|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Тема 1.3. Проводные линии и системы передачи.Стр 1 из 13Следующая ⇒
Тема 1.3. Проводные линии и системы передачи. 1. Линии передачи. 2. Системы передачи. ПРОВОДНЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ. Направляющая система (НС) – это устройство непрерывной конструкции, способное передавать электромагнитную энергию в заданном направлении. Роль направляющей системы могут выполнять металлические, диэлектрические и полупроводниковые поверхности, трубки, стержни, стеклянные волокна. Классификация направляющих систем. Современные направляющие системы, предназначенные для передачи информации, можно разделить на следующие группы, принципиально отличные по конструкции и возможности использования: - воздушные линии связи (ВЛС); - симметричные кабели (СК); - коаксиальные кабели (КК); - волноводы (В); - световоды (оптические кабели ОК); - сверхпроводящие кабели (СПК). Направляющие системы называют линиями передачи. Все линии передачи удобно представить в виде двух типов: - открытые (ВЛС), в которых электромагнитное поле распределено во всём окружающем линии пространстве; - закрытые, в которых вся энергия сосредоточена внутри оболочки определённой формы. Воздушные линии связи. Общие сведения. Воздушные линии связи относятся к группе симметричных цепей, отличительной особенностью которых является наличие двух проводников с одинаковыми электрическими свойствами. В зависимости от типа несущей конструкции они делятся на столбовые и стоечные. Столбовыми называются линии, несущими конструкциями которых являются деревянные или железобетонные опоры. Опорами стоечных линий служат металлические стойки, установленные на крышах зданий. Конструкция ВЛС зависит от климатических условий района её эксплуатации (среднегодовой температуры, количества атмосферных осадков, толщины гололёда, скорости ветра и др.). Естественно, чем тяжелее метеорологические условия, тем выше должна быть механическая прочность линии. Наиболее сильно способствует разрушению линии гололёд, поскольку при этом увеличивается масса проводов и площадь их поверхности, подвергающейся давлению ветра, что создаёт большие механические нагрузки. По механической прочности линии делятся на облегчённые (О), нормальные (Н), усиленные (У) и особенно усиленные (ОУ). Основным критерием оценки является число опор на 1 км. К достоинствам ВЛС относится : - продолжительный срок службы, - относительно высокая механическая прочность, - простота строительства и низкий уровень капитальных затрат, - простота обслуживания и устранения повреждения. Недостатки ВЛС: - громоздкость; - слабая помехозащищенность от внешних электромагнитных полей; - зависимость параметров цепей от внешних условий; - ограниченный частотный диапазон; - невозможность передачи широкополосных сигналов. В силу перечисленных недостатков ВЛС применяются только на внутризоновых и местных сетях связи. Кабельные линии связи. Классификация и маркировка кабелей связи. Кабелем связи называют систему изолированных друг от друга проводников расположенных определённым образом и заключённых в общую оболочку. Кабели связи классифицируются по следующим признакам: назначению – магистральные, зоновые, городские.; условиям прокладки и эксплуатации – подземные, подводные, подвесные; спектру передаваемых частот – низкочастотные (тональные) и высокочастотные (от 12 кГц и выше); материалу и форме изоляции – с воздушно-бумажной, полистирольной, сплошной полиэтиленовой; виду защитных оболочек (металлические, пластмассовые, металлопластмассовые) и броневых покровов; конструкции и взаимному расположению проводников – симметричные и коаксиальные. Симметричная цепь содержит два изоляционных проводника одинаковой конструкции, расположенных симметрично друг другу.
Рис.1. Кабельные цепи . Коаксиальная цепь образуется из двух проводников , расположенных один внутри другого и разделённых диэлектриком: внутренний – сплошной, внешний – в виде трубки.
Рис.2. Общий вид кабеля. Основными конструкциями кабеля являются: - проводники (токопроводящие жилы); - диэлектрики (для изоляции проводников друг от друга); - защитная оболочка; - броня. Проводники, предназначенные для кабелей связи , должны иметь малое сопротивление, достаточную гибкость, высокую механическую прочность. Большей частью кабельные жилы выполняются из меди и алюминия. Диэлектрик (изоляционный материал) предохраняет жилы кабеля от соприкосновения и фиксирует их взаимное расположение по всей длине кабеля. Он должен обладать стабильными электрическими параметрами, быть гибким, прочным и не требовать сложной технологической обработки. Наилучшим диэлектриком является воздух, но поскольку практически невозможно создать изоляцию жил только из воздуха, кабельная изоляция выполняется комбинированной – воздух и твёрдый диэлектрик. Защитная оболочка предохраняет кабель от влаги, защищает от механических повреждений при прокладке, а также оказывает экранирующее действие. В кабельной промышленности находят применение металлические, пластмассовые и металлопластмассовые оболочки. К металлическим оболочкам относятся свинцовые, алюминиевые и стальные. Наиболее перспективными являются стальные и алюминиевые оболочки, защищённые полиэтиленовым шлангом. Бронепокровы предназначены для защиты кабеля от механических повреждений и коррозии. В качестве таких покровов применяют стальные ленты или проволоку. Если кабель прокладывают в особо тяжёлых условиях , то применяют усиленную двойную броню, состоящую из комбинаций различных типов брони. Прокладка кабелей связи включает в себя следующие работы: разбивка трассы, испытание кабеля, подготовка траншей, монтаж и симметрирование кабеля устройство вводов. Волноводы. Хотя коаксиальные линии (вместе с радиорелейными) составляют основу всей сети электрической связи страны, они обладают некоторыми существенными недостатками, особенно заметными при передачи волн сантиметровой длинны (
Рис.3. Волновод прямоугольный и цилиндрический. Внутренние стенки волновода тщательно шлифуются и покрываются слоем серебра, что позволяет увеличить их проводимость и уменьшить потери, т. е. стенки волновода играют роль экрана, наедающего электромагнитным волнам распространяться в разные стороны и заставляющего их перемещаться только вдоль волновода. Цилиндрические волноводы по сравнению с прямоугольными имеют меньшее затухание, а значит, более приемлемые для передачи информации на большие расстояния. В электрическом отношении волновод действует как фильтр верхних частот, который пропускает все частоты выше какой-то определённой величины, называемой критической частотой
где К достоинствам волновода относятся полная экранировка поля, отсутствие потерь в диэлектрике и на излучении, высокая широкополосность и простота конструкции. Недостатками волноводов являются наличие критической частоты (т.е. невозможность передачи энергии на волнах любой длины) и жёсткие требования к однородности волноводного тракта, поскольку наличие изгибов, деформаций увеличивает затухание передаваемого сигнала. Оптические кабели. Оптические кабели (ОК) имеют существенные преимущества по сравнению с металлическими кабелями . Эти преимущества, в основном, заключаются в том, что: - в конструкции ОК отсутствуют дефицитные и дорогостоящие материалы (например, медь); - полоса пропускаемых частот очень широка и лежит в диапазоне - практически отсутствует чувствительность к внешним электромагнитным полям; - затухание сигнала мало (коэффициент затухания 0,5 – 5 дБ/км); - мала зависимость затухания от частоты; - малы габариты и масса; - малая материалоёмкость; - отсутствие потерь световой энергии на излучение в окружающее пространство; - ОК могут работать в широком диапазоне температур от весьма низких до - нет необходимости согласования волновых сопротивлений отрезков ОК. В качестве направляющей системы ОК служет оптическое волокно (ОВ). Дальность передачи и её качество зависят от конструктивных и оптических характеристик ОВ, основные из которых следующие: - диаметр отражающей оболочки ОВ: 80-400мкм; - число волокон в жгуте 1-20; - срок службы – 8-25 лет; - строительная длина 50 – 1000 м. Для изготовления ОЛВ используют легированный кварц, многокомпонентные силикатные стёкла или прозрачные полимеры. Наилучшим материалом является кварц. Передача световой энергии по ОВ происходит также, как и по волноводу за счёт полного внутреннего отражения от границе раздела сред. Таким образом, световод – это волновод для сосредоточения электромагнитной энергии оптического диапазона и передачи её в заданном направлении. Если в волноводе границей между полостью волновода и внешней средой является его непрозрачная стенка , то в ОВ отражение световой волны происходит от границе раздела сред с разным коэффициентом преломления. Границей раздела в ОВ является поверхность волокна покрытая наружной непрозрачной оболочкой. Коэффициент преломления изменяется по диаметру ОВ от его оси к поверхности. Причём закон изменения может быть многомодовым или с равномерным изменением коэффициента преломления (градиентным). Модой называют разновидность (тип) волны, отличающейся структурой. Многомодовый характер поля означает, что электромагнитная волна распространяющаяся по ОВ, образована несколькими волнами разного типа.
Рис.4. Ступенчатое ОВ.
