Электронный абонентский комплект цифровой АТС D 70

Высшим достижением в области создания абонентских комплектов цифровых АТС, реали­зующих функции BORSCHT, следует считать разработку и выпуск комплектов, по­строенных только на специализированных БИС.

Рис. 4.6. Структурная схема абонентского комплекта цифровой АТС АХЕ 10

LIB - группа из 128 абонентских комплектов; LIC - электронные абонентские комплекты; POVP - первич­ная защита от перенапряжений; TEST - реле для соединения с шиной контроля; RING - реле для подачи вы­зывных сигналов; LF - запитка микрофонов, дифсистема; CLR (в модуле SLAC) - реле управления; DET -детектирование сигналов; A/D - аналого-цифровой н цнфроаналоговый преобразователи; DSP - передача цифровых сигналов; TSS - формирование временных каналов; CLR (в модуле SLIC) - контроль микросхемы SLIC; DP - микропроцессор; I /О - устройство ввода/вывода

Инженеры японской фирмы NTT начали разработку абонентских комплектов цифровой АТС D 70 в 1978 г. Несколько лет ушло на разработку и опытную эксплуатацию, а в 1984 г. началось их серийное производство.

Структурная схема абонентского комплекта станции D 70 приведена на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Структурная схема абонентского комплекта D70

LT-switch - схема подключения к испытательному оборудованию, С - генератор сигнала «Контроль посылки вызова», Ring-Trip - схема распознавания подъема трубки, Lit - грозоразрядник

Восемь абонентских комплектов размещены на одной плате. Абонентский комплект АТС D 70 обладает следующими отличительными особенностями:

1) является полностью электронным с использованием специализированных БИС;

2) дифсистема построена по бестрансформаторной схеме;

3) является индивидуальным устройством (все функции BORSCHT реализуются в са­мом абонентском комплекте).

По оценкам специалистов фирмы Siemens, стоимость устройств согласования абонент­ских и соединительных линий составляет около 70% стоимости всей цифровой системы коммутации. Поэтому становятся понятными усилия многих разработчиков телефонной ап­паратуры по созданию специализированных БИС для абонентских комплектов, что позво­ляет значительно сократить их стоимость (иногда до 40%). Хотя, несмотря на это, некото­рые фирмы объявили о создании абонентских комплектов, в состав которых наряду с БИС входят реле.

О создании безрелейных абонентских комплектов цифровых АТС на специализирован­ных БИС объявили несколько фирм, в том числе итальянская SGG-ATES. Абонентский комплект, разработанный ею, содержит две микросхемы - сигнального процессора и абонентского стыка с линией. Собственную интегральную схему абонентского комплекта для станций System 12 выпускает также фирма ITT.

Цифровой абонентский стык

Создание различными фирмами цифровых телефонных аппаратов можно рассматривать как альтернативу дорогим, но имеющим множество сервисных функций и дополнительных возможностей аппаратам технологии ISDN. Однако, с точки зрения стандартизации, цифро­вой абонентский стык является «чистым листом», на котором каждая фирма может писать свои правила. Это означает, что цифровой ТА, например, фирмы Siemens, реализуя практи­чески весь спектр функций ISDN телефона, может работать только при подключении к те­лефонным станциям фирмы Siemens (EWSD, Hicom). To же самое относится к цифровым ТА Ericsson, Alcatel и др. Каждая фирма создает для своих станций определенный интер­фейс, который поддерживает «родной» протокол для «своего» цифрового ТА. Поэтому для описания цифрового абонентского стыка можно говорить только об общих принципах ор­ганизации цифрового обмена по абонентской линии.

Для двухсторонней передачи цифровой информации по абонентским линиям возможно использование четырех типов систем:

- четырехпроводная систем;

- двухпроводная система с частотным разделением направлений передачи;

- двухпроводная система с временным разделением направлений передачи;

- двухпроводная система с адаптивными эхокомпенсаторами.

