Большая электронная коммутация

Данная публикация завершает цикл статей о коммутационной технике связи ("Сети", N 10/97, N 2/98). В первой из статей ("Заметки о мини-АТС") упоминалось, что существуют станции, формирующие телефонную емкость. Их можно условно назвать "большими" телефонными станциями (далее - АТС), хотя по размерам они ненамного отличаются от УПАТС сопоставимой емкости. Сейчас это оборудование чаще всего разрабатывается отдельно от УПАТС и к нему предъявляются другие требования, хотя на заре электронной коммутации не делали различий между большими и малыми станциями.

Своеобразие такого оборудования состоит, в частности, в том, что оно предназначено для ограниченного круга потенциальных потребителей. Как правило, оно "торгуется" (конструируется) под конкретный проект, а соответственно, очень трудно говорить о стоимости данной техники. Малейшая ошибка в подборе оборудования может загубить всю сеть, поэтому при составлении спецификаций и контрактов специалисты (замечу: очень хорошо подготовленные) обращают внимание на каждую мелочь. Однако в ходе работы я столкнулась с весьма любопытными фактами, которые, надеюсь, будут интересны даже "продвинутым" читателям.

Общая характеристика оборудования

Согласно нормам ОГСТфС, большие электронные станции могут использоваться для различных целей. Они способны работать как автоматические междугородные телефонные станции (АМТС) и узлы автоматической коммутации (УАК) всех типов. Напомню, что УАК бывают нерайонированными (служат для выхода одной АТС в сеть), районированными без узлообразования (предоставляют связи по схеме "каждый с каждым"), районированными с узлами входящих или исходящих сообщений. В сельских сетях связи такие станции могут применяться в качестве оборудования оконечных, узловых и центральных станций, а также узлов сельско-пригородной связи, которые включаются на стыке городских и сельских сетей.

Кроме того, АТС способствуют расширению диапазона предоставляемых услуг и интеллектуализации сетей, выступая в следующих "ролях":

• телефонная станция, управляемая телефонистом (данная услуга сейчас возрождается);
• телефонная станция мобильной телефонии (минимальное отличие от обычной - обеспечение роуминга);
• пункт переноса сигнала;
• узел коммутации конкретной услуги;
• узел контроля за предоставлением услуги;
• узел коммутации и контроля за предоставлением услуги;
• комбинирование разных "ролей" в одной станции.

Для выполнения перечисленных функций коммутационное оборудование должно удовлетворять достаточно широкому спектру требований, не предъявляемых к "малой" технике.

В рамках городской телефонной сети каждая местная АТС имеет связи как минимум с одной междугородной станцией и несколькими местными АТС, а возможно, и с транзитными узлами входящих и/или исходящих сообщений или узлами спецслужб. Узловые транзитные АТС обеспечивают проключение четырехпроводных соединительных линий и четырехпроводных ИКМ-трактов, что требует наличия трех- или пятиконтактных реле в точке коммутации (в отличие от двухконтактных, необходимых для организации двухпроводного проключения).

Станции должны выдерживать нагрузку от 3 тыс. Эрл, а оконечная или транзитная междугородная станция - не менее 25 тыс. Эрл. К коммутационному полю станции также предъявляются определенные требования - выдерживать нагрузку минимум 0,8 Эрл на соединительную и 0,2 Эрл на абонентскую линию, обеспечивать полную доступность входов и выходов. Для случаев, когда нагрузка входящих и исходящих линий превышает 0,8 Эрл, неплохо иметь возможность использования внутренних промежуточных трактов для обслуживания потока вызовов. Это позволяет "экономить" пучки каналов и передающие устройства, не являющиеся оборудованием АТС.

Существуют дополнительные ограничения на организацию сетей, в которых работают АТС. В пределах одной местной сети должно быть не более одного перехода аналог-цифра-аналог, а в пределах национальной сети - не более пяти. В международных сетях допускаются четыре перехода, на каждой из национальных сетей - по пять.

В нашей стране использование такого оборудования регулируется двумя приказами Министерства связи РФ.

Приказ N 8 от 14.01.97 "О мерах по защите интересов российских производителей телекоммуникационного оборудования" предписывает применять коммутационное оборудование преимущественно отечественного производства, в том числе продукцию совместных предприятий ("Ижтел", "Камател", "Искрауралтел"). Применение импортного коммутационного оборудования разрешается только "при расширении существующих сооружений с целью использования возможностей программной продукции и, в исключительных случаях, если невозможно использовать отечественное оборудование и при наличии письменного заключения (разрешения) УЭС Минсвязи России". Под оборудованием отечественного производства в приказе помимо продукции СП подразумеваются станции, разработанные российскими компаниями (АТСЦ-90, С32/64, "Квант-Е", "Элком", "Бета", "Омега").

