Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 1. Основи побудови телекомунікаційних систем  /  Тема 1.2. Загальна архітектура й завдання телекомунікаційних систем

Зміст:

1.2.2. Призначення, склад і структура підсистем підтримки ТКС

Система сигналізації ТКС. У процесі функціонування ТКС виникає необхідність в управлінні процесами, що відбуваються в транспортній мережі, такими як надання мережного ресурсу для передачі інформації, організація сеансу зв’язку, встановлення й розрив з’єднання, моніторинг стану мережі. Для забезпечення цієї можливості організуються системи сигналізації. Сигналізація в мережах зв’язку — це сукупність сигналів, які передаються між елементами мережі для забезпечення встановлення і припинення з’єднань при обслуговуванні викликів, а також для передачі різної службової інформації.

До складу системи сигналізації входять (рис. 1.2.6):

  • правила організації обміну інформації управління, що описуються протоколами сигналізації;
  • агенти протоколів сигналізації;
  • система адресації вузлів та елементів систем сигналізації;
  • сукупність сигналів сигналізації;
  • сигнальні канали зв’язку.

Рис. 1.2.6. Склад системи сигналізації:
UNI — User-Network Interface (Інтерфейс користувач — мережа);
NNI — Network-Network Interface (Інтерфейс мережа — мережа)

Агенти систем сигналізації розташовуються у вузлах мережі й забезпечують організацію взаємодії вузлів мережі в процесі обслуговування з’єднання з метою обміну керуючою інформацією й іншою службовою інформацією.

Система адресації (нумерації) забезпечує унікальну ідентифікацію елементів систем сигналізації, що беруть участь у процесі обміну сигнальною інформацією.

Сукупність сигналів сигналізації є погодженою з каналами передачі й забезпечує незалежну передачу сигнальних повідомлень мережею зв’язку.

Сигнальні канали призначені для передачі сигналів сигналізації. Для забезпечення неспотвореної передачі абонентської інформації (корисного навантаження) сигнали сигналізації передаються з використанням часового (у моменти, коли відсутнє корисне навантаження, наприклад, на початку сеансу зв’язку, після завершення сеансу передачі інформації), частотного (використання невикористовуваних для передачі корисного навантаження частот у межах частотного діапазону каналу) і просторового (використовуються виділені сигнальні канали) поділу каналів.

Система синхронізації ТКС. Стрімкий розвиток цифрових систем комутації та систем передачі інформації зумовив значне зростання ролі систем синхронізації в мережах телекомунікацій. Водночас, для багатьох інженерів цифрового зв’язку термін «синхронізація» найчастіше означає тільки одержання й відстеження часових тактів у приймачі відповідно до періодичної часової інформації, що міститься в прийнятому сигналі. Насправді, синхронізація в багатьох галузях електрозв’язку має ширше застосування.

Система синхронізації в телекомунікаційних мережах є складною багаторівневою системою. Так, при когерентній демодуляції амплітудно-модульованого сигналу відбувається відновлення носійного коливання, тобто виділяється сигнал, когерентний носійній за частотою й фазою (синхронізація за носійною). При цифровій демодуляції й кожного разу під час виділення логічної інформації із прийнятого аналогового сигналу, крім когерентної або некогерентної демодуляції, потрібно визначити моменти стробування й ухвалення рішення, наприклад, у разі двійкової інформації необхідно знати, прийнято «1» або «0» (синхронізація за символами).

Після отримання логічної інформації наступний крок (на більш високому рівні абстракції) полягає у визначенні циклу в неопрацьованому й нерозділеному потоці прийнятих бітів (синхронізація циклів або циклова синхронізація). Синхронізація початку циклу дозволяє приймальному обладнанню визначити роль бітів на різних позиціях у прийнятому потоці. Наприклад, у європейській системі з імпульсно-кодовою модуляцією (ІКМ), або в первинному ІКМ-мультиплексорі в 30 каналах розміщені різні телефонні виклики.