Рис.5. Градиентное ОВ.
СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ. Проводные системы передачи представляют собой сложный комплекс технических средств, позволяющий передавать по линии связи все виды современной информации. К проводным относятся системы передачи по кабельным , воздушным, волноводным, оптическим линиям связи. Характерной особенностью систем передачи является организация каналов для передачи сигналов электросвязи в заданном направлении с помощью различных направляющих систем, т.е. кабелей, проводов, волноводов, световодов. Система передачи – это совокупность технических средств, состоящих из комплекса аппаратуры и среды распространения, обеспечивающая образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов передачи первичной сети. Системы передачи предназначены для соединения сетевых узлов и станций первичной сети и организации типовых каналов и групповых трактов. Системы передачи характеризуются разнообразием областей применения, видов передаваемых сообщений, принципов построения. Основные признаки , по которым чаще всего осуществляют классификацию: - место использования на сети (для магистральных, зоновых и местных сетей); - число организуемых каналов ТЧ, т.е. ёмкость систем передачи; - способ передачи сигналов электросвязи (частотное и временное разделение каналов); - среды распространения сигналов электросвязи – непрерывные направляющие среды (цепи, воздушных линий, кабели, волноводы, световоды), открытые среды (радиолинии, радиорелейные линии, линии искусственных спутников Земли).
Рис.6. Классификация систем передачи. Система передачи состоит из комплекса оборудования, в состав которого входит аппаратура оконечных (ОП), промежуточных обслуживаемых (ОУП), полуобслуживаемых (ПОУП), необслуживаемых (НУП), питающих (ПНУП) пунктов и непрерывной направляющей среды. ОП1 НУП ПНУП НУП ПОУП НУП ПНУП НУП ОП2
Рис. 7. Вариант построения системы передачи. Обобщенная структурная схема системы передачи приведена на рис.8. Основными частями системы передачи является каналообразующая аппаратура, аппаратура сопряжения и аппаратура линейного тракта.
Линейный тракт
Рис .8. Структурная схема системы передачи. Каналообразующая аппаратура (КА) обеспечивает образование типовых групповых трактов и каналов передачи. Аппаратура сопряжения (АС) согласует по определённым параметрам каналообразующую аппаратуру с аппаратурой линейного тракта. В состав линейного тракта входит оконечная приёмопередающая аппаратура линейного тракта (ОАЛТ), аппаратура промежуточных пунктов (АП), непрерывная направляющая среда. Промежуточные пункты необходимы для увеличения дальности связи. В зависимости от системы передачи они называются усилительными или регенерационными пунктами. Длинные линии могут содержать десятки и даже сотни промежуточных пунктов, расположенных на определённом расстоянии друг от друга (расстояние между НУП – 1,5…50 км, а между ОУП – 200…240 км). Дальность действия системы передачи для магистральной связи составляет 12500 км, а для зоновой – 600 км. Цифровые системы передачи. Дальнейшем шагом развития систем передачи с ВРК являются цифровые системы передачи (ЦСП). Цифровой называется такая система передачи, в которой все виды сообщений передаются посредством цифровых сигналов.
Цифровой сигнал Оконечная станция А Линейный тракт Оконечная станция Б
Рис.11. Принцип работы цифровой системы передачи. В состав передающего тракта входит специальный преобразователь – кодер, с помощью которого аналоговые (непрерывные) сигналы преобразуются в цифровые. В составе приёмного тракта имеется другой преобразователь – декодер, который производит обратное преобразование. По линейному тракту передаются цифровые сигналы определённой комбинации прямоугольных импульсов постоянной амплитуды. Преобразование аналогового сигнала в цифровой производится в три этапа: вначале аналоговый сигнал подвергается амплитудно-импульсной модуляции (АИМ), затем квантованию по уровню и кодированию каким-либо цифровым кодом. Системы передачи с ЧРК и ВРК используются для передачи как аналоговых , так и дискретных сигналов и широко применяются на сетях связи Однако более перспективными являются цифровые системы передачи по следующим причинам: - обеспечивается высокая помехозащищённость даже при использовании каналов связи с низкими качественными показателями; - качество передачи сигналов практически не зависит от длины линии, так как помехи не накапливаются вдоль линии благодаря использованию регенераторов, восстанавливающих форму сигнала; - существует возможность использования линии передачи с большой пропускной способностью – волноводные, световодные; - единая цифровая форма сигналов всех видов информации позволяет использовать одни и те же технические средства, что повышает их эффективность. ВОПРОСЫ. 1. Понятие направляющая система. 2. Классификация направляющих систем. 3. Воздушные линии связи. 4. Типы ВЛС в зависимости от несущей конструкции . 5. Деление ВЛС по механической прочности . 6. Достоинства и недостатки ВЛС. 7. Классификация кабелей связи. 8. Понятие симметричная цепь. 9. Понятие коаксиальная цепь. 10. Понятие проводники. 11. Понятие диэлектрики. 12. Защитная оболочка. 13. Бронепокровы. 14. Критическая частота. 15. Достоинствам и недостатки волноводов. 16. Преимущества оптических кабелей. 17. Характеристики ОВ. 18. Из чего изготавливаются оптические кабели. 19. Световод. 20. Понятие система передачи. 21. Признаки по которым разделяют системы передачи. 22. Классификация систем передачи. 23. Основы построения системы передачи. 24. Для чего необходимы промежуточные пункты и отличие их названий в различных системах передачи. 25. Структурная схема системы передачи. 26. Достоинства и недостатки системы передачи с ЧРК. 27. Принцип построения системы передачи с ЧРК. 28. Принцип работы системы передачи с ВРК. 29. Причины по которым цифровые системы передачи актуальнее.
ВОПРОСЫ. 1. Что влияет на ослабление радиоволны в воздушном пространстве. 2. Когда радиоволна вызывает нагрев почвы и из-за чего это происходит. 3. Где увеличивается дальность радиосвязи на суше или море. 4. Атмосфера и её состав. 5. Состав ионосферы. 6. Влияние ионосферы на распространение радиоволн. 7. Расчёт дальности распространения радиоволны на расстояние прямой видимости при заданной высоте расположения передающей и приёмной антенн. 8. Наличие какого элемента системы необходимо для осуществления связи на дальние расстояния. 9. Понятие интерференция. 10. Преимущества связи на метровых волнах. 11. Достоинства тропосферных линий связи. Факс по запросу. Система факс по запросу (ФПЗ) позволяет автоматизировать обработку запросов абонентов с предоставлением им факсимильных сообщений. Как показывает практика, при обработке запросов вручную обычно выполняется следующая последовательность действий. Абонент звонит по номеру, на котором не установлен телефакс, и запрашивает какой-либо документ. Сотруднику нужно найти необходимый документ, дойдя до телефакса, установить с абонентом новое соединение (известно, что 75% вызовов не достигают цели с первой попытки – занято, не отвечает и т.д.) и отправить документ. Данный процесс обычно отнимает не менее пяти минут рабочего времени, а при передаче многостраничных документов временные затраты увеличиваются ещё больше. Если допустить , что в день приходится обрабатывать десять запросов , на каждый из которых уходит 5 мин, то получается , что примерно одна восьмая рабочего времени тратится на выполнение рутинной работы. Если даже запрос поступает по линии, на которой установлен телефакс, то не каждый абонент, тем более иногородний, может позволить себе ждать, пока секретарь найдёт необходимый документ. На сегодняшний день применение систем ФПЗ – лучший подход к решению подобного рода проблем . Системы ФПЗ позволяют в цепочке абонент – сотрудник – документ полностью исключить звено «сотрудник».
