Дипломная работа: Блок обмена сообщениями коммутационной станции
В настоящее время все ЭАТС делятся на две большие группы: аналоговые и цифровые. В аналоговых ЭАТС коммутация сигналов в коммутационном поле (КП) происходит с сохранением их первоначальной формы, в которой они поступают от источника информации. В цифровых ЭАТС исходная информация предварительно преобразуется в единую цифровую форму, а затем коммутируется [1].
Среди аналоговых ЭАТС с программным управлением традиционно распространены системы коммутации с пространственным разделением каналов. Они характерны тем, что соединительный путь между абонентами в КП предоставляется на все время установления соединения только единственной паре пользователей. Поэтому для установленного соединения одни и те же коммутационные элементы обслуживают только это соединение. К основным характеристикам коммутационных элементов, оказывающим решающее влияние на качество внутристанционного тракта передачи, относятся: рабочее затухание, линейность амплитудной, амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик. Снижение технических требований к этим характеристикам налагает определенные ограничения на структурные параметры КП, что, в свою очередь, может резко ухудшить экономические показатели сети связи. В развитых зарубежных странах широкое применение нашли аналоговые ЭАТС типа IBM 1750 (США), DST1 (Италия), ЕК-50 (Япония), АТС 501 (Швеция).
Аналоговые ЭАТС с временным разделением каналов представляют интерес при работе с аналоговыми системами передачи, поскольку в этом случае производится только дискретизация сигналов во времени без последующего цифрового кодирования. Коммутация с временным разделением предполагает совместное использование точек коммутации путем разделения времени на более короткие интервалы так, что отдельные конкретные коммутационные элементы и соответствующие им промежуточные линии периодически закрепляются за существующими соединениями. При таком совместном использовании точек коммутации можно получить значительную экономию их числа. Однако опыт работы аналоговых ЭАТС с временным разделением каналов показал, что амплитудно-модулированные сигналы весьма чувствительны к шумам, помехам и переходным влияниям. Поскольку стоимость преобразования сигнала в цифровую форму продолжает снижаться, цифровая коммутация постепенно становится более предпочтительной по сравнению с аналоговой.
Цифровые ЭАТС с пространственно-временной коммутацией каналов требует наличия, по крайней мере, двух звеньев: пространственной коммутации и временной коммутации. Так как схемы временной коммутации строятся на базе недорогих цифровых запоминающих устройств (ЗУ), реализация функций цифровой коммутации оказывается более дешевой, чем реализация схем с пространственным разделением. Работа схемы временной коммутации сводится главным образом к записи информации и считыванию ее из ЗУ. В процессе коммутации информация, поступающая по одному входному временному каналу, передается в другом временном канале. Однако быстродействие ЗУ ограничивает допустимые размеры блока временной коммутации, поэтому в коммутационных схемах большой емкости обязательно вводится пространственная коммутация. Для того чтобы обеспечить желаемую временную коммутацию каналов, звенья временной коммутации принципиально требуют наличия некоторого вида элементов задержки, которые легче всего реализуются с помощью ЗУ с произвольной выборкой. Запись в них производится по мере поступления бит информации, а считывание - при необходимости их передачи.
Можно указать два способа управления работой ЗУ звена временной коммутации: последовательная запись и произвольное считывание, или произвольная запись и последовательное считывание.
Согласно первому способу работы звена временной коммутации определенные ячейки памяти информационного ЗУ закрепляются за соответствующими каналами входящего тракта с временным разделением каналов. Информация каждого входящего временного интервала (канала) записывается в соответствующую ячейку памяти под действием местного станционного генератора, ведущего счет входящим временным интервалам. Считывание информации из информационного ЗУ происходит из той ячейки памяти, на которую указывает другое - управляющее ЗУ под действием того же станционного генератора.
Второй способ работы звена временной коммутации является противоположностью первого. Поступающая на вход информация записывается в ячейки информационного ЗУ в соответствии с адресом, хранящимся в управляющем ЗУ, однако информация считывается из информационного ЗУ последовательно ячейка за ячейкой под управлением счетчика временных исходящих интервалов.
В разных странах разработано и широко применяется большое число цифровых ЭАТС: ESS4, ESS5, ГТТ 1240 (США), ЕЮ, МТ 20/25 (Франция), DTN1 (Италия) и др.
В связи с переходом развитых стран цифровые сети связи с интеграцией служб все большее развитие получают методы передачи информации с коммутацией пакетов. Принцип работы сети с коммутацией пакетов состоит в том, что сообщение источника разрезается на "пакеты" для последующей передачи по сети. Каждый пакет снабженный заголовком, содержащим адрес и другую управляющую информацию, направляется по линиям сети, как и на сети с коммутацией сообщений. На узле назначения все пакеты собираются в исходное "склеенное" сообщение. Наиболее известные сети с коммутацией пакетов: TYMNET (США), DATAPAC (Канада).
