4.3 Линейная и регистровая сигнализация
Процесс передачи сигнальной информации, так называемых линейных и регистровых сигналов, между двумя коммутационными станциями показан на рис.4.7.
Регистровые сигналы используются только в фазе установления соединения, а также самого вызова для передачи адресной информации и данных о категории абонента. Линейные сигналы передаются в течении всего времени существования для контроля состояния линий. Состав межстанционных сигналов аналогичен составу при абонентской сигнализации [2].
Для организации линейной сигнализации используется передача сигналов следующими способами:
- передача сигналов постоянным током;
- одночастотная внеполосная передача сигналов (3825 Гц);
- одночастотная (2600 Гц) или двухчастотная (1200 и 1600 Гц) внутриполосная передача сигналов;
- передача сигналов по ИКМ трактам.
Рис.4.7. Пример межстанционной сигнализации
Способ передачи линейных сигналов постоянным током применялся при эксплуатации декадно-шаговых АТС. При этом передача сигналов может осуществляться как по двухпроводным СЛ (по разговорным проводам «а» и «b»), так и по трехпроводным СЛ (для расширения алфавита передаваемых сигналов дополнительно может быть использован провод «с»). Отличительными признаками различных линейных сигналов являются различные полярности, длительность и последовательность передачи сигналов. При данном способе передачи не всегда обеспечивается весь необходимый алфавит линейных сигналов.
При одночастотной внеполосной передаче сигналов частота выбирается вне спектра разговорного тракта 300-3400 Гц, например 3825 Гц. Данный способ передачи линейных сигналов используется на аналоговых межстанционных СЛ с ЧРК местного участка сети и относится к аналоговой системе сигнализации по одному выделенному сигнальному каналу (1ВСК). Линейные сигналы при этом различаются путем изменения длительности и числа частотных посылок.
Преимуществом одночастотной внеполосной передачи сигналов является простота реализации приемника линейных сигналов и отсутствие опасности ложных срабатываний из-за имитации сигналов разговорным током. Однако передача линейных сигналов вне полосы не дает возможности контролировать исправность разговорного канала на аналоговых узлах коммутации.
На внутризоновой и междугородной сетях связи используется одночастотная внутриполосная передача сигналов с использованием тональной частоты внутри спектра разговорного тракта 2600 Гц, т.е. выделенный сигнальный канал отсутствует. Выбор данной частоты был обоснован тем, что сигнальная частота должна находиться как можно дальше от центра распределения энергии разговорного сигнала для уменьшения опасности имитации линейных сигналов разговорным током. С другой стороны, частоты, расположенные вблизи от частоты среза (3400 Гц), нежелательны по причине недостаточной устойчивости остаточного затухания в этой области спектра канала. Данный способ передачи линейных сигналов применяется на аналоговых СЛ, например зоновых и магистральных, использующих системы передачи с ЧРК.
На цифровых СЛ, применяется передача линейных сигналов по ИКМ трактам с организацией сверхциклов, циклов и временных интервалов.
Во временных интервалах, соответствующих речевым каналам, передаются восьмибитовые комбинации, кодирующие отчеты аналоговых сигналов. Цикловая структура цифрового потока зависит от применяемых стандартов, например в системе ИКМ-30 в 16-м временном интервале для передачи сигнальной информации о состоянии 30 речевых каналов организуется сверхцикл, содержащий 16 циклов по 125 мкс каждый (рис.4.8.).
Рис.4.8. Цикловая структура цифровой системы передачи ИКМ-30
Нулевой временной интервал четных циклов используется для цикловой синхронизации, а циклов - для передачи служебной информации Временные интервалы 1-15 и 17-31 служат для передачи полезной информации. В 16-м временном интервале всех циклов, кроме нулевого, организуется по два сигнальных канала, по 4 бита (a, b, c, d) каждый (рис.4.9.).
В 16-м временном интервале нулевого цикла передается сверхцикловый синхросигнал (СЦС), от которого ведется отсчет сигнальных каналов. СЦС передается в битах с 1, 2, 3, 4, равных 0000. Бит 6 (Y) передает информацию о потере сверхцикловой синхронизации (1 -синхронизация потеряна, 0 - нормальная работа). Биты 5, 7, 8 (X) зафиксированы и равны соответственно 1, 0, 1 .
