1.3 Цифровые атс

По мере развития технологий стали появляться заменители традиционных электромеханических коммутационных элементов – электронные и магнитные устройства, в которых отсутствуют подвижные части, следовательно, исчезали повреждения механики, повышалось быстродействие, снижались габариты и масса. Первыми такими коммутационными устройствами стали квазиэлектронные. Коммутация в таких устройствах осуществлялась герконами, а управление — электронное, микропроцессорное. Термином «квазиэлектронная АТС» часто называют также координатные АТС с электронным управлением. (В последнее время координатные АТС достаточно часто улучшают, заменяя релейные управляющие приборы на электронные схемы; получившееся сочетание часто называют квазиэлектронной АТС). Качество связи — хорошее, однако часто встречаются абонентские комплекты с нестандартным (заниженным) напряжением в линии, что вызывает большие проблемы у модемов и «кнопочных» телефонов.

На смену квазиэлектронным коммутаторам пришли электронные аналоговые коммутационные схемы. Коммутация аналогового сигнала осуществлялась полупроводниковыми приборами, управление — микропроцессорное. Прижились они только в качестве малых АТС очень малой ёмкости, откуда вытеснены электронными цифровыми. Применение в городских АТС не представляется возможным из-за низкой помехозащищённости.

Далее появились электронные цифровые коммутационные схемы, в которых коммутация и управление полностью цифровые. Аналоговый сигнал оцифровывается в абонентском комплекте и передаётся внутри АТС и между АТС в цифровом виде, что гарантирует отсутствие затухания и минимальное число помех независимо от длины пути между АТС.

Преимуществами электронных коммутационных элементов были также более высокая технологичность изготовления, большая интеграция компонентов в одном корпусе, возможность использования печатного монтажа и других достижений электроники того времени: транзисторов, магнитных элементов с прямоугольной петлей гистерезиса, твердых интегральных схем и больших интегральных схем с высокой степенью интеграции.

На рубеже 1960-х и 1970-х годов развивают системы коммутации на базе компьютеров. Компьютеры используют для преобразования адресной информации, для линейного искания в коммутационном поле и пр.

Первая телефонная станция с программным управлением родилась в 1950-х годах в центре Bell Laboratories и введена в эксплуатацию в 1965 году.

Рис.4 Обходной принцип установления соединения: ОВВ - определитель вызывающего входа; ППЛ - проба ПЛ; ПУ – пробное устройство; УЦ – управляющие цепи; ЦЭМ КС – цепи электромагнитов КС; ПЦ и ОН – прием цифр и определение направления.

Квазиэлектронные АТС сохраняют пространственную аналоговую коммутацию с использованием электронных систем управления.

Переход на цифровую передачу и коммутацию называется цифровой, когда ее коммутационное поле может коммутировать только цифровые сигналы, несущие как речь, так и управляющие сообщения или команды. Аналоговые сигналы тоже могут быть коммутированы цифровой станцией, но лишь с применением аналого - цифровых (АЦП) и цифро – аналоговых (ЦАП) преобразователей. Эволюцию перехода от аналоговой коммутации к цифровой иллюстрирует рис.5.

На рис.В.5а показаны аналоговые АТС с аналоговыми абонентскими и соединительными линиями. На рис.В.5б показана следующая фаза эволюции коммутации. В этой фазе цифровые коммутаторы взаимодействуют с другими цифровыми коммутаторами через цифровые соединительные линии, хотя могут также использоваться аналоговые абонентские линии и аналоговые соединительные линии, но непременно с использованием аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей. Однако коммутационное поле является цифровым, что подразумевает коммутацию в станции исключительно цифровых сигналов.

В телефонной сети цифровой АТС можно выделить следующие функциональные подсистемы: абонентские модули; коммутационное поле АТС; соединительные линии; системы управления.

Рассмотрим некоторые особенности каждой из перечисленных подсистем.

Абонентские модули. Абонентский модуль поддерживает ряд стандартных функций: обеспечение батарейным питанием телефонного аппарата; защита устройств телефонного аппарата от перенапряжений; обеспечение контроля шлейфа абонентских линий; кодирование речевого сигнала. В абонентский комплект не входят средства, поддерживающие многочастотный набор номера (DTMF), предназначенный в основном для ускорения установления соединения.

Рис.5 Эволюция АТС: та – телефонный аппарат; цта – цифровой телефонный аппарат; цатс – цифровая телефонная станция; D/A, A/D – цифро – аналоговый, аналого – цифровой преобразователи

Для кодирования цифр и символов используется две группы звуковых частот, одна в нижней части звукового диапазона, другая – в верхней. Каждой цифре или символу соответствует определенная двухчастотная комбинация, одна – из нижней группы, другая – из левой. Значения частот приведены в таблице 1.

Табл.1 Код DTMF

697	1	2	3	A
770	4	5	6	B
852	7	8	9	C
941	*	0	#	D
	1209	1336	1477	1633

Схема генерирования сигналов устроена так, что при нажатии на тастатуре одновременно двух клавиш одного и того же вертикального или горизонтального ряда генерируется только одна частота, общая для этих двух клавиш.

Коммутационное поле. В коммутационных полях могут быть использованы следующие типы коммутаций: пространственная, временная, коммутация “пространство-время”, коммутация “время-пространство”, коммутация “пространство-время-пространство”, коммутация “время-пространство-время”, коммутации комбинированного типа. Более подробно эти коммутационные схемы описаны в следующем разделе.

Соединительные линии выполняют следующие основные функции: электрический интерфейс, тактовая синхронизация, преобразование биполярных сигналов в однополярные, выделение тревожных сигналов, обработка сигналов управления коммутацией.

Системы управления электронной коммутацией осуществляются как из единого программированного центра управления (в более старых версиях АТС), так и посредством распределенных управляющих процессоров (современные АТС).

Вслед за цифровыми АТС стали появляться Интернет-АТС –это цифровые АТС (IP-PBX: IP-Private Branch eXchange ), где используется не коммутация каналов, а коммутация пакетов, и транспортом является протокол IP. Такие АТС осуществляют коммутацию устройств IP-телефонии.