Положение N 3194 от 26.06. 96 "О порядке организационно-технического взаимодействия операторов телефонных сетей связи общего пользования на территории Российской Федерации" содержит перечень импортного коммутационного оборудования, разрешенного к применению в местных телефонных сетях РФ. Упоминаются городские станции AXE-10 (Ericsson), EWSD (Siemens), S-12 (Alcatel), Si-2000 (Iskratel), 5ESS (Lucent Technologies), UT10 (ItalTel), TDX-1B, SDX-100 (Samsung), DX-200 (Nokia), NEAX-6 (NEC) и DMS-100 (Nortel). В каждом регионе, области, республике допускается использование только одного или двух типов станций. Отдельно указываются города, в которых должно применяться следующее оборудование: Кострома (EWSD), Новосибирск (S-12), Череповец (S-12), Екатеринбург (AXE-10, EWSD), Псков (TDX-1B, S-12), Санкт-Петербург (EWSD, 5ESS, NEAX-61) и Москва (EWSD, DX-200, 5ESS, System-X).

Особенности электронной коммутации

Автоматические телефонные станции существуют более 80 лет. Основная сложность при их разработке - организация коммутации разговорных цепей, которые определяют структуру коммутационного поля.

В телефонной станции организуется проключение разговорного сигнала, поступающего по соединительным или абонентским линиям, сквозь тело коммутатора на шнуровой комплект. Со шнурового комплекта разговорный сигнал может передаваться по сети за пределы станции либо коммутироваться внутри станции на подключенные к ней абонентские комплекты. Обработку служебной информации осуществляют приемники и передатчики, называемые линейными комплектами. Проключение в коммутационном поле организуется по командам управления, которые вырабатываются в соответствии со служебной информацией.

Структура АТС показана на рис. 1. Надо отметить, что эта "картина" далека от реальной жизни, впрочем, как и любая схема. На рис. 2 приводится схема фрагмента сети, включающей в себя АТС.

Коммутационное поле образует ядро станции. Тип принятой в нем коммутации определяет тип станции. Основное отличие коммутатора АТС от всех остальных соединительных устройств, например маршрутизаторов или так называемых Switch, используемых в аналоговых транкинговых системах, состоит в том, что все разговорные токи, напряжение которых может достигать 60 В, должны протекать сквозь тело коммутатора.

Считается, что коммутация бывает механической, электронной и цифровой. Однако эта устоявшаяся терминология не соответствует действительности. Коммутация, как и вся электросвязь в целом, использует электрические сигналы (что относится и к механическим реле, по имени которых названа коммутация). Термин "цифровая коммутация" - результат вольного применения математической абстракции, пришедший из теории связи. Там "цифровыми" называются системы и устройства, вход и выход которых описываются цифровым способом. По моему мнению, справедливо такое определение: цифровая станция - это устройство, в котором поступающие аналоговые сигналы преобразуются в цифровую (и обратно) форму для передачи со скоростью 64 кбит/с.

Коммутация является процессом переноса энергии в пространстве и времени (рис. 3), осуществляемым для связи двух или более однородных объектов, при реализации которого организуется замкнутая линия связи. В случае телефонии коммутация подразумевает процессы соединения и разъединения. При этом один вид энергии может преобразовываться в другой или не преобразовываться.

В существующих устройствах телефонной коммутации электрическая энергия не преобразуется, поэтому говорят о полностью электрическом коммутационном поле. (Отметим, что ранее рассматривались проекты коммутаторов с преобразованием энергии - пьезоэлектрических, лазерных, фотонных и других.) Механическая коммутация происходит за счет соединения и разъединения двух проводников, а электронные АТС реализуют контакт на полупроводниковых элементах.

Электронная техника используется в области телефонии по следующим причинам:

• производственные расходы постоянно снижаются за счет совершенствования полупроводниковых технологий;
• эксплуатационные расходы уменьшаются благодаря снижению стоимости электронных компонентов и возможности заменять целые блоки, а не чинить в них отдельные неисправные элементы;
• набор функций можно постоянно наращивать и изменять.

