Квазиэлектронные и электронные АТС

По мере развития технологий стали появляться заменители тра­диционных электромеханических коммутационных элементов-элек­тронные и магнитные устройства, в которых отсутствовали подвиж­ные части, а следовательно, практически исчезали механические повреждения, повышалось быстродействие, снижались габариты и масса.

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, полупроводниковых диодов, магнитных элементов с прямоугольной петлей гистерезиса, твердых интегральных схем и больших интегральных схем (БИС) с высокой степенью интегра­ции. Соответственно, электронные АТС, по сравнению с электроме­ханическими, имели меньшие габариты, требовали меньших площа­дей и кубатуры зданий, меньших затрат на электроэнергию и экс­плуатационное обслуживание, обеспечивали более гибкие возмож­ности построения телефонных сетей.

На первом этапе достижения электроники стали применяться только в управляющих устройствах АТС, что привело к появлению квазиэлектронных АТС, сочетавших в себе электронное управление и электромеханические коммутационные элементы.

Практически в тот же период, на рубеже 1960-х и 1970-х годов, делаются важнейшие шаги в развитии систем коммутации, связан­ные с компьютерной революцией. Компьютеры начинают исполь­зовать для преобразования адресной информации, для линейного искания в коммутационном поле и пр., а управление по записан­ной программе в квазиэлектронных и электронных АТС стало нор­мой. Именно программное управление коммутацией послужило важной предпосылкой зарождения современной теории програм­мирования. Многие достижения в теории программирования яви­лись результатом исследований и разработок ученых и инженеров телекоммуникационных компаний, в частности, Bell System. Пер­вое программное обеспечение коммутации в АТС было реализова­но до изобретения современной операционной системы. Програм­мы управления коммутацией писались на языке ассемблера, а рас­пределением программных сегментов управляли сами разработ­чики программ.

Первая телефонная станция с программным управлением роди­лась в 1950-х годах в исследовательском центре Bell Laboratories. Опытный образецсистемы, названный ESSEX, прошел эксплуатаци­онные испытания в 1960 году в Моррисе, штат Илинойс. Однако путь от опытного образца до промышленного производства оказался го­раздо труднее, чем ожидалось. Разработка требовала прорыва в об­ластях конструирования процессора, языков программирования, компиляции, распределения ресурсов в реальном времени и других усилий, которые впоследствии образовали целые отрасли научной дисциплины, известной теперь как компьютерные науки. Первая ком­мерческая коммутационная станция ESS1 была введена в эксплуа­тацию 30 мая 1965 года в Суккасунне, штат Нью-Джерси (кстати, по соседству с первой бруклинской координатной АТС) и обслуживала 200 абонентов. Позже в число подобных разработок вошли ESS2 и ESS3, а также аналогичные изделия других изготовителей. По мере развития компьютеров детали конструкции этих станций претерпе­вали изменения, и на протяжении 20 лет ESS1 переросла в более современную версию 1А ESS.

Название квазиэлектронные АТС предполагает сохранение про­странственной аналоговой коммутации с применением механиче­ских контактов, но, одновременно, - использование электронных программируемых управляющих устройств. Для построения комму­тационного поля в квазиэлектронных АТС применялись быстродей­ствующие малогабаритные коммутационные элементы с электриче­ским, магнитным или механическим удержанием контактов в рабо­чем состоянии. К коммутационным элементам с электрическим удержанием относились герконовые реле и реле типа ESK. Герконы (герметизированные контакты) представляли собой маленькие стек­лянные баллоны длиной 20-50 мм и диаметром 3-5 мм, заполнен­ные инертным газом и содержащие контактные пружины из магнит­ного материала. Контактные поверхности были покрыты золотом или другим неокисляемым металлом. Применение герконов иллюстри­рует рис.1 .8. Язычковое реле, изображенное на рис. 1.8 а, содержит электромагнитную катушку К, внутри которой помещается один или несколько герконов Г, а для создания замкнутого магнитопровода в реле предусматривается ярмо Я из магнитного материала. При прохождении через обмотку язычкового реле управляющего посто­янного тока создается магнитное поле, силовые линии замыкаются через ярмо и контактные пружины, которые при этом притягивают­ся друг к другу и образуют контакт. При выключении тока происхо­дит размыкание контактов, поскольку контактные пружины возвра­щаются в исходное положение благодаря своей упругости.

Рис. 1.8 Принцип действия геркона

Из отдельных герконовых реле создавались многократные гер-коновые соединители (МГС), представлявшие собой основные ком­мутационные блоки. Еще одной разновидностью многократного гер-конового соединителя с магнитным удержанием был соединитель на гезаконах- герметизированных запоминающих контактах (в аме­риканской литературе такие контакты назывались ремридами, а в японской - меморидами).