Рис.3. Обработка запросов абонентов. Это достигается за счёт высоких возможностей взаимодействия с абонентами. Именно по этому признаку системы ФПЗ можно разделить на три вида – простого ответа , вещательные и интерактивные. Работа систем простого ответа выглядит следующим образом. Организация, имеющая в своём распоряжении систему ФПЗ , указывает в рекламе рядом с каждым коммерческим предложением его индекс. Клиент, позвонивший с телефакса по номеру системы ФПЗ, вводит один из этих индексов, используя функции тонального набора, доступную на любом современном телефаксе. В ответ система автоматически высылает соответствующий индексу документ, в котором содержится подробная информация о коммерческом предложении. Все документы хранятся в виде файлов специального формата. Их можно создать двумя путями: позвонить на номер системы с обычного телефакса и передать документ, после чего он будет автоматически преобразован в используемый формат; преобразовать текстового или графического редактора в используемый с помощью специального программного обеспечения. Возможности систем простого ответа не выходят за рамки приведённого примера. Они просты в установке , их техническое обслуживание заключается лишь в пополнении библиотеки документов. Всё это обуславливает их минимальную по сравнению с другими видами систем ФПЗ стоимость, которая определяется используемой факсимильной платой и программным обеспечением. Она варьирует от 450 дол. (за систему, обслуживающую одну линию) до десятков тысяч долларов (за системы, обрабатывающие одновременно десятки запросов). Вещательные системы ФПЗ.В отличие от систем простого ответа позволяют абоненту выбирать документ, следуя кратким речевым инструкциям. Система «поднимает трубку», приветствует абонента и проигрывает речевое меню. Разные пункты меню содержат информацию, соответствующие разным видам продукции или услуг, предлагаемых организацией. В ответ абонент может сделать следующее: как в предыдущем случае, ввести известный индекс предложения и сразу получить необходимый документ; нажать клавишу, соответствующую одному из пунктов меню; переключиться на оператора. При выборе абонентом пункта меню система проигрывает речевое сообщение, которое содержит информацию о конкретных товарах или услугах и соответствующих им индексах. Абонент вводит заинтересовавший его индекс (или несколько индексов) и получает соответственно один или несколько документов. Вещательные системы позволяют организовать древовидные речевые меню с разным числом ветвей и уровней, информация в которых может быть представлена как в факсимильном, так речевом виде. Техническое обслуживание вещательных систем заключается не только в пополнении библиотеки документов, но и в строгом контроле за структурой меню. Организация таких меню требует аккуратного и продуманного подхода. Стоимость вещательных систем по сравнению с системами простого ответа выше минимум в 1,5 раза. Это объясняется применением дополнительного аппаратного обеспечения, для управления работой которого также необходимы более сложные программы. Интерактивные системы ФПЗ. Так же как и вещательные , позволяют абонентам получать доступ к информации с помощью индексов и древовидного меню. Разница между этими системами состоит в том, что интерактивные системы ФПЗ могут предоставлять каждому абонента не только однотипные документы, но и индивидуальные. Они создаются системой в процессе общения, в зависимости от набираемой абонентом на телефонном аппарате последовательности команд. Выглядит это следующим образом. Абонент звонит на номер системы ФПЗ, вводит свой персональный номер, код и , следуя речевым инструкциям, получает доступ к персональной информации. Другой вариант – абонент отвечает на вопросы системы, которая формирует сообщение в зависимости от ответов, включая/не включая те или иные данные в документ. Таким образом, все сообщения, высылаемые интерактивной системой ФПЗ, индивидуальны для каждого абонента. Интерактивные системы ФПЗ предоставляют абонентов самый высокий уровень сервиса. Они сложнее в установке и эксплуатации, так как для создания высылаемых документов требуется оперативное обращение к различным базам данных, а следовательно, интеграция с ЛВС. Соответственно цена таких систем самая высокая среди систем ФПЗ и определяется как стоимость аппаратного и программного обеспечения, так и стоимость услуг специалистов по её наладке и запуску. Факс-рассылка. Системы факс-рассылки целесообразно использовать в организациях, которым по роду своей деятельности приходится рассылать большие объёмы факсимильных сообщений большому числу адресатов. Системы факс-рассылки обычно строятся на базе ПК с помощью многоканальной факсимильной карты, что позволяет одновременно рассылать по разным линиям различные по содержанию документы разным группам адресатов. Для рассылки документов, например, 1000 абонентам достаточно объединить их телефонные номера во временную группу и соотнести её с рассылаемыми документами. Системы факс-рассылки обычно без проблем взаимодействуют с любой широко распространённой базой данных, используя хранящуюся в ней информацию о номерах абонентов. После этого, если необходимо, указывается интервал времени, в течении которого следует производить рассылку. Всё остальное система делает автоматически. Клиентская служба Бюрофакс. Предназначена, в первую очередь, для предоставления услуг факсимильной связи потребителям, не имеющих факсимильных аппаратов (телефаксов). Служба Бюрофакс обеспечивает передачу, приём и доставку сообщений с помощью факсимильного терминального оборудования, располагаемого в так называемым «бюро общего пользования». Базой для создания предприятиями телеграфной подотрасли службы Бюрофакс являются существующая служба доставки телеграмм и разветвленная сеть отделений связи, в которых предоставляются телеграфные услуги и которые могут быть использованы развертывания факсимильных «бюро общего пользования». Служба Бюрофакс предоставляет для потребителей следующие услуги: - подачу документов для отправки через операционное окно передающего отделения связи; - подачу документа с факсимильной установки отправителя; - доставку факсимильного сообщения адресату (получателю) доставщиком; - доставку факсимильного сообщения получателю средствами электросвязи на факсимильную установку; - доставку факсимильного сообщения средствами почты; - выдачу факсимильного сообщения получателю без предварительного уведомления (до востребования); - выдачу факсимильного сообщения получателю по предварительному уведомлению, переданному средствами почты или электросвязи (по телефону, на абонентскую установку АТ/Телекс); - различные категории срочности передачи и доставки сообщений. Способ доставки сообщения получателю определяется отправителем. Служба передачи газет. Обеспечивает передачу факсимильных способом оригиналов-оттисков центральных газет, поступающих от издательств в пункты децентрализованного печатания. Для передачи газетных полос применяются некоммутируемые каналы: дуплексные вторичные широкополосные каналы наземных систем передачи, симплексные групповые тракты спутниковых систем («Москва», «Орбита»), первичные цифровые каналы спутниковых систем передачи «Орбита-РВ». Передачу газетных полос осуществляется из центра (издательство «Пресса») циркулярными пучками. Сеть построена с использованием аналоговой факсимильной оконечной техники «Газета-2». Применение аналогового способа передачи не обеспечивает в полной мере требований, предъявляемых полиграфистами. Перестройка служб передачи газет связана в основном с изменениями, происходящими в редакционно-издательской сфере, с внедрением компьютерных технологий. Передача газет в дальнейшем постепенно превращается в передачу файлов между компьютерами редакционно-издательских комплексов, т.е. передачу данных. При этом методы ввода и вывода сообщений останутся на ближайшую перспективу факсимильными. ВОПРОСЫ. 1. Когда и кем был запатентован первый телефакс. 2. Выполнение какого условия необходимо для построения единой доступной для каждого пользователя сети электросвязи. 3. Принцип факсимильной передачи сообщений. 4. Понятие развёртка и для чего она необходима. 5. Схема факсимильной связи. 6. Недостатки традиционных абонентских установок. 7. Факс-сервер. 8. Факс-сервер передача информации. 9. Факс-сервер приём информации. 10. Факс по запросу. 11. Работа систем простого ответа. 12. Вещательные системы ФПЗ. 13. Интерактивные системы ФПЗ. 14. Факс-рассылка. 15. Служба передачи газет. Тема 2.4. Сеть звукового вещания (СЗВ) 1.Общие сведения о системах звукового вещания. 2.Построение передающей сети радиовещания. ВОПРОСЫ. 1. Что представляет собой система ЗВ. 2. Кто занимается организацией ЗВ. 3. Каким образом построена система ЗВ. 4. На какие вещательные зоны разделена территория нашей страны. 5. Что формируется из четырёх программ ЗВ. 6. Состав системы ЗВ. 7. Тракт формирования программ ЗВ. 8. Тракт первичного распределения программ ЗВ. 9. Региональный принцип построения магистральной сети программы ЗВ. 10. По какому принципу строится внутризоновая сеть программ ЗВ. 11. Состав сети распределения программ ЗВ. 12. Тракт вторичного распределения программ ЗВ. 13. Тракт приёма программ ЗВ. Структура и функции У-ЦСИО. Общие положения. Основное направление совершенствования средств электросвязи в последние десятилетия – завершение опытной и начало коммерческой эксплуатации узкополосных сетей интегрального обслуживания (У-ЦСИО),начало разработки международными организациями концепции широкополосной ЦСИО (Ш-ЦСИО), разработка методов и средств коммутации, обеспечивающих высокую производительность узлов коммутации, а также средств высокоскоростной передачи сообщений. Пользователи сетей электросвязи предъявляют повышенные требования к составу и качеству услуг. Современная сеть электросвязи должна обеспечивать доступ пользователей к множеству служб: речевой, данных, текста, изображений, телеконференций, выход к базам данных сетей ЭВМ, выход пользователей частотных локальных сетей к абонентам сетей общего пользования и др. В 1990-1992 гг. практически все экономически развитые страны мира приступили к коммерческой эксплуатации узкополосных ЦСИО. Понятие интеграции в ЦСИО. Цифровая сеть интеграционного обслуживания – результат эволюции сетей передачи данных и интегральной цифровой сети связи (ИЦСС). ИЦСС в 70-е годы ХХ в. и называлась интегральной, в ней были реализованы лишь первые два шага интеграции (объединения): - интеграция элементной базы средств управления и коммутации (использование однотипных электронных компонентов): - интеграция способов разделения каналов в коммутационном и каналообразующем оборудовании . В такой сети информация пользователей передавалась в цифровой форме только по цифровым трактам между станциями и узлами и в коммутационном поле, абонентские линии оставались аналоговыми. Цифровой сетью называют сеть электросвязи, в которой информация передаётся (по абонентским и соединительным линиям) и коммутируется (на станциях и узлах) в цифровой форме. Цифровой сетью интегрального обслуживания называют такую цифровую сеть, которая поддерживает множество служб электросвязи. Под интеграцией обслуживания (служб) понимают объединение нескольких служб (речи, данных, изображений и др.), поддерживаемых одной сетью. Понятие: интегральная сеть цифровой сети связи (ИЦСС), сеть с интеграцией служб и цифровая сеть интегрального обслуживания имеет много общего, но не совпадают. Такие различия в названии сетей, каждая из которых поддерживает несколько служб, вызваны их особенностями. Так, в ИЦСС объединяющими (интегрирующими) является временное разделение каналов в каналообразующем и коммутационном оборудовании и элементная база коммутации и управления, а в У-ЦСИО, кроме этого, происходит интеграция способов коммутации (коммутации каналов, коммутации пакетов) и ряда служб, поддерживающихся ранее другими сетями. Особенности ЦСИО. Рассмотрим особенности ЦСИО, отличающие её от других сетей. Основные свойства ЦСИО: а). возможность передачи информации в цифровой форме от одного терминала (Т) до другого; б). предоставление широкого спектра услуг (видов сервиса), включающего передачу речевой и неречевой информации; в). возможность подключения разнообразных терминалов к сети с помощью многоцелевых стандартных согласующих устройств (интерфейсов) пользователь – сеть; г). обеспечение централизованной сигнализации(по общему каналу) с высокой скоростью и верностью; д). Обеспечение любого из требуемых способов коммутации: каналов или пакетов; е). обеспечение цифрового транспортного соединения между терминалами оконечных абонентских пучков; ж). предоставление пользователям доступа к большому числу речевых и неречевых служб через общую абонентскую линию; з). предоставление пользователям доступа к сети через небольшое число стандартных многоцелевых интерфейсов.