Рис.4.9. Передача сигнальной информации в системе ИКМ-30
16-й временной интервал первого цикла передает по 4 сигнальных бита для разговорных каналов 1 и 16, 16-й временной интервал второго цикла - для каналов 2 и 17 и т.д. Поскольку в сверхцикле 16 циклов, то период дискретизации сигнальных каналов равен 16*125 мкс = 2 мс.
Для защиты от случайных ошибок в приемнике линейных сигналов применяется так называемый временной фильтр. Его суть заключается в том, что изменение значения любого из битов а и b должно быть подтверждено в течение нескольких сверхциклов. Неподтвержденное изменение значения бита игнорируется.
Для организации регистровой сигнализации существует два метода передачи: эстафетная передача (сигнализация «от звена к звену») и сквозная передача (сигнализация «из конца в конец»). Если на различных участках соединения используются разные системы сигнализации, то возможно использование смешанного метода передачи регистровых сигналов, на одних участках эстафетная, на других - сквозная.
При эстафетной сигнализации на каждой станции обрабатывается и передается вся адресная информация, необходимая для установления соединения (рис.4.10).
Рис.4.10. Эстафетная передача сигналов маршрутизации
На первом шаге абонент А набирает номер, который по АЛ передается в КС А. На КС А обрабатываются все цифры, которые затем передаются к КС Б. После приема цифр на КС Б управляющие устройства на КС А освобождаются.
На втором шаге КС Б обрабатывает все цифры и часть из них (4 знака номера абонента Б) передает в направлении к КС В. После приема цифр на КС В управляющие устройства на КС Б освобождаются. КС В обрабатывает номер абонента и передает сигналы «Посылки вызова» абоненту Б и «Контроль посылки вызова» абоненту А.
При сквозной сигнализации управляющие устройства станции вызывающего абонента (КС А) используются на все время установления соединения (рис.4.11).
Рис. 4.11. Сквозная передача сигналов маршрутизации
На первом шаге абонент А набирает номер, который по АЛ передается на КС А. Далее КС А передает на соседнюю КС Б лишь цифры, необходимые для маршрутизации к входящей КС (цифры 92). После приема цифр на КС Б управляющие устройства на КС А не освобождаются и готовы к передачи оставшихся цифр (3245).
На втором шаге КС Б на основе принятых цифр 92 устанавливает сквозное соединение между КС А и КС В, после чего управляющие устройства на КС Б освобождаются. КС А передает через КС Б к КС В оставшиеся цифры номера абонента. КС В обрабатывает номер абонента и передает сигналы: «Посылки вызова» абоненту Б и «Контроль посылки вызова» абоненту А.
При сквозной передаче сигналов маршрутизации повышается скорость их передачи.
Для передачи цифр телефонного номера достаточно иметь 10 комбинаций передаваемого сигнала. Однако помимо основной информации о маршруте соединения существует дополнительная информация, например сигнал повтора цифры, сигнал включения эхозаградителя и т.д. Таким образом, в реальности необходимо, чтобы кодируемый сигнал имел больше 10 возможных комбинаций.
На СТС России для регистровой сигнализации взяты частоты, используемые в протоколе передачи R1, рекомендованном МККТТ. Каждый сигнал является комбинацией двух частот из шести.
Ряд используемых частот 700, 900, 1 100, 1300, 1500 и 1700 Гц является одинаковым для прямого и обратного направлений передачи. Всего при этом можно образовать 15 возможных комбинаций. Любой знак передается в виде двухчастотного импульса длительностью 45 мс. Основными достоинствами многочастотной сигнализации являются быстродействие передачи, возможность проверки достоверности принятого сигнала и расширенный алфавит.
На СТС многих стран и на международной сети с середины 60-х гг. стал применяться более совершенный протокол передачи - R2, рекомендованный МККТТ. В протоколе R2 для сигналов прямого направления использованы частоты 1380, 1500, 1620, 1740, 1860 и 1980 Гц, а для сигналов обратного направления - 540, 660, 780, 900, 1020 и 1140 Гц. Использование различных наборов частот в прямом и обратном каналах позволяет осуществить передачу сигналов в одном направлении, не дожидаясь прекращения передачи сигналов в обратном направлении. Передача сигналов в прямом направлении производится непрерывно до получения сигнала подтверждения, что повышает помехоустойчивость системы [4].