Точно так же из отдельных ферридов строились многократные ферридовые соединители (МФС): в каждой точке коммутации имел­ся феррид с определенным числом контактов. Схема коммутации разговорного тракта в МФС аналогична схеме коммутации в герко-новом соединителе.

Отечественной разновидностью многократного соединителя с магнитным удержанием явился многократный интегральный соеди­нитель (МИС), который отличался от МФС тем, что магнит (из полу­твердого магнитного материала) в выбираемой точке коммутации работал по принципу безгистерезисного намагничивания. Впрочем, в связистских кругах того времени это обозначение воспринималось исключительно как начало фамилии Леонида Яковлевича Мисуло-вина, организатора и директора Рижского отделения ЦНИИСу соз дателя первой советской квазиэлектронной АТС с записанной про­граммой ИСТОК для сельских телефонных сетей. К отечественным АТС с программным управлением мы еще вернемся в главе 6.

Цифровые АТС

Переход на цифровую передачу и коммутацию немедленно при­вел к резкому улучшению качества речи, особенно в тех случаях, ко­гда участники соединения были разделены большим расстоянием (для предотвращения потерь передаваемой информации требует­ся множество регенераторов, кумулятивный побочный эффект ко­торых-значительное искажение сигнала, но цифровой сигнал, в от­личие от аналогового, очень легко восстанавливать).

Первой цифровой АТС оказалась не разработка Bell Laboratories, а европейская станция ЕЮ, установленная в 1970 году в Ланьоне, Франция. В американских источниках первой цифровой системой часто называют междугородную станцию 4ESS, созданную в Bell Laboratories и впервые установленную в 1972 году в качестве аль­тернативы координатным АМТС типаХВ4, а первой городской циф­ровой АТС - станцию DMS-10 компании Nortel, тоже установлен­ную в 1970-х годах. Что же касается городских станций Bell Labora­tories, то первая цифровая АТС типа 5ESS была установлена в на­чале 1980-х годов.

Микропроцессорная революция оказала влияние на архитектуру систем коммутации не только благодаря снижению стоимости управ­ляющих компьютеров. Произошел отказ от полностью централизо­ванного управления и переход к модульной архитектуре, появились удаленные микропроцессорные модули, разгрузившие основные системы и обеспечившие экономическую эффективность и в стан­циях малой емкости, что будет рассмотрено в главе 9.

, Удешевление микропроцессорных управляющих устройств никак не повлияло на стоимость разработки цифровых АТС. Разработка одной из наиболее известных станций - 5ESS - потребовала 4 тыся­чи человеколет и около 500 млн. долларов. Впрочем, вряд ли это оказалось самой сложной и трудоемкой работой Bell Laboratories. Хотя лаборатории были созданы в 1925 г. для исследований в об­ласти телефонной связи, их изобретения продвинули вперед дале­ко не только телефонию: в Bell Laboratories были разработаны тран­зистор, многочисленные аудио-устройства, системы беспроводной радиосвязи, операционная система UNIX и многое, многое другое. Что же касается цифровых АТС, то им посвящены все главы этого учебника, начиная с главы 4, а конкретные системы рассматривают­ся в главах 5 и 6.

Однако сейчас настало время рассмотреть наиболее консерва­тивный элемент телефонии, взаимодействующий со всеми упомя­нутыми в этом параграфе АТС, - аналоговый телефонный аппарат.

1.6 Телефонные аппараты

Читатели, уже знакомые с устройством телефонного аппарата из учебного курса физических основ телефонии, могут пропустить этот параграф. Для остальных общее знакомство с работой обычного телефона необходимо для того, чтобы уточнить, каким образом в АТС устанавливаются телефонные соединения. К вопросу о телефонных аппаратах мы, так или иначе, будем обращаться и в следующих гла­вах при рассмотрении очередного поколения систем коммутации, а здесь проанализируем основные принципы устройства аналого­вого телефона и сигнализацию по абонентскому шлейфу. Отметим, однако, что подробное описание физической конструкции и элек­трической схемы телефонного аппарата выходит за рамки учебни­ка, а потому в этом параграфе можно ограничиться схематическим описанием телефона.

Классический телефонный аппарат состоит из двух конструктив­ных частей, собственно аппарата и телефонной трубки. Обычно в ап­парате находится рычаг, на котором лежит трубка в то время, когда аппарат не используется, а при снятии трубки с рычага срабатывает механически связанный с ним переключатель, контакты которого замыкаются. Аппарат и трубку соединяет шнур с проводами, а в бес­проводных телефонных аппаратах это соединение обеспечивает маломощный радиоканал. В ранних конструкциях телефонных аппа­ратов микрофонную часть располагали в базовом блоке, который оформляли в виде настольного или настенного ящика, а трубка со­стояла только из небольшого наушника, который абонент прижимал к уху. У большинства современных аппаратов в телефонной трубке помещаются и наушник, и микрофон, причем физическая конструк­ция трубки соответствует форме головы человека.