Однако преимущества электронных АТС перед механическими далеко не очевидны. Основной технический параметр коммутационного поля - коэффициент коммутации, определяемый как отношение сопротивления Rн в непроводящем (закрытом) состоянии к сопротивлению Rп в проводящем (открытом) состоянии. Необходимо, чтобы значение Rн было как можно большим, а Rп - как можно меньшим.

Механические контакты (особенно герконы) имеют наибольшие значения коэффициента коммутации. При этом Rн достигает величины 109 Ом, а сопротивление в проводящем состоянии не превышает 0,1 Ом. Электронные АТС реализуют контакт на полупроводниковых элементах, поэтому им присущи гораздо меньшие значения коэффициента коммутации (105-106).

Для электронных АТС, в отличие от механических, наиболее критичной является величина Rн. Это отчасти сдерживало развитие электронной коммутации, хотя разработка соответствующих систем началась с появлением первого полупроводникового элемента. Низкое сопротивление в непроводящем состоянии может привести к тому, что при сбое системы на линию не будет передаваться сигнал отказа в обслуживании и станция станет выполнять произвольные хаотические проключения. А это - уже отказ всей системы связи. Более того, возможны даже возгорание и разрушение станции.

Все электронные элементы имеют общий недостаток: они не могут передавать ни сигналы постоянного тока, ни мощные сигналы. Кроме того, передающий тракт не пропускает частоты, находящиеся вне звукового диапазона. Поэтому долгие годы основным преимуществом электронных АТС оставались лишь их маленькие размеры.

Кстати, о размерах. Одна из лучших механических станций ДШ З51, рассчитанная на 10 тыс. номеров, занимает площадь 150-200 м² при высоте 3 м. Координатные АТС имеют схожие параметры. Аналогичные по коммутационной емкости ЭАТС вместе со всеми обслуживающими системами (питания, охлаждения и т.д.) занимают объем 1 м3 и весят около 50 кг.

Но небольшие размеры - не такой уж и плюс, если возможно разрушение системы. Основные преимущества электронного контакта состоят в том, что он неподвижен и не подвержен воздействиям окружающей среды, а соответственно, такие станции способны работать в более тяжелых условиях, чем электромеханические. При этом электромеханические АТС необходимо тщательно обслуживать. Для их бесперебойной работы нужно поддерживать в помещении беспылевую среду, определенные влажность и температуру (залипания грязных контактов приводят к тем же проблемам, которые присущи электронным АТС при перегрузках по току).

Упомянем еще одну причину, по которой сдерживалось развитие ЭАТС. Внутренняя структура ЭАТС отличается от структуры электромеханических систем не только организацией, но и принципами управления поля коммутации. По сравнению с механическими АТС, электронные содержат большее количество разъемов сложной конфигурации. Они неподвижны, однако окружающая среда может оказывать на них влияние (правда, не в такой мере, как на контакты реле). Даже сегодня эта неприятность в полной мере не преодолена, просто на нее не обращают внимания.

Кроме того, с управлением системой была связана следующая проблема. Из-за недостаточного развития вычислительной техники в разное время предпочтение отдавалось то централизованным, то распределенным архитектурам. Сейчас преимущественно используются распределенные архитектуры.

Организация коммутационных полей

Электронное коммутационное поле реализует функции искания соединительных линий в совокупности коммутационных элементов или точек коммутации (которые могут содержать до 10 коммутационных элементов). Под воздействием управляющих схем в коммутационном поле происходит проключение через заданное число точек коммутации от какого-либо входа к заданному выходу или к группе свободных выходов.

Коммутационные поля делятся на области в соответствии с числом доступных в каждой из них коммутационных точек. Такие поля имеют вход и выход; доступность элементов поля увеличивается от выхода ко входу.

В управляющем устройстве коммутационное поле описывается его отображением. Процедура искания (рис. 4) заключается в том, что через управляющее устройство по отображению поля маркируются его вход и выход, которые должны быть соединены. Затем начинает маркироваться путь от выхода поля ко входу. Свободные промежуточные линии между отдельными точками коммутационного поля последовательно маркируются и подготавливаются - до тех пор, пока не будет пройден путь через все поле. Со стороны входа точки коммутации занимаются в обратном направлении. В конце концов будет занят один из предложенных ранее (на этапе искания) свободных трактов. Когда проключение доходит до выхода поля, оно считается состоявшимся.

Наличие внутренних блокировок в коммутационном поле можно пояснить следующим образом. Это ситуации, когда имеются свободные точки коммутации, но устройства управления полем не позволяют через них проключаться.

