Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра информатики, вычислительной техники и связи

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по изучению цифровой системы коммутации EWSD

для студентов факультета АВТ

специальности «Сети связи и системы коммутации»

Астрахань 1999

УДК 621.395.34

Методические указания по изучению цифровой системы коммутации EWSD для студентов факультета АВТ специальности «Сети связи и системы коммутации»

Составитель: к.т.н., доцент Семейкин В.Д.

Излагаются общие сведения по системе EWSD (Digital Electronic Switching System - цифровая электронная коммутационная система). Приведены состав оборудования и структурная схема. Рассмотрены назначение и структура линейного блока и группового блока, цифрового коммутационного поля, программные управляющие устройства и типовой процесс установления соединения. В конце методических указаний приведены контрольные вопросы и список литературы.

Методические указания утверждены на заседании кафедры ИВТиС 10 июня 1999 г., протокол № 8.

Рецензент к.т.н., доцент Стрижаков В.П.

Введение

программный коммутация схема цифровой

Начиная с середины 70_х гг. в ряде стран активно начала проводиться работа по созданию полностью электронных систем коммутации. Это стало возможным благодаря успехам, достигнутым в области микроэлектроники и электросвязи. Одной из первых цифровых систем коммутации явилась система EWSD, разработанная на фирме Сименс и впервые введенная в эксплуатацию в 1981 г. Благодаря своей высокой надежности, экономичности и многообразию функций, предоставляемых абонентам, система получила широкое распространение во многих странах мира. По своей емкости, характеристикам, объему предлагаемых услуг и сети система EWSD является универсальной, ее можно применять в качестве сельских телефонных станций малой емкости, городских станций большой емкости, транзитных узлов, междугородных и международных станций, коммутационного центра для подвижных объектов радиотелефонной сети.

Система EWSD непрерывно совершенствовалась, она была преобразована в коммутационную систему, обеспечивающую услуги цифровых сетей интегрального обслуживания (ЦСИО), позволяющих одновременно осуществлять коммутацию и передачу телефонных вызовов, данных, текстов и изображений.

В настоящее время проводится модернизация системы с целью обеспечения сообщений с высокой скоростью (до 600 Мбит/с), что позволит осуществлять передачу сигналов кабельного телевидения.

1. Общие сведения о системе EWSD

Работы по созданию системы EWSD начались на фирме Сименс в 1977 г. Первая АТС системы EWSD была установлена и введена в эксплуатацию на сети Южной Африки в 1981 г. Массовое внедрение АТС системы EWSD началось с 1982 г. и продолжается, хотя и в модифицированных вариантах, до настоящего времени. Если в 1982 г. число абоненстких линий (АЛ), обслуживаемых АТС типа EWSD, составляло 148500, то к 1987 г. было введено АТС системы EWSD в 30 странах с общим числом АЛ в 4,5 млн. При этом, если в 1987 г. АТС системы EWSD обслуживали 2,1 млн. АЛ, то в течение 1988 г. уже 3 млн. АЛ и на конец 1988 г. общее число АЛ, подключенных к АТС системы EWSD, составило уже 7,3 млн., а число стран, в которых были установлены АТС данного типа, увеличилось еще на две, в том числе и Россия (г. Астрахань).

Система EWSD представляет собой единый ряд совмещенных между собой цифровых АТС, предназначенных как для сетей общего пользования, так и для специальных сетей.

Для сетей общего пользования выпускаются:

а) оконечно-транзитные и оконечные станции для городских телефонных сетей емкостью до 250000 АЛ и 60000 соединительных линий (СЛ);

б) сельские телефонные станции емкостью до 7500 АЛ;

в) междугородные телефонные станции, которые могут использоваться в качестве международных, а также узлов автоматической коммутации (УАК), при этом в состав междугородных станций предусматривается включение цифровых коммутаторов оператора (общим числом до 300) для предоставления абонентам специальных услуг.

Среди станций системы EWSD специального назначения выпускаются станции в контейнерном исполнении и станции для подвижных объектов с использованием радиоканалов.

Станции системы EWSD большой емкости обеспечивают коммутацию при нагрузке до 25200 Эрл. Число одновременно обслуживамых вызовов составляет около 1000, а объем общей памяти 64 Мбайта.

