Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 7. Методи розподілу інформації   /  Тема 7.3. Системи комутації каналів

Зміст:

7.3.3. Принцип роботи цифрового комутаційного поля типа ПВП

В електронних АТС мовленнєві сигнали перетворюються в цифрову форму і в комутаційному полі комутуються, згідно з адресною (номерною) інформацією.

Перетворення аналогових сигналів у цифрову форму виконується імпульсно-кодовою модуляцією згідно з Рекомендаціями МККТТ G.711. Потім індивідуальні канальні цифрові потоки об’єднуються в стандартний первинний цифровий потік зі швидкістю передачі інформації 2048 кбіт/с і надходять у цифрове комутаційне поле для комутації згідно з адресною інформацією.

Цифрові потоки мовленнєвих повідомлень комутують у цифрових комутаційних полях, побудованих за схемою просторових або часових комутаційних матриць.

Побудову абонентського обладнання розглянемо на прикладі одного з варіантів підключення абонентських ліній до електронної АТС.

Абонентські лінії підключаються до електронних АТС (ЕАТС) за допомогою абонентського модуля (SUB), який виконує аналого-цифрове перетворювання і погоджує абонентську сигналізацію з системою. До одного модуля можна підключити 64 абонентських ліній. З абонентським ступенем комутації (SN) кожний модуль пов’язаний однією внутрішньостанційною лінією ІКМ, якою передається 30 телефонних розмов. Таким чином, в абонентському модулі концентрується навантаження у співвідношенні 64/30.

Абонентський модуль системи ЕАТС (рис. 7.3.2) складається з трьох структурних одиниць:

  • блоків абонентських комплектів (SLU);
  • блоку попередньої концентрації, що складається з кодера (SUC) (CLUC) і декодера (SUD);
  • процесора абонентської сигналізації (SSP).

Рис. 7.3.2. Структурна схема аналогового абонентського модуля

Структуру блоку SLU подано на рис. 7.3.3. Кожна абонентська лінія через контакти реле для посилання викликуваного сигналу підключається до диференційної системи, яка забезпечує перехід з двопроводової на чотирипроводову систему передачі. До дифсистеми підключений балансний контур. Тракти чотирипроводового ланцюга підключені відповідно до кодера і декодера через систему відповідних фільтрів. Для блоку абонентських ліній була розроблена СБІС, що отримала назву SLIC — Subscriber Line Interface Circuit (схема узгодження з абонентською лінією).

Живлення мікрофонів телефонних апаратів абонентів подається із схеми моста живлення через первинну обмотку диференціального трансформатора.

Стан кожного абонентського шлейфу контролюється електронною схемою в точці контролю за напругою, що знімається, з резисторів моста живлення. Результати контролю восьми абонентських шлейфів (сигнали з точок контролю) надходять на входи мультиплексора. Опитування мультиплексора здійснюється подачею відповідних адрес і процесора абонентської сигналізації (SSP) через кожні 2 мс.

Рис. 7.3.3. Структурна схема блока стандартних аналогових абонентських комплектів

Сигнал, що викликається, формується за допомогою схеми моста живлення сигналу виклику (Інд.) і надходить для восьми абонентів через контакти тестового реле кожної абонентської лінії.

У необхідну абонентську лінію сигнал виклику надходить після спрацьовування реле надсилання виклику. Команда на вмикання цього реле передається через схему демультиплексора після підготовки в процесорі SSP відповідної команди, що управляє, й адреси, визначуваної номером абонентського комплекту.

Відповідь абонента, що викликається, під час надсилання виклику фіксується спеціальною схемою-детектором «Ring-trip» (детектор підняття абонентом трубки під час надсилання виклику). З виходу цієї схеми інформація про замикання абонентського шлейфу надходить до SSP. Після отримання цього сигналу процесор абонентської сигналізації повертає реле, що викликається, в початковий стан, зі схеми контролю стану абонентського шлейфу отримує підтвердження про відповідь абонента.

Якщо виникла необхідність тестування абонентської лінії, то процесор абонентської сигналізації SSP формує відповідні команди на включення реле надсилання виклику і тестового реле абонентської лінії. Після спрацьовування цих реле абонентська лінія підключається до тестової лінії пристрою перевірки абонентських ліній (L. Test), яким управляє ЕОМ технічної експлуатації.

