ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ СТС.

На аналоговых СТС предусматривается радиальное (одноступенчатая схема) и радиально-узловое (одно- и двухступенчатая схема) построение с возможностью использования поперечных (прямых и обходных) путей. Одноступенчатая схема построения СТС более предпочтительна, так как она обеспечивает более низкое затухание соединительных трактов, упрощает станционное оборудование, улучшает качество разговорного тракта, ускоряет процесс установления соединений.

Рисунок 10 - Схемы построения аналоговой сельской телефонной сети:

а - одноступенчатая; б - двухступенчатая; в – комбинированная.

Основой СТС является центральная станция (ЦС), в которую включаются линии от вышестоящей станции - АМТС, соединительные линии от оконечных станций (ОС), а при: радиально-узловом построении сети и от узловых станций (УС). В узловые станции включаются линии от нижестоящих ОС. Центральная станция размещается в районном центре и может являться одновременно городской телефонной станцией (рис. 10).

Двухступенчатые схемы применяются только при условии технико-экономической целесообразности узлообразования. В таком случае наибольшее количество станций, через которые могут соединяться абоненты на СТС, достигает пяти (ОС-УС-ЦС-УС-ОС).

На практике чаще используются комбинированные схемы сельских сетей, которые оконечные станции ОС подключают как к узловым АТС УС, так и к центральной станции ЦС.(рис 10.б)

11. НУМЕРАЦИЯ НА ПРОВОДНЫХ СЕТЯХ. СИСТЕМЫ НУМЕРАЦИИ.

На телефонных сетях применяются закрытые и открытые системы нумерации. При закрытой системе нумерации для связи между любыми двумя абонентами сети набирается номер одной и той же значности. Во втором случае число знаков номера зависит от вида соеди­нения. Например, внутристанционные соединения устанавливают­ся по сокращенному номеру, а для установления межстанционных соединений абонент набирает все знаки абонентского номера. От­крытые системы нумерации могут быть с индексами выхода и без индексов выхода. На общегосударственной автоматически комму­тируемой телефонной сети страны принята открытая система ну­мерации с индексами выхода на соответствующую сеть более вы­сокого иерархического уровня - междугородную, меж­дународную. При связи внутри ГТС принята закрытая система нумерации. На СТС часто применяются различные виды открытых систем. В перспективе предполагается использование закрытой системы нумерации. В настоящее время территория страны по­делена на зоны семизначной нумерации, каждой из которых при­своен трехзначный код ABC.

В пределах зоны каждый абонент имеет семизначный внут­ризоновый номер abxxxxx. Внутризоновый код ab присваивается каждой местной сети. На местной сети абонентский номер пятизначный ххххх. Предельная емкость внутризоновой сети 8 млн. номеров. В зависимости от емкости сети нумерация на ГТС может быть пяти-, шести- или семизначной. Основной единицей ем­кости аналоговой городской телефонной сети является деся­титысячная АТС, поэтому абонентский номер образуется из кода АТС х и четырехзначного номера хххх (от 0000 до 9999). Если емкость сети не превышает 10 тыс. номеров (нерайонированная) или 80 тыс. номеров (районированная), то исполь­зуется пятизначная нумерация. В случае районированной сети с УВС (емкость до 450 тыс. номеров) используется шестизначная нумерация bххххх,где b - определяет код стотысячного узлового района, bх - код АТС. Если рассматривается райониро­ванная сеть с УВС и УИС (емкость до 8 млн. номеров), то используется семизначная нумерация abxxxxx, ab - код стотысячного района. Такая ГТС является одновременно и зоной семизначной нумерации.

На ГТС первая цифра номера не должна начинаться с 8 и 0, 1. Цифра 8 является индексом выхода на АМТС, а цифра 1 используется в качестве первой цифры номеров экстренных (101 - пожарная помощь, 102 - милиция, 103 - скорая медицинская помощь, 104 - аварийная служба газовой сети) и информационно-справочных служб. Для выхода на внутризоновую сеть и для выхода на междугородную сеть при связи с абонентом местной сети другой зоны нумерации набирается индекс выхода на АМТС - 8, затем десятизначный междугородный номер абонента АВС-аb-ххххх

12. ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ СОТОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ (ССС).

Свое название сети сотовой связи получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится на неко­торое число ячеек или сот (рис. 12).

Ячейки обычно схематически изображают в виде правильных шестиугольников, которые имеют сходство с пчелиными сотами, это и послужило поводом назвать систему сотовой. Сотовая струк­тура сети непосредственно связана с принципом повторного ис­пользования частот, согласно которому одни и те же частоты могут повторяться в ячейках, удаленных друг от друга на определенное расстоя­ние. В центре каждой соты расположена базовая ста­нция БС, которая в пре­делах своей ячейки об­служивает все подвижные станции (сотовые телефонные аппараты). При перемеще­нии абонента из одной ячейки в другую происхо­дит передача его обслу­живания от одной БС к другой.

Коммутация каналов базовых станций осущест­вляется в центре коммутации ЦК, который подключается к телефонной сети общего пользования ТФОП на правах оконечной.

Рисунок 12 - Организация сети сотовой связи

Реальные границы ячеек имеют вид неправильных кривых, зависящих от условий распространения и затухания радиоволн, т.е. от рельефа местности обслуживаемой территории, плотности застройки и других факторов. Кроме того, в пределах зоны уверенного приема часто имеют место области, в которых прием сигнала невозможен (теневые зоны). Соответст­венно положение базовой станции лишь приблизительно совпада­ет с центром ячейки, который.