В отличие от механических станций, в коммутационном поле электронной АТС процедуры искания и соединения разделены. Это привело к появлению в АТС еще одного важного элемента - маркера, который осуществляет стыковку систем управления с телом поля.

Существуют три способа электронной коммутации, различающихся принципами деления коммутационного поля:

• пространственный (рис. 5, а). Способ искания и проключения аналогичен используемому в механических АТС, только механические коммутационные элементы заменены на электронные. Кроме того, процедуры искания и соединения разделены. Основная сложность заключается в организации контакта на физическом уровне и управлении им;
• временной (рис. 5, б). Каждая коммутационная точка может пропускать сигнал определенной длительности и лишь в тот период, который задает команда управляющего устройства. Поскольку разговорный сигнал должен попадать в выделенный ему интервал, он все время задерживается. Такая организация поля используется для передачи цифрового потока (речевой сигнал предварительно оцифровывается). Электронные поля с временным делением обладают более высоким быстродействием, поскольку в них каждая точка коммутации заменяет 24 точки коммутации эквивалентного пространственного поля. В случае временного деления отсутствуют внутренние блокировки;
• частотный. Практически не реализован; существует лишь как теоретическая возможность.

С помощью процедуры искания можно реализовать только простые коммутационные поля не очень большой емкости. Когда необходимо поле с большим количеством входов и выходов, организуются многозвенные поля. Тогда процесс искания разбивается на этапы, или звенья (ступени).

Как правило, организуется абонентское звено и звено смешивания. Ко входам абонентского блока могут быть подсоединены не только абонентские комплекты, но и ведущие к другим станциям линии, а также входы некоторых централизованных комплектов. Возможна и групповая структура поля: в абонентском звене формируются группы абонентов, проключение которых осуществляется по единой схеме. Принцип наращивания станции зависит от того, как организовано абонентское звено (группы или индивидуальные пользователи).

Отметим одну особенность коммутационного поля с временным делением. Коммутационные свойства такого поля ухудшаются с увеличением частоты следования временных импульсов и величины интервалов между ними, что происходит при росте коммутируемой емкости поля. В больших полях коммутации и при большом числе последовательных контактов очень трудно обеспечить абсолютно синхронную коммутацию, поэтому сложно организовать многозвенную структуру таких полей. При конструировании поля возникает квадратичная зависимость объема используемого оборудования от требуемой емкости поля.

Полностью временное коммутационное поле реализует только станция DX-200 (Samsung Electronics), которая стала несомненным успехом развития коммутационной техники.

В других станциях используется пространственно-временной принцип деления коммутационного поля В-П-В (рис. 5, в). Поскольку В-П-В применяют достаточно часто, его можно считать отдельным способом коммутации. В таких полях абонентское звено организуется с помощью временного деления, а звено смешивания - с помощью пространственного деления. Их преимуществом является возможность наращивания емкости поля с сохранением почти линейной зависимости между объемом оборудования и емкостью поля. Для обеспечения надежности в станциях, применяющих В-П-В-коммутацию, поле полностью продублировано (оба поля работают одновременно). Еще одна интересная особенность коммутационного поля - возможность территориального разнесения его временной и пространственной областей (например, это используется в станции 5ESS производства Lucent Technologies).

Вообще говоря, любую гибридную структуру, в частности поле В-П-В, нельзя считать совершенной. Поэтому выбор такой структуры поля для большинства современных АТС, скорее всего, не является окончательным - во всяком случае, с точки зрения теории коммутации.

В большинстве описаний электронных станций утверждается, что их поля не имеют внутренних блокировок. Если речь идет об организации поля, в такое трудно поверить. С другой стороны, в сопроводительных материалах к станции AXE-10 указывается, что ее поле не имеет внутренних блокировок по уровню 0,9 Эрл, что больше похоже на истину. Очевидно, это относится и к другим станциям.

"Управление" и "воздействие"

По отношению к электронным телефонным станциям понятие "управление" означает набор организационных функций, предназначенных для установки соединений как внутри АТС, так и между станциями. При этом надо различать термины "управление" и "воздействие", которые часто смешивают, подразумевая под "управлением" то и другое одновременно. "Воздействие" - это сами процессы настройки коммутационной станции, определения или изменения состояния линейных комплектов (абонентских и контрольных, а также преобразователей), т.е. тех частей станции, которые предназначены, главным образом, для обслуживания проключения разговорных трактов.

