🗊Презентация Функциональная архитектура ЦСК

Функциональная архитектура ЦСК

Сети связи, как правило, строятся на оборудовании нескольких фирм, что позволяет оператору связи осуществлять и технический, 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: 1)  оборудования абонентского доступа (AN); 2)  группового оборудования SN.

Интерфейс – определенная стандартами граница между взаимодействующими объектами. Интерфейс определяет физические и электрические свойства сигналов обмена информацией между устройствами и дополняется протоколом обмена, описывающим логические процедуры по обработке сигналов обмена. Сложные интерфейсы содержат несколько уровней, каждый из которых принимает сообщения нижнего уровня и поставляет результаты обработки более высокому уровню и наоборот. Описание интерфейсов и протоколов существуют в виде международных Рекомендаций ITU-T, ETSI и др.

Интерфейсы ЦСК (стыки) можно разделить на следующие группы: 1)  абонентские: · аналоговый; · цифровой; · стык ISDN; 2)  интерфейсы сети доступа: · интерфейс V 5.1; · интерфейс V 5.2; 3)  сетевые интерфейсы: · интерфейс А; · интерфейс В; · интерфейс С.

Основное назначение сети доступа  (AN) – экономия линейно-кабельных сооружений абонентской распределительной сети за счет временного уплотнения (мультиплексирования) на участке: сеть доступа - оконечная ЦСК. Интерфейс V5 является общим понятием для обозначения семейства интерфейсов между сетью доступа и узлом коммутации. 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 особенностью интерфейса V5.1 является статическое (без концентрации нагрузки) 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 позволяет производить концентрацию абонентской нагрузки.

Организация взаимодействия через интерфейс V5 осуществляется посредством использования рядов протоколов, которые разделены на две группы: 1)  протоколы управления вызовом, используемые для обслуживания вызовов аналоговых и ISDN-абонентов, т. е. протоколы ТфОП (гланая задача – поддержание процедур сигнализации по аналоговой АЛ при переходе к сигнализации по выделенному сигнальному каналу) и DSS1, ЕDSS1 (сигнализация этих протоколов прозрачно передается через интерфейс V5); 2)  сервисные протоколы, главной задачей которых, является поддержание процедур, связанных с функциями управления на интерфейсе V5.

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.

Структура ЦСК Цифровая система коммутации характеризуется тем, что ее коммутационное поле коммутирует каналы, по которым информация передается в цифровой форме. Однако, к ЦСК могут подключаться как цифровые, так и аналоговые абонентские и соединительные линии (посредством абонентских и цифровых блоков).

Обобщенная структурная схема ЦСК

В состав ЦСК входят следующие виды оборудования: 1)  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; 2) 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); 3)  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;

4)  модуль аналоговых соединительных линий (МАСЛ) образует интерфейс для подключения аналоговых соединительных линий к цифровому коммутационному полю (осуществляет аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование); 5)  оборудование сигнализации (ОС) выполняет функции по приему и передаче сигналов управления и взаимодействия между коммутационными системами; 6)  коммутационное поле (КП) выполняет коммутацию соединений различных видов: коммутацию разговорных соединений в цифровой форме, коммутацию межпроцессорных соединений; для надежности КП дублируется; 7)  устройство управления ОКС№7 предназначено для управления сетью по общему каналу сигнализации; 8)  генератор тактовых импульсов (ГТИ) предназначен для выработки тактовой частоты, необходимой для синхронизации работы всех блоков станции; 9)  система управления (СУ) предназначена для управления всеми процессами обслуживания вызовов.

Оборудование доступа к ЦСК

Абонентский блок выполняет следующие основные функции: -  аналого-цифровое преобразование АЦП и цифро-аналоговое преобразование ЦАП в случае подключения аналоговых АЛ; -  подключение АЛ к первичному цифровому тракту, идущему в КП ЦСК; -  мультиплексирование или концентрация нагрузки.

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

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. Возможны основные проверки: - сопротивление изоляции проводов а и b относительно земли либо между проводами а и b; - емкость между проводами а и b; - изменение постоянного и переменного напряжения на проводах а и b; - проверка на короткое замыкание.

