открытой системы с гибкой архитектурой была изначальной целью при проектировании EWSD. EWSD может быть эффективно использована в различных сетевых структурах в качестве сетевого узла различной емкости для коммутации большинства видов информации и может быть легко приспособлена для удовлетворения изменяющихся требований.

Динамическая емкость системы позволяет обслуживать нагрузку до 25600 Эрлангов и обрабатывать 2,5 миллиона ВНСА (попыток вызовов в час наибольшей нагрузки).

Благодаря цифровой электронной коммутационной системе EWSD, фирма Siemens создала основу для универсальной связи в открытых сетях с различными применениями. В момент появления EWSD на мировом рынке она была одной из первых полностью цифровых коммутационных систем. Сейчас на базе технологии EWSD введено в эксплуатацию свыше 85 млн. портов приблизительно 200-ми эксплуатационными компаниями в 85 странах. EWSD представляет собой систему, предназначенную для всех видов применений с точки зрения размера узла, его емкости, диапазона предоставляемых услуг и сетевого окружения.

EWSD имеет широкий и ориентированный на будущее спектр применения и может использоваться как:

  • местная телефонная станция;
  • транзитная телефонная станция;
  • цифровой абонентский блок (концентратор);
  • сельская телефонная станция;
  • CENTREX (central office exchange service) означает придание обычной АТС — функций учрежденческой станции (РАВХ);
  • международная телефонная станция;
  • коммутаторная система (OSS);
  • коммутационный центр для подвижных абонентов.

EWSD соответствует требованиям международных стандартов. Участие инженеров фирмы Siemens в рабочих группах международных организаций обеспечивает поступление широкого потока информации на этапе от стандартизации и разработки до практической реализации проекта.

Приведем некоторые технические характеристики системы EWSD.

Производительность:

  • количество абонентских линий-макс.250 000
  • количество соединительных линий-макс.60 000
  • коммутируемый трафик-макс.25 600 Эрл.
  • число вызовов в ЧНН (ВНСА) — более 2,5 млн. (в соответствии с рекомендацией Q.543 ITU-T)

Напряжение питания:

48 В или 60 В — номинальное постоянное напряжение.

Системы сигнализации:

все стандартные системы, например, системы R2, №5, №7 ITU-Т.

Соединительные линии.

Аналоговые СЛ — возможны различные сопротивления шлейфа/шунта. Цифровые СЛ — по мультиплексным линиям 1544 кбит/с или 2048 кбит/с. Аналоговый абонентский доступ.

импульсный набор 5-22 имп./с

многочастотный набор в соответствии с рекомендацией Q.23 ITU-T.

Доступ ISDN.

Базовый доступ — 160 кбит/с (2B + D + синхр.) В = 64 кбит/с, D=16 кбит/с Первичный доступ — 2048 кбит/с (30В + D + синхр.) или 1544 кбит/с (23В + D +синхр.) B = D = 64 кбит/с.

Цифровая сеть интегрального обслуживания

Сеть ISDN позволяет обслуживать вызовы и передавать информацию от различных услуг по единой сети. В соответствии с рекомендациями ITU-T услуги включают в себя услуги переноса информации с коммутацией каналов и коммутацией пакетов и телеуслуги с коммутацией каналов. Добавление незначительного объема аппаратных средств и соответствующего программного обеспечения позволяет в любом узле EWSD реализовать функции обработки вызовов ISDN и широкий диапазон абонентских услуг. Благодаря этому, ISDN обеспечивает существенные технические, эксплуатационные и экономические преимущества, как для эксплуатационной компании, так и для абонентов.

Приведем примеры наиболее популярных абонентских услуг:

  • различные формы переадресации вызовов;
  • сокращенный набор номера;
  • постановка вызова на ожидание;
  • «не беспокоить»;
  • установление соединения с занятым абонентом;
  • идентификация злонамеренного вызова («хулиган»);
  • индикация номера вызывающего абонента;
  • группы искания с различными алгоритмами искания.

Apxитектypa EWSD

Аппаратное обеспечение представляет собой физические элементы системы. В современной коммутационной системе, такой как EWSD, аппаратное обеспечение построено по модульному принципу, что обеспечивает надежность и гибкость системы.

Архитектура аппаратного обеспечения имеет четко определенные интерфейсы и позволяет иметь много гибких комбинаций подсистем. Это создает основу для эффективного и экономически выгодного использования EWSD во всех областях применения.

Аппаратные средства (АС) подразделяются на подсистемы. Пять основных подсистем составляют основу конфигурации EWSD. К ним относятся:

  • цифровой абонентский блок (DLU);
  • линейная группа (LTG);
  • коммутационное поле (SN);
  • управляющее устройство сети сигнализации по общему каналу (CCNC);
  • координационный процессор (СР).

Перечислим положительные качества, присущие АТС EWSD:

  • хорошая сопрягаемость с различными типами существующих станций; высокая надежность и ремонтопригодность;
  • аппаратные средства легко наращиваются при необходимости увеличения числа обслуживаемых абонентов;
  • наличие хорошо отработанного программного обеспечения, легко адаптируемого к любой конфигурации аппаратных средств, и поставляемого в комплекте со станцией;
  • для абонентов имеется возможность ввода целого комплекса дополнительных услуг;
  • приемлемая стоимость, сравнимая со стоимостью станций других типов;
  • положительный опыт эксплуатации АТС данного типа в реальной сети МГТС, подтверждающий заявленные производителем высокие технические характеристики оборудования.