Самая простая схема телефонного аппарата содержит микрофон, телефон, батарею, магнето и звонок. Микрофон преобразует энер­гию акустического поля в электрическую энергию. Первоначально в телефонных аппаратах использовались так называемые угольные микрофоны (carbon microphones), работа которых полностью соот­ветствовала изобретению Эдисона. Зернышки угля были насыпаны между двумя параллельно расположенными пластинами, и общее электрическое сопротивление этой конструкции изменялось в за­висимости от звукового давления, которое сближало пластины и прижимало зернышки угля друг к другу. Когда звуковая волна оказы­вала более сильное давление наугольные частицы, активное сопро­тивление микрофона уменьшалось, и сила тока увеличивалась. Та­ким способом микрофон превращал акустические колебания в ко­лебания электрического тока. Эти основные принципы воздействия звуковых колебаний на ток в абонентском шлейфе сохраняются и теперь, хотя в современных телефонах используются более слож­ные и более высококачественные микрофоны.

Переменный ток, генерируемый микрофоном, на другом конце соединения снова преобразуется в звук. Преобразование это вы­полняет телефон, который состоит из диафрагмы и электромагнит­ной катушки. Через обмотку катушки проходит переменный ток, по­лучаемый от микрофона. Этот ток, в свою очередь, создает пере­менное магнитное поле, которое вызывает колебания диафрагмы, благодаря чему возникают звуковые волны, близкие к исходным зву­ковым колебаниям на передающей стороне.

Для работы микрофона необходим источник постоянного тока -батарея. Если батарея местная, т. е. вмонтирована в телефонный аппарат, то постоянный ток нужно изолировать от линии с перемен­ным током, несущим аудиосигнал; делается это с помощью конден­сатора или трансформатора. Применение местного источника пи­тания имеет очевидные недостатки: использование преобразователя переменного тока бытовой электросети означает, что при повреж­дении этой сети телефон прекратит работу, а автономный источник питания в аппарате требует ухода и/или периодической замены. Кроме того, в аппаратах с местной батареей необходимо иметь спе­циальное устройство для вызова станции и для передачи сигнала отбоя после окончания связи. Таким устройством является магне­то - небольшая электрическая машина, приводимая в действие пу­тем вращения рукоятки и генерирующая переменный ток небольшой частоты (десятки герц) с напряжением порядка сотни вольт.

В применяемом почти повсеместно режиме с централизованным источником питания батарея постоянного тока находится на теле­фонной станции и обеспечивает надежное питание всех включен­ных в нее телефонных аппаратов. Номинальное напряжение стан­ционной батареи равно 60 или 48 вольтам.

И, наконец, в телефоне имеется приемник вызывного сигнала -звонок (вспомним, что речь пока идет о самом простом телефонном аппарате; все знают, что в современных аппаратах для этой цели, как правило, применяют другие электроакустические преобразова­тели). Если два телефона связаны друг с другом прямой некоммути­руемой линией, то сигналом вызова, поступающего к звонку одного из них, является переменный ток, создаваемый при вращении маг­нето второго. При коммутируемой связи звонок вызываемого теле­фона получает вызывной сигнал, генерируемый на станции. Чтобы звонок был хорошо слышен, электрический сигнал вызова должен быть достаточно мощным. В станциях российской ТфОП напряже­ние этого сигнала составляет приблизительно 90 В при частоте 25 Гц.

Очевидно, что необходимость крутить ручку магнето для вызо­ва станции и для того, чтобы оповестить ее об окончании связи, причиняет абоненту ощутимые неудобства. Замена магнето схе­мой, содержащей трансформатор и позволяющей использовать для формирования вызывного сигнала напряжение бытовой сети пе­ременного тока, избавляет от названных неудобств, но ставит воз­можность связи в зависимость от того, насколько надежно работа­ет эта сеть. Более совершенные телефонные аппараты, питающие­ся от центральной батареи, содержат очень важный элемент, уст­раняющий этот недостаток и выполняющий ряд других функций, -рычажный переключатель. В зависимости от того, находится мик­ротелефонная трубка на рычаге или нет, переключатель пребывает в одном из двух возможных состояний, каждому из которых соот­ветствует определенное положение его контактов, - если трубка на рычаге, цепь потребления тока от станционной батареи разомк­нута, а при поднятой трубке эта цепь замкнута. Когда трубка поло­жена, контакт рычажного переключателя разомкнут, и ток, потреб­ляемый линией от батареи, равен току утечки. Когда абонент сни­мает трубку, контакт переключателя замыкается, и потреблять ток начинает микрофонная цепь телефонного аппарата. По изменению тока, потребляемого линией, станция может определить состоя­ние рычажного переключателя в аппарате, подключенном к этой линии, благодаря чему обеспечивается вызов станции абонентом и сигнализация об отбое. Нужно заметить, однако, что чем длин­нее линия, тем больше ток утечки и тем меньше ток при поднятой трубке. Это обстоятельство затрудняет определение станцией со­стояния рычажного переключателя в аппарате абонента, располо­женного от нее на большом расстоянии.