Цифровой абонентский доступ Для подключения цифровых абонентов к ЦСК предусматриваются цифровые АК, расположенные в абонентском блоке. В отличие от аналогового АК цифровой не выполняет многие из функций, так как они переносятся в цифровой ТА. Для абонентов сети ISDN организуется цифровой абонентский доступ - совокупность аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие между цифровыми абонентскими терминалами и ЦСК. Возможны два варианта доступа: 1)  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 синхронизации и управлению сетью; 2)   первичный доступ (PRA – Primary Rate Access) используется для систем с повышенной нагрузкой со скоростью 30В+D=2048 кбит/с (локально-вычислительные сети, УПАТС).

Функциональная схема организации доступа абонентов ISDN к ЦСК состоит из функциональных блоков размещаемых у абонентов и на ЦСК. Физические устройства, образующие интерфейс между линией и пользователем, располагаются в непосредственной близости от терминалов и называются сетевыми окончаниями (NT).Модуль цифровых АЛ на ЦСК реализуется в виде линейного окончания LT и станционного окончания ET. Доступ 2B+D позволяет внедрить новые услуги на существующей абонентской сети. Его реализация явилась предпосылкой для создания целого спектра телекоммуникационных средств получивших название xDSL, где х означает различную реализацию, а DSL (Digital Subscribe Line) – цифровую абонентскую линию.

Системы управления в ЦСК В общем случае система управления состоит из нескольких управляющих устройств (УУ), которые определенным образом взаимодействуют друг с другом. Обмен управляющими сигналами (функциональные связи) и информацией (информационные связи) между УУ в процессе их совместного функционирования осуществляется через системный интерфейс, а между управляющими устройствами и объектами управления – через периферийный интерфейс.

Структура электронной управляющей системы (ЭУС)

ЭУС классифицируются по двум основным признакам: по способу управления процессом установления соединения

ЭУС классифицируются по двум основным признакам: по типу системного интерфейса

Централизованное управление. Система управления состоит из одного центрального управляющего устройства (ЦУУ) в пределах всей системы коммутации. Возможны два способа реализации ЦУУ: · на базе одного дублированного процессорного модуля В состав одномодульного ЦУУ входят две электронные управляющие машины ЭУМ 0 и ЭУМ 1. В этом случае ЦУУ выполняет как общестанционные, так и местные задачи по управлению оборудованием ЦСК.

· на базе нескольких процессорных модулей Для повышения гибкости и модульности ЦУУ может строится на базе нескольких процессорных модулей. При этом повышается надежность системы управления и появляется возможность наращивания ее производительности.

Достоинства централизованных систем управления: -  простота построения; -  экономичность для небольших станций. Недостатки централизованных систем управления: -  высокие требования по производительности ЭУМ для станций большой емкости; -  сложность наращивания емкости. В ЦСК централизованные СУ не получили распространения, но используются в квазиэлектронных коммутационных системах АТСКЭ и УПАТС.

Иерархическое управление. Система управления состоит из ЦУУ и нескольких групп периферийных управляющих устройств ПУУ, находящихся между собой в отношении иерархического подчинения. Пр0-n - процессоры

В иерархических ЭУС самому высокому уровню принадлежит ЦУУ, которое выполняет общесистемные задачи и координирует работу периферийных УУ. Управляющие устройства одного иерархического уровня работают независимо друг от друга, а УУ разных уровней имеют между собой информационные и функциональные связи через соответствующий системный интерфейс. Процесс управления на каждом этапе обслуживания вызова проходит через все уровни, начиная с самого низкого до самого верхнего и обратно. При этом УУ на более высоком уровне выполняют более сложные функции. ПУУ самого низкого уровня принимает и предварительно обрабатывает информацию о поступающих входных сигналах и формирует необходимые сообщения для ПУУ следующего уровня или ЦУУ. Одновременно с этим ЦУУ координирует совместную работу связанных с ним ПУУ при установлении каждого соединения и выполняет функции, требующие наиболее сложной арифметико-логической обработки информации о вызовах (например, анализ номера и выбор направления связи).