Мовленнєві сигнали, що надходять від плат абонентських комплектів, потрапляють на вхід схеми SLAC — Subscriber Line Auto processing Circuit (обробки мовленнєвих сигналів абонентської лінії), яка містить пристрої аналого-цифрового перетворення і фільтри і реалізує функції програмного управління рівнями передачі.

Обладнання абонентського комплекту цифрових АТС (SLIC і SLAC) при взаємодії з аналоговим телефонним апаратом абонента виконує стандартні функції стику між крайовими абонентськими пристроями і комутаційною станцією, відомі в міжнародному вживанні під назвою «BORSCHT».

BORSCHT — це абревіатура, що означає:

  • Battery — живлення телефонного апарату і станційних виносів;
  • Overvoltage — захист технічних засобів від небезпечної напруги (ліній високої напруги, блискавок, електрифікованих залізниць);
  • Ringing — виклик крайового пристрою;
  • Signaling — сигналізація по абонентській лінії між комутаційною станцією і крайовим пристроєм (телефонним апаратом або станційним винесенням);
  • Coding — кодування аналогових (мовних) сигналів;
  • Hybrid — перехід з двопроводового розмовного тракту на чотирипроводовий;
  • Testing — ручний або автоматичний контроль системи підключення абонентів і крайового пристрою з боку комутаційної станції, а також абонентської лінії і телефонного апарату за допомогою контрольно-перевірної апаратури або обслуговуючого апарату.

Названі функції, перш за все, забезпечують телефонний зв’язок. Якщо як крайове обладнання до комутаційної станції підключають нетелефонні пристрої, то його система сигналізації має повністю відповідати телефонному закінченню.

Мікросхема кофідека КС 1146ПП2 (рис. 7.3.4) призначена для застосування в цифрових системах передачі з ІКМ і електронних АТС.

Мікросхема містить кодек з компандуванням за «А законом» і фільтри для попередньої фільтрації і відновлення декодованого сигналу.

Кодек і пристрій фільтрації містять:

  • передавальний фільтр високих (ФВЧ) і низьких (ФНЧ) частот;
  • приймальний фільтр ФНЧ з корекцією [(sin x)/x];
  • активні RC-фільтри для обмеження спектра і згладжування сигналу;
  • кодер і декодер з компандуванням за «А-законом»;
  • внутрішнє прецизійне джерело опорної напруги;
  • послідовний інтерфейс введення і виведення;
  • внутрішню схему автонуля в кодері.

Напруга живлення ± 5 В при низькому споживанні потужності (60 мВт). Використовується режим зниженої споживаної потужності (PDN) і петлі (LOOP).

Відповідно до структурної схеми (рис. 7.3.4) передавальний канал містить вхідний операційний підсилювач (ОП), активний RC-фільтр другого порядку для усунення ефекту накладення, смуговий фільтр на комутованих конденсаторах і кодер.

Приймальний канал містить декодер, оновлюючий ФНЧ на комутованих конденсаторах з корекцією типу (sin x)/x і вихідний згладжуючий RC-фільтр.

АЦП кодера і ЦАП декодера виконані на комутованих конденсаторах.

Мікросхема також містить внутрішнє джерело опорної напруги і схему автонуля в кодері.

Рис. 7.3.4. Мікросхема КС 1146ПП2

Для формування стандартного первинного цифрового потоку зі швидкістю передачі 2048 кбіт/с виходи Dr усіх канальних мікросхем запаралелюють на шині передачі, а до шини прийому підключають входи Dr всіх канальних мікросхем, по яких розподіляються канальні тракти прийомів. Об’єднані тракти передачі і тракти прийому складають чотирипровідну сполучну лінію системи передачі (СЛСП), аналогічну трактам ІКМ30.

Принцип дії просторово-часового комутаційного поля розглянемо на прикладі комутаційного поля, до якого підключено 32 абонентських групи місткістю 32 канали кожна по з’єднувальних лініях систем передачі. По кожній лінії інформація, що надходить, поступає у часових каналах (часових інтервалах) від t0 до t31.