ЦСИО
Рис .1. Структурный состав ЦСИО. Концепция ЦСИО детально определена в рекомендациях серии I международного союза электросвязи МСЭ-Т (ITU-T). У-ЦСИО поддерживает множество служб , а именно: телефонной связи, телекса, факсимильной связи, телетекса, телефакса, бюрофакса, телеконференций, передачи данных (ПД) с КК, ПД с КП и др. Под службой электросвязи понимают виды обслуживания. Службы предоставляют услуги абонентам. Сеть электросвязи как совокупность технических средств и служб предоставляет услуги абонентам. Отличие понятий сетей и служб (услуг) видно хотя бы из того, что служба передачи данных родилась , не имея своей сети. Для передачи данных использовались некоммутируемые каналы, телефонная сеть и сеть телекс. Позже начали создаваться
       
Рис.2. Виды служб и поддерживающих их сетей. Различают три условия интеграции цифровых сетей: 1). элементной базы ; 2). способов разделения каналов (временное разделение) в коммутационном и каналообразующем оборудовании; 3). служб (видов) электросвязи. Требования предъявляемые у ЦСИО. Цифровая сеть интеграционного обслуживания должна обеспечивать следующие требования: 1. установление связи различных служб к одному абоненту по одной абонентской линии, имеющей один номер; 2. в перспективе передачу любого вида информации (представленной изначально в аналоговой или дискретной форме) с помощью одного многофункционального терминала; 3. возможность одновременной передачи информации различных видов; 4. снижение тарифов за услуги электросвязи; 5. улучшение качества передачи информации (по сравнению с качеством передачи на существующих сетях); 6. более эффективное использование каналов и линий сети; 7. возможность передачи информации с помощью стартстопных , синхронных и пакетных установок; 8. установление соединения для передачи данных (в режиме коммутации каналов) не более чем за 1 с; 9. доставку сообщения не более чем за 10 с; 10. разъединение соединения не более чем за 10 мс; 11. возможность расширения обслуживания на подвижные объекты; 12. возможность расширения служб ввод новых видов информации; 13. коэффициент ошибок не должен превышать 14. предоставление по требованию пользователя широкого круга дополнительных видов обслуживания (ДВО), например прямого вызова, многоадресный вызов и др.; 15. передача абоненту любых необходимых сигналов, оповещающих его о фазе соединения или об отклонении процессов установления соединения от нормы. Узкополосные ЦСИО, обладают перечисленными свойствами, имеют следующие достоинства: 1. высокая скорость передачи информации (до 64 Кбит/с) для большинства служб нетелефонного типа; 2. предоставление абонентам возможности пользоваться многофункциональным терминалом, подключенным к одной линии и имеющим один номер для входящего вызова; 3. более низкий тариф оплаты за передачу данных; 4. возможность передачи информации в цифровой форме между двумя абонентскими пунктами (терминалами); 5. наличие системы сигнализации №7 с коммутацией пакетов, обеспечивающей эффективное использование средств связи; 6. возможность выбора одного из способов коммутации (КК или КП) на станциях ЦСИО; 7. совместимость с существующими сетями; 8. адатпируемость терминалов для передачи информации различными способами.
   
Рис.3. Группы рекомендаций МККТТ, относящиеся к ЦСИО. Общие принципы построения ЦСИО, концепция, терминология описаны в рекомендациях группы I.100. Службы, поддерживаемые ЦСИО, описаны в рекомендациях группы I.200. Необходимо отметить важность изучения аспектов, связанных со службами и услугами в ЦСИО, так как всё своеобразие таких сетей заключено в поддержке многообразных служб, базировавшихся ранее на других сетях. В группе рекомендаций (начиная с I.300) изложены принципы адресации, нумерации, маршрутизации в процессе установления соединений, функциональные характеристики сети, эталонная модель протоколов. Требования к интерфейсу пользователь-сеть изложены в рекомендациях группы I.400, а к межсетевому интерфейсу – в рекомендациях группы I.500. Требования к системе управления У-ЦСИО и к технической эксплуатации приведены в рекомендациях группы I.600. Структура и функции У ЦСИО. Первые проекты цифровой телефонной сети, названной тогда ИЦСС, были начаты в середине 60-х годов ХХ в. Тогда в ИЦСС была реализована интеграция каналообразующего и коммутационного оборудования на основе применения ИКМ с временным делением каналов (ВДК). В Европе стандартизована аппаратура ИКМ-30/32, а в США, Японии и некоторых других странах – ИКМ-24.
   АТС АМТС АТС
  
   АЛ ИКМ ИКМ
Рис.4. Структурная схема телефонной ИЦСС. В ИЦСС цифровой поток не доводился до абонентского пункта. Эта сеть поддерживала два вида служб: телефонную и ПД. Для каждого вида служб необходим свой интерфейс с сетью. Многофункциональный терминал на такой сети неэффективен из-за большой сложности. Абоненту не предоставлялся стандартный цифровой стык для подключения оконечных аппаратов различных служб. Для перехода от ИЦСС к ЦСИО необходимо выполнить целый комплекс требований, вытекающий из особенностей каждого из служб, поддерживаемых сетью. Служба телефонной связи обслуживает речевой трафик. Особенность его состоит в том, что информация передаётся по каналу в одном направлении в любой момент времени. При передаче речевой информации недопустимы задержки, превышающие 25 мс. (Ухо человека чувствительно к задержке сигналов в транспортной системе и к колебаниям величины задержки во времени.) Поэтому использование методов коммутации пакетов при передаче речевой информации в ЦСИО требует ужесточение требований, предъявляемых к сети при передаче данных. Положительная черта речевого трафика – его относительная устойчивость к потере части сообщения при передаче по сети. Особенность трафика данных состоит в малой чувствительности к абсолютной величине задержки и в большой чувствительности к потере части сообщения из-за блокировок в сети. ВОПРОСЫ. 1. К каким службам должна обеспечивать доступ современна сеть электросвязи. 2. Первые шаги интеграции. 3. Понятия цифровая сеть и цифровая сеть с интеграцией служб. 4. Что понимается под интеграцией обслуживания. 5. Основные свойства ЦСИО. 6. Состав У-ЦСИО. 7. Условия интеграции цифровых сетей. 8. Требования, предъявляемые к ЦСИО. 9. Достоинства У-ЦСИО. 10. Схема телефонной ИЦСС. 11. Где описываются общие принципы построения ЦСИО. 12. Основные характеристики ЦСИО. Требования, предъявляемые к Ш-ЦСИО. Рассмотрим параметры различных служб электросвязи, на основе которых сформируем требования к Ш-ЦСИО. Службы электросвязи в основном характеризуются тремя параметрами: - скорость передачи; - временем занятия ресурсов сети (длительностью сеанса связи); - пачечностью – отношением среднего времени сеанса связи к среднему времени передачи информации (Тс/Тпи). Величины этих параметров определяют выбор типа транспортной системы ЦСИО для данной службы. В табл. 1 приведены параметры известных служб электросвязи. Из этой таблицы видно, насколько существенно отличаются характеристики служб, поддерживаемых Ш-ЦСИО. Так, скорость передачи подвижных изображений отличается от скорости передачи данных телеметрии более чем в Параметры служб электросвязи. Таблица 1.