Станции системы EWSD могут быть оборудованы системой бесплатного междугороднего сервиса, который может быть представлен для 20000 абонентов.

В системе EWSD передача сигналов взаимодействия осуществляется по общему каналу сигнализации (ОКС) системы сигнализации № 7.

Для малонаселенных сельских районов разработаны телефонные станции EWSD, укомплектованные кроссом и блоками питания, которые могут быть смонтированы в специальных контейнерах.

Емкость сельских АТС системы EWSD может быть от 50 до 7500 АЛ. Ниже приведены максимальные значения их технических характеристик:

пропускная способность_1500 Эрл;

число СЛ_1900 Эрл;

число обслуженных вызовов в ЧНН_60000 Эрл;

число АЛ_7500 Эрл.

Фирма Сименс выпускает следующие три типа мобильбных контейнерных АТС системы EWSD:

1) наименьший контейнер имеет длину 3029 мм (10 футов). Обычно используется для организации выносного линейного блока, в который включены АЛ для удаленных абонентов, число которых не может превышать 1900;

2) контейнер размером 6056 мм (20 футов) также может использоваться для удаленного линейного блока, но емкостью до 3800 АЛ, а также в качестве оконечных АТС емкостью до 2600 АЛ;

3) наибольший контейнер имеет длину 12192 мм (40 футов) и предназначается для АТС емкостью до 6000 АЛ.

Контейнеры могут совмещаться.

На АТС системы EWSD, предназначенную для подвижных объектов, могут опираться до 80000 абонентов.

Оконечные или транзитные станции системы EWSD подразделяются на три типа:

ДЕ_3 емкостью 3000 АЛ или 1900 СЛ;

ДЕ_4 емкостью 12000 АЛ или 8000 СЛ;

ДЕ_5 емкостью 100000 АЛ или 64000 СЛ.

Обозначение для контейнерной станции ДЕ_С не обязательно.

Могут быть организованы смешанные оконечно-транзитные станции. Транзитные станции могут быть использованы в качестве как национальных УАК, так и меджународных центров коммутации.

Все оборудование станций системы EWSD размещается в шкафах двух видов, различающихся высотой (2450 и 2000 мм), с шириной 750 мм и глубиной 500 мм. В станциях используются стандартные ТЭЗ размером 230 на 277 мм с разъемом на 425 штифтов. При этом используются двухслойные и многослойные печатные платы.

Всего имеется 120 типов ТЭЗов, однако обычно используются примерно 60 типов ТЭЗов для оконечной станции емкостью 10000 номеров. Все оборудование АТС емкостью 10000 номеров размещается примерно в 30 шкафах, требующих площадь в 35 м².

Исходящее соединение в системе EWSD устанавливается с использованием пути первого выбора и семи обходных путей. В системе предусмотрено также динамическое управление потоками информации.

Услуги ЦСИО для абонентов могут вводиться постепенно по мере спроса, причем введение новых технологий (доступ к различным услугам ЦСИО) не требует изменения архитектуры системы.

Если телефонная станция EWSD является первой цифровой станцией на сети, то техническое обслуживание может осуществляться посредством оборудования, входящего в состав станции, обслуживание нескольких станций этого типа целесообразно организовывать из центра технической эксплуатации.

Станции типа EWSD предоставляют абонентам различные дополнительные виды обслуживания:

сокращенный набор номера;

запрет некоторых видов исходящей связи;

передача входящего вызова при отсутствии абонента на любой номер;

переадресация;

наведение справки во время разговора;

конференц-связь;

учет стоимости разговоров с распечаткой;

автоматическая побудка;

ограничение вмешательства телефонистки и т. д.

Кроме того, предусмотрены специальные услуги по запоминанию и обработке данных. Например, доступ абонентов к базам текстов и данных, к электронной почте, факсимильной связи, сообщениям механического голоса и др.

Рабочее напряжение питания станции 48 или 60 В. Оборудование надежно работает при температуре окружающей среды 5-40⁰ С при относительной влажности до 80 %.

