Особенности использования концентраторов

Применение удаленных концентраторов и удаленных коммутационных модулей в полной мере удовлетворяет стремлению администрации связи уменьшить стоимость сети абонент­ских линий за счет более полного их использования (в результате концентрации нагрузки). Однако это в известной мере противоречит другой особенности - социальному заказу на все большее количество услуг, предоставляемых абонентам. Расширение области дополнитель­ных услуг - это новый источник увеличения доходов администрации связи. С одной сторо­ны, реализация основной (телефонный разговор) и дополнительных (сокращенный набор номера, автопобудка, сопровождающий вызов и т.д.) услуг экономически оправдана на станциях большой емкости, где минимальный объем оборудования доступен максимально­му числу абонентов. Это говорит о том, что необходимо включать прямо в станцию макси­мальное количество абонентских линий. С другой стороны, опыт показывает, что примене­ние удаленных концентраторов и удаленных коммутационных модулей позволяет снизить стоимость сети абонентских линий на 30-40%. Так как общая стоимость такой сети весьма высока, то и снижение стоимости будет выражаться в значительных суммах. Но при ис­пользовании удаленных концентраторов и удаленных коммутационных модулей приходит­ся решать задачу оптимального распределения функций и услуг между ними и опорной АТС, что приводит к увеличению стоимости удаленных концентраторов и удаленных коммутационных модулей.

Разрешение возникшего противоречия зависит от множества причин (технического со­стояния и развития сети, уровня технологии производства средств связи, экономического и географического положения конкретного места и страны в целом и т.д.). Выбор того или ино­го решения производится после тщательного технико-экономического анализа и обоснования.

Например, в телефонной сети Японии применяются три варианта внедрения удаленных концентраторов.

1. Замена АТС небольшой емкости удаленными концентраторами(рис. 5.10). Эта схема применяется при внедрении цифровой АТС большой емкости в случае, когда в зону ее действия попадают старые, подлежащие замене АТС небольшой емкости.

АТС АТС

Рис. 5.10. Замена старой АТС концентратором

Такой подход имеет следующие преимущества:

- позволяет использовать без изменений существующую сеть абонентских линий;

- сохраняются существующие кабельные линии связи к бывшим АТС, эти линии до­оборудуются аппаратурой ЦСП;

- для установки концентратора используется помещение старой АТС, что значительно уменьшает стоимость внедрения концентраторов.

Так как внутристанционный объем таких небольших АТС достаточно велик, для раз­грузки соединительных линий с опорной АТС должна быть разрешена коммутация або­нентских линий внутри концентратора (т.е. необходимо устанавливать удаленные коммута­ционные модули).

2. Внедрение цифровой АТС и удаленных концентраторов в одном телефонном районе(рис. 5.11,а). Небольшие и простые концентраторы устанавливаются по всему те­лефонному району, причем количество включаемых в них абонентов намного меньше, чем в первом случае. Такие концентраторы могут быть использованы, например, для обеспече­ния связью жильцов большого жилого дома. Из-за малого телефонного обмена между або­нентами жилого дома в концентраторах не разрешен внутренний обмен.

Рис. 5.11.Схемы внедрения концентраторов

Помимо общих для всех схем применения удаленных концентраторов достоинств, дан­ное решение имеет и один существенный недостаток - сложность технического обслужива­ния большого количества малых удаленных концентраторов.

3. Использование удаленных коммутационных модулей(рис. 5.11, б). В этой схеме удаленные коммутационные модули наделены функциями оконечных АТС, а опорная АТС является совмещенной местной/транзитной АТС. Особенно большие преимущества такая схема имеет при внедрении в сети нетелефонных услуг. Эта схема наилучшим образом под­ходит для городских телефонных сетей большой емкости. Число абонентских линий, вклю­чаемых в удаленные коммутационные модули, может достигать нескольких десятков тысяч.

В Швеции, где в качестве основных цифровых АТС применяется, как правило, комму­тационная система АХЕ-10, при сохранении общих черт этих трех вариантов есть свои особенности. Прежде всего используются только удаленные коммутационные модули. Кроме того, разрешено совместное использование в одном районе старой аналоговой АТС и уда­ленного коммутационного модуля. Оборудование удаленного коммутационного модуля та­ково, что при необходимости оно составит часть АТС АХЕ 10, которая будет развернута на месте модуля при значительном увеличении числа абонентов в данном районе.

На рис. 5.12 показана часть телефонной сети в одном из городов Швеции, где широко используются удаленные коммутационные модули.