13. ОБОРУДОВАНИЕ СОТОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ.

Основным оборудованием сотовых сетей связи являются: центр коммутации ЦК, базовые станции БС, подвижные станции ПС.

Центр коммутации это «мозговой» центр и одновременно диспетчерский пункт системы сотовой связи. На нем замыкаются потоки информации со всех БС. Через ЦК осуществляется выход на другие сети связи - телефонную сеть общего пользования, спутниковую сеть связи или на другие сотовые сети. В состав ЦК входит несколько процессоров (контроллеров), и он является типичным примером многопроцессорной системы. Блок-схема ЦК содержит коммутатор, который осуществляет переключение потоков информации между разными линиями связи. В частности, он может направить поток информации от одной БС к другой или от БС к стационарной сети связи, либо наоборот - от стационарной сети связи к требуемой БС. Коммутатор подключается к линиям связи через контроллеры связи, осуществляющие промежуточную обработку (упаковку/распаковку, буферное хранение) потоков информации. Общее управление работой центра коммутации и системы в целом производится от центрального контроллера, который имеет мощное математическое обеспечение, включающее перепрограммируемую часть (software). Работа центра коммутации предполагает активное участие операторов, поэтому в состав центра входят средства отображения и регистрации (документирования) информации. В частности, оператором вводятся данные об абонентах и условиях их обслуживания, исходные данные по режимам работы системы и др. Важным элементом ЦК является база данных, в которую входят: домашний регистр, гостевой регистр, центр аутентификации.

Базовые станции БС обслуживают все подвижные станции в пределах своей сотовой ячейки. Для организации нескольких частотных каналов на БС имеется соответствующее число приемников и передатчиков, что позволяет вести одновременную работу на нескольких каналах с различными частотами. Группа приемников и передатчиков может подключаться к общей антенне. Однако чаще всего базовая станция имеет различные антенны на прием и на передачу. При перемещении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной БС к другой. Коммутация каналов базовых станций осуществляется в центре коммутации (ЦК), который подключается к телефонной сети общего пользования (ТФОП).

Подвижная станция (сотовый телефонный аппарат) предназначена для приема и передачи данных. ПС можно разделить на три основных блока : антенный блок; блок управления; приемопередающий блок.

- Антенный блок состоит из самой антенны, представляющей собой четвертьволновый штырь, и дуплексного разделителя каналов приема и передачи.

- Блок управления включает микрофон, динамик, клавиатуру и дисплей.

- Приемо-передающий блок. Это логическое управляющее устройство, работающее по заданной программе. Основным его блоком является контроллер.

14. СТРУКТУРА ПОСТРОЕНИЯ ПОДВИЖНОЙ СТАНЦИИ.

Подвижную станцию условно можно разделить на три основ­ных блока (рис. 14):

1) антенный блок;

2) блок управления;

3) приемопередающий блок.

Антенный блок состоит из самой антенны, представляющей собой четвертьволновый штырь, и дуплексного разделителя кана­лов приема и передачи.

Блок управления включает микрофон, ди­намик, клавиатуру и дисплей. Более сложным по своей структуре является приемопередающий блок. Для аналоговых подвижных станций характерно от­сутствие АЦП/ЦАП и кодеков. В состав передатчика цифровой подвижной станции входят следующие элементы:

Рисунок 14 – Структура подвижной станции

- аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) - для преобразо­вания сигнала с выхода микрофона в цифровую форму;

- кодер речи осуществляет кодирование речевого сигнала, т.е. преобразование цифрового сигнала по определенным законам с целью сокращения объема информации, передаваемой по ка­налу связи;

- кодер канала - добавляет в цифровой сигнал, получаемый с выхода кодера речи, дополнительную (избыточную) информа­цию, предназначенную для защиты от ошибок при передаче сигнала по линии связи; кроме того, кодер канала вводит в со­став передаваемого сигнала информацию управления, посту­пающую от логического блока;

- модулятор - осуществляет перенос информации кодированного цифрового сигнала на несущую частоту.

Приемник по составу в основном соответствует передатчику с обратными функциями входящих в него блоков:

- демодулятор выделяет из модулированного радиосигнала ко­дированный сигнал, несущий информацию;

- декодер канала выделяет из входного потока управляющую информацию и направляет ее на логический блок; принятая информация проверяется на наличие ошибок, и выявленные ошибки по возможности исправляются;

- декодер речи восстанавливает поступающий на него с кодера канала сигнал речи, переводя его в естественную форму, со свойственной ему избыточностью, но в цифровом виде;

- цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует приня­тый сигнал речи в аналоговую форму и подает его на вход ди­намика;

- эквалайзер служит для частичной компенсации искажений сиг­нала вследствие многолучевого распространения; он является адаптивным фильтром, настраиваемым по обучающей после­довательности символов, входящей в состав передаваемой информации; в некоторых случаях блок эквалайзера может от­сутствовать.

В приемопередающий блок также входит логический блок и синтезатор частот. Логический блок - это микрокомпьютер со своей оперативной и постоянной памятью, осуществляющий управление работой подвижной станцией. Синтезатор является источником колебаний несущей частоты, используемой для пере­дачи информации по радиоканалу.

15. СТРАТЕГИИ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ.

Полная модернизация сразу всей сети за один шаг является практически не реальной задачей, так как для этого потребовались бы огромные первоначальные затраты. В большинстве стран процесс перехода от аналоговой телефонной сети к цифровой длится несколько десятков лет. Известны несколько стратегий построения цифровой сети, основными из которых являются:

- стратегия островов (стратегия замещения);

- стратегия наложения;

- прагматическая стратегия (комбинированная).