В табл.2 приведены требования различных служб к задержкам, скоростям передачи, а также величина нагрузки в ЧНН для различных типов сообщений. Наименьшая задержка допустима при передаче речевой информации в цифровой форме (30 мс). Более высокие значения задержки приводят к заметному для пользователей ухудшению разборчивости речи. Значительно большие значения задержки допустимы при передаче больших массивов данных (файлов). Наименьший объём сообщений характерен для телекса, а наибольший – для файлов. Наибольшую нагрузку в ЧНН создают телевизионные передатчики, а наименьшую – терминалы телекса. В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т все службы электросвязи делят по функциональному признаку на две группы: 1. интерактивные службы; 2. службы распределения информации (трансляционного типа). Типы сообщений и их характеристики. Таблица 2.
Интерактивный обмен – это взаимодействие по крайней мере двух объектов. Различают три разновидности интерактивного обмена: диалог, обмен сообщениями с хранением и поиск. Обмен типа диалога имеет место при двухсторонней связи оконечных устройств пользователей без хранения информации где бы то ни было в сети. Перечислим службы, требующие интерактивного обмена: конференцсвязь, видеотелефонная связь, высокоскоростной телефакс, передача больших массивов данных (файлов). При обмене сообщениями с хранением передаваемая абонентом информация накапливается в буферных накопителях станций сети при отсутствии свободных каналов и после их освобождения передаются адресату. Такой обмен предлагают службы передачи данных, видеопочты, электронной почты, передачи изображений высокой чёткости. Обмен типа поиска предполагают информационные службы. Выход к этим службам позволяет абоненту отыскивать и получать требуемую информацию. Интерактивные данные отличаются высокой пачечностью, т.е. низким использованием ресурсов сети (каналов, линий) в течение сеанса связи. К службам распределения информации относятся теле- и радиовещание, трансляция документов (электронная газета). Различают две разновидности вещательных служб: управляемое абонентом вещание и неуправляемое. Вещание без управления со стороны абонента подразумевает невозможность влить на начало и порядок представления информации (подобно традиционному телевидению или радиовещанию). Вещательные службы, предполагающие услугу «управления вещанием», организуют передачу циклически повторяющихся блоков информации. Благодаря такой организации абонент может выбрать вид требуемой информации и начало её предъявления. К службам этого типа относятся обучение и тренинг на расстоянии. Широкополосные службы предъявляют высокие требования к средствам передачи и коммутации Ш-ЦСИО. Например, для цветного телевидения необходима скорость 4-6 Мбит/с, для телевидения с высокой чёткостью – 16-24 Мбит/с, для передачи файлов – до 200 Мбит/с. в настоящее время эксплуатируются физические среды (волоконно-оптические линии связи) и системы передачи (синхронная цифровая иерархия), обеспечивающие передачу информации с такими высокими скоростями. Решение задач третьего этапа перехода к Ш-ЦСИО связано прежде всего с созданием эффективных средств коммутации пакетов с такими высокими скоростями. Для того чтобы удовлетворить требованиям всех рассмотренных служб, широкополосная ЦСИО должна обладать следующими свойствами: 1. обеспечивать скорость передачи информации не ниже сотен мегабит в секунду; 2. задержка сообщений при передачи от одного оконечного пункта к другому не должна превышать сотен или даже десятков миллисекунд (так норма рекомендованной МСЭ-Т задержки при однонаправленной передаче через два узла без участковой спутниковой связи составляет 80 мс); 3. задержка сообщения на коммутационных станциях сети не должна превышать единиц миллисекунд; 4. система коммутации пакетов одной коммутационной станции должна иметь производительность в несколько сотен тысяч пакетов в секунду. Широкополосная ЦСИО рассматривается МСЭ-Т как результат эволюции узкополосной ЦСИО с основным доступом типа 2В+D. Основные отличия Ш-ЦСИО от У-ЦСИО состоят в следующем: 1) в абонентской сети используется волоконно-оптический кабель (вместо двухпроводной медной абонентской линии); 2) в транспортной системе информация передаётся со скоростями 140 Мбит/с и выше; 3) терминалы ШП служб подключаются в Sb широкополосного интерфейса (при этом сохраняется основной интерфейс 2В+D через эталонную точку S). ВОПРОСЫ. 1. Этапы перехода к Ш-ЦСИО. 2. Скорость передачи основного интерфейса пользователь-сеть. 3. Первый этап перехода к Ш-ЦСИО. 4. Второй этап перехода к Ш-ЦСИО. 5. Третий этап перехода к Ш-ЦСИО. 6. Требования, предъявляемые к Ш-ЦСИО. 7. Параметры и характеристики службы телеметрии, поддерживаемой Ш-ЦСИО. 8. Параметры и характеристики службы передачи данных в интерактивном режиме, поддерживаемой Ш-ЦСИО. 9. Параметры и характеристики службы телефонной связи, поддерживаемой Ш-ЦСИО. 10. Параметры и характеристики службы телефакс, поддерживаемой Ш-ЦСИО. 11. Параметры и характеристики службы передачи файлов, поддерживаемой Ш-ЦСИО. 12. Параметры и характеристики службы видеотелефонной связи, поддерживаемой Ш-ЦСИО. 13. Параметры и характеристики службы ТВ высокой чёткости, поддерживаемой Ш-ЦСИО. 14. Параметры и характеристики службы видеоконференции, поддерживаемой Ш-ЦСИО. 15. Интерактивный обмен. 16. Разновидности вещательных служб. 17. Свойства Ш-ЦСИО. 18. Отличие Ш-ЦСИО от У-ЦСИО. Цель создания ИС. Совершенствование современных сетей электросвязи идёт путём их цифровизации и интеграции всё большего количества служб. Эти службы предлагают как обычные (базовые) услуги, так и большое разнообразие дополнительных видов услуг (обслуживания). Пользователям цифровых станций ещё не полностью цифровизированных сетей может быть предложен большой спектр современных услуг, не доступный другим абонентам сети. Переход к цифровой сети позволит охватить новыми услугами всех абонентов. При предоставлении современных услуг требуется весьма сложная обработка запросов, пересылка больших объёмов данных с высокой скоростью. Если ресурсы, используемые для предоставления услуг, рассредоточены на многих станциях сети, то это приводит к недопустимым задержкам и искажениям информации при её многократной пересылке от одной станции к другой. Для преодоления этих недостатков необходимо использовать такую стратегию предоставления многообразных услуг, которая основывается на централизации наиболее сложной обработки данных и на использовании протоколов информационного обмена (Х.25, СС №7, АРД) между элементами сети, гарантирующих высокие скорость и верность. Разработка технологии ИС началась в 1990 г., а первые рекомендации МСЭ-Т, посвящённые ИС, утверждены в 1992 г. (рекомендации Q.1201 – Q.1203). основная цель ИС состоит в быстром, эффективном и экономичном предоставлении информационных услуг массовому пользователю. Удовлетворение этих требований возможно лишь при построении сетей электросвязи на основе новой концепции, состоящей в том, что функции предоставления ДВО отделяются от основных услуг. В традиционных ЦСК эти функции неразрывно связаны. В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т вся совокупность услуг, предоставляемых сетью, делится на две группы: основные услуги и дополнительные виды обслуживания. Основные услуги связаны с процессами установления соединений (при способе коммутации каналов), тарификации, организации виртуальных соединений (при способе коммутации пакетов), передачи пакетов меду элементами сети. Основные услуги, как правило, редко изменяются и реализуются сетью при обслуживании каждого вызова. Дополнительные услуги весьма разнообразны. Можно упомянуть, например, такие: - универсальный номер доступа (УНД); - персональный номер (ПН); - «зелёный телефон» (ЗТ). Услуга УНД предоставляет возможность по единому номеру, закрепляемому, например, за предприятием, фирмой, банком, получить связь с требуемым пользователем. В процессе предоставления этой услуги ИС запрашивает вызывающего абонента о требуемом подразделении, предлагает дополнительно набрать определённое число знаков номера и адресует вызов на свободный телефон (терминал). Вся требуемая для предоставления ДВО информация концентрируется в сетевых базах данных «интеллектуальной настройки» коммутируемой сети (в частности, телефонной). Услуга ПН подобна той, которой пользуются абоненты сетей подвижной связи. Абонент, желающий получить услугу ПН, регистрируется в ИС и получает логический номер, по которому его можно отыскать независимо от того, где он находится. Для этого он, переезжая в другой населённый пункт страны или мира, сообщает ИС номер (или номера) телефона, куда нужно переадресовывать все входящие вызовы. Услуга ЗТ, относящаяся к «службе 800», обеспечивает установление местных и междугородных соединений с поставщиками информации (например, рекламными фирмами) и передачу информации за их счёт. Услуги, относящиеся у ДВО, реализуются только по специальному запросу пользователя. Разные группы пользователей могут получать разные наборы ДВО. Элементом концепции ИС является отделение функций управления основными услугами от управления ДВО.