2.Состав оборудования и структурная схема АТCЭ системы EWSD

2.1 Состав оборудования

Рис. 1. Структурная схема АТСЭ системы EWSD

Коммутационная система EWSD с возможностью предоставления услуг ЦСИО в своем составе имеет следующие основные виды оборудования (рис. 1):

линейный блок (ЛБ);

групповой линейный блок (ГЛБ);

цифровое коммутационное поле (ЦКП);

управляющее устройство ОКС (УУ-ОКС);

групповые процессоры (ГПр);

координационный процессор (КПр);

процессор ОКС (ПрОКС).

Заштрихованные квадраты указывают на то, что соответствующие блоки были модифицированы при введении в станцию услуг ЦСИО.

В ЛБ и ГЛБ осуществляется периферийная (предварительная) обработка вызовов. Наиболее сложные функции по выбору пути и установлению соединения в коммутационном поле, интерфейсу групповых процессоров (ГПр) между собой и с управляющим устройством цифрового коммутационного поля (УУ-ЦКП), а также функции административного управления и обеспечения надежности функционирования всей коммутационной системы, обеспечение взаимосвязи с центром технического обслуживания выполняет координационный процессор (КПр), который представляет собой централизованное управляющее устройство станции EWSD.

2.2 Назначение и структура линейного блока

Линейный блок содержит модули абонентских линий (МАЛ), которые являются по существу абонентскими комплектами. На станциях с услугами ЦСИО имеются два типа МАЛ: для аналоговых АЛ (МАЛ_А) и для цифровых АЛ (МАЛ_Ц).

На чисто телефонной станции EWSD без услуг ЦСИО в ЛБ содержатся МАЛ_А и могут входить МАЛ_Ц по одинаковому интерфейсу в 64 кбит/с.

В ЛБ могут быть включены около 1000 аналоговых или 500 цифровых АЛ. При этом может быть совмещенное включение аналоговых и цифровых АЛ в одном ЛБ.

На станциях EWSD с услугами ЦСИО цифровые АЛ подключаются к ЛБ по интерфейсу основного доступа ЦСИО [1], т. е. по АЛ передаются цифровые потоки сигналов двух информационных каналов типа В со скоростью передачи 64 кбит/с и канала сигнализации (типа D) со скоростью 16 кбит/с. Условное обозначение основного доступа: 2В+D.

Для подключения цифровых коммутаторов оператора (телефонистки) на АМТС системы EWSD используют систему сервиса оператора (ССО). Цифровые коммутаторы (ЦК) управляются с помощью специального децентрализованного управляющего устройства на основе микропроцессоров (рис. 2).

У оператора имеется в распоряжении видеодисплей Д, а вместо записи заказов используется запоминающее устройство. Имеется печатающее устройство ПУ. Для обеспечения необходимой надежности ССО каждый коммутатор ЦК подключается к двум ЛБ (см. рис. 2), причем одна из АЛ находится в работе, а вторая в горячем резерве.

Рис. 2. Структурная схема УУ цифрового коммутатора

Всего может быть до 300 ЦК, из которых не более 60 подключается к одному ЛБ. ЦК может находиться непосредственно на АМТС или на расстоянии до 6 км.

2.3 Назначение и структура группового линейного блока

Линейный блок подключается к двум ГЛБ с помощью четырех 32 канальных трактов со скоростью передачи по каждому из каналов 64 кбит/с.

ЛБ может находиться не только на станции, но и быть удаленным выносным блоком. В этом случае ЛБ подключается к станционному оборудованию (т. е. к ГЛБ) с помощью двух или четырех трактов ИКМ_32, в зависимости от емкости ЛБ. Таким образом, ЛБ имеет максимальную емкость 976 АЛ и до 128 цифровых каналов для связи с ГЛБ станции в качестве удаленного концентратора.

При использовании контейнеров в одном контейнере может находиться несколько концентраторов (ГЛБ) с общей емкостью до 3200 АЛ.

На станции EWSD с услугами ЦСИО может быть три типа ГЛБ: А, В и С (см. рис. 1).