Для стратегии островов характерно то, что все существующие аналоговые системы поэтапно заменяются на цифровые в пределах ограниченных географических областей, называемых цифровыми островами (рисунок 15). Затем острова цифровой сети постепенно объединяются, образуя единую цифровую сеть.

Рисунок 15 - Стратегия островов.

Цифровые острова рекомендуется внедрять в районах с большим количеством устаревших телефонных станций, срок эксплуатации которых подходит к концу, так же в районах с широким использованием цифровых систем передачи. Стратегия островов может быть привлекательной так же в том случае, когда телефонизированные районы разделены большими расстояниями и первоначальные затраты на модернизацию сетей верхнего уровня высоки.

Стратегия наложения направлена на создание цифровой сети, охватывающей ту же самую территорию, что и существующая аналоговая сеть (рисунок 15.1).

Рисунок 15.1 - Стратегия наложения

Цифровые станции соединяются между собой только цифровыми СЛ и обмениваются сигнальной информацией с помощью общеканальной системы сигнализации (ОКС № 7). Сопряжение цифровой сети с существующей аналоговой сетью обеспечивается минимально возможным числом узлов (шлюзов), выполняющих функции согласования систем сигнализации. Для стратегии наложения характерна высокая стоимость первоначальных затрат при относительно низкой емкости цифровой сети, так как вначале вводятся цифровые средства коммутации и передачи, относящиеся к верхним уровням иерархии сети (узловые и затем оконечные станции). Стратегия наложения и островная стратегия ( каждая в отдельности), как правило, не учитывают особенности конкретного региона, поэтому на сети чаще применяется их комбинация – прагматическая стратегия (рисунок 15.2).

Рисунок 15.2 - Прагматическая стратегия.

Для прагматической стратегии характерно то, что в процессе развития сети её различные участки могут модернизироваться как с использованием стратегии наложения, так и путём введения цифровых островов. Прагматические стратегии предполагают более детальный технический и экономический анализ многочисленных комбинаций стратегий островов наложения, применяемых ко всем сегментам сети для достижения оптимального решения.

16. ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВОЙ СЕТИ ПО ТОПОЛОГИИ КОЛЬЦО. НАЗНАЧЕНИЕ STM, МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ, КОНЦЕНТРАТОРОВ.

В последние годы широко внедряются высокоэффектив­ные системы, относящиеся к синхронной цифровой иерархии (SDH - Synchronous Digital Hierarchy). Это связано с тем, что при строгой синхронности объединяемых потоков значитель­но упрощается техника их объединения и разделения. Кроме того, обеспечивается прямой доступ к компонентам состав­ляющих потоков без разделения общего, а также появляются заметные преимущества эксплуатации и технического обслу­живания сети связи.

Сеть SDH реализуется таким образом, что предусмат­ривается возможность передачи сигналов не только новых широкополосных служб, но и сформированных с помощью оборудования PND. Исходные сигналы посредством проце­дуры временного группообразования преобразуются в син­хронный транспортный модуль (STM - Synchronous Transport Module) соответствующего уровня. Скорость передачи STM первого уровня (STM - 1) установлена 155,520 Мбит/с. Для STM более высокого уровня предусматривается увеличение скорости в N раз, где N принимает значения 4, 16, 64 (при этом в N раз повышается и скорость передачи по сравнению со скоростью 155,520 Мбит/с). Стандартные системы SDH приведены в таблице1.

Таблица 1 - Системы SDH

При описании систем SDH принято использовать прибли­женные скорости уровней синхронной иерархии: 155 Мбит/с; 622 Мбит/с; 2,5 Гбит/с; 10 Гбит/с.

При использовании оборудования SDH сети преимуще­ственно строятся в виде волоконно-оптических колеи, на ко­торых в пунктах концентрации нагрузки устанавливаются мощные транзитные центры (сетевые узлы), а вдоль по коль­цу - мультиплексоры и кроссовое оборудование для выделе­ния цифровых потоков по мере необходимости (сетевые станции).

Системы SDH могут вводить отдельный канал или груп­пу каналов в высокоскоростной поток данных (а также от­ветвлять их из него), который не требуется в процессе пере­дачи на разных уровнях иерархии вновь разделять на отдель­ные потоки и объединять в общий поток. Таким образом, исключается сложный процесс, ограничивающий прежде ис­пользование оптических кабелей непосредственно между се­тевыми узлами (станциями).

К тому же система SDH совместима с существующи­ми плезиохронными сетями и позволяет развивать и мо­дернизировать существующие цифровые сети без переры­вов в их работе. Взаимодействие с системами плезиохронной иерархии возможно на уровнях 2, 34 и 140 Мбит/с. Следует отметить, что ввод сигнала PDH 8 Мбит/с в аппа­ратуру SDH не предусмотрен. По сети SDH наиболее эф­фективно транспортировать поток 140 Мбит/с, который позволяет организовать 1920 цифровых каналов (ЦК) со скоростью 64 кбит/с каждый. При транспортировании по­токов по 2 Мбит/с (30 ЦК) полезная нагрузка 8ТМ-1, ко­торый может нести 63 таких потока, оказывается меньше: 63 • 30 = 1890 ЦК. Наименее эффективен прямой ввод в сеть 8ЭН потоков 34 Мбит/с (480 ЦК), так как при этом 8ТМ-1 несет только три таких потока и полезная нагрузка составляет всего 3 • 480 =1440 ЦК.