Четырехпроводная система.Эта система первоначально внедрялась на цифровых або­нентских сетях для предоставления абонентам нетелефонных услуг при двусторонней неза­висимой передаче цифровой информации.

Достоинства цифровой передачи по четырем проводам заключаются в довольно сво­бодном подключении абонентских терминалов, находящихся на значительном удалении друг от друга и от опорной станции, а также в простоте схемных решений. Система доста­точно устойчива к переходным помехам, позволяет перекрыть большой диапазон измене­ния затухания линии без регенерации сигнала.

Однако она характеризуется низким использованием передаточных возможностей кабе­ля. Учитывая, что высокоскоростная передача по абонентской сети цифровых АТС, как пра­вило, не требуется, это делает систему экономически невыгодной. В связи с этим данная система имеет ограниченное применение, в частности для пользователей в учреждениях.

Двухпроводная система с частотным разделением направлений.По сути дела это двупроводная двухполосная система связи, в которой необходимо иметь полосу в два раза шире полосы передаваемой информации для одного канала. Упрощенная структурная схема такой системы показана на рис. 4.8.

Реально реализованные системы этого класса имели несколько иную структуру, основ­ным отличием которой было использование дифсистем, что позволяло уменьшить взаимное влияние направлений передачи (рис. 4.9.). Передача информации ведется бифазным кодом. В одном направлении X₁ передача ведется кодом один период/символ, а в другом направлении Х₃ - кодом три периода/символ.

Однако, из-за сложности реализации фильтров на БИС и СБИС такие системы не полу­чили широкого применения.

Двухпроводная система с временным разделением направлений. Всистеме с вре­менным разделением направлений интервалы для передачи и приема разделены во времени. При передаче от станции к абоненту цифровой сигнал накапливается в буферном запоми­нающем устройстве и затем считывается со скоростью в два раза большей. При этом сигна­лы передаются в виде пакетов. На абонентской стороне сигналы, передаваемые со станции, накапливаются в буферном ЗУ и затем считываются в виде непрерывной последовательно­сти цифрового сигнала.

Передача сигналов от абонента на станцию происходит аналогичным образом в виде пакетов с использованием незанятого временного интервала. Этот метод получил название «пинг-понг» (или метод с поочередным переключением направлений).

Благодаря тому, что скорость передачи по кабелю в два раза больше скорости передачи сигналов источника (сигналы пакетов станции передаются в кабель полностью синхронизи­рованными по фазе), устраняется переходное влияние на ближнем конце, что было затруд­нительно при 4-проводной передаче.

Однако, реализация метода «пинг-понг» с наименьшими затратами имеет один недоста­ток - небольшую зону действия (около 2 км). Поэтому, для организации системы с большой емкостью и большой протяженностью используют различные методы компрессии во вре­мени. Более того, если осуществить синфазную передачу по одному и тому же кабелю, то даже при наличии нескольких трактов типа «пинг-понг» с разными скоростями передачи, можно значительно увеличить протяженность линии.

Рис. 4.8. Упрощенная схема системы передачи с частотным разделением направлений

Рис. 4.9. Система передачи с частотным разделением направлений и дифсистемами

На рис. 4.10 представлена структурная схема двухпроводного тракта с временным раз­делением направлений, обеспечивающего полный дуплексный режим работы. Передача осуществляется в виде пачек импульсов между абонентским полукомплектом АПК и стан­ционным полукомплектом СПК, которым заканчивается цифровая абонентская линия.

Переключение станционного и абонентского оборудования на режимы передачи или приема осуществляется коммутаторами К по сигналам, получаемым от устройства синхро­низации (СИНХР). Стыки информационных потоков на обоих концах осуществляются по 4-проводной схеме. Входящая цифровая информация записывается в ЗУ и преобразуется пе­редатчиком в короткие пачки цифровых сигналов, которые с более высокой скоростью пе­редаются по линии. Скорость передачи пачек должна быть такой, чтобы эффективная ско­рость передачи была равна или превышала скорость цифрового потока на входе, иначе часть информации будет потеряна.