Поскольку вызывной сигнал поступает к аппарату, когда трубка находится на рычаге, то есть при разомкнутых контактах рычажного переключателя, звонок подключен к линии независимо от положе­ния этих контактов, а чтобы через его обмотку не создавалась цепь постоянного тока, подключение производится через конденсатор. Обмотка звонка имеет настолько большую индуктивность, что ее шунтирующее влияние на аудиосигнал при снятой трубке практиче­ски неощутимо, а при положенной трубке сопротивление обмотки переменному току составляет большую часть сопротивления линии, измеренного со стороны станции. В те времена, когда использова­ние «параллельных» телефонов нужно было регистрировать и допол­нительно оплачивать, службы ГТС время от времени проверяли со­противление каждой абонентской линии, чтобы выявить наличие параллельных телефонных аппаратов. Абоненты, впрочем, могли легко помешать этой проверке, отключая звонок в «нелегальном» дополнительном телефоне.

Говоря о телефонном аппарате, включаемом в АТС, нужно рас­смотреть набор номера и некоторые другие сигналы, передавае­мые по абонентской линии. Более подробно эти вопросы освеща­ются в книге о сигнализации в сети абонентского доступа [43]. Уп­рощенно же абонентская сигнализация - это передача информации, необходимой для создания и разрушения соединения двух абонентов телефонной сети. После передачи сигнала об измене­нии состояния абонентского шлейфа, которое происходит, когда абонент инициирует вызов, сняв телефонную трубку с рычага, он должен передать на станцию телефонный номер вызываемого або­нента (того, кто инициирует вызов, обычно называют абонентом А, а того, кому этот вызов адресован, - абонентом Б). Когда шлейф замыкается, в линии появляется ток, приблизительно, 20 - 50 мА. Абонентский комплект АТС обнаруживает изменение тока в линии и активизирует аппаратные (сигнальные цепи) или программно-аппаратные средства, предназначенные для приема цифр, которые передаст абонент А, и в соответствии с которыми АТС должна бу-детустановить соединение. Информация о номере абонента Б мо­жет передаваться одним из двух классических способов - шлейф-ными импульсами или многочастотными сигналами. Импульсный набор, который иллюстрирует рис. 1.9, будет рассмотрен при опи­сании АТС декадно-шаговой системы. Многочастотный набор под­держивается всеми современными телефонными аппаратами; этот способ будет рассмотрен в других главах.

Рис. 1.9 Импульсный набор номера

Сигнализация по абонентской линии включает в себя не только рассмотренные выше сигналы, создаваемые и воспринимаемые схе­мой телефонного аппарата. Но поскольку именно телефонный ап­парат является предметом данного параграфа, остальное мы отло­жим на будущее. Здесь же приведем только рис. 1.10, на котором изображены фазы передачи сигналов по абонентской линии. Когда станция обнаруживает вызов со стороны абонента А (снята трубка), она передает ему акустический сигнал «ответ станции», который абонент слышит в телефоне своего аппарата и воспринимает как приглашение набрать номер. После набора АТС информирует або­нента А о том, что соединение успешно установлено, посылая ему сигналы КПВ (контроль посылки вызова) с одновременной переда­чей вызывного сигнала в телефонный аппарат абонента Б. Когда або­нент Б отвечает, АТС отключает как вызывной сигнал, так и сигнал КПВ. В конце разговора АТС обнаруживает состояние «трубка поло­жена» и разрушает соединение.

Рис. 1.10 Сигнализация по абонентским линиям

1.7 Стандартизация в области коммутации

Как и приведенные выше стандартизованные параметры, отно­сящиеся к сигнализации по абонентским линиям, практически во всех разделах этого учебника будет упоминаться множество других стандартов: для характеристик качества обслуживания вызовов в АТС, для электрических и логических интерфейсов, для систем син­хронизации, систем сигнализации и пр. Здесь же хотелось бы осве­тить общие подходы к стандартизации в коммутационной технике.

Прежде всего, следует отметить весьма досадное, но уже много­кратно проявившееся и оказавшее влияние на развитие коммутаци­онной техники обстоятельство: стандартизация не является только техническим вопросом. Иногда бывает невозможно принять глобаль­ные стандарты из-за противоположных политических интересов, и часто для Европы, Америки и Японии принимаются разные стан­дарты. Европа не хочет принимать американскую технологию, а Аме-рика не хочет принимать европейскую. Все это происходит либо из соображений защиты местной промышленности, либо по другим, далеким от техники причинам. Примером такого политического ре­шения был выбор в семидесятые годы особого закона кодирования ИКМ для Европы, отличающегося от уже существовавшего амери­канского закона кодирования, о чем известно из курса многоканаль­ной электросвязи. Более свежими примерами могут служить аме­риканские и европейские решения относительно технологий GSM, DAMPS и CDMA для цифровой подвижной связи.

