Группообразование

Как уже отмечалось в предыдущих разделах, коммутационные поля для станций боль­шой емкости наиболее целесообразно строить с помощью многокаскадных схем. Рассмот­рим варианты группообразования таких станций. Наиболее распространено применение каскадов на базе пространственно-временной коммутации. Однако в некоторых распростра­ненных системах в качестве промежуточных ступеней для временных потоков используют­ся только пространственные коммутаторы. Рассмотрим один из таких примеров (рис. 12) — коммутационное поле станции малой (средней) емкости со сжатием, выполненное по принципу «время-пространство-время» (В-П-В). На входе имеется 64 временных трак­та. Число каналов тракта может быть разное, например, 32 канала. Тогда количество кана­лов на входе составляет 2048 (или 1024 дуплексных соединений). Если ввести еще одну ступень пространственной коммутации, то коммутируемую емкость можно увеличить в несколько раз.

В случае применения только пространственно-временной коммутации большой инте­рес представляет так называемое одностороннее группообразование, именуемое группообразованием «со звеном отражения»

Рис. 12 Группообразование «со звеном отражения» (звено D): а) ступень концентрации; б) ступень смешивания.

Этот тип группообразования характерен тем, что все источники нагрузки сосредото­чены в одних и тех же матрицах. По сравнению с уже изучавшимися типами группообра­зования отсутствует сторона, в которую включаются только источники одного типа (на­пример, абонентские комплекты, таксофоны и другие терминалы), а с другой стороны — только объекты канального типа (входящие и исходящие комплекты). В предыдущих сис­темах это вызывало необходимость создания ступеней концентрации. В данном случае подключение источников с резко различающейся нагрузкой требует их первоначального распределения по различным матрицам первой ступени таким образом, чтобы средняя на­грузка на вход соответствовала заданному качеству обслуживания и определялась теоре­тическими расчетами телетрафика. Однако, как показано на рис. 12, а, в случае необхо­димости можно поставить ступень сжатия в виде матрицы 12x4 (звено А). Ступень сжа­тия также выполняет функции обеспечения надежности во многих конфигурациях станции. В данном случае она обеспечивает доступ от входных трактов к четырем плоскостям комму­тационного поля. Этим обеспечивается четырехкратный резерв коммутационного поля (ком­мутационное поле — это один из блоков, существенно влияющих на надежность станции). Однако в большинстве случаев используется двукратный резерв (дублирование). В этом слу­чае либо некоторые из выходов звена А остаются незадействованными, либо в каждую плос­кость от ступени концентрации ведут две линии, что снижает максимальное количество вхо­дов. Но, как можно видеть из рисунка, число входов и так достигает большого значения.

Поскольку звено А выполняет функции обеспечения надежности, его устанавливают да­же в тех случаях, когда нагрузка не требует сжатия, в этом случае используют не все входы этого звена.

Согласно рис. 12, б, плоскость имеет 16 групп (звенья В и С, группы от 0-й до 15-й). Каждая группа предназначена для включения 64 трактов. Это составляет 1024 тракта. При включении в них ступени концентрации (с учетом включения резервной ступени) общее число входов будет составлять 1024x12/2 = 6192 тракта. Каждый тракт содержит по 32 ка­нала, что вполне достаточно для создания станций большой емкости (например, 65000 або­нентов и 32000 каналов).

Первой матрице каждой группы (звено В) доступно 8 матриц звена С. Последнее звено D называют «звено отражения». Соединение на этой ступени, как бы «отражается», и уста­новление соединения к другому входу идет в направлении противоположном первому эта­пу. Следует отметить, что если устанавливается соединение между портами в этой схеме группообразования, то до этой ступени проводится свободное искание, а после нее вынуж­денное искание.

Несмотря на потенциально большое число включаемых линий, это группообразование по­зволяет постепенно наращивать станцию от минимальной емкости до максимальной, что обес­печивается свойством коммутационных матриц, а также особенностями управления полем.

Как уже отмечено (см. рис. 10), соединение может осуществляться в пределах одной матрицы любого звена, поэтому любое звено может быть отражающим. На рис. 13 пока­зан принцип наращивания станции на рассмотренных выше матрицах по мере увеличения емкости станции. Одновременно должно увеличиваться число команд поиска свободной ли­нии. Это число нечетное и равно 1,3,5, и полная схема требует 7 команд (на рис. 13 она не показана, так как повторяет рис. 12).