Важной задачей для системы с временным разделением направлений является выбор скорости передачи и длины пачки. Скорость передачи с одной стороны ограничивается пропускной способностью среды передачи, а с другой - определяется требованиями орга­низуемых услуг связи. Цифровые ТА в первую очередь должны обеспечивать услуги теле­фонной связи, для которых требуется скорость 64 Кбит/с, принимаемая за основу при про­ектировании цифровых телефонных сетей. Однако эта скорость может быть значительно снижена при использовании методов дифференциального и адаптивного кодирования речи, что также позволяет увеличить длину линии связи.

Рис. 4.10.Принцип временного разделения направлений передачи

Двухпроводная система с адаптивными эхокомпенсаторами.Как уже упоминалось ранее, для разделения направлений передачи цифровых сигналов могут использоваться дифсистемы. При этом используется тот факт, что при согласовании выходного сопротив­ления передатчика с комплексным сопротивлением линии, амплитуда сигнала в линии бу­дет равна половине амплитуды передаваемого сигнала. Поэтому принимаемый сигнал мо­жет быть получен путем вычитания половины выходного сигнала передатчика из суммар­ного сигнала в линии (рис. 4.11).

Рис. 4.11.Структурная схема системы садаптивными эхокомпенсаторами ПРД - передатчик, ПРМ - приемник, ДС - дифсистема, ЭХК - эхокомпенсатор

Однако стандартные дифсистемы не могут обеспечить полного разделения трактов пе­редачи и приема. Чтобы сохранить требуемые характеристики по переходному затуханию на ближнем конце в широкой полосе частот, вводятся эхокомпенсаторы ЭХК (рис. 4.11), которые препятствуют проникновению импульсов из тракта передачи в тракт приема.

Кроме этого, поскольку определяющее значение на качество передачи оказывает пере­ходное влияние на ближнем конце, то при балансировке дифсистем большое значение име­ет протяженность линии передачи. Положение осложняется также наличием проводов раз­личного диаметра и кабелей различных марок, имеющих различные характеристики, в со­ставе одной абонентской линии. Для компенсации разброса величины входного сопротив­ления абонентской линии в цифровых абонентских линиях предусматривается автоматичес­кая подстройка балансного контура дифсистемы. Однако в этом случае технически очень трудно устранить межсимвольную интерференцию, обусловленную несовершенством АРУ, автоматического корректора отраженного сигнала и системы регулирования собственно эхокомпенсатора.

Для преодоления трудностей, связанных с передачей цифровых сигналов по абонент­ским линиям, были предложены цифровые дифсистемы, объединенные с цифровыми эхо-компенсаторами. Последние обеспечивают подавление эхосигналов не менее чем на 45 дБ. Поэтому применение их на абонентских линиях особенно целесообразно.

Абонентский стык ISDN

Использование цифровых абонентских линий, в первую очередь, позволяет обеспечивать пользователей качественной связью, значительно расширить спектр предоставляемых ус­луг, увеличить скорость передачи. Развитие цифровых телефонных сетей прежде всего свя­зано с технологией ISDN (Integrated Services Digital Network). Кроме телефонии сети ISDN позволяют: передавать данные, объединять удаленные локальные вычислительные сети (ЛВС), обеспечить доступ к Интернет, передавить трафик видеоконференцсвязи.

Технология ISDN включает базовый доступ (BRI или ВА) и первичный доступ (PRI или РА). Базовый доступ предусматривает предоставление абоненту двух каналов по 64 Кбит/с для передачи трафика (типа В) и одного канала сигнализации 16 Кбит/с (канал типа D). Первичный доступ предусматривает предоставление абоненту 30 В-каналов по 64 Кбит/с для передачи трафика и одного D-канала сигнализации (также 64 Кбит/с).