В ГЛБ типа А (ГЛБ_А) включаются ЛБ аналоговых АЛ. В ГЛБ типа В (ГЛБ_В) - ЛБ цифровых каналов и непосредственно цифровые АЛ по основному доступу ЦСИО 2В+D, в ГЛБ типа С (ГЛБ_С) включаются цифровые соединительные линии от других станций, или учрежденческих станций, как правило, по первичному доступу 3ОВ+D, где скорость передачи по каналу D составляет 64 кбит/с. При этом предусматривается возможность использования любой из стандартных систем сигнализации МККТТ (МСЭ_Т), в том числе системы сигнализации при связи через спутник.

Всего на станции EWSD может быть 504 ГЛБ.

Каждый ГЛБ имеет групповой процессор (ГПр) со своей собственной основной памятью. Один из 128 цифровых каналов, с помощью которых ГЛБ подключается к цифровому коммутационному полю (ЦКП) используется для связи с ГПр для передачи данных управления, скорость передачи сигналов от ГЛБ к ЦКП составляет приблизительно 8 Мбит/с (8192 кбит/с).

Следует заметить, что ГЛБ является полностью независимым и может рассматриваться как блок расширения станции.

Рис. 3. Структурная схема ГЛБ

Каждый ГЛБ (рис. 3) содержит групповой коммутатор (ГК), представляющий мультиплексор, групповой процессор (ГПр), интерфейсный блок (ИБ) для связи ГЛБ с ЦКП, блок сигнализации (БС), интерфейсный блок абонентских и соединительных линий (БАСЛ) для тех АЛ и СЛ, которые непосредственно подключаются к ГЛБ (см. рис. 1). Подключение ЛБ, в которых содержатся МАЛ, к ГЛБ осуществляется через цифровой интерфейсный блок (ЦИБ).

Групповой процессор, выполненный на основе микропроцессора, выполняет функции по управлению модулями МАЛ и блоками БАСЛ при управлении АЛ и СЛ (обнаружение вызова, проверка АЛ на занятость и др.), управление ГК при установлении связи с ЦКП через ИБ, прием цифр номера, управление обменом управляющей информацией через ИБ и др.

Групповой коммутатор (ГК) представляет собой однозвенный временной коммутатор без блокировок. ГК подключается к дублированному ЦКП через ИБ. В ГК осуществляется концентрация нагрузки от абонентов в соотношении 2:1; нагрузка, поступающая по СЛ проходит без концентрации в соотношении 1:1. В последнем случае может быть использован вместо ГК мультиплексор.

Интерфейсный блок (ИБ) предназначен для проключения цифровых трактов со скоростью передачи 8 Мбит/с между ГК и ЦКП. Групповой процессор (ГПр) информирует ЦИБ о необходимости установления дублированного пути через ЦКП. При установлении соединения в противоположном направлении ИБ принимает устанавливаемое соединение от одного из двух блоков ЦКП.

Блок сигнализации (БС) генерирует необходимые зуммерные сигналы или вырабатывает сигналы учета разговора. Этот блок обеспечивает также тестирование телефонных аппаратов, АЛ и СЛ.

Блок абонентских и соединительных линий БАСЛ, содержащий модули АЛ и СЛ МАЛ и МСЛ, предназначен для подключения АЛ и СЛ к внутреннему интерфейсу ГЛБ.

2.4 Цифровое коммутационное поле

Цифровое коммутационное поле состоит из временных и пространственных коммутаторов ВК и ПК, которые составляют временную и пространственную ступени (В и П) (рис. 4). На времен-ной ступени кодовая комбинация временного канала, содержащая восемь символов в соответствии с адресной информацией меняет временной интервал (временной канал - ВРК) в цифровом тракте и сам цифровой тракт, если это необходимо. На пространственной ступени может измениться цифровой тракт, но не ВРК в 30_каналь-ном цифровом тракте. Временной коммутатор коммутирует тракты от блоков ГЛБ со скоростью 8 Мбит/с, что составляет 128 временных каналов и имеет параметры 4х4. Пространственные коммутаторы коммутируют сигналы на такой же скорости, при этом различают три типа ПК: с параметрами 8х15,16х16, 15х8 (см. рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема цифрового коммутационного поля

Управление установлением соединения в ЦКП осуществляет управляющее устройство УУ-ЦКП в соответствии с информацией, поступившей от координационного процессора (КПр). На рис. 5 показана упрощенная схема КП на 65536 временных каналов. Цифровое коммутационное поле однонаправленное. Для установления каждого соединения требуется установить два соединения через ЦКП - одно в направлении приема, другое - в направлении передачи (рис. 6).