Эти команды выдаются внешним источником, включенным во входы ступени А. Он оп­ределяет число команд путем сравнения исходящего и входящего адресов. Каждый вход в коммутационное поле может быть пронумерован. В состав номера входят:

номер входа в звено А (11 входов требуют для кодировки 4 бита);

номер выхода из звена В (8 выходов требуют для кодировки 3 бита);

номер выхода из звена С (8 выходов требуют для кодировки 3 бита);

номер выхода из звена D (16 портов требуют для кодировки 4 бита). Всего для кодировки необходимо 14 битов.

Рис. 13 Принцип наращивания емкости коммутационного поля и связь его с числом команд установления соединения

Количество необходимых команд определяется устройством модуля, который управляет соединением. Предположим, что надо установить соединение между исходящей точкой, включенной в порт с номером ABCD, и A'B'C'd'. Поразрядное сравнение этих номеров по­зволяет определить необходимое количество команд для установления соединения.

Если А А , В = В , С = С и D = D , то соединение устанавливается только в пределах звена А и надо передать одну команду (рис. 13, а).

Если А А , В В , С = С и D = D , соединение устанавливается в пределах звеньев А и В и передается 3 команды (рис. 2.53, б).

Если А А , В В , С С и D = D , то соединение устанавливается в пределах звеньев А, В и С и необходимо передать 5 команд (рис. 13, в).

Если А А , В В , С С , D D , то соединение устанавливается в пределах звеньев А. В, С и D, при этом необходимо передать 7 команд.

Такой принцип управления позволяет не менять алгоритм работы внешних модулей и поиска промежуточных путей в зависимости от состава и емкости станции.

Итак, рассмотрены основные принципа построения коммутационных полей.

Знакомство с ними позволяет рассматривать и создавать другие типы. На основе рас­смотренных типов полей строятся коммутационные системы, которым будет посвящена следующая глава.

Структуры коммутационных систем и принципы установления соединения

Установление соединений в полностью распределенных электронных системах коммутации

В предыдущем разделе была рассмотрена структурная схема и внутристанционное соедине­ние в системе, где коммутация и управление распределены по ступеням.

Теперь рассмотрим еще одну распределенную систему, где обслуживающее оборудова­ние и функции распределены по модулям [74]. Каждый из модулей имеет ограниченную ем­кость и выполняет определенные функции. Это позволяет иметь систему, гибко адаптирую­щуюся как по емкости, так и по функциям.

В основе такой системы лежит понятие «модуль». Главное свойство модуля — он позволя­ет громадное разнообразие внешних терминалов и протоколов привести к единому виду, при­нятому для передачи и обработки в данной коммутационной системе. Происходит согласова­ние одновременно двух потоков — информационного и сигнализации (протоколов обмена).

Информационный поток подразумевает переход от различного типа трактов (цифровых асинхронных и синхронных, аналоговых и других) к одному типу, используемому внутри системы (в настоящее время это синхронный цифровой тракт).

Поток сигнализации приводит многочисленные системы сигнализации (например, ана­логовую или сигнализацию DSS, рассмотренную в первом разделе) к единому виду (в на­стоящее время это подобно отдельному каналу сигнализации, который будет рассмотрен в дальнейшем). Стандартный вид модуля представлен на рис. 14.

Модуль содержит две части — терминальную, управляющую. Задача терминальной части — взаимодействие с внешними источниками заданного типа и преобразование ин­формационного потока к внутристанционному виду. Терминальная часть выделяет (или ус­танавливает в обратном направлении) сигналы управления и взаимодействия от/к внешнего источника и передает их в управляющую часть терминала.

Рис. 14 Принцип построения модуля: а) общий вид; б) состав управляющих и коммутационных устройств; в) условное обозначение.

Управляющая часть терминала содержит универсальный компьютер с ресурсами, достаточ­ными для обработки задач, поступающих от источников, подключенных к данному модулю. Программное обеспечение этого компьютера можно разделить на две части:

обработка задач от внешних источников;

взаимодействие с другими модулями системы и выполнение общестанционных и об­щесистемных задач.