Тривалість одного часового канального інтервалу складає 3,9 мкс, а кодування мовленнєвих сигналів здійснюється кодом, що має вісім розрядів, комбінаціями (октетами), позначеними від τ0 до τ7.

Комутаційне поле (рис. 7.3.5) має забезпечити прийом октетів певного часового каналу вхідного тракту ІКМ і передачу їх у потрібний часовий канал вихідного тракту ІКМ (на рис. 7.3.5 показане з’єднання між 5 тимчасовим каналом 1 лінії з 21 тимчасовим каналом 31 лінії).

Наведена на схемі секція комутаційного поля має 32 вхідних лінії (від ВЛ0 до ВЛ31) на вході КП і 32 вихідних лінії (ИЛ0...ИЛ31) на виході, тобто має всього 1024 вхідних часових каналів і стільки ж вихідних, і має забезпечити 512 4-провідних трактів сполучення. Усі ці канали і тракти комутують за час одного часового циклу в межах 125 мкс. Оскільки моменти запису канальних октетів і моменти читання їх залежать від адрес входу і виходу, то необхідно зберігати інформацію, що надходить по вхідних лініях, протягом 125 мкс, щоб рахувати її у відповідному часовому інтервалі в потрібну вихідну лінію.

Рис. 7.3.5. Структурна схема просторово-часового комутаційного поля

У кожному часовому інтервалі tK = 3,9 мкс мають передаватися 32 октети в 32 вихідні лінії, тобто по одному октету в кожну лінію. Для забезпечення такого режиму комутації введено вторинне ущільнення інформації на шляху її передачі від входу до виходу КП. Це досягається розбиттям канального часового інтервалів t = 3,9 мкс на 32 (T0 + ... + T31) допоміжних часових інтервалів. Вторинне ущільнення інформації в канальному часовому інтервалі наведено на рис. 7.3.6, а структурну схему комутатора простір-час наведено на рис. 7.3.7.

Запис інформації в РЗП відбувається імпульсом ТН. У часових інтервалах T0 ... TM ... T31 здійснюють перезаписи з РЗПn в буферні регістри. Імпульсом ТК інформація з буферних регістрів надходить у вихідні регістри, де відбувається її перетворення з паралельного коду в послідовний.

Рис. 7.3.6. Вторинне ущільнення інформації часового інтервалу t = 3,9 мкс

Рис. 7.3.7. Структурна схема просторово-часового комутаційного поля

Із вхідної лінії ВЛ інформаційні октети надходять у регістр обміну інформації (РОІ), у якому відбувається перетворення її з послідовного коду в паралельний октет у момент часу TH у паралельний код і записується в РЗП, яке розраховане на 32 октети. Імпульс TK, що надходить на вхід RW — «Запис», дозволяє здійснити запис у все РЗП інформаційних октетів у паралельному коді. У кожному РЗП канальні октети записуються в прямому порядку згідно з адресами, які надходять з канального лічильника t0, t1, ..., t31. Таким чином, РЗП циклічно заповнюється інформацією (октетами) з часових каналів в інтервалі від t0 до t31. Читання з РЗП відбувається в моменти часу Ti (у вторинні інтервали) відповідно до вихідної адреси (Авих), яка надходить із запам’ятовуючого пристрою управління з’єднанням (ЗПУЗ). У ЗПУЗ записані (адреси) номери РЗП і номери їх часових каналів. Октети, зчитані з РЗП, зберігаються в буферних регістрах Буф.Регi до моменту TK, після чого відбувається передача у вихідні регістри PBi, з цих регістрів октети в послідовному коді надходять у ВихЛ.

Моменти читання октетів з РЗП залежать від вихідної адреси, котра формується Лічильником Виходів і дешифратором Управління.

У ЗПУЗ має міститися стільки адрес (слів), скільки октетів містять усі модулі РЗП, тобто 1024 октети (слова) (32РЗП × 32Кан). ЗПУЗ поділене на 32 секції, яким відповідають тимчасові канали τ0—τ31. У кожній секції знаходиться 32 слова, вміст яких прочитується в моменти від T0 до T31 (T0T31), і ця інформація визначає адреси вихідних ліній Вл0—Вл32. Слова ЗПУЗ містять адреси (номери) РЗП і номери часових каналів і зберігаються протягом усього часу з’єднання.