ГТС на основе плезиохронных сетей могут строиться только при небольшом числе станций на сети (не более трех). При увеличении числа станций увеличивается и объем согла­сующего оборудования на каждой станции, что приводит к не­оправданно большим затратам. В отдельных случаях оборудо­вание PDH также можно использовать для подключения уда­ленных цифровых АТС, не включенных в кольцо, к опорно-транзитным или транзитным станциям.

Рисунок 16 - Кольцевое построение сети на ГТС

Рисунок 16.1 – Современное кольцевое построение сети на ГТС

17. ТИПЫ КОММУТАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ СЕТЕЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ. ИХ КООРДИНАТНОЕ И СИМВОЛИЧЕСКОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ.

Реле – коммутационный прибор, который имеет 1 вход и 1 выход.

Координатное изображение реле:

· Черта с точкой – вход

· Черта без точки – выход

Место пересечения определяет возможную точку коммутации.

Символическое изображение реле:

· Кружок с черточкой – вход

· Цифра внутри – номер входа, черточка показывает направление к выходам, доступным данным входам

· Кружок без черточки – выход, номер выхода пишут над кружком.

· Искатели – коммутационные приборы, имеющие 1 вход и несколько выходов. 1*m(10,15,100)*f. Вход может подключаться к любому из выходов.

На схемах искатели обозначаются:

Символическое изображение искателя:

Соединители – имеют несколько n входов и несколько m выходов и любому входу доступен любой выход. n*m*f или 8*8*4.

Символическое обозначение:

18. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕЛЕ РПН.

Существует большое число различных типов реле, отличающихся между собой конструкцией, принципом действия, скоростью работы, видом управляющего тока и т. д.

Реле состоит из сердечника 1, якоря 2 и основания 3 (рис.18) или сердечника 1, являющегося одновременно и основанием, и якорем 2 (рис.18.1). На сердечнике размещена катушка 4 с обмоткой 5.

Обмотка реле выполняет функции управляющей части реле. Для обмотки реле обычно используется медный эмалированный провод марки ПЭЛ диаметром 0,06... 1,0 мм.

На основании реле размещается контактная система, представляющая собой исполнительную часть реле. Контактная система состоит из контактных пружин 6, контактов 7 и колодки 8. Контактные пружины выполняются из нейзильбера (медно-цинковый сплав), обладающего хорошей электропроводностью и значительной упругостью. Контакты изготавливаются из материала, обладающего высокой электропроводностью, достаточной механической прочностью, устойчивостью против коррозии и электрической эрозии (с серебряными контактами, с контактами из платины с добавлением иридия, а для построения различного рода датчиков из вольфрама).

В исходном состоянии реле, когда по его обмотке не протекает ток, на его якорь воздействует возвращающая пружина (на рис. 18 и 18.1 не показаны) и контактные пружины 6, благодаря этому между сердечником 1 и якорем 2 имеется воздушный зазор 8. При пропускании тока по обмотке возникает магнитный поток, представляющий собой сумму полезного потока Ф_l и потока рассеивания Ф_s:=Ф_l + Ф_s, который замыкается через якорь реле, воздушный зазор и сердечник и якорь притянется к сердечнику. Якорь воздействует на контактные пружины, осуществляя их замыкание (рис. 18) или размыкание (рис. 18.1).

При замыкании цепи контакты 7 прижимаются друг к другу с определённым давлением, называемым контактным давлением. От величины контактного давления зависит электрическое сопротивление контактов, которое при номинальном значении контактного давления составляет величину примерно 0,01 Ом.

При выключении тока из обмотки реле исчезает магнитный поток, удерживающий якорь у сердечника. После этого якорь возвращается в исходное состояние под воздействием возвращающей и контактных пружин.

Процесс перехода якоря реле из исходного в рабочее состояние называется срабатыванием реле, а обратный переход - отпусканием реле.

Коммутационные возможности реле зависят от числа и вида контактных элементов, устанавливаемых на реле.

Рисунок 18- Конструкция Рисунок 18.1 - Конструкция

электромагнитного электромагнитного реле с плоским

реле с круглым сердечником. сердечником.

В РПН может быть одна, две или три группы контактов. Каждая контактная группа может содержать от двух до шести контактных пружин.

19. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕРКОНОВОГО РЕЛЕ.

В герковных реле контактная система строится посредством герметизированных контактов. Герметизированный контакт (геркон) представляет собой стеклянный балон диаметром 3...5 мм и длиной 25...50 мм, в котором помещают две или три контактные пружины, изготовленные из упругого магнитопроводящего материала. Концы контактных пружин, образующих контактную поверхность, покрыты тонким слоем золота. Баллон герметизирован и наполнен инертным газом (рис.19,а). Герконы (один или несколько) помещают внутри катушки, на которой находится обмотка. Катушку вместе с герконами размещают в металлическом корпусе, который служит магнитопроводом реле и одновременно позволяет уменьшить поток рассеяния.

При прохождении тока по обмотке реле возникает магнитный поток и контактные пружины притягиваются друг к другу, замыкая исполнительную цепь. При выключении тока в цепи обмотки магнитный поток исчезает и под действием сил упругости контактные пружины размыкаются. На рисунке 19, а и б представлены герконовые реле с герконом на замыкание и размыкание. Геркон на размыкание имеет в цепи магнитопровода постоянный магнит, под воздействием которого геркон замкнут. При прохождении тока в цепи обмотки реле создается встречный магнитный поток, который обеспечивает размыкание геркона. После выключения тока в обмотке геркон замыкается.