2.Концепция и архитектура ИС. Услуги могут быть отнесены к интеллектуальным, если при их предоставлении требуется использовать большие массивы данных и выполнять сложную обработку. Если при разработке и проектировании аппаратных и программных средств новых услуг не исходит из единой концепции, то затраты на их реализацию будут неоправданно велики. Поэтому современный подход к проектированию аппаратных и программных средств услуг основан на модульном принципе. Сущность его состоит в том, что все процедуры реализации услуг делятся на законченные автономные модули услуг – МУ, не зависящие от видов услуг и друг от друга и предоставляющие собой законченные процедуры обработки запросов. Процедуры обмена между модулями услуг тоже стандартизуют. При таком подходе достаточно большой набор модулей позволяет создавать новые услуги путём сочетания имеющихся МУ и интерфейсных модулей. Программа реализации новой услуги будет простой и не потребует больших затрат. Лишь при проектировании экстраординарной по сложности услуги, реализация которой из имеющихся моделей невозможна, потребуется разработка новых модулей. Описанная концепция проектирования услуг интеллектуальных сетей предполагает использование языков высокого уровня, обеспечивающих уменьшение затрат при вводе новых услуг. Таким образом, второй элемент концепции ИС – оригинальная методика структурного проектирования и реализации услуг. Цель создания ИС – интегрирование возможностей средств передачи и обработки данных для предоставления ДВО пользователям на базе традиционных средств телефонных сетей, сетей ПД и ЭВМ. «Интеллект» таких сетей воплощается в скрытом от пользователя механизме выбора и предоставления услуг. Прежняя стратегия ввода новых ДВО основывалась замене старой (с меньшим набором ДВО) версии ПО на всех узлах сети на новую (с новым набором ДВО). В ИС добавление новых ДВО обеспечивается изменением программных средств в сетевой базе данных (БД) без изменения ПО на станциях и узлах сети. Однако такая индифферентность ПО станций к видам и составу ДВО подразумевает наличие на станциях сети средств доступа к ресурсам ИС, а на одном из уровней распределение ресурсов ИС – средств управления предоставлением ДВО. На рис.1 показан пример расширения спектра ДВО в ИС. Для ввода новой услуги требуется изменения только в БД ИС.
База данных интеллектуальной сети
Рис.1. Иллюстрация способа расширения состава ДВО в ИС. Характерны следующие свойства ИС: - наличие централизованных баз данных, в которых содержится исчерпывающая информация о сети и её пользователях; - доступ к БД с высокой скоростью; - применение протоколов системы сигнализации №7 (СС №7) и Х.25 для связи разных компонентов сети и сетей друг с другом, обеспечивающих высокую верность обмена информацией; - простота доступа к службам и БД при оперативном создании и модификации услуг и при предоставлении заказчикам доступа к данным, характеризующим обслуживание их запросов. Интеллектуальные сети имеют следующие преимущества: - контроль пользователем тех данных, которые характеризуют все нюансы обслуживания его запроса сетью; - гибкость управления службами и услугами благодаря централизации данных в БД и высокой скорости обмена информацией в сети; - упрощённый и оперативный ввод новых служб и услуг благодаря использованию модульного принципа проектирования и реализации новых услуг. Первой известной интеллектуальной услугой телефонной сети была услуга с индексом 800 (сервис 800), введённой в США компанией АТ&Т в 1967 г. Эта услуга обеспечивала возможность оплаты за разговор вызываемым абонентом, что оказалось выгодным некоторым фирмам. Предоставление интеллектуальных услуг оказалось возможным после ввода АТС с программным управлением. Рекомендации МСЭ-Т, относящиеся к ИС, содержатся в группе Q.12ХХ. Структура интеллектуальной сети иерархичная (рис.3). На одном из уровней этой иерархии размещают средства обработки запросов пользователей и реализации услуг. Такая централизация технологична в том отношении, что позволяет не распылять ресурсы. Однако она же требует высокой скорости транспортировки больших массивов данных между объектами разных уровней. Поэтому средства одного из уровней ИС обеспечивают транспортировку сообщений с высокой скоростью и верностью. Верхний уровень ИС – подсистема административного управления (ПАУ) сетевыми ресурсами. На лежащем ниже уровне находится сетевая информационная база данных – СИБД. На следующем уровне функционирует интерпретатор вида услуги – ИВУ. На нижнем уровне находится пункт коммутации услуг – ПКУ.
Рис.2. Структура ИС. Функциями ПАУ являются: - предоставление технических средств эксплуатации и технического обслуживания интерпретаторам видов услуг (дистанционная нагрузка программных средств, контроль работоспособности ИВУ, дистанционное восстановление данных и техобслуживания); - коммерческое управление (предоставление абонентам возможности пользоваться данными одной или нескольких служб). Подсистема административного управления содержит собственную информационную БД (СИБД) и может вести обмен с внешними БД через сеть коммутации пакетов по протоколу Х.25 или по протоколу системы сигнализации №7 МСЭ-Т. Эта подсистема обеспечивает управление ресурсами сети, необходимыми для предоставления ДВО, интерпретацию вида ДВО. Для связи с ИВУ используется сеть с КП. В СИБД хранятся многообразные данные и программы реализации услуг – ПРУ. Каждой услуге соответствует своя ПРУ, которая составляется из модулей услуг. Конкретная ПРУ определяет тип и последовательность действий для реализации какой-либо услуги. Интерпретатор вида услуги выполняет в реальном времени функции обработки запросов для одной или многих служб. Запросы на предоставление услуги поступают в ИВУ от ПКУ. Основная функция ИВУ – контроль реализации протокола услуги, при этом необходим обмен с БД соответствующей службы. Пункт коммутации услуги распознаёт запросы на предоставление ДВО по коду, набираемому пользователем, и формирует заявки к ИВУ. Средства ПКУ являются ведомыми по отношению у ИВУ. Команды, поступающие от ИВУ, определяют последовательность обработки запроса на предоставление услуг. Обмен между ПАУ и ИВУ, а также между ПКУ и ИВУ обеспечивается с помощью транспортных сетей по протоколам Х.25 или СС №7. Для предоставления ДВО пользователям, независимо от того, в какую из станций они включены, необходимо добивать модуль ПКУ. Кроме того, для охвата новыми услугами возможно большего количества пользователей, не являющихся абонентами ЦСИО, необходимы специальные средства взаимодействия с пользователем во время подготовки к предоставлению услуги – так называемая интеллектуальная периферия (ИП). Если абонент включен в цифровую АТС, то функции ПКУ реализуется на этой же станции. Пользователи могут иметь доступ к ПКУ как с помощью телефонного аппарата, так и с помощью ПЭВМ. Если абонент включен в АТС, где нет ПКУ, то доступ к ИС реализуется по межстанционным каналам, продолженным между данной АТС и узлом сети, где имеется ПКУ. ВОПРОСЫ. 1. Для чего нужно создавать ИС. 2. Основная цель ИС. 3. На какие группы делятся услуги, предоставляемые пользователю сетями электросвязи. 4. Услуга УНД. 5. Услуга ПН. 6. Услуга ЗТ. 7. Цель создания ИС. 8. Свойства ИС. 9. Расширение спектра ДВО в ИС. 10. Преимущества ИС. 11. Структура ИС. 12. Уровни ИС. 13. Функции ПАУ. 14. Подсистема административного управления. 15. Основная функция ПАУ. Виды сигнализации. Под сигнализацией в сетях связи понимается совокупность сигналов, передаваемых между элементами сети, и способов их передачи для обеспечения установления и разъединения соединения при обслуживании вызовов, а также для передачи служебной информации. Звеном сети электросвязи называется участок тракта передачи информации, ограниченный двумя смежными узлами коммутации или узлом коммутации и абонентским терминалом. В зависимости от звена (участка) сети различают следующие виды сигнализации (рис. 1) : • абонентская - на участке между абонентским терминалом и коммутационной станцией; • внутристанционная - между различными функциональными узлами и блоками внутри коммутационной станции; • межстанционная - между различными коммутационными станциями в сети. Сигналы, передаваемые по телефонным каналам и линиям, разделяются на три группы: линейные сигналы, сигналы управления и информационные акустические сигналы. В состав абонентской сигнализации включены все сигналы, передаваемые между абонентским терминалом и АТС (информационные акустические сигналы и информация о номере абонента).