Есть и обратные примеры. Так, стандарт DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications), о котором будет сказано в главе 7, и спецификации которого были разработаны ETSI, получил развитие и в США под названием PWT (Personal Wireless Telecommunica­tions). Неоднократно упоминающиеся далее в этой книге стандарты ISDN - еще один крупный проект ETSI и ITU-T, признанный в настоя­щее время во всем мире.

Стандартизация играет ключевую роль в обеспечении услуг меж­дународной связи. Официальные международные стандарты опре­деляют, например, технологию ISDN, построение оборудования дос­тупа xDSL, передачу данных с коммутацией пакетов по протоколу Х.25, факсимильную связь, интерфейсы сети доступа V5, систему общеканальной сигнализации №7 и многое другое, о чем будет идти речь дальше.

Регулирование всех рассматриваемых ниже коммутационных технологий ведется под управлением Международного союза элек­тросвязи ( ITU ), уполномоченного Организацией Объединенных Наций (ООН). Ранее известный как Международный консультатив­ный комитет по телеграфии и телефонии (МККТТ), он был создан 17 мая 1865 года двадцатью европейскими государствами, вклю­чая Россию, которые подписали предложенную Францией первую международную Телеграфную конвенцию, обеспечившую согласо­вание и взаимодействие национальных телеграфных сетей и поло­жившую начало деятельности Международного телеграфного сою­за. В 1925 году в рамках Международного телеграфного союза были образованы два комитета - Международный консультативный ко­митет по дальней телефонной связи (в 1932 г. переименован в Ме­ждународный консультативный комитет по телефонии, МККФ) и Международный консультативный комитет по телеграфии, МККТ. Тогда, в 1932 г. в Мадриде были проведены совместно конферен­ции Международного телеграфного союза и Международного ра­диотелеграфного союза, принята единая конвенция, и два союза были объединены в один, который с 1934 г. называется Междуна­родным союзом электросвязи, МСЭ. Таким образом, не сейчас, а целых 70 лет назад был образован международный орган МСЭ, объединивший все три отрасли электросвязи -телеграф, телефон, радио. Штаб-квартира МСЭ размещалась в Берне (Швейцария). Основная деятельность Союза была направлена на поддержку и расширение международного сотрудничества, рациональное ис­пользование всех видов электросвязи, содействие развитию тех­нических средств и их эффективной эксплуатации.

После окончания второй мировой войны, в 1947 г. состоялась международная конференция в Атлантик-Сити, на которой была мо­дернизирована структура МСЭ и было заключено соглашение с ООН, в результате которого МСЭ стал его специализированным учреждением, и его штаб-квартиру перенесли из Берна в Женеву. А в 1955 г. на базе МККТ и МККФ был образован Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (МККТТ), в котором прорабатывались также вопросы, относящиеся к пере­даче данных, факсимильных сообщений и видеоинформации. Воз­врат исторического названия ITU (МСЭ) произошел совсем недав­но в ходе мероприятий, направленных на борьбу с бюрократизмом и на повышение эффективности деятельности ООН. Обновленная структура исследовательских комитетов этой организации пред­ставлена в таблице 1.1, а серии рекомендаций по тематике данной книги - в таблице 1.2.

Таблица 1.1 Исследовательские комиссии ITU - T

 

И К 2	Эксплуатационные аспекты предоставления услуг, сетей и характеристик функционирования
ИК 3	Тарифные принципы и принципы расчетов, включая относящиеся к этому экономические и стратегические вопросы
ИК 4	Эксплуатационное управление средствами электросвязи, включая TMN
ИК 5	Защита от электромагнитных воздействий окружающей среды
ИК 6	Линейно-кабельные сооружения
ИК 7	Сети передачи данных и взаимодействие открытых систем
ИК 9	Интегрированные широкополосные кабельные сети и передача телевизионных и звуковых программ
ИК 10	Алгоритмические языки и общие аспекты программного обеспечения для систем электросвязи ИК 11     Требования к сигнализации и протоколы
ИК 12	Характеристики сетей и оконечного оборудования при сквозной передаче
ИК 13	Сети на многопротокольной базе и на базе протокола Интернет и их взаимодействие
ИК 15	Оптические и другие транспортные сети
ИК 16	Мультимедийные услуги, системы и оконечные устройства
Спец. ИК	IMT-2000 и последующие системы

Европейский институт стандартов для электросвязи (ETSI - Euro­pean Telecommunications Standards Institute) создан в 1988 году и является независимой организацией, разрабатывающей паневро-пейские стандарты. Институт расположен на юге Франции в Sophia Antipolis и насчитывает сотни членов из десятков стран, которые представляют администрации связи, сетевых операторов, исследо­вательские организации и конечных пользователей Европейского содружества. Примером стандартов, созданных ETSI, является гло­бальный стандарт цифровой мобильной связи GSM, который при­нят не только в европейских странах, но и во всем мире.