Рисунок 19 - Герконы: а) контакт на замыкание; б) контакт на размыкание;

в) контакт на переключение

В герконе на переключение (рисунок 19,в) имеется три пружины а, b и с. Пружина а изготовляется из немагнитного материала, а пружины b и с замкнуты, a b и с разомкнуты. При прохождении тока через обмотку реле создается магнитный поток, обеспечивающий замыкание пружин b и с и размыкание с и b. После выключения тока в обмотке и исчезновения магнитного потока пружины с и b под действием сил упругости возвращаются в исходное состояние.

Герконовое реле имеют малое время срабатывания (2...3 мс) и малое время отпускания 0,5 мс, стабильное сопротивление контакта, малую потребляемую мощность и высокую надёжность (число срабатываний 10⁹), малые габаритные размеры и массу. Недостатком является относительно большое время вибрации герконов при их замыкании (0,3... 0,5 мс).

20. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМОГО РЕЛЕ ФЕРРИДА.

Ферридовые реле или просто ферриды представляют собой реле, обладающее свойством памяти, т.е. Способностью удерживать рабочее состояние после прекращения управляющего воздействия, которое обеспечило его перевод из исходного состояния. Магнитная система феррида изготовлена из магнитного материала с прямоугольной петлёй гистерезиса, обладающего остаточным намагничиванием, достаточным для удержания контактов в рабочем положении. Управляющий импульс, поступающий в обмотку, изменяет состояние намагниченности магнитной системы феррида, которое сохраняется после исчезновения импульса. Замыкание контакта осуществляется за счёт усилия, создаваемого магнитным потоком. Время изменения намагниченности магнитной системы относительно мало, поэтому управляющий импульс может иметь длительность значительно меньшую, чем время срабатывания реле. Контакты ферридового реле герметизированы. Феррид с последовательной структурой (рис.20,а) состоит из контакта 1 и сердечника 2, изготовленного из материала с прямоугольной петлёй гистерезиса. На сердечник намотаны две обмотки. Поскольку концы сердечника имеют одинаковую полярность, контактные пружины разомкнуты. Для замыкания контакта в обе обмотки одновременно подаётся импульс тока, который создает потоки Ф₁ и Ф₂ одинакового направления, и сердечник перемагничивается (рис.20,б). После перемагничивания сердечника через контактные пружины проходит магнитный поток срабатывания, равный Ф_ср=Ф₁+Ф₂ и создающий усилие, в результате которого пружины притягиваются друг к другу. Через замкнутые контакты создаётся исполнительная цепь. После прекращения импульса пружины остаются в замкнутом состоянии за счёт остаточного магнитного потока сердечника. Для размыкания контакта достаточно в одну из управляющих обмоток подать импульс тока противоположной полярности, этим создаётся магнитный поток направленный навстречу остаточному магнитному потоку сердечника, и благодаря силам упругости контактные пружины размыкаются.

Рисунок 20 - Ферриды: а) исходное состояние; б) рабочее состояние;

21. СХЕМЫ СМЕШИВАНИЯ НАГРУЗКИ. НАЗНАЧЕНИЕ, РАСЧЕТ КОММУТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ.

При построении коммутационного поля используются блоки концентрации нагрузки (БАЛ), в которых происходит переход от большого количества малоиспользуемых абонентских линий к малому количеству высоко используемых станционных линий, и блоки смешивания нагрузки (БСЛ, БИЛ, БВЛ). В станциях малой емкости (ОС) для смешивания поступающей нагрузки используется БCЛ. В станциях используемых в качестве УС и ЦС, как отмечалось выше, вместо БСЛ используются БИЛ и БВЛ. Такое построение поля УС и ЦС позволяет задействовать меньше оборудования. при транзитных соединениях.

К входам БСЛ подключаются 32 ИШК, а оставшиеся 32 входа используются для перемычек, используемых при входящей связи от других АТС, т. е. привходящей связи соединение имеет четыре точки коммутации (рисунок 21).

Блок соединительных линий является двухзвенным, односвязным, двухпроводным блоком. Он используется на оконечных станциях. Блок имеет 64 входа н 64 выхода и состоит из 16 коммутаторов 8´8´2 по восемь коммутаторов вкаждом звене, построенных на МФС.

Рисунок 21 – Группообразование БСЛ

22. СХЕМЫ КОНЦЕНТРАЦИИ НАГРУЗКИ. НАЗНАЧЕНИЕ, РАСЧЕТ КОММУТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ.

При построении коммутационного поля используются блоки концентрации нагрузки (БАЛ), в которых происходит переход от большого количества малоиспользуемых абонентских линий к малому количеству высоко используемых станционных линий, и блоки смешивания нагрузки (БСЛ, БИЛ, БВЛ). В станциях малой емкости (ОС) для смешивания поступающей нагрузки используется БCЛ. В станциях используемых в качестве УС и ЦС, как отмечалось выше, вместо БСЛ используются БИЛ и БВЛ. Такое построение поля УС и ЦС позволяет задействовать меньше оборудования. при транзитных соединениях.

Блок абонентских линий является двухзвенным, двухсвязным н двухпроводным коммутационным блоком, имеющим полнодоступную схему, т. е. каждому входу доступен каждый выход. Один БАЛ имеет параметры 64´32´32 (64 входа, 32 промежуточных линии, 32 выхода). Звено А имеет 8 коммутаторов, а звено В ¾ 4 коммутатора построенных на МФС 8´8´2.

Концентрация нагрузки в блоке осуществляется попарным объединением выходов звена А, т. е. выходы нечетных коммутаторов звена А попарно запараллеливаются с выходами четных коммутаторов. Группообразованне БАЛ приведено на рисунке 22.