3. Цифровая сеть с интеграцией услуг – ISDN

ISDN — цифровая сеть с интеграцией услуг (Integrated Services Digital Network) — современное поколение всемирной телефонной сети. Поскольку ISDN использует цифровую технологию она может переносить любой тип информации, включая передачу речи высокого качества, быструю и корректную передачу данных от пользователя к пользователю.

Название сети Integrated Services Digital Network (ISDN) (Цифровая сеть с интегрирацией услуг) относится к набору цифровых услуг, которые становятся доступными для конечных пользователей. ISDN предполагает оцифровывание телефонной сети для того, чтобы голос, информация, текст, графические изображения, музыка, видеосигналы и другие материальные источники могли быть переданы конечному пользователю.

Сторонники ISDN рисуют картину сети мирового масштаба, во многом похожую на сегодняшнюю телефонную сеть, за тем исключеним, что в ней используется передача цирфрового сигнала и появляются новые разнообразные услуги.

ISDN является попыткой стандартизировать абонентские услуги, интерфейсы пользователь/сеть и сетевые и межсетевые возможности. Стандартизация абонентских услуг является попыткой гарантировать уровень совместимости в международном масштабе. Стандартизация интерфейса пользователь/сеть стимулирует разработку и сбыт на рынке этих интерфейсов изготовителями, являющимися третьей участвующей стороной. Стандартизация сетевых и межсетевых возможностей помогает в достижении цели возможного объединения в мировом масштабе путем обеспечения легкости связи сетей ISDN друг с другом.

Применения ISDN включают быстродействующие системы обработки изображений, дополнительные телефонные линии в домах для обслуживания индустрии дистанционного доступа, высокоскоростную передачу файлов и проведение видеоконференций.

В число компонентов ISDN входят терминалы, терминальные адаптеры (ТА), устройства завершения работы сети, оборудование завершения работы линии и оборудование завершения коммутации.

Говоря о достоинствах сети, прежде всего необходимо отметить, что ISDN обеспечивает надежную связь, защищенную от электрических помех и трудно доступную для подслушивающих устройств. Установив у себя лишь оконечное оборудование, такое как учрежденческая АТС или маршрутизатор, организации смогут создавать свои собственные защищенные сети для передачи данных, речи и изображения между филиалами.

Отдельные группы пользователей, например предприятия и различные правительственные учреждения, находящиеся в различных местах страны, могут быть с помощью административных процедур, выполняемых на телефонных станциях, объединены в свои собственные замкнутые группы, связь в которых возможна только между абонентами этой группы. Последнее особенно важно, когда речь идёт о соединении между персональными компьютерами, где компьютер одной замкнутой группы не имеет никакой возможности получить доступ к данным компьютера другой замкнутой группы.

Основные преимущества ISDN приведены ниже:

  • сокращение времени установления соединения за счет использования выделенного канала сигнализации и передачи по нему сигналов управления и взаимодействия (занятие линии, набор номера, ответ, разъединение и т. д.) в цифровом виде;
  • универсальность использования линий — возможность осуществлять по одним и тем же линиям как телефонные переговоры, так и передачу данных;
  • сопряжение служб — возможность организации соединения телетекса, телекса или телефакса с соответствующим устройством в любой точке земного шара (благодаря передаче по каналу сигнализации не только адреса порта, но и дополнительной адресной информации (идентификатора оконечной точки) для соединения с одним из устройств, подключенных к указанному порту);
  • возможность проведения аудио — и видеоконференций между абонентами сети ISDN, находящимися в разных странах и на разных континентах;
  • предоставление дополнительных услуг, таких, как идентификация вызывающего абонента по номеру или имени, переадресация и передача вызовов, уведомление о поступлении нового вызова во время разговора, блокировка входящих вызовов, подключение к разговору и др.

Несмотря на значительные отличия от аналоговых телефонных сетей, сети ISDN сегодня используются в основном так же, как аналоговые телефонные сети, то есть как сети с коммутацией каналов, но только более скоростные: интерфейс BRI дает возможность установить дуплексный режим обмена со скоростью 128 Кбит/с (логическое объединение двух каналов типа В), а интерфейс PRI — 2,048 Мбит/с.

Кроме того, качество цифровых каналов гораздо выше, чем аналоговых. Это значит, что процент искаженных кадров оказывается гораздо ниже, а полезная скорость обмена данными существенно выше.

Одним из основных принципов ISDN является предоставление пользователю стандартного интерфейса, с помощью которого пользователь может запрашивать у сети разнообразные услуги. Этот интерфейс образуется между двумя типами оборудования, устанавливаемого в помещении пользователя (Customer Premises Equipment, CPE). К этому оборудованию относится:

  • терминальное оборудование (Terminal Equipment, ТЕ) пользователя (компьютер с соответствующим адаптером, маршрутизатор, телефонный аппарат);
  • сетевое окончание (Network Termination, NT), которое представляет собой устройство, завершающее линию связи с ближайшим коммутатором ISDN.

Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов определенного типа и с определенными скоростями. Сеть ISDN поддерживает два вида пользовательского интерфейса с начальной (Basic Rate Interface, BRI) и основной (Primay Rate Interface, PRI) скоростями передачи данных.