 

Таблица 1.2 Структура серий рекомендаций ITU - T

 

D	Общие принципы начисления платы
Е	Общая эксплуатация сети, функционирование служб и человеческие факторы
G	Системы и среда передачи, цифровые системы и сети
Н	Системы аудиовизуальной и мультимедийной связи
I	Цифровая сеть интегрального обслуживания
J	Передача мультимедийных сигналов
К	Защита от помех
М	Сеть эксплуатационного управления средствами электросвязи (TMN)
Р	Качество телефонной передачи, телефонные установки и абонентские линии
Q	Коммутация и сигнализация
V	Передача данных по телефонной сети
X	Сети данных и взаимодействие открытых систем
Y	Глобальная информационная инфраструктура
Z	Языки программирования

Нельзя не упомянуть также Международную организацию стан­дартизации ( ISO ), известную, в частности, как разработчик типовой модели взаимодействия открытых систем (OSI), которая рассмат­ривается в главе 8, посвященной системам сигнализации. Одним из крупнейших в мире профессиональных обществ, создавшим много важных стандартов, является Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE). Некоторые из стандартов IEEE, например, стан­дарты для локальных сетей (LAN), были приняты ISO в качестве меж­дународных. Таковым является, в частности, стандарт ISO 8002 для локальной сети Ethernet, эквивалентный стандарту IEEE 802.2.

В телекоммуникационной сфере многих политико-этнических территориальных образований важную роль играет национальное регулирование, хотя роль эта, по вполне очевидным причинам, не­сколько меньше, чем роль международного регулирования. Приме­ром может служить Организация национальных стандартов США ( ANSI ). Большинство государств имеет определенные законы, пра­вила и стандарты, которые охватывают такие вопросы, как конкурен­ция операторов, тарифы, выделение спектра радиочастот и харак­теристики линий телефонной связи. В России эти вопросы закреп­лены за Министерством РФ по связи и информатизации, в Соеди­ненных Штатах - за Федеральной комиссией связи ( FCC ). С другой стороны, AUSTEL, выполнявший аналогичные функции в Австралии, недавно был лишен таких прав, в Новой Зеландии национальная сеть также была полностью либерализована. Не прекращается дискус­сия и по поводу упразднения FCC в США. Европейская конференция администраций связи (Conference Europeenne des Administrations des Postes et des Telecommunications - CEPT) завершила свою работу (часть которой передала ETSI).

Наряду с государственными стандартизующими организациями, существует много других, общественных организаций, работающих со стандартами более эффективно. Среди них Инженерная рабочая группа Интернет IETF , которая занимается стандартизацией стека протоколов TCP/IP и другими инженерными аспектами Интернет, ATM -форум, который ведет работы, относящиеся к асинхронному режиму переноса информации, Memorandum of Understanding GSM (вопросы глобальной системы связи подвижных объектов), ADSL -форум (асимметричные цифровые абонентские линии), SoftSwitch -консорциум, форум по ретрансляции кадров, DSL -форум, MPLS -форум, организация партнерства по системам 3-го поколения (3 GPP ), консорциум по мультимедийной конференции ( IMTC ) и др.

Эти организации являются более гибкими и выпускают необхо­димые стандарты гораздо быстрее, чем официальные всемирные ор­ганизации. Их стандарты часто используются как базис для офици­альных стандартов, одобряемых МСЭ и ISO.

Глава 2

Декадно-шаговые АТС

От знаний еще никто не умирал, но рисковать не стоит. Из студенческого фолькора

Основные принципы ДШ АТС

Те читатели, которые всерьез исповедуют приведенный в каче­стве эпиграфа принцип, могут пропустить эту и следующую главы и сразу перейти к цифровой коммутации. Остальным хотелось бы напомнить, что всякие знания рентабельны, что заложенные Строуджером технические идеи интересны и сегодня, и, наконец, что мил­лионы абонентов ВСС России все еще обслуживаются станциями этой системы.

Коммутация в декадно-шаговых АТС производится под непосред­ственным управлением сигналов набора номера вызывающим або­нентом, без использования каких бы то ни было централизованных управляющих устройств. Мы вернемся к отсутствию централизован­ного управления далее, при рассмотрении полностью распределен­ного программного управления в цифровых АТС типов S12, DX-200 и др. Но это - уже следующий виток спирали развития систем ком­мутации. Ведь декадно-шаговые АТС, в отличие от электронных, ква­зиэлектронных и даже координатных, вообще не обладали никаким интеллектом (за исключением, разве лишь, схемы совместного мон­тажа индивидуальных электромеханических искателей, определяв­шей структуру той или иной АТС). Каждая набираемая вызывающим абонентом цифра управляла одним искателем, и каждый искатель мог обслуживать всякий раз только один вызов.