Управление станцией реализуется комплексом устройств (регистров, пересчетчиков, устройств связи между звеньями искания и аппаратуры для передачи и приема сигналов взаимодействия), которые обеспечивают согласованность работы отдельных частей и совместную работу станций в сети. Эти устройства принимают по абонентским или соединительным линиям команды на установление соединений (например, сигналы набора номера) и решают задачу их реализации, устанавливая соединение или разъединение в том или ином направлении. Воздействие на коммутационное поле осуществляется с помощью маркеров отдельных уровней соединения.

Управление бывает двух типов - распределенное и централизованное (рис. 6).

Распределенное управление предполагает выделение каждой из функций в отдельный блок. В этом случае регистры и маркеры работают самостоятельно и их деятельностью управляет один общий блок. Связь между модулями управления устанавливается лишь на время выполнения конкретной задачи.

Централизованное управление означает передачу функций управления устройствам воздействия. Устройства воздействия превращаются в пассивные исполнительные блоки, преобразующие команды управления для воздействия на различные коммутационные элементы. Иногда устройства воздействия усиливают сигналы управления. Все логические функции сосредотачиваются в центральной управляющей схеме.

В некоторых станциях используется комбинированное управление с делением на несколько уровней. При этом между уровнями осуществляется распределенное управление, а внутри уровней - централизованное.

Считается, что распределенное управление более перспективно, хотя менее экономично и более сложно.

Состав ПО для управления цифровой станцией показан на рис. 7. Линейные программы обеспечивают технологический процесс обслуживания соединений (нелинейные программы непосредственно с ним не связаны). Резидентные программы загружаются в оперативную память, а неризедентные могут храниться на внешних носителях. Отметим некоторые особенности, которые нужно учитывать при выборе ПО, предлагаемого поставщиками АТС.

При покупке станции AXE-10 покупатель выбирает программы по графе контракта "администрирование системы", в которой ПО делится на три части:

• системное администрирование - программы управления на уровне физической сети, т. е. на уровне станции;
• сетевое администрирование - программы для обработки и пропуска трафика;
• администрирование услуг.

Для станции EWSD ПО состоит из следующих модулей:

• программное обеспечение пользователя;
• операционная система;
• аппаратные средства;
• программное обеспечение, не зависящее от области применения;
• программное обеспечение, зависящее от области применения.

Здесь необходимо сказать несколько слов о сигнализации. Сигнализация требуется для того, чтобы станции "чувствовали" друг друга в момент отсутствия соединения, а также для организации процесса поступления заявки на соединение (инициализации услуги) и контроля за ним. Станция способна поддерживать несколько протоколов сигнализации. АТС, прошедшие процедуру сертификации, поддерживают все разрешенные для сетей России протоколы сигнализации.

Обслуживание вызова

Под работой станции можно подразумевать разные вещи. Считается, что вышеописанные процессы искания, проключения и управления коммутационным полем тоже относятся к работе станции. Сведения о них позволяют оценить возможности, современность и совместимость оборудования. Однако так анализируются только особенности разработки или конструкции.

Указанные процессы обеспечивают реализацию функций, называемых "обслуживание" или "работа станции по обслуживанию вызова". В случае электронных станций контроль за выполнением этих функций называется мониторингом. Он автоматически осуществляется специальной управляющей системой (NMS - Network Management System) и является основой технического обслуживания станции.

Набор функций мониторинга стандартен:

• контроль за состоянием абонентских и соединительных линий - осуществляются постоянное сканирование линии и передача полученной информации (абонентская линия в состоянии покоя, абонент снял трубку) в управляющее устройство (УУ), которое решает вопрос о дальнейших действиях;
• искание соединительного пути - после определения необходимости соединения и его вида УУ в соответствии с информацией о состоянии коммутационного поля определяет свободный соединительный путь и передает команду на установление соединения;
• наблюдение за прохождением процесса соединения, в том числе за приемом и передачей сигналов телефонного аппарата абонента (осуществляется без участия УУ);
• разъединение - обнаружив, что разговор окончен, УУ посылает на подстанцию команду на размыкание соединительных элементов в соответствии с записью о соединении;
• дистанционная сигнализация о неисправностях - постоянно повторяющиеся действия, техническая реализация которых обычно не слишком сложна, но которые требуют передачи значительного объема информации. Примером использования этой функции является обработка данных о состоянии абонентских линий (данные об изменении состояния линии представляют интерес лишь в том случае, если они поступают постоянно).