Достоинства иерархических систем управления: -  более высокая надежность по сравнению с централизованными ЭУС; -  модульность и гибкость структуры; -  простота программного обеспечения для каждого УУ; -  большая производительность УУ. Недостатки иерархических систем управления: -  необходимость организации межпроцессорного обмена; -  наличие ЦУУ снижает надежность и усложняет процесс наращивания емкости. Иерархические ЭУС используются в ЦСК: МТ-20/25, EWSD, AXE-10, 5ESS, NEAX.

Децентрализованное управление. Система управления состоит из большого числа УУ, каждое из которых выполняет только определенную часть функций по управлению процессом установления соединения. Отличительными чертами данной системы управления является управление процессом установления каждого соединения несколькими УУ.

Система управления может быть: · полностью распределенной, в которой в каждом функциональном блоке (модуле) находится УУ, а взаимодействие между модулями осуществляется через цифровое коммутационное поле ЦКП ·  частично распределенная ЭУС, в которой управляющие функции в каждом блоке (модуле) выполняются местными УУ, а управление отдельными функциями (например, техническая эксплуатация, сопряжение с внешними устройствами ввода-вывода данных) осуществляется централизовано.

Достоинства децентрализованных систем управления: -  простота реализации; -  простота программного обеспечения для одного отдельно взятого блока; -  более высокая надежность из-за отсутствия ЦУУ; -  возможность наращивания емкости. Недостатки децентрализованных систем управления: - сложная организация межпроцессорных связей; - задержки при межпроцессорных связях. Распределенные СУ используются в ЦСК: DX-200, S-12, Si-2000.

Способы взаимодействия УУ. В системах управления взаимосвязь и взаимодействие УУ в процессе установления соединения осуществляется через системный интерфейс. Существует три варианта построения ЭУС с разными типами системного интерфейса: ·     непосредственная связь УУ– одновременно обеспечивается взаимодействие между парой УУ (организуется при небольшом количестве УУ);

· связь УУ через общую шину – все УУ поочередно (с разделением во времени) подключаются к общей шине (ОШ) для передачи информации. Одновременно по шине может передаваться информация только между парой УУ, поэтому для организации очередности доступа в состав системного интерфейса вводится блок управления шиной БУШ;                

·  связь УУ через коммутационное поле – организация взаимодействия между УУ через общее КП (или через специальное, входящее в состав управляющей системы), при котором информация передается по любым или только по специально выделенным каналам коммутируемых ИКМ-линий (например, по 16-му временному интервалу).

В цифровых АТС все действия управляющих устройств заранее предопределены программами их функционирования. Программы хранятся в памяти управляющих устройств. Весь цикл работы управляющих устройств условно можно разделить на три фазы. 1 этап. Обнаружение события (поступление вызова от абонента, набор номера, отбой абонента, ответ абонента). Событие обнаруживается путем сканирования – периодического опроса контрольных точек приборов. Результат текущего опроса сравнивается с предыдущим состоянием контрольной точки, которое хранится в памяти управляющего устройства. Если текущее состояние отличается от предыдущего, то делается вывод о том, что произошло событие. 2 этап. Формирование управляющих воздействий (управляющих команд). На данном этапе происходит определение характера события. В зависимости от характера события формируются управляющие команды. Также на данном этапе происходит поиск свободных соединительных путей в коммутационном поле. Поиск происходит без непосредственного (электрического) обращения к самим приборам в памяти управляющего устройства. 3 этап. Выдача управляющих команд. На данном этапе происходит выдача управляющих команд в блоки периферийного оборудования. После выполнения команд приборы и вызовы переводятся в новое состояние.

Коммутационные поля ЦСК При аналоговой коммутации каналов используются пространственные коммутационные схемы. При этом каждая точка коммутации закрепляется за определенным соединением на весь период его существования. Коммутация с временным разделением предполагает совместное использование точек коммутации путем разделения времени на интервалы, которые повторяются циклически. В каждом интервале отдельные конкретные точки коммутации и соответствующие им промежуточные соединительные линии периодически закрепляются за существующими соединениями. Различают два вида цифровой коммутации: 1)  Пространственная коммутация, при которой процесс приема и передачи информации из входящего тракта в исходящий осуществляется в одном временном интервале.