Подключение абонентов к цифровой АТС осуществляется обычно по электрическому двухпроводному кабелю:

- для базового доступа через интерфейс типа U₀,

- для первичного доступа через интерфейс U_kl.

При этом необходимо отметить, что МСЭ-Т не проводил стандартизацию этих интер­фейсов. Для интерфейса U₀ официальной причиной считается то, что физические характе­ристики линий, которые применяются для ISDN, в разных странах отличаются друг от друга, а форма сигнала на стыке должна быть согласована с этими характеристиками. Од­нако реальной причиной, по мнению многих специалистов, является совпадение интере­сов компаний, выпускающих телекоммуникационное оборудование, и операторов связи. Первые не хотят вносить изменения в уже разработанные ими различные стандарты для С-интерфейса, а вторые имеют возможность зарабатывать на аренде терминального обо­рудования.

Несмотря на это в абонентском доступе ISDN нет такого многообразия, как при цифро­вом абонентском доступе. В настоящее время в мире используется в основном три типа U-интерфейса, которые различаются протоколами линейного кодирования: 2B1Q, 4ВЗР и Upo. Из них в Европе наибольшее распространение получило использование кода 2B1Q с обес­печением дистанционного питания терминального оборудования через интерфейс U номи­нальным напряжением 90-120 В. Такое решение поддерживается практически всеми евро­пейскими компаниями (Siemens, Ericsson, Alcatel, Italtel и др.). Поэтому существует боль­шая степень вероятности, что терминальное оборудование абонента будет взаимодейство­вать с используемой цифровой АТС.

На стороне цифровой АТС абонентские линии включаются в линейные комплекты (LT) и станционные окончания (ЕТ), которые для каждой станции являются частью оборудова­ния абонентских комплектов.

Основные различия между возможностями интерфейсов U₀ и U ₂ состоят в следующем:

- соединение для PRI возможно только для режима «точка-точка». BRI может поддер­живать режим соединения «точка-многоточка»;

- питание интерфейса PRI должно обеспечиваться либо отдельным каналом питания, либо отдельным блоком питания;

- физический уровень PRI постоянно активен (что обусловлено применением этого ин­терфейса в основном для оборудования, работающего постоянно). В связи с этим процедуры активации и дезактивации интерфейса PRI отсутствуют;

- для организации обмена сигнальной информацией в PRI и в BRI используется выде­ленный канал, который обычно соответствует 16-му канальному интервалу ИКМ.

В интерфейсах типа U могут использоваться протоколы, основные из которых приве­дены в табл. 4.3. В Европе наибольшее распространение из них получил протокол E-DSS1 (другие названия евро - ISDN, ETSI). В России и Беларуси E-DSS1 одобрен в качестве на­ционального стандарта для ISDN сетей.

Таблица 4.3. Протоколы для сети ISDN

Протокол	Взаимодействие сАТС	Область распространения
E-DSS1	со всеми	Европа
CorNet-T	Siemens	Европа
CorNet-N	Siemens	Европа
1TR-6	Bosch/Telenorma	Германия
TN1R6-T	Bosch/Telenorma	Германия
TN1R6-N	Bosch/Telenorma	Германия
N1-1, N1-2	Lucent, NORTEL, Harris	Северная Америка

Как показано на рис. 4.12, к цифровой АТС подключаются сетевые окончания NT: NTBA или NTPA. (В некоторых случаях при первичном доступе функции NTPA могут включаться в УПАТС.) Назначение сетевого окончания - преобразование интерфейса U в интерфейс S₀ (интерфейс «пользователь-сеть») для подключения ISDN оборудования. Ин­терфейс iS₀ использует 4-проводную линию связи и стандартизирован в рекомендациях МСЭ-Т 1.430, Q.921, Q.931. Ряд цифровых АТС имеют встроенные стыки типа So для непо­средственного включения ISDN оборудования - в случае, когда расстояние между оборудо­ванием и АТС не превышают нескольких сотен метров.