Например, если вызывающий абонент набирает цифру «3», иска­тель выполняет шаги вверх на три уровня, затем ищет свободный искатель из тех, которые подключены к выходам этого третьего уров­ня. Контакты останавливаются на выходе, соединенном с первым свободным искателем третьего уровня, и этот прибор принимает затем следующую набираемую цифру. Таким путем, абонент сам управляет выбором маршрута через всю станцию.

Электромеханический искатель состоит из трехосновных частей:

• неподвижной части - контактного поля;

• подвижной части со щетками - для создания электрического контакта с нужными ламелями контактного поля;

• движущего механизма (привода) - для перемещения подвижной части в нужное положение и для возвращения ее в исходное положение.

Искатели, как вращательные, так и подъёмно-вращательные, с помощью которых производится искание всех видов, принято пока­зывать на скелетных и принципиальных схемах в виде условных изо­бражений, приведенных на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Условные изображения шаговых искателей

Декадно-шаговые АТС относят к первому поколению автомати­ческих систем телефонной коммутации. Первые АТС этой системы появились еще в позапрошлом столетии. Примерами таких АТС, вы­пускавшихся отечественной промышленностью, являются рассмат­риваемые далее в этой главе городские АТС-47, АТС-54 и сельские АТС-100/500, в которых используются подъемно-вращательный ис­катель, получивший название ДШИ (декадно-шаговый искатель), и вращательный искатель ШИ-17 (шаговый искатель на 17 положений). Наша промышленность выпускала шаговые искатели прямого дей­ствия с одним круговым движением щеток и с контактным полем емкостью 10, 15, 25 и 50 линий, предусматривавшие коммутацию от четырехдо восьми проводов и обозначавшиеся ШИ11, ШИ17, ШИ25 и ШИ50, соответственно. На ступени предварительного искания при­меняются вращательные шаговые искатели типа ШИ-11 (АТС-47) или ШИ-17 (АТС-54), а на станциях малой емкости типа УАТС-50/100 при­нято обратное предыскание с применением искателей ШИ-50.

Кроме декадно-шаговых, к АТС первого поколения относятся так называемые «машинные» станции, которые производились в Совет­ском Союзе с 1927 г. на заводе «Красная Заря» в Ленинграде. В ма­шинных АТС для группы искателей предусматривается общий машинный привод, состоящий из нескольких постоянно вращающихся валов. Подвижная часть искателя приводится в движение при ее вре­менном сцеплении с вращающимся валом.

Помимо привода, характерными особенностями автоматических станций машинной системы являются отказ от декадного построе­ния контактного поля и обусловленное этим наличие регистра, то есть использование не прямого, а обходного принципа управления исканием. Своеобразны также конструкция искателя и принцип его работы. Как и подъемно-вращательный, машинный искатель совер­шает движение двух видов, но в нем имеются две подвижные час­ти - базовый блок и размещенная на нем рейка со щетками. Базо­вый блок вращается (вынужденное движение), поворачиваясь на такой угол, чтобы рейка оказалась против того ряда струн контакт­ного поля, в который включены линии направления, выбранного при вынужденном движении базового блока. Затем рейка начинает сво­бодное поступательное движение вдоль струн этого ряда и останав­ливается, когда ее щетки соприкоснутся стой группой струн, в кото­рую включена свободная в этот момент линия. Интересно, что очень часто использовался такой вариант искания, когда рейка, не найдя свободного выхода, совершала обратное движение и могла двигать­ся взад-вперед до тех пор, пока какая-нибудь из линий не освобо­дится. Этот вариант давал особенно упорным абонентам возмож­ность получить соединение в сильно перегруженном направлении, не набирая многократно один и тот же номер, а лишь держа трубку возле уха и терпеливо дожидаясь момента, когда нужное соедине­ние будет, в конце концов, установлено.

Наиболее сложная и дорогостоящая часть машинного искателя -
механическая. Контактное же поле искателя составляет небольшую
долю его стоимости. Очевидные экономические соображения про­
диктовали выбор конструкции искателя с большой емкостью контакт­
ного поля, что дало возможность уменьшить общее количество ис­
кателей на АТС.          

После окончания Второй мировой войны восстановить производ­ство машинных станций не удалось, и было принято решение орга­низовать на заводе «Красная Заря» производство декадно-шаговых АТС. Разработка первой такой АТС была закончена в 1947 г. Станция получила название АТС-47. В 1954 г. была закончена разработка усо­вершенствованной декадно-шаговой АТС, получившей название АТС-54. Параллельно на заводе ВЭФ в Риге была разработана и ста­ла производиться декадно-шаговая АТС типа УАТС-49, предназна­ченная для автоматизации внутренней телефонной связи предпри­ятий и учреждений.