Для реализации функций пространственной коммутации используются модули пространственной коммутации МПК. Информация из 0 входящего тракта передается в 10 исходящий тракт в первом канальном интервале КИ1, а информация из 10 входящего тракта передается в 0 исходящий тракт в 31 канальном интервале КИ31.

2)  Временная коммутация, при которой осуществляется процесс передачи информации, принятой в одном временном интервале течение одного временного интервала. Для реализации функций временной коммутации используются модули временной коммутации. Поскольку, моменты приема и передачи информации разнесены во времени, то процесс коммутации включает в себя время хранения информации, которое не должно превышать времени цикла передачи (Тц =125 мкс).

Признаками канала в цифровом коммутационном поле являются координаты: S –пространственная, t – временная. Пространственная координата определяется номером  Si тракта, которому принадлежит канал. Временная координата определяется временным интервалом ti, который отводится под канал Кi  в общем цикле передачи 125 мкс. Цифровая коммутация каналов трактов ИКМ является двухкоординатной, а используемые цифровые коммутационные устройства имеют следующие особенности: 1)  относятся к классу синхронных устройств, т. е. все процессы на входах и выходах и внутри них согласованы по частоте и по времени; 2)  являются четырехпроводными в силу особенности передачи сигналов по ИКМ-трактам.

В цифровом коммутационном поле ЦКП для реализации функций пространственной коммутации используются ступени пространственной коммутации (S – ступени), временной (Т – ступени), пространственно-временной (S/Т – ступени) и кольцевые соединители (разновидность реализации S/Т – ступени). ЦКП имеют следующие особенности: ·     Модульность, что позволяет обеспечить легкую адаптацию системы к изменению емкости, удобство и простоту эксплуатации, технологичность производства за счет сокращения числа разнотипных блоков, а также упрощается управление системой и ее программным обеспечением.

· Симметричная структура, при которой звенья 1 и N, 2 и (N-1), 3 и (N-2) и т. д. являются идентичными по типу и числу блоков. Такое поле является симметричным относительно оси, которая разделяет его на две части. Именно симметричные поля удобнее всего строить на однотипных модулях, поэтому свойства симметричности и модульности являются взаимодополняющими. · Дублирование, ЦКП почти всегда являются дублированными для повышения надежности. Обе части поля (плоскости) работают синхронно, но для реальной передачи используется только одна из них (активная). Вторая часть находится в «горячем резерве» и, в случае необходимости, происходит автоматическое переключение. · Четырехпроводность, в связи с тем, что линии передачи ИКМ-сигналов являются четырехпроводными.

Коммутационные поля ЦСК обеспечивают перенос информации между временными каналами приема и передачи и могут быть классифицированы по следующим признакам: 1) по последовательности преобразования координат: ·  время-время (Т-Т); ·  время – пространство – время (Т-S-Т); ·  пространство – время – пространство (S-Т-S); ·  время - пространство – пространство – время (Т-S-S-Т) и т. п.

2)  по структуре: · однородные, в которых количество звеньев одинаковое для всех видов соединений.

·  неоднородные, в которых количество звеньев в тракте зависит от адресов входов и выходов.

3)  по способу включения трактов: · односторонние (однонаправленные, разделенные)

·     двусторонние (двунаправленные).

Программное обеспечение ЦСК Управляющая  система ЦСК выполняет возложенные на нее функции по обслуживанию вызовов, а также функции, связанные с технической эксплуатацией в соответствии с заданными алгоритмами функционирования. Под алгоритмом функционирования УС понимают точное предписание о порядке выполнения действий по реализации той или иной функции. Алгоритмы функционирования УС могут быть описаны разными способами с различной степенью детализации: на естественном языке с необходимыми дополнениями графической и цифровой информацией, либо на некотором формализованном языке. Совокупность описаний алгоритмов функционирования УС образует алгоритмическое обеспечение (АО). АО УС может быть полностью или частично реализовано аппаратными (схемными) или программными средствами. Программой называют алгоритм, представленный в форме, воспринимаемой реализующей его УС. Программное обеспечение (ПО) – это организованная совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих программ и соответствующих им данных, предназначенная для целенаправленной работы УС.