Состав и объем этого обеспечения имеет фиксированную часть для обслуживания ис­точников и стандартного взаимодействия. В зависимости от емкости и задач, выполняемых системой, резервные ресурсы могут быть заняты общегрупповыми или общесистемными за­дачами.

В больших станциях для решения задач, не связанных с конкретными источниками, мо­гут быть выделены групповые (например, модуль абонентских услуг для группы аналого­вых абонентских модулей) или общесистемные модули (например, задача маршрутизации). Поскольку такие задачи не связаны с обработкой сигналов физического интерфейса, они со­держат только управляющую часть.

В управляющем оборудовании содержатся два компонента:

- коммутационное поле;

- управляющее устройство.

На рис. 14, 6 показаны основные составляющие модуля. На рис. 14, в показано ус­ловное обозначение этого модуля. Часть, закрашенная серым цветом, соответствует управ­ляющему и коммутационному оборудованию. Коммутационное поле модуля коммутирует информационные потоки к центральному коммутационному полю, а управляющую инфор­мацию — к процессору. Для обеспечения синхронизации процессор подключен через про­межуточную память к одному из портов коммутационного поля. Это позволяет ему непо­средственно подключаться к центральному полю и передавать необходимые сигналы управ­ления в сторону внешних источников. Кроме того, при наличии специальной операционной системы он может иметь доступ к памяти другого модуля, что создает большие программ­ные возможности и увеличивает возможность наращивания ресурсов.

Число информационных портов составляет два (как в сторону терминального оборудова­ния, так и в сторону центрального поля), что повышает необходимую надежность системы. Еще один порт используется для подключения цифровых сигналов, которые в модуле могут быть преобразованы в стандартные акустические сигналы («ответ станции», «занято», «кон­троль посылки вызова»), а также для передачи звуковых объявлений (например, «абонент вы­ключен из обслуживания») или стандартных фраз, записанных абонентом.

Структурная схема станции с полностью распределенным управлением изображена на рис. 15, где приведен один из возможных вариантов компоновки станции. Набор моду­лей позволяет реализовать внутристанционное соединение. На рисунке не показаны модули вызывных сигналов, технического обслуживания, которые являются обязательной принад­лежностью станции и в том или ином количестве присутствуют в любой комплектации.

Рис. 15 Упрощенная структура станции с полностью распределенным управлением (S-12)

Рассмотрим функции изображенных на рисунке модулей.

Модуль аналоговых абонентских линий предназначен для взаимодействия с данным типом линии, получает и преобразует сигналы «абонент снял трубку», «абонент положил трубку». Осуществляет передачу в сторону абонента акустических сигналов «ответ стан­ции», «посылка вызова», «контроль посылки вызова», «занято» и др. Все они, кроме сиг­нала «посылка вызова», подключаются ко входу модуля. Сигнал «посылка вызова» из-за относительно высокого напряжения коммутируется в абонентском мо­дуле. Туда же подключаются некоторые цепи, контролирующие параметры абонентского шлейфа.

Модуль цифровых абонентских линий. Этот тип модуля предназначен для работы с циф­ровыми абонентскими линиями. Он также обеспечивает об­мен сигналами при инсталляции цифровых линий и их обслуживании.

Модуль аналоговых соединительных линий предназначен для обеспечения работы с су­ществующими станциями, которые передают информацию в аналоговой форме.

Модуль цифровых трактов обеспечивает работу с цифровыми трактами. Наиболее рас­пространенными являются комплекты для работы с системами импульсно-кодовой модуля­ции.

Модуль многочастотных приемопередатчиков применяется при внутристанционной связи для принятия сигналов набора номера от частотного номеронабирателя. При входя­щей и исходящей связи он обеспечивает передачу управляющих сигналов к станциям коор­динатной системы (например, АТС-КУ).

Далее идет группа модулей, не содержащих терминальной части. Это процессоры, обеспечивающие выполнение определенных задач. На рисунке они окрашены серым цве­том.

Групповые модули управления абонентскими услугами управляют основными и допол­нительными видами услуг. Например, проверяют возможность абонента пользоваться «ис­ходящей связью» (в случае, если он принадлежит абонентской группе), принимать переад­ресованный вызов и т.д. В станциях малой емкости эти модули не используются, а их функ­ции распределяются по другим модулям.