Якщо інформацію джерела розділено на повідомлення або пакети, які передаються незалежно й навіть, можливо, направляються до місця їхнього призначення за різними маршрутами, наприклад у мережі з комутацією пакетів, то функціонування каналу можливе, якщо в приймальному обладнанні передбачено вирівнювання затримок прийнятих пакетів (джитера пакетів). При такому відновленні вихідний потік стає більш-менш схожим на повідомлення, передане мережею з комутацією каналів. Згладжування затримок у часі (синхронізація пакетів) здійснюється за допомогою синхросигналу, що виділяється із прийнятої послідовності пакетів адаптивними методами або за допомогою обробки інформації про синхросигнал джерела, записаної безпосередньо в заголовок пакета (часові мітки).

Ці загальні відомості належать до різних рівнів синхронізації під час передачі типу «точка — точка». На наступному рівні синхронізації (мережна синхронізація) йдеться про роботу цілісної системи мережних вузлів. Якщо передача й комутація відбуваються в єдиному цифровому форматі, то доцільно єдиний сигнал синхронізації «підвести» через всю мережу до кожного вузла й до кожного мережного елемента, щоб цей елемент міг працювати синхронно з іншими мережними елементами та з усіма вхідними потоками. Під мережною синхронізацією розуміють будь-який розподіл часу й частоти мережею пристроїв синхронізації, у тому числі пристроїв, розташованих на великій території. Метою мережної синхронізації є узгодження часових і частотних шкал усіх пристроїв синхронізації за рахунок пропускної здатності з’єднуючих їхніх ліній зв’язку. Засобами реалізації мережної синхронізації є мережа синхронізації. Більшість сучасних операторів зв’язку мають у своєму розпорядженні мережі синхронізації для свого комутаційного й передавального обладнання.

На вищому рівні абстракції (при мультимедійній синхронізації) синхронізація забезпечується на різних рівнях інтеграції. Наприклад, на фізичному й користувальницькому інтерфейсах гармонічним поєднанням різнорідних елементів мультимедійного зв’язку (зображення, тексту, звукових і відеосигналів тощо). Різні види мережної синхронізації забезпечують у реальному часі синхронізацію годинника мережі зв’язку, якою поширюються сигнали абсолютного часу (наприклад, національного стандарту часу), призначені переважно для управління мережею.

Якість мережної синхронізації впливає на якість більшості послуг, надаваних операторами мереж зв’язку своїм клієнтам. Цифрове комутаційне обладнання необхідно синхронізувати, щоб запобігти прослизанням в еластичній пам’яті. Прослизання не чинять помітного впливу на звичайні телефонні розмови, проте вони істотно впливають на передачу даних у системах з комутацією каналів. Тому після створення мереж передачі даних з комутацією каналів й інтеграцією послуг підвищилися вимоги до синхронізації.

Система управління ТКС. Сучасні тенденції світового розвитку ринку зв’язку визначають важливу роль систем управління в ТКС, тобто систем мережного управління (СМУ) у забезпеченні економічної ефективності систем телекомунікацій на всіх етапах їхнього життєвого циклу: проектування, будівництва й експлуатації. Сучасні СМУ повинні відповідати таким основним вимогам: підтримка стандартів відкритих систем і існуючих типів обладнання різного виробництва; прозорість архітектури для користувачів; гнучкість, адаптованість та низька трудоємність введення нових послуг тощо.

Динаміка становлення СМУ наочно демонструє еволюцію від найпростіших датчиків і керуючих пристроїв до складних апаратно-програмних комплексів, від допоміжних засобів підтримки технічної експлуатації до найважливішої функціональної складової сучасної телекомунікаційної інфраструктури. Підвищення уваги до СМУ обумовлене:

  • ускладненням мереж зв’язку, викликаним їх неоднорідністю за рахунок мультиінтеграції та гібридизації сучасних телекомунікаційних технологій і мережного обладнання;
  • підвищенням вимог користувачів до кількості, змісту, але насамперед якості пропонованих послуг зв’язку;
  • зацікавленістю телекомунікаційних компаній-операторів у підвищенні рентабельності, прибутковості та швидкій окупності мережного обладнання.