Дополнительные услуги

Обслуживание вызова и предоставление экстренной связи по сокращенному набору номера считаются основными услугами "больших" станций, однако существуют и дополнительные услуги. Причем, набор дополнительных услуг для мини-АТС и УПАТС определяет уровень станции, в то время как для большой станции эти услуги применяются довольно редко. Иногда они не могут быть реализованы в принципе, например при использовании станции в качестве транзитной.

Одна из первых доступных дополнительных услуг - автоматическое отключение телефона. Набрав дополнительный индекс, абонент может отключить свой телефон. Если на отключенный номер приходит вызов, вызывающему абоненту передается сигнал "телефонная станция отключена".

Другие дополнительные сервисы называются услугами интеллектуальной сети (ИС или IN) и делятся на собственно услуги ИС, услуги типов Centrex и Class. Основная задача, которая ставилась при формировании ИС, - обеспечить возможность ввода в сети новых услуг при минимальном воздействии на коммутируемые элементы или систему сигнализации. ИС использует множество новых сетевых элементов (так называемых служебных доступов):

• узел контроля за предоставлением услуги;
• узел коммутации услуги;
• комбинированный узел коммутации и контроля за предоставлением услуги;
• систему управления прикладными задачами услуги.

Сегодня в перечень услуг ИС входят:

• усовершенствованный бесплатный вызов - позволяет абоненту менять параметры маршрутов вызовов и получать информацию о трафике в режиме реального времени;
• предоставление универсального номера (UN) абоненту конкретной службы. Он присваивается в зависимости от даты, времени суток и географического положения вызывающего абонента;
• служба киоска - позволяет абонентам звонить конкретным поставщикам информационных услуг;
• персональный номер абонента - независимо от времени и места регистрации такого номера все адресованные ему вызовы предаются по назначению;
• служба телеголосования - используется вместе с телерадиовещанием для проведения опросов;
• организация виртуальной частной сети (Centrex) - предоставление абоненту сети общего пользования связи с заказанным окружением. Centrex обширной зоны - обеспечение услуг, характерных для УПАТС, группе географически распределенных абонентов. Сети Centrex имеют частный план нумерации, прозрачны для абонентов и поддерживают несколько номеров для одного абонента
• услуги типа Class. Помимо основных услуг ИС в их перечень входят:
  
  
  • автоматическое определение номера и его идентификация;
  • завершение вызова в том случае, если абонент занят или не отвечает;
  • сигнализация пользователь-пользователь;
  • поддержка мобильности терминала;
  • блокирование входящего вызова.

Большинство станций предоставляют услуги ISDN. Введение ISDN на больших станциях позволяет экономить номерную емкость, поскольку тогда для удовлетворения всех нужд абонента требуется только один телефонный номер. Кроме того, дополнительно экономится самая дорогая часть станции - абонентские комплекты.

Определенной разновидностью услуги можно считать организацию абонентских выносов. Благодаря им станция EWSD может обеспечивать построение до 63 местных сетей с помощью удаленных блоков емкостью 496-150 тыс. абонентов каждый.

Особенности некоторых АТС

Несмотря на то, что АТС в общем-то являются однотипным оборудованием, конкретные модели станций имеют некоторые особенности, о которых мы и расскажем.

Lucent Technologies 5ESS

Использование оптоволокна для организации межмодульных соединений обуславливает высокие надежность и помехозащищенность станций. Архитектура станции - трехуровневая.

Нижний уровень образуют модули подключения (МП, абонентские комплекты). Они также обеспечивают управление внутренними соединениями и их коммутацию. Каждому МП отводится по 255 канальных трактов ВОЛС, предназначенных для реализации соединений. Ко второму уровню относится коммутационный модуль (КМ). Третий уровень - административный, на нем выполняются функции технического обслуживания. Только у этой станции реализовано принудительное охлаждение стативов (у остальных станций - естественное).

Alcatel S12

Используется полностью распределенное управление, каждая функция выполняется только своим микропроцессором. Элементы управления организованы в две группы. Первая содержит терминальные элементы, которые обслуживают абонентский блок на 128 комплектов аналоговых соединительных линий или 32-канальный модуль цифровых трактов. Во вторую группу входят дополнительные элементы управления.

Станция специально сертифицирована (спецификация S900) для эксплуатации в качестве коммутатора сотовой сети стандарта GSM. В ее состав входит универсальный терминал эксплуатации и техобслуживания (ТЭТ), работающий на собственной платформе.