Системный модуль следит за наличием ресурсов в системе (например, при наличии не­скольких модулей многочастотных приемопередатчиков собирает сведения о наличии в них свободного приемопередатчика). Он выполняет системные задачи, например, выбора на­правления и маршрута, тарификации.

Рассмотрим алгоритм работы этой системы при установлении внутристанционного со­единения (рис. 16).

Модуль аналоговых абонентских линий определяет, что абонент А снял телефонную трубку (замкнулся шлейф абонентской линии), и посылает команды установления соедине­ния модулям управления абонентскими услугами. Это необходимо для проверки возмож­ных дополнительных видов обслуживания. После установления соединения посылается но­мер вызывающего абонента.

Рис. 16 Пример установления соединения с полностью децентрализованной системой коммутации

Модуль управления абонентскими услугами на основе полученной информации и абонентских данных, накопленных в его памяти, определяет, что абонент имеет аппарат с многочастотным набором и обращается к коммутационному полю с командами для уста­новления соединения с системным модулем. Это необходимо для определения одного из модулей, в котором имеется свободный приемник многочастотного набора. Затем модуль передает ему запрос для установления соединения с модулем аналоговой абонентской ли­нии (номер вызывающего абонента).

3. После получения необходимых сведений системный модуль осуществ­ляет выбор одного из модулей много­частотных приемопередатчиков, пере­дает команды на соединение с выбран­ным модулем многочастотных приемо­передатчиков и передает в управляю­щее устройство этого модуля номер исходящего абонента и запрос на по­иск путей между ними.

4. Модуль многочастотных прие­мопередатчиков устанавливает путь к модулю аналоговых абонентских линий и по информационному каналу передает акустический сигнал «ответ станции».

5. После набора первой цифры от­ключается сигнал «ответ станции»и происходит соединение многочастот­ного модуля с модулем управления абонентскими услугами, после набора всех цифр в подсоединенный модуль передается информация о набранном номере (это также необходимо для дальнейшего управления дополнитель­ными видами обслуживания).

6. По набранному номеру модуль управления абонентскими услугами обращается к системному модулю, ко­торый определяет направление (в дан­ном случае внутристанционное).

7. После определения направления системный модуль передает его номер модулю аналоговых абонентских ли­ний (через модуль управления або­нентскими услугами), и устанавливает­ся соединение 7 между модулями або­нентских линий А и Б.

8.Модульгруппы Б устанавливает соединение со своим модулем управле­ния абонентскими услугами для осу­ществления дополнительных видов обслуживания (переадресация вызова).

9. Модули абонентских услуг устанавливают между собой соединение и в дальнейшем совместно управляют этапами «посылка вызова», «ответ абонента» и т.д. После ответа або­нента Б все соединения со служебными модулями разрушаются и остаются соединения ме­жду абонентскими модулями.

10. После отбоя абонента (в данном случае А) устанавливается соединение с модулем управ­ления абонентскими услугами, и это порождает межмодульный обмен для процесса «отбой».

Краткий обзор некоторых дополнительных видов обслуживания

В предыдущем разделе были рассмотрены только процессы установления внутристанционных соединений. Изучив основные этапы этого типа соединений, можно представить себе и другие типы соединений. Некоторые из них будут рассмотрены далее, после изучения раз­делов, посвященных сигнализации. Ниже приведем только краткое описание дополнитель­ных видов обслуживания.

Услуги набора номера

Соединение без набора. В определенных случаях соединение может устанавливаться сразу же после подъема абонентом трубки. Для этого используется самостоятельно введен­ный номер или (что гораздо чаще) номер, введенный оператором.

Такая услуга означает, что в любое время или по заранее заданному расписанию в опре­деленные промежутки времени после подъема трубки устанавливается постоянный канал между портами данной АТС, либо между портом данной станции и портом другой станции. Как вариант возможно установление полупостоянного соединения (т.е. устанавливаемого по расписанию на длительный срок).

Сокращенный или именной набор. Эта услуга позволяет вызывать других абонентов пу­тем набора постоянного кода, набора букв имени или вызовом из справочника.