Телекоммуникационные станции. Коммутационные поля и типы управления

Прямое и косвенное управление установлением соединения

Прямым называется управление, при котором станция управляется непосредственно по сигналам, передаваемым с абонентского терминала (телефонного аппарата). Такой способ применялся в декадно-шаговых АТС.

Основные его недостатки очевидны. Они состоят даже не столько в опасности непосредственного воздействия абонента на станцию, сколько в том, что в настоящее время автоматические устройства могут в процессе установления соединения совершать дополнительные действия (например, маршрутизацию вызова, накопление информации и т. п.). Человек на подобное неспособен из-за ограничений физического (быстродействие) и интеллектуального плана (объем информации и множество сигналов).

Все без исключения современные станции применяют косвенное управление. На рис. 1.11 показано управление, распределенное по ступеням. Абонентская ступень АИ имеет управляющее устройство, называемое в координатных АТС "маркер". Аналогично групповые ступени искания имеют свои управляющие устройства — маркёры ГИ — МГИ. На рисунке показан также Абонентский комплект — АК, выполняющий интерфейс с абонентской линией, а именно: прием сигнала вызова, блокировку комплекта и в некоторых случаях посылку сигнала "занято".

Принцип работы этого комплекта будет рассмотрен далее. На рисунке показаны следующие шнуровые комплекты:

1. Исходящий шнуровой комплект — ИШК, который выполняет следующие функции: электропитание микрофона исходящего абонента, прием и дальнейшую передачу сигналов взаимодействия, таких как отбой вызывающего абонента (абонента A). В некоторых случаях он принимает от входящей станции сигнал "отбой вызываемого абонента" (абонент B) и передает зуммерные сигналы "занято";
2. Входящий шнуровой комплект — ВШК — выполняет следующие функции:
   • электропитание микрофона вызываемого абонента;
   • принимает сигналы отбоя со стороны абонента B;
   • принимает и передает сигналы ответ абонента B;
   • передает сигнал "посылка вызова" в сторону абонента B;
   • передает сигнал "контроль посылки вызова" в сторону абонента A".

Вместе эти комплекты обеспечивают прием и передачу сигналов в процессе установленного соединения, называемых сигналами взаимодействия. К ним относятся:

• Занятие. Сигнал принимается от абонента абонентским комплектом или комплектом входящих соединительных линий (ВКСЛ), иногда его называют РСЛ-В — комплект реле соединительных линий (входящий) передается на входящую станцию исходящим комплектом соединительных линий комплектом (ИКСЛ или РСЛ-И);
• Отбой A;
• Отбой B;
• Запрос Автоматического Опознавания Номера (Запрос АОН).

Они передаются и принимаются в АТС координатной системы шнуровыми комплектами.

Сигналы, передаваемые между регистрами и управляющими устройствами (в координатной АТС это маркёры), называются сигналами управления. Сигналы управления представляют информацию о набранных цифрах (адрес конечного пункта), а также информацию о ходе соединения.

Это могут быть следующие сигналы: "нет свободных линий", занятость абонента местным или междугородним вызовом и много других, передаваемых в процессе выполнения основных и дополнительных услуг.

При косвенном управлении все эти сигналы принимаются и обрабатываются управляющим устройством станции. В координатной АТС такими устройствами являются регистр и многочастотный приемопередатчик, которые позволяют обеспечить надежную передачу этих сигналов на большие расстояния. На рис. 1.11 показаны два основных способа передачи сигналов управления: первый (рис. 1.11а) — "эстафета" и второй (рис. 1.11б) — "из конца в конец".

Сигналы от абонента, передаваемые с помощью частотного или дискового номеронабирателя, накапливаются в выделенном для этой цели приборе — регистре. Далее процесс установления соединения осуществляется под управлением регистра с помощью специальных средств, позволяющих осуществлять обмен сигналами с управляющими устройствами.

На рис. 1.11а сигналы управления передаются регистром исходящей станции во все устройства управления сети.

На рис. 1.11б сигнал передается "по эстафете". Каждое устройство принимает полную информацию, необходимую для установления соединения, и передает ее самостоятельно дальше.

Это два крайних случая. Имеются промежуточные варианты, когда информацию следует накапливать только при переходе на сеть с другими принципами установления соединения.

Рис. 1.11. Принцип передачи сигналов управления: а) "из конца в конец" б) "эстафета"

Общее управление

Рассмотренное в начале этой лекции общее управление (рис. 1.1), характерное для первых станций с программным управлением, заключается в том, что всей станцией управляет одно устройство. Однако сегодня такое решение уже не рационально, на смену ему появились иные варианты. Но принципы основного решения по-прежнему весьма полезны и в разных видах появляются в различных частях других, более современных принципов управления. Поэтому рассмотрим основные соображения, которые влияют на выбор того или иного решения при построении системы управления телефонных станций.

Система с централизованным управлением

Главными факторами, влияющими на выбор системы управления, являются:

• адаптация управления по количеству абонентских и станционных терминалов и качеству и количеству услуг;
• обеспечение надежности управления.

Каждый из потребителей коммутационной системы хочет, чтобы его система развивалась от малой емкости до максимально большой. Это экономит начальные затраты и при эксплуатации станции позволяет постепенно, по мере появления доходов, наращивать ее емкость. Аналогично потребление услуг растет постепенно по мере их внедрения, поэтому гибкость во внедрении услуг также является одним из важных показателей системы. На рис.1.12 показана желательная адаптация системы в случае наращивания емкости станции.