В зависимости от числа соединительных линий станция занимает следующую площадь: 2 тыс. линий - 15 м²; 20 тыс. линий - 37 м²; 100 тыс. линий - 110 м².

Общее количество типов печатных плат - 29, типов стативов - 4. Комплект поставки емкостью 10 тыс. номеров состоит из 9 стативов и потребляет 9 кВт электроэнергии.

Siemens EWSD

Как утверждается в материалах компании, станция предоставляет услуги в соответствии с оригинальной концепцией "Visin O.N.E.". Первая из таких станций введена в эксплуатацию в 1981 г. В 1987 г. на ее базе начали предоставлять услуги ISDN, а в 1992 г. в EWSD была реализована поддержка ATM и широкополосного ISDN.

Обеспечивается наращивание до любой емкости и пропускной способности. Внутрисистемная передача данных происходит со скоростью 2,5 Гбит/с. Станция позволяет организовать до 300 рабочих мест операторов ручной коммутации.

В ближайшем будущем Siemens собирается реализовать возможность организации абонентских шлейфов на оптическом кабеле и получить для станции сертификат коммутатора сотовой телефонии. Компания ориентируется на изготовление станций и их компонентов в тех странах, где будет осуществляться их эксплуатация.

Ericsson AXE-10

Станция очень легко наращивается с помощью простого добавления блоков и управляющих устройств.

Структура управления - двухуровневая. Верхний уровень в зависимости от конфигурации станции образуют 1-8 центральных процессоров, нижний - региональные процессоры, работающие в режиме распределения нагрузки. Все центральные процессоры можно заменять даже в процессе эксплуатации станции. Более того, любые модификации осуществляются без отключения телефонной станции. Имеются три типа процессоров - один простой и два увеличенной производительности.

Интересна процедура ликвидации сбоев программного обеспечения. Встроенная программа корректировки сбоев, написанная на спецассемблере, позволяет ликвидировать сбои ПО без прерывания работы системы. Корректировки являются временной мерой, позволяющей продержаться до кардинального решения проблемы неисправности. В пакет корректирующих программ включены алгоритмы преодоления наиболее часто встречающихся сбоев. Работа региональных процессоров организована таким образом, что при сбое ПО прекращается обслуживание не более 128 абонентов.

Вместо обычных стативов применяются горизонтальные магазины, представляющие собой блоки с кабелями подключения и зашитыми в них проверочными тестами. Задние панели аппаратных шкафов не содержат никаких межмагазинных соединений, поэтому шкафы можно устанавливать "спина к спине", экономя место.

AXE-10 часто используется в качестве коммутатора сотовой телефонии, обеспечивающего роуминг для систем стандартов NMT, TACs, AMPS, D-AMPS, GSM, PDC. Подерживаются специфические услуги роуминга, такие как передача управления вызовом на другой коммутатор.

Рабочее место телефониста, организуемое через встроенную локальную сеть, обеспечивает до 60 функций. Телефонисты способны исполнять обязанности как операторов, так и информаторов. Станцию можно применять как обучающую или испытательную систему; для тестирования используются предварительно записанные варианты трафика.

От редакции

Готовя к публикации настоящую статью, посвященную "большим" телефонным станциям, редакция постаралась максимально сохранить стиль подачи материала и терминологию автора, хотя далеко не всегда была с ними согласна. Автор уделяет немало внимания достоинствам электромеханической коммутации, особенностям построенных на ее базе АТС и их преимуществам перед электронными. Не становясь на точку зрения автора, редакция сочла возможным опубликовать этот материал в надежде на продолжение разговора об устройствах коммутации, которые эксплуатируются во взаимоувязанной сети связи России, об опыте и перспективах применения различных моделей. Мы будем благодарны вам за любые отклики.

"Нагрузка" и другие понятия теории телетрафика

При обсуждении вопросов, связанных с коммутационным оборудованием, часто упоминается показатель "нагрузка". Данное понятие пришло из теории телетрафика, которая является частью теории массового обслуживания.

Теория массового обслуживания представляет собой математический аппарат, разработанный для вероятностного анализа поведения систем массового обслуживания. Другими словами, она позволяет определить, сколько надо иметь приборов (магазинов, автостоянок, парикмахерских, коммутационных емкостей) для обслуживания большого количества потребителей, чтобы они не почувствовали дефицита или дефицит оказался под контролем. Нужно особо отметить, что такой аппарат не является статистическим.