К входам БАЛ подключаются абонентские липни, а к выходам - 16 исходящих и 16 входящих шнуровых комплектов (по 4 ИШК и ВШК к каждому коммутатору звена В).

Рисунок 22 – Группообразование БАЛ

23. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КОММУТАЦИЯ ИКМ СИГНАЛОВ.

Пространственной коммутацией называется процесс коммутации одноименных канальных интервалов (КИ) различных ИКМ линий.

Для осуществления такой коммутации используют ступени пространственной коммутации (S-ступень), в которую включены N входящих ИКМ линии и М исходящих ИКМ линий.

Недостатком Т–ступени является способность коммутировать каналы лишь одной ИКМ линии. Поэтому для коммутации каналов различных ИКМ линий используется либо несколько параллельно временных коммутаций, либо добавляют блоки пространственной коммутации. Пространственной коммутацией называется процесс коммутации одноименных Ки. различных ИКМ линий, т.е. порядок следования Ки. в структуре циклов коммутируемых ИКМ линий не нарушается. Для осуществления такой коммутации используют ступени пространственной коммутации (S - ступени) в которую включают N вх. и M исх. ИКМ линий. S – ступень представляет собой матрицу из N вх. ИКМ линий и M исх. Причем на пересечении горизонтальной линии матрицы, определяющей передачу Ки. вх. ИКМ линии, с вертикальной линией определяется включение соответствующей исх ИКМ линии находящей электронный ключ. Этот ключ имеет два входа и один выход. Один вход и выход называют информационными, т. к. по ним передаются речевая информация коммутируемой ИКМ линии. А второй вход является управляющим. На этот вход из УП подается импульс во время прохождения того ки, который необходимо переместить из входящей в исходящую ИКМ линию. Сигналы управления записываются в УП по командам из УУ ЦСК. Электронный ключ открывается лишь на время длительности одного Ки. Структурно S – ступень описывается с помощью трех чисел M x N, К;

где N – количество вх. ИКМ линий,

M – количество исх. ИКМ линий,

К – количество Ки. в каждой ИКМ линии.

Пример: Коммутировать 10 ки. 31 ИКМ линии Вх.с 10 ки. 5 ИКМ линии исх.Во время поступления 10 ки 31 ИКМ линии в УП формируется управляющий сигнал для ЭК 31,.5 по которому открывается электронный ключ на время, когда содержимое 10 ки.31 Вх. ИКМ коммутируется с 10 ки 5 ИКМ линии исх.

Рисунок 23 – Принцип организации пространственной коммутации

24. ВРЕМЕННАЯ КОММУТАЦИЯ ИКМ СИГНАЛОВ.

Рисунок 24 – Процесс временной коммутации

Блок БВК для одной ИКМ – линии имеет информационное запоминающее устройство ИЗУ и управляющую память УП. Число ячеек в ИЗУ и УП равно числу каналов в ИКМ – линии (рисунок 24.1). Процесс коммутации происходит следующим образом: в ИЗУ по адресу входящего канала записывается разговор (8 бит информации). В УП по адресу исходящего канала записывается управляющим устройством адрес входящего канала. Во временной интервал исходящего канала считывается содержимое одноименной ячейки УП. По содержащемуся там адресу открывается для считывания ячейка в ИЗУ, и разговорный сигнал (8 бит) передается в исходящую ИКМ – линию во временной интервал исходящего канала. Например, для коммутации 2-го входящего канала с 4-м исходящим разговорная информация будет записана во 2-ю ячейку ИЗУ. В УП в 4-ю ячейку управляющее устройство запишет адрес 2-й ячейки ИЗУ. В 4-й временной интервал 4-я ячейка УП открывается для считывания, происходит обращение ко 2-й ячейке ИЗУ, откуда считывается разговорная информация и выдается в исходящую соединительную линию. Схема коммутации представлена на рисунке 24.1. На основе БПК и БВК могут строиться коммутационные поля различных структур.

Рисунок 24.1 – Принцип организации БВК

25. НАГРУЗКА, РАСЧЕТ НАГРУЗКИ. ПОТЕРИ В ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЯХ.

Телефонная нагрузка — это работа, выполняемая телефонной сетью по установлению соединений. Количественно объем этой ра­боты определяется емкостью сети, числом вызовов, поступающих от абонентов, и длительностью занятия соединительных устройств.

Упрощенно формула телефонной нагрузки может быть представ­лена в следующем виде:

Y = NCt, где

N — число источников нагрузки,

С — среднее число вызовов от одного источника за определенный интервал времени;

t - средняя длительность одного занятия.

При практических расчетах нагрузки пользуются более сложными зависимостями, где учитывается категория источников нагрузки, (абонентов), а также детально определяет­ся длительность занятия.

Оборудование телефонной сети занимается и выполняет работу в процессе установления соединения (образования соединитель­ного тракта), в течение разговора абонентов и в течение времени освобождения оборудования после окончания разговора (наруше­ния соединительного тракта).

Отсюда t = t_yc.+t_v + t₀, где

t_yc — дли­тельность процесса установления соединения,

t_p — длительность разговора,

t₀ — длительность освобождения.