Неоднорідність сучасних ТКС обумовлена тим, що в них знаходять своє одночасне застосування технології комутації каналів і пакетної комутації. Розмаїття мережного обладнання сьогодні дуже широке — це Lucent, Avaya, Nortel, Erіcsson, Sіemens, Alcatel, Tellabs, Memotec, ECІ, RAD, Cіsco, Newbrіdge і багато інших.

У свою чергу, на сьогодні низка провідних виробників телекомунікаційного обладнання, наприклад такі як Sіemens і Nokіa, демонструють відмову від проектування великих програмно-апаратних систем управління з переходом до інтегрованих систем, які об’єднують управління на всіх або декількох рівнях управління телекомунікаційною мережею. Подібні СМУ здатні розв’язувати широкий спектр управлінських завдань за всіма видами забезпечення: математичному, організаційному, функціональному, інформаційному, технічному й програмному, охоплюючи процеси планування, оперативного й технологічного управління відповідно до необхідних імовірнісно-часових характеристик.

Мета управління в ТКС залежно від рівня розгляду системи телекомунікацій — це підвищення якості послуг зв’язку, а зрештою — прибутку, рентабельності телекомунікаційних компаній. Як основні об’єкти управління в сучасних ТКС можуть виступати процеси контролю й технічного обслуговування мереж; ведення обліку й розрахунку за надавані послуги; контролю й забезпечення якості зв’язку; відновлення, реконфігурації структури мережі; перерозподілу мережного ресурсу — інформаційного трафіка, буферного простору вузлів мережі, пропускної здатності каналів та трактів передачі тощо.

Для реалізації функцій СМУ, як правило, створюється відповідна управляюча архітектура, в рамках якої управління може здійснюватися як апаратно-програмними засобами, які безпосередньо розміщені на вузлах транспортної мережі, так і за допомогою засобів, які розташовані поза цією мережею — на центрах (серверах) управління з використанням спеціальних протоколів управління та сигналізації.

Система електроживлення. Сучасна апаратура зв’язку висуває досить жорсткі вимоги до якості і надійності подачі електричної енергії, необхідної для її функціонування. Усі електроприймачі підприємств і споруд залежно від вимог до надійності подачі електричної енергії поділяють на першу, другу і третю категорії.

До першої категорії належать електроприймачі, перерва у подачі електричної енергії (вихід на допустимі межі) якої може викликати переривання зв’язків і мовлення і, як наслідок, порушення передачі важливої інформації.

З електроприймачів першої категорії виділено особливу групу споживачів, що потребують підвищених вимог надійності підведення електричної енергії. До особливої групи першої категорії входять електроприймачі, перерва у подачі електроенергії яких може викликати порушення найважливіших зв’язків, особливо важливих оповіщень, а також порушення складного технологічного процесу, що може створити загрозу життю людей. Також до цієї групи входять технологічні електроприймачі міжміських телефонних станцій, телеграфних станцій і вузлів, мережних вузлів і вузлів автоматичної комутації, що обслуговуються у підсилювальних пунктах районних вузлів зв’язку для промислових районів, міських автоматичних станцій (АТС) ємністю понад 3000 номерів, а також апаратура аварійного й евакуаційного електроосвітлення.

До першої категорії належать технологічні електроприймачі центральних підсилювальних станцій радіотрансляційних вузлів, міських АТС ємністю від 500 до 3000 номерів включно, сільських АТС, районних вузлів зв’язку для сільськогосподарських районів (РВЗ—СГ).

До другої категорії належать технологічні електроприймачі підстанцій міських телефонних мереж, опорних підсилювальних підстанцій, блоків-станцій і станцій радіотрансляційних вузлів з ламповою апаратурою, перерва у подачі електроенергії яких може викликати перерву зв’язків місцевого мовлення.