Рис. 5.12.Фрагмент городской телефонной сети с удаленными коммутационными модулями

В 17 удаленных коммутационных модулей включено 27000 абонентских линий, в то время как в опорную АТС АХЕ 10 - только 8000. Количество абонентских линий, включае­мых в один удаленный коммутационный модуль, колеблется от 580 до 1870. Модули связы­ваются с опорной АТС волоконно-оптическими линиями, по которым информация переда­ется со скоростью 34 Мбит/с.

Шведские специалисты предполагают, что при достаточном тяготении возможна про­кладка соединительных линий между удаленными коммутационными модулями (или моду­лем и аналоговой АТС). В этом случае удаленные коммутационные модули связываются между собой, минуя опорную АТС. Такое же решение запатенто­вано, например, в США.

Другим мощным экономически эффективным средством является конфигурация с многократным доступом. Пример такой конфигурации представлен на рис. 5.13. Как следует из рисунка, нет необходи­мости подключения всех удаленных концентраторов к ИКМ трактам. Опорная АТС поддерживает систе­му многократного доступа к тракту ИКМ, к которо­му может быть подключено несколько удаленных концентраторов. Такая структура может легко расширяться добавлением новых концентраторов (обычно до восьми), реконфигурация производится с использованием соответствующих команд через программное обеспечение (ПО).

На рис. 5.14 представлена конфигурация многократного доступа с одним шлейфом и тремя концентраторами. Управляющая информация для всех концентраторов посылается от опорной АТС по каналу 16 тракта ИКМ. Только адресуемый концентратор выполняет тре­буемые действия. Ответы от всех концентраторов также передаются в 16 канале. Входящая и исходящая нагрузка передается по каналам с1по15ис17по31в ИКМ тракте.

Рис. 5.13. Пример конфигурации многократного доступа

Рис. 5.14.Конфигурация многократного доступа с тремя концентраторами

Путь сигнала, показанный на рис. 5.14, используется при нормальном режиме работы. При неисправности концентратора, которая может нарушить передачу по шлейфу, концен­тратор изолируется от ИКМ тракта с помощью реле обхода. Например, при отказе в кон­центраторе 2, срабатывает реле обхода концентратора 2 и выход концентратора / подклю­чается ко входу концентратора 3. При неисправности ИКМ тракта между концентраторами, которая может нарушить передачу по шлейфу, для изоляции тракта используется реле заво­рота. Например, если неисправность возникла в линии между концентраторами 2 и 3. кон­центратор 2 включает свое реле заворота и подключает свой выход к концентратору / вме­сто концентратора 3.

Для повышения пропускной способности обработки вызовов в конфигурации с много­кратным доступом, соединения между абонентами, подключенными к одному и тому же концентратору осуществляются внутри, а соединения между абонентами, подключенными к разным концентраторам, но по тому же многократному доступу, устанавливаются мест­ным образом (т.е. через КП АТС проключается только один канал для каждого вызова

Развитие элементной базы и усовершенствование удален­ных коммутационных модулей является одним из приоритетных направлений работы фирм-производителей коммутационного оборудования. Современные образцы удаленных комму­тационных модулей в настоящее время могут обслуживать до

50 000 абонентов.

Глава 6

Современные цифровые АТС

6.1 Цифровая электронная АТС фирмы “Huiawey Technologies” - C&C08

Общая характеристика

Цифровая электронная АТС C&C08 – это неблокирующая цифровая коммутационная система большой ёмкости модульного типа с распределённым программным управлением. C&C08 является универсальной интегрированной сетевой платформой для построения сетей связи:

1 сетей связи общего пользования (СТОП) и ведомственных сетей;

2 сетей передачи данных (DDN, PSPDN, Internet);

3 цифровых сетей с интеграцией услуг (ISDN);

4 мультимедийных сетей (VOD, Videoconference);

5 беспроводных сетей (WLL);

6 сетей абонентского доступа (AN);

7 интеллектуальной сети (IN);

8 широкополосных сетей (B-ISDN);

9 сетей ОКС 7; систем сетевого управления, контроля и мониторинга окружающей среды.

Емкость коммутационной системы с программным управлением может плавно расширяться от 304 до 800000 абонентских линий. Значение BHCA (число попыток вызовов в час наибольшей нагрузки) по результатам тестирования одного коммутационного модуля SM емкостью 5472 АЛ / 480 СЛ при коэффициенте занятия CPU 90% составляет 210 К (215 040 вызовов). BHCA цифровой коммутационной системы со стандартной конфигурацией (10032 абонентские линии Емкость цифровой / 1440 соединительных линий) достигает 1100 K (1.126.000 попыток вызовов). Одной из характерных особенностей системы C&C08 является низкая потребляемая мощность - не более 0,35 Вт на абонентскую линию.