Для встановлення з’єднання між двома входами і виходами необхідно дві адреси, записані двома словами ЗПУЗ. На рис. 7.3.8 наведено розміщення інформації, що управляє, в елементах пам’яті ЗПУЗ.

Наприклад, для з’єднання абонента А (5 часового каналу 1-ї лінії) з абонентом Б з (21-го часового каналу 31-ї лінії) в ЗПУЗ буде записано: для напряму А-Б адреса слова t21, ВЛ31 вміст слова РЗП1, К5 і для напряму Б-А адреса слова t5, T1 вміст слова РЗП31, ЧК21. Звідси випливає, що встановлення з’єднання засноване на записі адреси вхідного каналу РЗП, у слово ЗПУЗ, пов’язане з вихідним каналом. Ця операція виконується для обох напрямів передачі інформації.

У проміжному тракті передачі інформація передається по 16-розрядних шинах паралельним кодом (8 мовних розрядів і 8 додаткових службових, із них 3 біти використовуються для сигналізації і захисту від помилок, інші 5 для інших службових цілей).

Наведений варіант цифрового комутаційного поля може працювати в режимі просторової, тимчасової і просторово-часової комутації.

Відмінність режимів полягає в спеціальному записі інформації, що управляє, в пам’ять ЗПУЗ.

Так, при просторовій комутації слова, що управляють, для абонента А і абонента Б матимуть однаковий часовий канал (tk), але різні лінії (TA і TБ).

При часовій комутації слова, що управляють, для абонента А і Б матимуть однакову лінію (Tk), але різні тимчасові канали (tA та tБ).

Слова, що управляють, для абонента А і Б при просторово-часовій комутації можуть мати як різні канали (tA і tБ), так і різні лінії (TA і TБ).

Рис. 7.3.8. Розподіл управляючої інформації в ЗПУЗ

Комутаційні поля великої ємності

Комутаційне поле ЕАТС ЧПЧ. Якщо ємність комутаційного поля перевищує 32 ІКМ тракту, то використовують просторово-часові комутатори.

Схему групоутворювання цифрового комутаційного поля на 512 ІКМ трактів подано на рис. 7.3.9.

У часових комутаторах передачі (ЧК пер.) групи з 32 трактів ІКМ із швидкістю передачі 2048 кбіт/с зв’язується з 16 трактами всередині станційного зв’язку, що працює із швидкістю 4090 кбіт/с (1 тракт об’єднує 32 часових (двосторонніх канали) 2 × 32 = 64, В = 64 × 64 = 4096 кбіт/с. У такому часовому комутаційному полі можуть з’єднуватися будь-які вхідні канали будь-яких входів з будь-якими каналами будь-яких виходів.

Рис. 7.3.9. Структурна схема групоутворювання комутаційного поля типу Ч-П-Ч

Кожна гілка (часовий комутатор) має «свій» ЗПУЗ. Якщо місткість ЕАТС більш ніж 512 трактів ІКМ, то в комутаційному полі між ступенями часового шукання додають ступінь просторової комутації. Блок просторової комутації має 2-ланкову структуру і реалізований на основі електронних матриць-з’єднувачів, які будуються з 16 комутаторів ємністю 8 × 16 і 16 комутаторів ємністю 16 × 8. Ці комутатори побудовані за схемою, що забезпечує з’єднання без внутрішніх блокувань. Схему групоутворювання АТСЕ місткістю понад 512 трактів ІКМ наведено на рис. 7.3.10.

Управління встановленням з’єднань здійснюється периферійним процесором маркування ППМ, який призначений для обміну інформацією в процесі встановлення з’єднання між ЦП і його ЗП, з одного боку, і ЗПУЗ відповідних гілок, з іншого боку.

Для здійснення зв’язку з відповідною гілкою КП наявні ППМА і ППМВ з’єднуються з ЦКПА і ЦКПВ через систему шин, використовуючи в роботі 7-рівневу модель відкритих інформаційних систем.

Рис. 7.3.10. Схема групоутворювання цифрового комутаційного поля типу Ч-П-П-Ч (T-S-S-T)