На основании этой теории строятся системы массового обслуживания. Основные характеристики таких систем - число каналов обслуживания и мест ожидания в очереди, дисциплина обслуживания ("первым пришел - первым обслужен" - FIFO, "последним пришел - первым обслужен" - LIFO) и математическое описание потока заявок. Теория систем пользуется положениями теории автоматов (в коммутации используются системы на автоматах Миля и Мура), которая, в свою очередь, описывается уравнениями состояния детерминированных систем с дискретным временем.

Теория массового обслуживания имеет также аппарат для анализа систем массового обслуживания с отказами и без них. В системах с отказами (к которым относятся обсуждаемые коммутационные системы) заявка на обслуживание, поступившая в тот момент, когда система занята, покидает ее необслуженной.

Теперь, наконец, можно вернуться к понятию "нагрузки". Нагрузка (обслуживаемая) - это число занятых в конкретный момент приборов, входов или выходов системы. Поскольку значение данного показателя является случайной величиной, он подвергается вероятностному анализу. Полученный в результате анализа обобщенный показатель называется интенсивностью нагрузки, или математическим ожиданием соответствующего процесса на некотором временном отрезке.

Одна занятая линия создает нагрузку 1 Эрл. Нагрузка 2,7 Эрл означает, что математическое ожидание числа занятых линий в произвольный промежуток времени равно 2,7 (или что за этот период в среднем заняты 2,7 линии).

При расчете нагрузки часто используются так называемые В- и С-формулы Эрланга, которые позволяют определить вероятность того, что при обслуживании вызовов в порядке их поступления они будут задерживаться в системе более чем на заданное время. Формулы Эрланга для простейших случаев (полнодоступный пучок линий) организованы в виде таблиц, которые дают возможность рассчитывать интенсивность нагрузки в зависимости от числа обслуживаемых приборов и качества обслуживания. На основании этих таблиц проводятся следующие расчеты:

• времени задержки сигналов в цифровых сетях связи;
• времени доставки информации в сетях с пакетной коммутацией;
• пропускной способности станций и управляющих комплексов;
• параметров очередей на обслуживание в системах распределенного управления;
• параметров станций в условиях перегрузки.

Немного истории

Предпринятые в 1954-1957 гг. попытки создания первых электронных АТС закончилась неудачей, поэтому длительное время в телефонии совершенствовлись старые приемы коммутации, и эта область оставалась достаточно консервативной. Затем появились ЭАТС, которые имели емкость 10 номеров и коммутационное поле, состоящее из двух промежуточных линий с коммутационными элементами на лампах тлеющего разряда.

Позже была выпущена электронная УПАТС ESS 101 фирмы Bell (1960 г.), которая имела четырехпроводный разговорный тракт и временное деление поля. В 1965 г. компания Bell затратила 125 млн дол. на разработку системы ESS1 (Electronic Switching System) - прообраз ESS5. За время работы над статьей я нашла описания более 20 типов электронных станций, работавших в сети до середины 70 гг. По большей части это были УПАТС.

В конце 70-х гг. данное оборудование - несмотря на огромные средства, затраченные на разработку - стало заменяться на квазиэлектронное, поскольку качество полупроводниковой элементной базы было невысоким. Через несколько лет после начала внедрения квазиэлектронных станций появились компоненты, на которых базируются современные электронные станции, поэтому квазиэлектронное оборудование было демонтировано.

Все понимали: электронная коммутация более перспективна, чем механическая. В электронных полях можно обойтись двумя точками коммутации, а в координатных АТС их должно быть до 20. А уж по быстродействию электронные устройства просто несоизмеримы с механическими.

Тем не менее в СССР разработки электронных станций были свернуты; принимается решение о создании станций с организацией коммутации по координатному и квазиэлектронному принципам. Видимо, одной из причин данного решения стало то, что в конце 70-х гг. наша электронная промышленность не выдержала бы нагрузок, связанных с производством ЭАТС. Последняя электромеханическая декадно-шаговая станция АТС-54 была смонтирована в издательстве "Правда" на узле АТС-257 в 1979 г. А поскольку нормативный срок службы таких АТС-ДШ составляет 35 лет, его выработали только АТС, смонтированные до 1962 г.

Вновь электронные станции начали разрабатываться в России в 1993 г. ("Омега"). Учитывая особенности развития электроники, их можно считать даже более совершенными, чем зарубежные аналоги.

Сейчас во всех сетях устанавливается электронное оборудование. В МГТС первая электронная станция (DX-200) была установлена в 1986 г.