До третьої категорії належать усі інші електроприймачі. Підприємства електрозв’язку розташовують, як правило, у місцях, де вони можуть бути забезпечені найнадійнішими і найдешевшими джерелами електроенергії, якими є електричні мережі енергосистем. Підприємства електрозв’язку підключаються до електричних мереж енергосистем, як правило, через лінії електропередач (ЛЕП) і власні трансформаторні підстанції, що перетворюють високу напругу 10 чи 6 кВ у напругу 0,4 кВ трифазного змінного струму з частотою 50 Гц. Однак надійність електричних мереж енергосистем є недостатньою для забезпечення необхідної надійності подачі електроенергії електроприймачам. Тому електропостачання підприємств електрозв’язку здійснюється від кількох незалежних один від одного джерел електричної енергії, якими можуть бути як електричні мережі енергосистем (джерела зовнішнього електропостачання), так і власні автоматизовані електростанції, обладнані, як правило, дизель-генераторами. Окрім того, на підприємствах електрозв’язку передбачається резервування електричної енергії за допомогою акумуляторних батарей (АБ).

Необхідна кількість незалежних джерел електропостачання (зовнішніх і власних), кількість дизель-генераторів власної електростанції, а також кількість груп акумуляторних батарей і розрахунковий час розряду однієї групи встановлюється відомчими нормами технологічного проектування ВНТП 332-81. Згідно з цим документом усі електроприймачі, що належать до особливої групи першої категорії, мають бути забезпечені електропостачанням від трьох незалежних джерел електроенергії трифазного змінного струму.

Для перетворення електричної енергії, одержуваної від джерел електропостачання, її регулювання і стабілізації в заданих апаратурою межах, резервування за допомогою АБ і агрегатів безперебійного живлення (АБЖ), а також розподілу і захисту на підприємстві електрозв’язку обладнується електроживильна установка (ЕЖУ), що є частиною електроустановки (ЕУ). Під ЕУ мають на увазі весь комплекс енергоспоруд, що забезпечує електропостачання, електроживлення апаратури зв’язку, освітлення, а також роботу різних установок (наприклад, вентиляційних, кондиціонування), від яких залежить нормальна робота апаратури й обслуговуючого персоналу. У разі розташування в одному будинку АТС, МТС, телеграфних станцій та інших об’єктів має передбачатися застосування загальних ЕУ, у тому числі загальних ЕЖУ, якщо це не призводить до підвищення капітальних та експлуатаційних витрат і якщо відсутні спеціальні вимоги щодо живлення апаратури.

Електроживильні установки виробляють електричну енергію постійного струму номінальних напруг 60 і 24 В, а також електричну енергію три- й однофазного змінного струму з частотою 50 Гц номінальної напруги (фазного) 220 В. Якісні показники електричної енергії, які виробляє ЕЖУ, установлюються ГОСТ 5237—83. Електроживлення сучасної апаратури електрозв’язку, такої, наприклад, як цифрова система передачі, міська, міжміська і телеграфна станція із програмним управлінням здійснюється або від ЕЖУ, або безпосередньо від джерел електропостачання через власні джерела вторинного електроживлення (ДВЕЖ), що встановлені в стояках апаратури. Ці ДВЕЖ розглядаються як елементи апаратури.

Під системою електроживлення мають на увазі сукупність системи електропостачання, пристроїв перетворення, регулювання, стабілізації, резервування і розподілу електричної енергії, необхідної для функціонування апаратури, а також пристроїв контролю, діагностики та захисту як самих пристроїв цієї сукупності, так і апаратури.

Системи електроживлення повинні задовольняти таким основним вимогам:

  • забезпечувати надійне і безперебійне електроживлення апаратури електричною енергією необхідної якості, а також тих споживачів, від яких залежить нормальна робота апаратури;
  • бути економічними в будівництві й експлуатації;
  • мати досить високі енергетичні показники (ККД і коефіцієнт потужності) і питомі об’ємно-масові показники;
  • бути максимально автоматизованими (які не обслуговуються чи з мінімальним відходом);
  • будуватися на базі електрообладнання промислового виготовлення; мати великий термін служби (не менше 20 років) і передбачати можливість подальшого розвитку і модернізації протягом перших п’яти років без заміни основного силового обладнання.