Цифровое коммутационное поле всегда дублировано (плоскость 0 и 1). Каждая плоскость может работать независимо от другой. При выходе из строя одной из плоскостей оставшаяся обслуживает вызовы с нормированным качеством обслуживания. Каждое соединение приключается одновременно через обе плоскости, так что в любой момент в случае отказа имеется резервное соединение.

Число временных (исх/вх) каналов = 128х4х128=65536

Рис. 5. Упрощенная схема КП на 65536 временных каналов

Рис. 6. Функциональная схема координатного процессора КПр_112

3. Программные управляющие устройства

В настоящее время известно несколько принципов построения программных управляющих устройств АТС:

централизованный;

децентрализованный;

распределенный.

В системе EWSD используется децентрализованный принцип построения управляющего устройства: управляющие функции рассредоточены по отдельным УУ, а их работой управляют ЦУУ.

Функции ПУУ выполняют ГПр, Пр ОКС и УУ ЦКП, они являются активными и работают под управлением КПр, который производит обработку полученной информации для маршрутизации, выбора пути, зонирования, учета скорости, поддерживает связь с центром технической эксплуатации, а также осуществляет надзор за всеми подсистемами, принимает сообщения об ошибках обнаруживает и нейтрализует их, осуществляет обработку аварийной сигнализации, производит реконфигурацию системы, управляет интерфейсом человек-машина.

В станциях малой и средней емкости используется координационный процессор КПр_112 производительностью 60000 вызовов в ЧНН (см. рис. 6), его главные функциональные блоки: процессор (Пр), запоминающее устройство (ЗУ), арбитр шины (АШ), блок наращивания шины (БНШ), процессор ввода-вывода (ПВВ), все блоки полностью дублированы (плоскости 0 и 1).

В станциях EWSD средней и большой емкости используется координационный процессор КПр_113 - это многопроцессорная система и может наращиваться по ступеням. Максимальная производительность КПр_113 - 1000000 вызовов в ЧНН.

В КПр_113 n процессоров работают параллельно с разделением нагрузки, резервирование их осуществляется по принципу n+1*.

* Номинальная расчетная нагрузка n процессоров распределяется между n+1 процессором. Если выйдет из строя один процессор, работа будет продолжена в нормальном режиме без ухудшения качества обслуживания.

В станциях системы EWSD применяется система сигнализации по общему каналу № 7. Для этого станция оборудована устройством для системы сигнализации по общему каналу (ОКС), его основными элементами являются управляющее устройство ОКС - УУ-ОКС и блок сигнализации БС в ГЛБ (см. рис. 1 и 3). Функции этих устройств зависят от их местоположения: в исходящей или входящей телефонной станции, а также в транзитных телефонных станциях с передачей сигналов управления и взаимодействия по общему каналу эти устройства работают в качестве пункта обработки сигнальной информации; а в транзитной станции - в качестве транзитного пункта. Одно устройство ОКС может обработать нагрузку, поступающую от 254_х цифровых сигнальных 30_канальных трактов. Оно подключается к ЦКП по трактам, имеющим скорость передачи 8 Мбит/с. Между устройством ОКС и каждой плоскостью ЦКП имеется 254 цифровых канала со скоростью передачи 64 кбит/с для каждого тракта. Для надежности устройство ОКС имеет дублированный процессор Пр ОКС, соединенный с КПр с помощью дублированной системы шин.

Рис. 7. Функциональная схема координатного процессора КПр_113

Главными функциональными блоками КПр_113 являются (рис. 7): основной процессор (ОП) для обработки вызовов и технического обслуживания; процессор обработки вызовов (ПОВ) - занимается только обработкой вызовов и устанавливается на станциях, где не хватает мощности ОП; общее запоминающее устройство (ОЗУ); контролер ввода-вывода (КВВ); процессоры ввода-вывода (ПВВ), как в КПр_112.