Коммутационная система C&C08 поддерживает подключение как проводных, так и беспроводных абонентов, организацию многоуровневых сетевых структур с использованием удаленных коммутационных модулей RSM, удаленных абонентских блоков (без внутренней коммутации) RSA и оптических сетевых блоков сети доступа ONU, а также организацию оптоволоконных линий по методу FTTC (Fiber To The Curb – доведение оптического волокна до распределительного шкафа) и FTTB (Fiber To The Building – доведение оптического кабеля до здания).

6.1.2 Функциональные узлы и компоненты АМ/СМ

Коммутационная система C&C08-128 применяется при большой емкости абонентов. AM/CM системы состоит из центрального модуля обработки (CPM), центрального коммутационного поля (CNET), модуля управления связью (CCM), модуля обработки услуг (SPM), модуля разделяемых ресурсов (SRM), модуля линейных интерфейсов (LIM), модуля синхронизации системы (STM), вспомогательного модуля управления (BAM) и интегрированного блока аварийной сигнализации (ALM). Структура системы представлена на рисунке 6.1

Рисунок 6.1 – Структура системы C&C08-128

Цифровая коммутационная система с программным управлением C&C08 отвечает требованиям развития телефонной сети общего пользования и ведомственных сетей, сетей передачи данных, мультимедийных коммуникаций,ISDN,беспроводной связи, сетей доступа, интеллектуальных сетей и широкополосных услуг. Она может применяться в качестве международной станции, междугородной станции, комбинированной междугородной/международной станции, транзитной станции, сельской станции, а также может использоваться в ведомственных сетях связи, например, в таких областях, как энергетика, железные дороги, нефтедобывающая промышленность, органы внутренних дел и армия.

6.1.3 Структура аппаратных средств C&C08

Вся система C&C08 состоит из следующих компонентов: модуля управления (AM), модуля связи (CM), модуля обработки услуг (SPM), модуля совместно используемых ресурсов (SRM; Shared Resource Module) и коммутационного модуля (SM), как показано на рис. 6.2

OFL: волоконно-оптическая линия

Рис. 6.2 Общая структура системы C&C08

AM в основном управляет установлением межмодульных соединений и обеспечивает открытую структуру управления хост-системой состоящей из центрального коммутатора и компьютерной сети. AM состоит из основного модуля управления (FAM; Front Administration Module) и вспомогательного модуля управления (BAM; Back Administration Module).

FAM управляет установлением соединений между модулями всей системы; для установления любого соединения между модулями SM и SPM требуется передача сообщений через FAM, который управляет коммутацией в реальном времени, поддерживает центральную базу данных размещения глобальных номеров, выполняет серийное искание соединительных линий и осуществляет управление ресурсами.

FAM реализует также интерфейсы между главным процессором станции и терминалами эксплуатации и технического обслуживания; эти интерфейсы аппаратно объединены с CM и вместе называются FAM/CM или для краткости – AM.

BAM обеспечивает взаимосвязь между коммутационной системой и открытой сетевой системой в режиме “клиент/сервер” посредством непосредственного подключения к FAM через интерфейс Ethernet. Таким образом, он является центральным элементом для соединения станции C&C08 и компьютерной сети.

BAM обеспечивает интерфейсы Ethernet для доступа нескольких рабочих станций и интерфейсы V.24 (RS-232)/V.35 для подключения к центру NM и центру тарификации.

BAM, ориентированный на техническое обслуживание, управляет, поддерживает и контролирует хост-систему, которая называется также терминальной системой. BAM является сервером в составе аппаратных средств. Он использует программное обеспечение терминальной системы и работает на базе операционной системы Windows NT, предоставляя эксплуатационные интерфейсы GUI и MMI для легкого и удобного управления системой. BAM представляет собой ядро системы эксплуатации и технического обслуживания коммутационной системы C&C08.

CM, который состоит, главным образом, из центрального коммутационного поля и коммуникационных интерфейсов, обеспечивает соединения между речевыми каналами и звеньями сигнализации соответствующих модулей. Любое соединение речевых каналов между модулями SM/SPM должно проходить через центральное коммутационное поле. CM обеспечивает такие внешние интерфейсы, как интерфейсы соединительных линий E1/T1, интерфейсы STM-1, волоконно-оптические интерфейсы 40 Мбит/с для подключения модулей SM.