В АТС включены абоненты народнохозяйственного и квартир­ного сектора, а также таксофоны. В последнее время иногда в от­дельную категорию выделяют абонентов административного секто­ра, создающих повышенную нагрузку. Каждая категория характеризуется определенной величиной С и t. Числовые значения этих величин определяют путем измерений, проводимых на действую­щих телефонных сетях. После статистической обработки результа­тов измерений устанавливают нормативные величины, используе­мые при практических расчетах. С учетом изложенного величина телефонной нагрузки может быть определена по формуле:

Y= N_вхC_нхt_нх + N_кС_кt_к + N_тсфС_тсфt_тсф,

где N_вх, N_к, N_тсф – число абонентов народнохозяйственного, квар­тирного сектора и таксофонов соответственно: C_нх, С_к, С_тсф – среднее число вызовов от одного абонента соответствующей категории за определенное время: t_нх, t_к, t_тсф – средняя длительность одного занятия соединительных устройств абонентом соответствующей ка­тегории.

Единицей телефонной нагрузки принято считать одно часо-занятие или 1 Эрланг. Один Эрланг соответствует суммарной занятости оборудования в течение часа.

Телефонная нагрузка, создаваемая абонентами, не постоянна, она меняется по месяцам года, дням недели, часам суток. Наиболее значительны суточные колебания нагрузки. Характер этих колеба­ний определяется суточным ритмом жизни и работы людей.

На рис.25 дано пример­ное распределение нагрузки на АТС по часам суток. Кривая 1 характерна для сетей, где преобладают або­ненты народнохозяйственно­го сектора, а кривая 2 для сетей, где преобладают квартирные абоненты.

Рисунок 25 – Суточные изменения нагрузки за АТС

Наглядное представление о понятии интенсивности телефонной нагрузки можно получить на примере. Если нагрузка в 5 часо-занятие поступила за 0,5 ч, то интенсивность ее будет равна 5/0,5=10 Эрл.

Как видно из графиков рис. 25, в течение суток имеется час, когда нагрузка максимальна. Этот час получил название часа на­ибольшей нагрузки (ЧНН). За ЧНН принимают непрерывный ин­тервал времени длительностью в один час, в течение которого на­грузка максимальна. Величина нагрузки, поступающей в ЧНН, яв­ляется основой для определения объема оборудования АТС и чис­ла соединительных линий.

26. ПАКЕТНАЯ КОММУТАЦИЯ. СОСТАВ ПАКЕТА.

Каждый пакет имеет поле данных, заголовок, другие служебные поля, расположенные в начале или в конце пакета. При этом заголовком называется часть пакета, идущая перед данными. Часть пакета, идущая после данных (если присутствует), носит название хвостовик. На рис. 1.5 показана обобщенная структура пакета, которая включает следующие поля:

-тип (указывает тип данного пакета);

-длина (указывает длину пакета в байтах);

-порядковый номер (указывает номер пакета по порядку. В некоторых случаях для увеличения надежности пакет может содержать два номера - прямой и обратный);

-адресная часть (содержит адрес отправителя и адрес получателя данных);

-управление (содержит различную служебную информацию);

-данные (содержит полезную информацию, которая соб­ственно передается по сети);

-контрольная сумма (проверочная последовательность - необходима для контроля безошибочной передачи данных).

Заметим, что формат пакета в каждой системе пакетной коммутации имеет свои особенности и может иметь другой вид (поля пакета).

Исходя из вышеизложенного, можно сформулировать определение пакетной коммутации.

Пакетная коммутация - это вид цифровой коммутации при котором данные, передаваемые по сети разбиваются на части (пакеты). Каждый пакет снабжается заголовком в котором присутствует адресная часть, согласно которой пакет коммутируется по сети. На приемной стороне проверяется целостность пакетов и происходит сборка ее в одно целое.

При коммутации пакетов сообщение разбивают на части определенной длины - пакеты, с целью минимизировать очереди в узлах коммутации и время обработки информа­ции. Каждый пакет при этом получает свой заголовок. И хотя объем дополнительной служебной информации при этом увеличивается, сети с коммутацией пакетов значительно превосходят сети с коммутацией сообщений в скорости, что качественно показано на рис. 1.4.

Верхняя часть рис. 1.4 иллюстрирует передачу сообщения через три узла коммутации сообщений (УКС). Любой блок данных (сообщение или пакет) хранится в памяти исходного узла. На это уже расходуется определенное время. После обработки и ожидания в узле блок данных поступает следующий узел, где повторяется тот же процесс. Сумма всех времен передачи, обработки и ожидания составляет общее время распространения сообщения. В данном случае о время Т = Т₃ - Т_г Нижняя часть рис. 1.4 иллюстрирует передачу того же сообщения, разбитого на три пакета через три узла пакетной коммутации (УПК). Поскольку в сетях с коммутацией пакетов узлу необходимо ожидать приема не всего сообщения, а лишь его частей (пакетов) для их последующей передачи, то УПК 2 может начать передачу первого пакета сообщения сразу после его получения. За счет этого достигается более короткое время распространения по сравнению с сетями с коммутацией сообщений. В данном случае время передачи данных: Т_п = Т₂ - Т,. Очевидно, что Т_п значительно меньше Т,. и выигрыш во времени тем больше, чем большее количество узлов должны пройти данные и чем большее количество пакетов содержит сообщение. Это позволяет использовать сети с коммутацией пакетов в настоящее время не только для служб передачи данных, но и служб, работающих в интерактивном режиме.

В системах коммутации с запоминанием применяется, как правило, асинхронное (статистическое) мультиплексирование, позволяющее в любой момент времени предоставить абоненту требуемую полосу пропускания цифрового тракта (при условии ее наличия).

ДЕЙТАГРАММНЫЙ МЕТОД В СЕТЯХ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ . ВЫЧЕРТИТЬ ПРИМЕР ПЕРЕДАЧИ.