Программное обеспечение (ПО) станций системы EWSD имеет высокую надежность, широкие динамические возможности и гибкость при вводе дополнительных функций. Это является результатом использования перезагружаемого ПО. В каждом процессоре ПО делится на:

независимую от применения часть - операционную систему, специально приспособленную к функциям подсистемы аппаратного обеспечения;

специфическую для применения часть - программное обеспечение пользователя.

Важным элементом ПО EWSD являются различные типы данных. Данные классифицируются в соответствии с их областью действия и долговечностью.

4. Типовой процесс установления Соединения

Прежде всего следует отметить, что все соединения в станциях EWSD - четырехпроводные. При этом два пути - от вызывающего абонента к вызываемому и обратный - устанавливаются независимо.

При снятии телефонной трубки с телефонного аппарата модуль МАЛ определяет наличие вызова от абонента и посылает сигнал о поступлении вызова в ГПр линейного блока (см. рис. 1). ГПр определяет категорию абонента и класс обслуживания и посылает команду в групповой коммутатор, который соединяет МАЛ с блоком сигнализации БС (см. рис. 3). Генератор БС посылает вызывающему абоненту зуммерный сигнал ответа станции, а кодовый приемник в БС при этом готовится для приема номера вызывающего абонента. Генератор от МАЛ отключается при поступлении первой цифры номера.

Кодовый приемник БС передает полученную информацию о номере вызываемого абонента в ГПр, который, добавив к номеру вызываемого абонента полученную ранее информацию о категории абонента и классе обслуживания, передает ее для анализа в координационный процессор КПр.

Получив прямую информацию о вызываемом абоненте, КПр определяет свободна ли АЛ. Если свободна, то КПр устанавливает соединение от вызываемого абонента к вызывающему через ЦКП.

Если соединение установлено правильно, то КПр посылает информацию в ГПр вызывающего абонента о том, что линия вызываемого абонента проключена через ГК, передавая при этом номер занятого оборудования.

ГПр вызываемого абонента посылает команду в МАЛ о необходимости включения сигнала посылки вызова, после чего МАЛ вызывающего абонента посылает сигнал контроля посылки вызова.

При ответе вызываемого абонента ГПр проключает соединение в ГК ГЛБ вызываемого абонента, а ГПр вызывающего абонента получает сигнал ответа абонента от ГПр вызываемого абонента. Таким образом, соединение установлено.

Контрольные вопросы

В каком блоке происходит аналогово-цифровое преобразование сигналов, поступающих от аналоговых АЛ?

Из какого блока вызывающему абоненту передается сигнал ответа станции?

Каково назначение блока ГК?

Какова скорость сигналов при передаче через ЦКП?

Из каких блоков вызывающему абоненту передается сигнал «Контроль посылки вызова», а вызываемому абоненту сигнал посылки вызова?

Какой принцип построения УУ использован в системе EWSD?

Какой блок осуществляет синхронизацию в пределах станции?

Почему дублируется ВЗУ в УУ?

В чем различие КПр_112 и КПр_113?

Какая система сигнализации используется в системе EWSD?

Из каких частей состоит ПО процессора?

Как изменяется структура станции при введении услуг ЦСИО?

Какими каналами располагают основные средства доступа?

Какие оконечные устройства могут подключаться к интерфейсу основной структуры доступа?

Сколько исходящих соединений одновременно может установить абонент ЦСИО? Сколько к нему может быть установлено исходящих соединений?

Могут ли по каналу D передаваться абонентские данные?

Из каких устройств состоит ГЛБ?

Какие предельные характеристики станций EWSD?

Какие способы включения АЛ удаленных абонентов?

Какие разновидности станций EWSD существуют в настоящее время?

Каковы функции системы сервиса оператора?

Список литературы

Лазарев В.Г. Основы построения цифровой сети интегрального обслуживания. Узкополосные ЦСИС./ МИС. - М., 1990. - 87 с.

Боккер П. ISDN. Цифровая сеть с интеграцией служб: Понятия, методы, системы. - М.: Радио и связь, 1991. - 304 с.

Методические указания по изучению цифровой системы коммутации EWSD для студентов факультета АЭС. Часть 1 // Составители: Н.Е. Богомолова, О.М. Денисьева, В.Г. Лазарев. / МТУСИ. - М., 1992. - 20 с

Размещено на Allbest.ru