Характерной особенностью АТС-47 является применение на сту­пенях группового и линейного искания декадно-шаговых подъемно-вращательных искателей. Телефонный вызов, поступивший на вход группового искателя, может быть направлен к 10 разным группам искателей следующей ступени группового искания или к 10 разным сотенным абонентским группам, т.е. к 10 группам линейных искате­лей. Выбор группы происходит при вынужденном движении искате­ля, которым непосредственно управляют импульсы, передаваемые от телефонного аппарата при наборе номера абонентом. После того как группа выбрана (т. е. щетки искателя поднялись на нужную декаду) групповой искатель начинает свободное вращательное движе­ние (т. е. свободное искание незанятой и доступной линии в группе), и доступность выходов при свободном искании тоже равна десяти. Отличие работы линейного искателя состоит в том, что импульсы набора, получаемые от аппарата абонента, управляют и подъемным, и вращательным движением щеток этого искателя, в результате чего происходит выбор той из ста абонентских линий, включенных в его контактное поле, номер которой набрал вызывающий абонент.

К сожалению, простота и ясность декадного принципа искания удивительно быстро и на многие десятилетия затуманили головы работников эксплуатационных, проектных и научно-исследователь­ских организаций, сформировав в этих головах то, что весьма метко названо декадно-шаговым мышлением. Такое мышление до сих пор часто мешает рационально строить станции и сети, жестко привя­зывая их структуру и емкость к системе нумерации.

Искатели

Как уже было отмечено, искатель, в общем случае, содержит три основные части: контактное поле, совокупность подвижных комму­тирующих элементов и привод. В некоторых искателях, кроме того, имеются служебные контактные группы, выполняющие вспомога­тельные функции. Электромеханические искатели бывают щеточные и бесщеточные. Первые характеризуются наличием щеток, сколь­зящих при своем движении по контактным ламелям. В таких искате­лях подвижные детали и контактные поверхности подвержены зна­чительному износу. Чтобы обеспечить достаточную механическую прочность щеток и контактных ламелей, им придают большие раз­меры, что заставляет использовать относительно недорогие метал­лы, преимущественно бронзу, а потому их существенным недостат­ком является окисление контактных поверхностей. В бесщеточных искателях применяют точечные контакты давления, изготовленные из благородных металлов, что обеспечивает надежность и высокое качество коммутации. В этих искателях перемещение контактных пружин происходит либо непосредственно под действием магнит­ного потока, что имеет место в герметизированных контактах (языч­ковые реле, ферриды), либо под действием якоря электромагнита, как в электромагнитных реле, либо при помощи специальных приводных приспособлений, передающих к контактным пружинам уси­лие от электромагнитов, что находит применение в многократных координатных и кодовых соединителях.

Щеточные искатели различаются количеством щеток, видами их движения и системой привода. Щетки искателей могут иметь один или два вида движения (по прямой линии и по окружности). Привод щеточных искателей может быть электромагнитным, машинным или моторным. В шаговых электромагнитных искателях блок подвижных коммутирующих элементов передвигается шаг за шагом при каж­дом притяжении или отпускании якоря электромагнита. В машин­ных искателях аналогичный по назначению блок передвигается плав­но при его сцеплении с общим для группы искателей валом, приво­димым в движение постоянно действующим мотором. Тот же блок моторных искателей передвигается с помощью небольшого элек­трического мотора, входящего в конструкцию каждого искателя.

На рис. 2.2 приведены схемы построения щеточных искателей с круговым движением щеток, поясняющие принцип действия шаго­вого электромагнитного искателя. На рис. 2.2,а показана схема ша­гового искателя прямого действия, а на рис. 2.2,6 - обратного дей­ствия. Перемещение щеток шагового электромагнитного искателя происходит вследствие воздействия собачки С якоря движущего электромагнита Э на храповое колесо ХК, скрепленное с осью ще­ток Щ. Это воздействие может происходить либо при притяжении, либо при отпускании якоря; соответственно, различают шаговые электромагнитные искатели прямого и обратного действия. При оди­наковой мощности электромагнита искатели обратного действия могут обеспечить несколько большую скорость работы, чем искате­ли прямого действия. Однако в производственном отношении бо­лее удобны искатели прямого действия, которые и нашли преиму­щественное распространение. Они обеспечивают скорость искания до 40 шагов в секунду.

Рис. 2.2 Щеточные искатели

Щеточные искатели наиболее просты и наиболее распростра­нены. Их основными характеристиками являются емкость поля, т. е. число линий, которые могут быть включены в контактное поле, и проводность, т.е. число проводов, составляющих каждую из ком­мутируемых линий. Искатели, применяемые в АТС, имеют емкость поля от 2 до 500 линий и, в большинстве случаев, коммутируют три провода, из которых два (провода а и Ь) служат для передачи раз­говорных токов, управляющих и акустических сигналов, а третий (проводе) - для пробы занятости и блокировки занятых линий, о чем еще будет сказано в конце этой главы.

---

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 348; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!