Рис. 1. Виды сигнализации в телефонных сетях связи. К ним относятся сигналы вызова станции, ответа станции, набора номера, посылки и контроля посылки вызова, занятости абонента и др. Эти сигналы называются абонентскими сигналами. Они предоставляют адресную информацию, а также являются акустическим сопровождением линейных сигналов для информирования абонентов о состоянии обслуживания вызова. Внутристанционная сигнализация зависит от архитектуры и принципов построения системы коммутации, используемой элементной базы и является специфической для каждого вида системы. В состав межстанционной сигнализации включены все сигналы, передаваемые между коммутационными узлами. К таким сигналам относятся линейные сигналы и сигналы маршрутизации (их также называют сигналами управления или регистровыми сигналами). Линейные сигналы используются между станциями для взаимного информирования о состоянии линии в процессе обслуживания вызова. К ним относятся сигналы занятия, подтверждения занятия, ответ вызываемого абонента, а также сигналы отбоя вызываемого и вызывающего абонента. Эти сигналы отмечают основные этапы установления соединения (исходное состояние, занятие, ответ, разъединение и др.). Совокупность линейных сигналов и способов их передачи образует линейную сигнализацию. В зависимости от системы коммутации и способов передачи линейных сигналов существуют различные системы линейной сигнализации. Сигналы маршрутизации (регистровые сигналы) предоставляют адресную информацию для маршрутизации вызовов к месту назначения. К ним относятся информация о номере вызываемого абонента, информация о категории и номере вызывающего абонента, частотный запрос АОН (автоматический определитель номера) и др. Для координатной АТС эти сигналы называют регистровыми, так как они выдаются из регистра. Вследствие широкого распространения в недавнем прошлом координатных систем коммутации применительно к сигналам маршрутизации часто используют термины «регистровые сигналы», «регистровая сигнализация». Совокупность сигналов маршрутизации и способов их передачи образует регистровую сигнализацию.
Рис. 2. Классификация видов сигнализации.
Классификация видов сигнализации, используемых на телефонных сетях России, представлена на рис. 2.
2.Способы передачи межстанционной сигнальной информации. Сигнальная информация (линейные и регистровые сигналы) между станциями может передаваться тремя основными способами. 1. Передача сигналов непосредственно по телефонному каналу, где сигналы передаются постоянным током (DC signaling) или токами тональной частоты (в пределах диапазона 300-3400 кГц). Системы сигнализации, использующие данный способ передачи сигналов, получили название внутриполосные системы сигнализации. Данные системы сигнализации ассоциируются с аналоговыми декадно-шаговыми станциями, реализующими принцип непосредственного управления. Эти станции состоят из отдельных ступеней искания, каждая из которых имеет свой собственный механизм управления и совмещает функции управления и коммутации. На рис. 3 приведена иллюстрация способов сигнализации непосредственно по телефонному каналу. Рис. 3. Схема сигнализации непосредственно по телефонному каналу. Для этого способа сигнализации характерно, что в процессе обслуживания вызова сигнальная (сплошные линии) и полезная (пунктирные линии) информация проходит один и тот же путь как внутри станции, так и вне ее по межстанционным соединительным линиям. 2. Передача сигналов по выделенному сигнальному каналу, в качестве которого используется 16-й временной интервал в ИКМ тракте либо выделенный частотный канал вне разговорного спектра канала тональной частоты (ТЧ), например 3825 Гц. Системы сигнализации, использующие данный способ передачи сигналов, получили название системы сигнализации по выделенному сигнальному каналу (ВСК). Данные системы сигнализации ассоциируются с координатными станциями, где в отличие от декадно-шаговых станций отдельные ступени искания заменяются коммутационными блоками, а для установления соединений вводятся специальные управляющие устройства - регистры (Per) и маркеры (М), отделенные от коммутационных блоков. Такая технология позволяет добиться большей гибкости в управлении вызовами и является более экономичной. Способ сигнализации по ВСК представлен на рис. 4. Для этого способа сигнализации характерно то, что в процессе обслуживания вызова сигнальная и полезная информация вне станции проходит один и тот же путь, но внутри станции цепи прохождения этих сигналов разделены. Согласно рис. 4 разговорная информация проходит через коммутационные блоки (сплошные линии), а сигнальная информация (пунктирные линии) - через управляющие устройства. Рис. 4. Схема сигнализации по выделенному сигнальному каналу.
Первые два способа передачи сигнальной информации обладают ограниченными возможностями. В частности, имеются ограничения на общее число состояний шлейфа и на число комбинаций частот. Эти недостатки не относятся к третьему способу передачи сигнальной информации. 3. Передача сигналов по общему каналу сигнализации, где передача сигнальной информации осуществляется по тракту, который предоставляется для целого пучка телефонных каналов по принципу адресного использования. В данном случае сигналы передаются в соответствии со своими адресами и размещаются в общем буфере для использования каждым телефонным каналом как и когда это потребуется. Системы сигнализации, использующие данный способ передачи сигналов, получили название системы общеканальной сигнализации (ОКС). В системе ОКС тракты сигнализации и разговорные тракты разделены. Такое разделение происходит как внутри, так и вне станции, тем самым оптимизируются процессы управления, коммутации и сигнализации (рис.5). Для ОКС может применяться отдельная сеть сигнализации либо сигнализация может быть реализована с использованием сети с коммутацией каналов путем занятия специальных выделенных каналов (например 16-й временной интервал цифрового потока ИКМ). Разговорная информация также проходит через коммутационные блоки, однако сигнальная информация передается по отдельному тракту как внутри, так и вне станции. Такой подход дает максимальную гибкость в оптимизации станции и развитии сигнализации.
Рис. 5. Схема сигнализации по общему каналу (ОКС). ВОПРОСЫ. 1. Понятие сигнализации в сетях связи. 2. Понятие звено сети. 3. Виды сигнализации. 4. Состав абонентской сигнализации. 5. От чего зависит внутристанционная сигнализация. 6. Состав межстанционной сигнализации. 7. Линейные сигналы. 8. Сигналы маршрутизации. 9. Классификация видов сигнализации. 10. Регистровая сигнализация. 11. Передача сигналов непосредственно по телефонному каналу. 12. Передача сигналов по выделенному сигнальному каналу. 13. Передача сигналов по общему каналу сигнализации. Основные способы передачи сигнальной информации. ВОПРОСЫ. 1. Понятие абонентской сигнализация. 2. Сигналы о состоянии терминала. 3. Дополнительные тональные сигналы. 4. Взаимодействия абонентского терминала со станцией. 5. Диаграмма обмена абонентскими сигналами в процессе обслуживания местного вызова. 6. Способы набора номера. 7. Импульсный набор номера. 8. Тональный набор номера. 9. Построение временной диаграммы посылки заданного абонентского номера импульсным способом. Характеристики ОКС. В общеканальной системе сигнализации (ОКС) отсутствует строгое соответствие между сигнальными и разговорными каналами. При этом маршрут передачи сигнальной информации в сети может отличаться от маршрута передачи пользовательской информации. В ОКС информация передаётся между станциями посредством специально организованной сети сигнализации (рис.1.), которая фактически является сетью передачи данных и предназначена для связи между собой центральных (координатных) процессоров коммутационных станций. Можно считать, что в такой сети процессоры коммутационных станций являются узловыми пунктами передачи сигнальной информации, а сами АТС – «абоненты» сигнальной сети. В отличие от сигнализации CAS в ОКС отсутствует разделение сигналов на линейные и регистровые.