SPM встроен в статив AM/CM. Этот модуль использует внешние интерфейсы AM/CM, а также центральную базу данных и модуль совместно используемых ресурсов для выполнения почти всех функций коммутационного модуля (SM). Поэтому данный модуль имеет более высокие производительность и степень интеграции, чем SM. Кроме того, он поддерживает в основном режим организации сети соединительных линий большой емкости и обрабатывает услуги, относящиеся к применению ИКМ, например, сигнализацию ОКС7, сигнализацию CAS, сигнализацию V5, сигнализацию PRA/PHI.

SPM может быть непосредственно соединен с BAM через интерфейс TCP/IP 10/100 Мбит/с.

SRM предоставляет модулю SPM все ресурсы, необходимые для обработки услуг, включая тональные сигналы, приемник номеров двухчастотной тональной сигнализации, приемопередатчик многочастотной сигнализации, средства телефонной конференц-связи, средства отображения номера вызывающего абонента и т. д. Эти ресурсы совместно используются всеми модулями SPM всей станции, а не одним SPM.

SM, подобно SPM, также является основным модулем цифровой коммутационной системы с программным управлением C&C08. Он выполняет такие функции, как управление распределенными базами данных, управление распределенными ресурсами, обработка вызовов и операции технического обслуживания.

Имея относительно независимую структуру аппаратных средств, SM может выполнять все функции установления соединений и коммутации независимо в пределах модуля, а функции коммутации между модулями SM – совместно с центральным коммутационным полем в модуле AM/CM.

В зависимости от расстояния до модуля AM/CM модуль SM может быть местным или удаленным.

Система C&C08 разработана в виде модульной конструкции, допускающей поблочное добавление модулей SM/SPM в качестве компоновочных блоков. AM/CM реализует межмодульную связь распределенных коммутационных полей для образования коммутационной системы большой емкости. Вся система может обеспечивать 800 000 абонентских линий или 180 000 соединительных линий.

6.1.4 Структура программного обеспечения станции C&C08

Станция C&C08 представляет собой многопроцессорную систему с распределенным управлением. Поэтому система программного обеспечения C&C08 также является распределенной.

Программное обеспечение модуля AM: управление системой FAM/CM и управление связью с FAM и BAM.

Программное обеспечение модулей SM/SPM: управление системой SM/SPM, реализующее функцию управления модулями SM/SPM.

Программное обеспечение модуля SRM: управление различными общими ресурсами.

Программное обеспечение терминальной системы: прикладное программное обеспечение на платформе Windows, реализующее управление модулем BAM.

Программное обеспечение AM, программное обеспечение SM/SPM и программное обеспечение SRM состоят из программного обеспечения плат, составляющих соответствующие модули. Программное обеспечение соответствующих плат выполняет функцию децентрализованного управления, управляет платами и взаимодействует с процессором более высокого уровня.

Система программного обеспечения станции C&C08 разработана в соответствии с требованиями к проектированию программного обеспечения по принципу нисходящего многоуровневого модульного программирования. При этом осуществляется строгий документальный контроль и проводится детальное выборочное тестирование, гарантирующее надежность программного обеспечения.

В соответствии с принятой концепцией компоновки программного обеспечения, при генерировании кодов используется язык SDL и инструментальные средства CASE, что обеспечивает точную управляемость объектных кодов. Поэтому система программного обеспечения характеризуется высокой надежностью, простотой технического обслуживания и расширения. В системе программного обеспечения C&C08 в качестве языка программирования, в основном, использован язык C, что обеспечивает простоту чтения объектного кода и сопровождения системы.

Система программного обеспечения C&C08 состоит из:

· операционной системы;

· коммуникационных задач;

· задач управления ресурсами;

· задач обработки вызовов;

· задач управления базой данных;

· задач технического обслуживания.

На рис. 6.3 показана взаимосвязь этих задач.

Рис. 6.3 Модель операционной системы станции C&C08.

Операционная система, являющаяся ядром системы программного обеспечения C&C08, представляет собой программу системного уровня, тогда как коммуникационные задачи, задачи управления ресурсами, задачи обработки вызовов, задачи управления базой данных и задачи технического обслуживания являются программами прикладного уровня на базе операционной системы. С точки зрения виртуальной системы, систему программного обеспечения можно разделить на несколько уровней. Системы задач нижних уровней относятся к аппаратной платформе, а системы задач верхних уровней не зависят от конкретной аппаратной среды, которая базируется на их верхних уровнях, инкапсулируя базовый код в соответствующую ему аппаратную часть. Это упрощает задачу транспортировки для системы программного обеспечения в целом, как показано на рис. 6.4:

Рис. 6.4 Виртуальный автомат C&C08

6.1.5 Конфигурация системы C&C08

Цифровая коммутационная система с программным управлением C&C08 – это открытая системная платформа модульной структуры, в которой средства коммутации, оптической связи и компьютерной сети объединены в одно целое.