Рис. 1.12. Желательная адаптация стоимости при наращивании емкости станции

При централизованном управлении (рис. 1.13) всегда велика постоянная составляющая оборудования, которая устанавливается на станции независимо от емкости.

Рис. 1.13. Адаптация стоимости при наращивании емкости станции в случае централизованного управления

В первую очередь это управляющие устройства, которые по сей день составляют значительную часть стоимости. При рассматриваемом способе централизованное управление требует установки управляющего оборудования, рассчитанного по основным характеристикам для управления станцией от минимальной и максимальной стоимости. Поэтому стоимость станции особенно велика для малых емкостей в начале запуска станции.

Обеспечение надежности средств управления позволяет увеличить живучесть станции. Понятно, что роль связи в жизни общества велика и поэтому даже временное прекращение работы телефонных станций влечет за собой очень тяжелые последствия. Управляющее устройство телефонной станции — одна из наиболее важных систем, влияющих на ее надежность.

Центральная система управления станцией очень уязвима. Ее надежность определяется надежностью управляющего устройства. В технических условиях указывается полное время простоя станции — 2 часа за 40 лет. В теории надежности применяется более строгий термин — коэффициент готовности ( Kгот ).

К_гот=(Т_раб-Т_пр)/Т_раб=1-(Т_пр/Т_раб)=0,9999943

Для обеспечения такого коэффициента готовности необходимо по меньшей мере дублирование управляющего устройства. Теоретически возможны следующие варианты:

1. Одно управляющее устройство работает, другое — в резерве ("горячем" или "холодном").
2. Работают параллельно оба устройства.

На практике предпочтителен второй вариант. В первом случае при аварии "рабочего" устройства резервное не имеет оперативной информации об установленных и устанавливаемых соединениях. Приходится приводить всю станцию к исходному положению и работать с данными, которые имеют исходное состояние. Этот процесс называется полной перезагрузкой станции.

Хотя не всегда исходное состояние может дать гарантию правильной работы. Например, может быть потеряна блокировка неисправных приборов и т. п.

Теоретически на телефонной станции можно отметить четыре уровня восстановления (таблица 1.1). Следует отметить, что эти уровни существуют и в нетелефонных системах, но условия, определяющие режимы (времена восстановления), у них другие.

Для ограничения последствий потери оперативной информации применяется метод дублирования "с разделением трафика". В этом случае каждое из управляющих устройств в нормальном режиме работает со своим оборудованием. В случае же аварии исправный компьютер принимает на себя всю нагрузку. При этом оперативная информация для части оборудования теряется, а информация, касающаяся долговременного состояния станции (например, сведения о долговременных блокировках), может дублироваться в обоих управляющих устройствах.

Для уменьшения времени перехода на резерв и устранения потери информации наиболее распространена система "дублирование с синхронизацией". В этом случае сигналы из внешней среды поступают в оба устройства управления, а команды управления внешней средой идут в нормальном режиме из одного устройства. При аварийном режиме исправное устройство работает без необходимости корректировки информации.

Такой режим позволяет также контролировать нормальную работу устройств и выявлять сбои и ошибки на ранних стадиях их появления. Для этого между дублирующими устройствами устанавливают канал связи, по которому возможно сравнение результатов их работы: например, при выводе команд во внешнюю среду или при записи результатов в память. Чем детальнее будет сравнение, тем точнее и оперативнее будет контроль и диагностика. Но при этом на процессы, связанные с техническим обслуживанием, затрачивается много ресурсов ЭВМ и программного обеспечения (памяти и времени выполнения), а на основные услуги остается небольшой процент производительности, что приводит к снижению пропускной способности, или уменьшению группы обслуживания, или уменьшению перечня услуг абонентам.

Иерархические системы управления

Иерархические системы управления — это промежуточный тип между централизованным и децентрализованным способами управления. В "чистом виде" он применяется редко. По очень схожим принципам построена использующаяся в эксплуатации и сетях коммутационная система AXE (фирма Ericsson, Швеция). Блок-схема управляющего устройства, построенного по иерархическому принципу, показана на рис. 1.14.

В рассматриваемом случае все задачи разбиваются на уровни иерархии и распределяются по процессорам. Первое и основное достоинство такого разбиения — снижение требований к производительности процессоров.

Кроме этого, разбиение задач по процессорам ограничивает последствия выхода из строя отдельных процессоров, — при такой локальной аварии прекращается работа только какой-либо одной функции системы. Для более высокой надежности может применяться резервирование на любом уровне и по любому принципу ("горячий резерв", разделение нагрузки и т. п.).

Рис. 1.14. Иерархический принцип управления

Децентрализованные системы управления

Эти системы получили наибольшее распространение на телефонных станциях, так как они удовлетворяют основным принципам адаптации систем и обеспечения их надежности [8], [35], [9]. Система разбивается на модули (часто в требованиях на систему записывается, что "система построена по модульному принципу"). Каждый модуль предназначен для обслуживания ограниченной группы внешних источников или для выполнения ограниченной задачи (иногда ограничения касаются и количества, и функций) (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Один блок системы с децентрализованным управлением

Каждая из станций набирается из таких модулей в соответствии с требуемой на данный момент емкостью и задачами. Чем меньше емкость линий или приборов, содержащихся в модуле, тем точнее адаптация.

Модуль имеет собственное управление в виде микропроцессора и коммутационные приборы для осуществления взаимодействия с внешним миром (чаще всего на физическом и канальном уровнях). Небольшое коммутационное поле позволяет наиболее эффективно подключать терминалы к центральному коммутационному полю. Известны несколько способов построения систем с децентрализованным способом управления.