Рис.1. Сеть сигнализации. Одним из основных преимуществ ОКС является большая ёмкость одного сигнального канала. Например, для установления телефонного соединения на передачу сигнальной информации в ОКС затрачивается значительно меньше времени в отличие от CAS. Это означает, что одного сигнального канала (64 кбит/с) достаточно для обслуживания до нескольких тысяч разговорных каналов. Вся сигнальная нагрузка на АТС обслуживается управляющим устройством ОКС, и отсутствует необходимость в организации специальных устройств приёма и передачи линейных и регистровых сигналов для каждого канала сигнализации. Сигнальная информация в ОКС кодируется последовательностью байтов, которая передаётся между узлами сети и обрабатывается в них, а алфавит передаваемых сигналов неограничен. Таким образом, основными преимуществами ОКС являются: 1. экономичность; 2. скорость передачи; 3. надёжность; 4. большая ёмкость канала; 5. гибкость. Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ) рекомендовал две системы ОКС. Первая – МККТТ №6 (ОКС №6) – была принята для сигнализации на международной сети. Вторая система ОКС №7 принята в 1980 г. как сигнализация для цифровых сетей связи со скоростью передачи канала 64 кбит/с и получила широкое распространение. Остановимся подробнее на ОКС №7. ОКС №7 определяет сигнализацию между коммутационными станциями в цифровой национальной сети (включая УПАТС), а также в центрах эксплуатации и обслуживания. На ОКС №7 базируется построение цифровой сети с интеграцией служб. Следует отметить, что обмен сигнальной информации между удалёнными абонентскими блоками (концентраторами) и цифровой АТС относится к внутристанционной сигнализации и также базируется на ОКС, но не соответствует точно ОКС№7, предназначенной для межстанционной сигнализации. Базовая структура ОКС№7. В качестве аналогии для ОКС№7 можно привести сеть транспортных перевозок (автодорожная сеть). Дороги используются абсолютно независимо различными группами пользователей, например таксистами, частными водителями и т.д. Основной задачей транспортной сети является обеспечение надёжности транспортной системы всех групп пользователей. В ОКС №7 также имеется несколько групп «пользователей», которые можно объединить общим названием подсистемы пользователя (User Parts – UP). Для телефонии имеется подсистема телефонного пользователя (Telephone User part – TUP). Существуют и другие подсистемы, например подсистема пользователя ЦСИС (ISUP) и др. Все эти подсистемы используют одну и туже «транспортную сеть» связи (рис.2), которая называется подсистема передачи сообщений (Message transfer part – MTP).
Рис.2. Базовая структура ОКС№7. Эталонная модель взаимодействия открытых систем. Для описания функциональной архитектуры средств связи используется эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС), которая может иметь семь уровней (рис.3): 1. физический – осуществляет побитовую передачу кадров по линии связи; 2. канальный – пакеты, поступающие с третьего уровня, формируются по одному или несколько в кадры; 3. сетевой – производит выбор маршрута в сети с использованием специальных пакетов; 4. транспортный – обеспечивает разделение сообщения на пакеты, которые имеют ограниченный размер; 5. сеансовый предназначенный для открытия сеанса связи между удалёнными процессами пользователя; 6. представлений – производит перекодировку сообщения, поступившего с седьмого уровня, в единое кодовое представление этого сообщения, принятого в сети связи; 7. прикладной – обеспечивает управление взаимодействием прикладных процессов.
Маршрут передачи от одного узла к другому
Физическая связь между узлами Логическая связь между функциями в различных узлах
Рис.3. Модель ВОС. 2.Сеть сигнализации. При использовании ОКС для обмена сигнальными сообщениями между коммутационными станциями организуется отдельная сеть передачи сигнальных сообщений. Поэтому понятие сеть сигнализации применимо исключительно для ОКС. Поскольку звенья ОКС обладают большой пропускной способностью, то не всегда необходимо связывать между собой все коммутационные станции отдельными звеньями сигнализации. Пусть между АТС А и В количество звеньев сигнализации недостаточно (рис.4), но при этом каждая из них имеет звенья сигнализации к АТС С. в этом случае сигнальная информация между станциями А и В может передаваться через звенья, связывающие их со станцией С.
А
Рис.4. Схема сигнализации по связанному и квазисвязанному маршруту. Сеть сигнализации состоит из звеньев и узлов. Узлы в сети сигнализации принято называть сигнальными пунктами (Signaling Points – SP). Нагрузка в сети создаётся потоком сигнальных сообщений, которые передаются между сигнальными пунктами SP. Если один SP может связаться с другим, то считается, что они имеют «сигнальное соотношение». Маршрут, через который устанавливается сигнальное соотношение, может быть двух типов: связный (Associated), т.е. посредством прямого соединения сигнальных пунктов SP, и квазисвязный (Quasi-associated), где сигнальная информация передаётся через промежуточный сигнальный пункт STP (рис.5).
Рис.5. STP в сети сигнализации. Сеть сигнализации ОКС№7 фактически представляет вложенную пакетную сеть передачи данных. Все узлы, которые организованы на базе цифровых АТС, имеют сигнальные соотношения. При этом один из узлов в сети сигнализации работает как транзитный узел, который называется сигнальным транзитным пунктом (Signaling Transfer Point – STP). В его задачу входит обработка адреса сигнального сообщения и его дальнейшая маршрутизация к другому SP (STP). Следует отметить, для одной сигнальной единицы узел может являться SP, а для другой – STP. В пунктах сигнализации (SP и STP) выбирается пучок звеньев сигнализации, ведущий к получателю сигнального сообщения, затем выбирается свободное из этого пучка звено для передачи. Выбор звена обеспечивается в соответствии с оптимальным распределением сигнального трафика. Ввиду высокой пропускной способности звена сигнализации в большинстве случаев для одного пункта сигнализации достаточно одного звена на каждом направлении связи. Однако с целью большей надёжности целесообразна организация по крайне мере двух отдельных звеньев между различными SP (STP). Иерархия сети сигнализации. Можно рассмотреть различные варианты построения сети сигнализации, обеспечивающей сигнальные соотношения между различными узлами связи. При полносвязной схеме все STP являются равноправными и соединяются друг с другом непосредственно, имея при этом обходные направления связи. Другим вариантом является радиальная схема построения (звезда) с одним STP для сигнального трафика между подключенными к нему SP. На практике, как правило, используются комбинированные схемы построения сети. Национальную сеть сигнализации можно разделить на сигнальные зоны, каждая из которых обслуживается двумя STP. Сигнализация между станциями соседних сигнальных зон осуществляется посредством магистральной сети сигнализации. Таким образом, сеть сигнализации состоит из трёх иерархических уровней (рис.6): 1. национальный (National STP); 2. региональный (Regional STP); 3. оконечный (Signaling end point SP).
национальная сеть региональная
региональная сеть 2
Рис.6. Иерархическая сеть сигнализации. Комбинация систем сигнализации. Предполагается, что в полностью цифровой сети будет использоваться ОКС №7 на всех участках. Однако процесс цифровизации может длиться десятилетиями и на определённых этапах образуется телекоммуникационная сеть с различными системами сигнализации. В сети ОКС №7 коммутационная станция является «абонентом». Однако эта станция может связаться не только с цифровыми, но и с аналоговыми АТС и на участках их взаимодействия часто используется различные системы сигнализации. ВОПРОСЫ. 1. По средством какой сети организуется передача информации в ОКС. 2. Преимущества ОКС. 3. Базовая структура ОКС. 4. Модель ОКС. 5. Назначение уровней ВОС. 6. Когда была принята система ОКС №7. 7. Где используется ОКС №6. Вопросы для выполнения контрольной работы №1.
Вопросы для выполнения контрольной работы №2.
Тема 1.3. Проводные линии и системы передачи. 1. Линии передачи. 2. Системы передачи. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 2679; Нарушение авторского права страницы
). Дело в том что с повышение частоты значительно возрастают потери энергии в этих линиях, так как поверхность внутреннего проводника кабеля мала, а следовательно, его сопротивление велико. Кроме того, увеличиваются потери в изоляторах, отделяющих внутренний проводник от внешнего. Если увеличить диаметр внутреннего проводника, т. е. уменьшить расстояние между ним и внешним проводником, то появляется опасность пробоя изоляции, особенно при больших мощностях. Поэтому для передачи электромагнитной энергии в диапазоне сантиметровых и более коротких вон применяются волноводы, представляющие собой полые металлические трубы пряугольного или круглого сечения, изловленные из хорошо проводящего металла.
, а более низкие срезает. Иначе говоря, 
представляет собой нижний предел частот, которые могут распространяться по данному волноводу. Критическая частота и соответствующая ей длина волны 
находятся в соотношении
,
- скорость света, и связаны с конструкцией волновода и , в первую очередь с его поперечными размерами. Так , для прямоугольного волновода 
, где а – длина широкой стенки волновода . Для цилиндрического волновода 
, где D - диаметр волновода.
;
;
Оконечный пункт А Оконечный пункт Б
Аналоговый сигнал
;
раз, пачечность этих же служб различается в 10 раз и более. Все службы делятся на классы, в зависимости от скорости передачи – на низко-, средне- и высокоскоростные. Решение вопроса о выборе метода коммутации для данной службы зависит прежде всего от величины пачечности. Чем она выше, тем актуальнее применение метода КП для службы (телеметрии, интерактивные данные). В наименьшей степени актуальность использования метода КП относится к речевой службе, так как для неё величина пачечности невелика (2-3). Каждая служба создаёт свой трафик в ЦСИО. Характеристиками этого трафика являются: а) нагрузка в ЧПП, б) объём сообщений (количество информации в битах).
бит
бит
АТС АТС
Связанный С
Связанный
В
Квазисвязанный