По принципу построения управляющих устройств ЭАТС разделяются на три класса: с централизованным, децентрализованным и распределенным управлением.
Системы коммутации с централизованным управлением характеризуются наличием единого центрального управляющего устройства (ЦУУ), реализующего все функции управления и взаимодействия узлами ЭАТС, Информацию об изменении отдельных комплектов ЦУУ запрашивает или передает через периферийные управляющие устройства (ПУУ). Основные функции ПУУ сводятся к согласованию сигналов обмена между ЦУУ и узлами по уровню и быстродействию.
В системах коммутации с децентрализованным управлением взаимодействие ЦУУ с исполнительными комплектами такое же, как и в системах с централизованным управлением, т.е. через ПУУ, но последние достаточно автономны в пределах разрешенных ЦУУ. ПУУ берут на себя все функции по рутинной обработке информации, а ЦУУ сосредотачивается на организации приоритетного обслуживания ПУУ, их диспетчеризации, производит учет нагрузки, установление контрольных соединений и т.д.
В системах коммутации с распределенным управлением функции ЦУУ разделяются между отдельными местными управляющими устройствами (МУУ). Каждое МУУ управляет одним или несколькими узлами ЭАТС в зависимости от их сложности. Взаимодействие МУУ между собой в пределах одной ЭАТС осуществляется через те же соединительные пути в КП, что и при передаче разговорных сигналов.
2.2 Патентный поиск
В настоящее время имеется большое количество изобретений в области телефонии.
Японскими изобретателями разработана электронная АТС которая содержит блок управления, подготавливающий информацию об общем количестве выходных данных на основе проведенных измерений и количестве выходных устройств [2]. Затем блок управления определяет оптимальное начальное время передачи выходных данных, оптимальный период передачи данных и генерирует статистические данные, которые поступают на выходные устройства.
АТС [3] оборудована устройством для регистрации вызовов, поступающих из магистральных линий и устройством передачи соответствующего сигнала в микропроцессор. Последний вырабатывает тональный сигнал входного вызова и передает его на модуль с громкоговорителем для последующей передачи речевых сообщений в линию в заданное время.
Также японскими разработчиками предложена телефонная сеть, обеспечивающая обслуживание стандартных телефонных аппаратов с использованием устройства для регистрации идентификаторов внешних линий и выполнения операций по установлению соединений или их прерыванию [4].
В телефонной системе связи [5] вызывающая сторона посылает вызов, содержащий ее телефон и данные адреса, которые записываются в память принимающего аппарата. Кроме того, принимающий аппарат записывает дату и время поступления вызова. При ответе на вызов запись даты и времени поступления вызова стирается из памяти. В результате в памяти остается информация только о тех вызовах, на которые пользователь не ответил. Записанную информацию можно вывести на индикатор,
В Германии разработана цифровая система связи [6], в которой на стороне приема производят определение импульсной реакции канала. Для сегментов сигнала с произвольной последовательностью символов импульсную реакцию получают на основе функции перекрестной корреляции этой последовательности символов с соответствующим сегментом считанного принятого сигнала с помощью корректирующих звеньев, содержащих побочные величины функции автокорреляции последовательности символов. Особенно хорошую оценку импульсной реакции дает итеративная процедура. Для коротких последовательностей импульсов предпочтительным является отслеживание импульсной реакции.
Система связи [7] содержит контроллеры вызовов и контроллеры соединений для управления коммутирующими устройствами. Управление связью между оконечным оборудованием осуществляется путем управления состоянием вызовов и обменом управляющих сообщений. Контроллеры соединений управляют установлением или разъединением соединений через коммутирующие устройства. Такое устройство обеспечивает эффективное использование ресурсов для управления коммутирующей аппаратурой.
2.3 Анализ климатических факторов
В соответствии с техническим заданием автоматическая телефонная станция должна эксплуатироваться в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом - УХЛ, категория - 4.2 .
К макроклиматическому району с умеренным климатом относятся районы, где средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура
воздуха равна или ниже плюс 40°С, а средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна или выше минус 45°С.
К макроклиматическому району с холодным климатом относятся районы, в которых средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже минус 45°С [8].
Автоматическая телефонная станция предназначена для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (помещения категории 4), в частности, для эксплуатации в лабораторных, капитальных жилых и других подобного типа помещениях (категория 4.2). Работа в данных условиях предполагает отсутствие воздействия прямого солнечного излучения, атмосферных осадков, ветра, песка и пыли наружного воздуха; отсутствие или существенное уменьшение воздействия рассеянного солнечного излучения и конденсации влаги.
Нормальные значения рабочей температуры окружающей среды при эксплуатации АТС составляют:
- верхнее значение - +35 °С;
- нижнее значение - +10 °С;
- среднее значение - +20 °С.