Рис. 4.12. Примеры подключений в сети ISDN

В заключение отметим, что интерфейсы BRI и PR1 широко используются для подклю­чения учрежденческих АТС к телефонной сети общего пользования (интерфейс BRI обес­печивает 2 соединительные линии, a PRI - 30 соединительных линий) благодаря удобству использования в них протокола E-DSS1. Хотя такие стыки, в принципе, должны считаться уже на абонентскими, а сетевыми.

Сетевые стыки цифровых АТС

Под сетевым стыком будем понимать точку подключения к цифровой АТС оборудования, отличного от абонентского. Это могут быть другие АТС, устройства сопряжения с сетями доступа, передачи данных, управления и др. Практически невозможно в одной главе рас­смотреть все многообразие сетевых стыков и их подробные характеристики. Поэтому мы остановимся на наиболее, с точки зрения авторов, важных из них.

Стык с ЦСП

При соединении цифровой АТС с другой цифровой АТС, или при установлении между цифровой АТС и подключаемой аналоговой АТС цифровой системы передачи, на первой организуется цифровой стык. В этом случае реализуется одно из самых важных преиму­ществ ЦСК, которое состоит в создании единого цифрового представления информации в тракте «передача-коммутация».

Так, представление речевого сигнала в виде ИКМ сигнала (скорость - 64 Кбит/с, 8 бит в кодовом слове) аналогично как для цифровых коммутационных систем, так и для аппарату­ры ЦСП. Казалось бы, никаких проблем в отношении стыковки ЦСП и цифровых коммута­ционных систем быть не должно. Однако в действительности положение обстоит несколько иначе. Во-первых, в телефонной сети могут использоваться (и реально используются) ЦСП, не входящие в иерархию систем передачи МККТТ (например, ИКМ-15, специальные ЦСП АЛ). Во-вторых, в силу особенностей построения цифровых КП структура циклов внутри них отличается от структуры циклов ЦСП. МККТТ определил, что не будет выдвинуто ни­каких требований относительно структуры циклов ИКМ трактов внутри ЦСК. Разработчики цифровых АТС имеют возможность осуществлять по своему усмотрению временное уплот­нение ИКМ потоков (вторичное мультиплексирование) в АТС, изменять длину кодового слова. В-третьих, кодирование слов в линии ИКМ и внутри АТС различается.

К цифровому стыку ЦСП и цифровой АТС предъявляются две группы требований: электрические и логические.

Необходимость согласования структур циклов означает, что на входе ЦСП должны быть сформированы циклы, соответствующие требованиям данной ЦСП. Такое согласова­ние осуществляется обычно при вторичном демультиплексировании внутри АТС.

Например, в ЭАТС 200 сопряжение ИКМ линий (ИКМ-30) со станцией осуществляет блок ЕТ, в котором предусмотрены специальные схемы для электрического согласования ИКМ линии с АТС.

Логическое согласование включает преобразование линейного сигнала кода HDB3 в двоичный код и наоборот, синхронизацию входных сигналов в соответствии с тактовыми сигналами станции.

Структуры циклов ИКМ-30 и циклов внутри ЭАТС 200 одинаковы, поэтому необходи­мость их согласования отпадает. Кроме того, на блок ЕТ возложена обязанность контроля качества передачи сигналов по ИКМ линии.

Преобразованию подвергаются биты канального интервала ТО. ЭВМ техобслуживания ОМС управляет блоком ЕТ по канальному интервалу ТО и может осуществлять следующее:

1) установку блока ЕТ в состояние нормальной работы;

2) переключение блока ЕТ в режим диагностики;

3)передачу сигнала аварии к модулям коммутационной системы ЭАТС 200 и на дальний конец ЦСП.

Блок ЕТ состоит из двух плат: блока цикловой синхронизации (FRAL) и регенератора (согласую­щего регенератора IR или станцион­ного регенератора TR) (рис. 4.13).