В современных сетях с коммутацией пакетов используются два различных метода для передачи пакетов между оконечными терминалами, получившие название дейтагграммный метод и метод виртуальных каналов.

При дейтаграммном методе каждый пакет передается независимо от других без ссылки на пакеты, которые идут до или после него (рис. 4.1).

Каждый узел на основании контрольной (адресной) информации, находящейся в заголовке пакета, и собственных данных об окружающих узлах сети выбирает следующий узел, на который перенаправляется пакет. Каждый пакет имеет сетевой адрес вызываемого терминала. При этом пакеты с одним и тем же адресом назначения могут следовать от станции отправителя к станции назначения разными маршрутами. Поэтому в пункт назначения они могут прийти в разное время и в разной последовательности. Конечный узел маршрута восстанавливает правильную последовательность пакетов и передает их станции назначения. В некоторых дейтаграммных сетях может отсутствовать функция упорядочения пакетов на выходном узле - тогда эту функцию берет на себя станция назначения.

Пакет может повредиться при передаче по сети. Например, если один из узлов в сети вышел из строя, то все пакеты, находящиеся на этом узле в очереди на передачу, буду потеряны. Опять же, функцию обнаружения потерянных пакетов может брать на себя как конечный узел маршрута, так и станция-получатель. В такой сети каждый пакет передается независимо от остальных и называется дейтаграммой.

Преимущества дейтаграммного метода. Во-первых -при передаче пакетов в дейтаграммной сети отсутствует фаза установления логического виртуального канала. Во-вторых, дейтаграммная служба более примитивна и допускает относительную гибкость. Например, если один из узлов в сети с использованием виртуальных каналов становится перегруженным, то «открытые» виртуальные каналы, проходящие через этот узел, невозможно перестроить. В дейтаграммной сети при перегрузке одного из узлов другие узлы могут перенаправить приходящие пакеты в обход перегруженного узла. В-третьих, доставка самой дейтаграммы более надежна. При использовании виртуальных каналов, если узел повреждается, все проходящие через него виртуальные каналы также разрушаются. В-четвертых, если объем передаваемой информации мал (передаются короткие управляющие сообщения) и помещается в один пакет, то такой метод передачи становится быстрее.

28. МЕТОД ВИРТУАЛЬНОГО КАНАЛА В СЕТЯХ ПАКЕТНОЙ КОММУТАЦИИ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ. ВЫЧЕРТИТЬ ПРИМЕР ПЕРЕДАЧИ.

В сети с виртуальными каналами перед тем, как начать передачу пакетов в сети, создается определенный маршрут следования. Для этого в сеть выдается пакет на установление соединения. Этот пакет имеет сетевой адрес вызываемого терминала и маршрутизируется по сети обычным образом. Однако при прохождении через узлы сети он резервирует их ресурсы для последующего процесса передачи данных, "формируя" таким образом маршрут. Этот маршрут служит для поддержки логического соединения между удаленными станциями. Если маршрут установлен, то все пакеты между взаимодействующими станциями затем будут идти строго по этому маршруту, рис. 4.2.

Поскольку на время логического соединения маршрут строго фиксирован, то такое логическое соединение в некоторой степени аналогично образованию канала в сетях с коммутацией каналов и называется виртуальным каналом. Каждый пакет теперь содержит вместо сетевого адреса пункта назначения идентификатор (номер) виртуального канала, который имеет локальное значение между узлами коммутации. Все узлы по маршруту знают, куда направлять такие пакеты - это определяется идентификатором виртуального канала. Никакого решения по маршрутизации теперь не принимается. Это значительно упрощает обработку пакетов, уменьшая время прохождения данных по сети. В любое время каждая станция может установить один или несколько виртуальных каналов с другой станцией или станциями. Заметим, что виртуальный канал не является выделенным каналом, что было характерно для сетей с коммутацией каналов. Пакеты, двигаясь по виртуальному каналу, могут в случае перегруженности узла или сегмента помещаться во входные и выходные буферы на узлах. Главное различие с дейтаграммным подходом и классическим маршрутизацией состоит в том, что в сетях с виртуальными каналами узел не принимает решения о выборе маршрута для каждого входящего пакета.

Преимущества сети с виртуальными каналами. Если две станции желают обмениваться данными на протяжении длительного времени, то подход с использованием виртуальных каналов имеет определенные преимущества:

1) сеть может легко поддерживать ряд служб, связанных с виртуальными каналами, включая порядок следования, контроль ошибок и контроль потока. Правильный порядок следования легко поддерживается, поскольку все пакеты двигаются одним и тем же маршрутом и прибывают в пункт назначения в первоначально установленной последовательности.

Служба контроля ошибок гарантирует не только то, что пакеты прибывают в нужной последовательности, но и то, что все пакеты на приемной стороне корректны. Например, если один из пакетов в последовательности, двигаясь от узла 4 к узлу 5, потерялся или пришел на узел 5 с ошибкой, то узел 5 может послать запрос на узел 4 с просьбой повторить соответствующий пакет последовательности. Служба контроля потока гарантирует, что отправитель не может «завалить» получателя данными. Например, если станция В буферизует данные от станции А и видит, что приемный буфер близок к переполнению, то она может просигнализировать через обратный виртуальный канал о необходимости уменьшить или временно прекратить передачу данных от станции А.

2) пакетыпередаются через узел быстрее, поскольку узел не принимает решения о маршрутизации каждого пакета. Поэтому общее время распространения пакетов в этом случае значительно меньше, что позволяет передавать трафик служб, работающих в реальном масштабе времени.