Модуль SM соединяется с AM/CM двумя парами оптических кабелей третичной группы, интерфейсом E1 или системой передачи SDH, а модуль SPM является частью AM/CM. Оба модуля могут гибко расширяться до необходимой емкости в блочном режиме

1 Конфигурация системы только с коммутационными модулями

Типичные конфигурации коммутационной системы C&C08 с модулями SM для построения сети приводятся в таблице 7.2.

Таблица 6.1 Типичные конфигурации коммутационной системы C&C08 (с SM)

Тип	Число аналоговых абонентских линий	Число цифровых соединительных линий	Число стативов
Только абонентские линии		--
Только соединительные линии	--
Абонентские и соединительные линии

Коммутационная система C&C08 может конфигурироваться очень гибко в соответствии с требованиями. Например:

Возможно постепенное добавление до 128 коммутационных модулей.

Абонентские и соединительные линии в модуле могут конфигурироваться в произвольном соотношении. Интерфейсы абонентских и соединительных линий взаимозаменяемы с учетом следующего соотношения: 304 аналоговые абонентские линии эквивалентны 60 цифровым соединительным линиям.

Установочные позиции для плат цифровых абонентских линий (DSL; Digital Subscriber Line) и плат аналоговых абонентских линий (ASL; Analog Subscriber Line) совместимы; каждая плата DSL может обеспечивать 8 интерфейсов 2B+D.

Плата цифровых соединительных линий (DTF; Digital Trunk Board) совместно с другими платами многопротокольной обработки (LAP) может обеспечивать интерфейс PRI, интерфейс V5.2, интерфейс PHI и интерфейс соединительной линии на базе сигнализации ОКС7. Вместе с платами MFC она может обеспечивать сигнализацию по выделенному каналу на основе систем сигнализации R2, R1.5 и SS5.

Общее число речевых каналов межмодульной связи может быть сконфигурировано равным 512 или 1024 в зависимости от трафика.

При небольшом расширении необходимо добавить только полки абонентских линий и подключить их к зарезервированным линиям связи с главными узлами и магистральным линиям HW коммутационного поля, не добавляя SM. Когда требуется добавить SM, его можно установить отдельно, не затрагивая другие SM. Для этого нужно добавить в AM/CM пару плат оптического интерфейса и последовательно подключить добавленный модуль к оптическим каналам.

Другими словами, коммутационная система C&C08 использует технологию модульной конструкции и позволяет осуществлять плавное расширение, как показано на рис. 6.5.

Рис. 6.5 Плавное расширение станции C&C08

Конфигурация системы только с модулями обработки услуг SPM встроен в AM/CM и предоставляет услуги всех типов через интерфейсы E1 или оптические интерфейсы SDH, обеспечиваемые модулем AM/CM.

SPM имеет много преимуществ при предоставлении услуг в чистой среде ИКМ: для таких модулей требуется мало стативов, они занимают мало места и потребляют небольшую мощность. SPM очень подходит для использования на международных, междугородных, транзитных станциях большой емкости, а также на шлюзовых станциях с межсетевыми интерфейсами.

SPM следует использовать вместе с AM/CM. Его нельзя применять при организации сети в качестве SM независимо. Типичные конфигурации системы с SPM приведены в таблице 7.3.

Таблица 6.2 Типичные конфигурации системы C&C08 (с SPM)

Число соединительных линий	Число модулей обработки услуг	Число стативов

Хотя SPM существенно отличается по своей структуре от традиционного SM станции C&C08, он, тем не менее, обладает такими же, как и SM, преимуществами гибкости конфигурирования и простоты расширения.

Несмотря на то, что модуль SPM встроен в AM/CM, ему также присущ принцип модульности. Поэтому расширение можно обеспечить путем добавления модулей SPM.

При небольшом расширении, когда ввод нового SPM не требуется, в полку интерфейсов модуля AM/CM могут быть добавлены платы ET16 или STU. На этих платах можно добавлять порты ИКМ для предоставления услуг, реализуя, таким образом, расширение SPM. В настоящее время один SPM может обслуживать до 4096 соединительных линий. Новые SPM могут быть введены просто путем установки нескольких полок обработки услуг и добавлением нескольких полок интерфейсов для предоставления услуг без воздействия на услуги других SPM.