Эволюция автоматической коммутации
СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ
Учебник для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальности
200900 - «Сети связи и системы коммутации»
и другим междисциплинарным специальностям
телекоммуникационных направлений
базового высшего образования.
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
«БХВ - Санкт-Петербург»
2003
Гольдштейн Б. С.
Системы коммутации. -СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2003. -318с.:ил.
ISBN 5-8206-0108-4
Учебник охватывает широкий спектр вопросов автоматической коммутации и предназначен для студентов телекоммуникационных университетов и других высших учебных заведений, обучающихся по специальности 200900 - «Сети связи и системы коммутации», а также по специальностям 201000 - «Многоканальные телекоммуникационные системы» и 550400 -«Телекоммуникации» и соответствует программе, утвержденной Управлением руководящих кадров и учебных заведений Министерства Российской Федерации по связи и информатизации. Он может быть полезен работникам научно-исследовательских, проектных и эксплуатационных организаций, занимающимся коммутационными узлами и станциями, а также широкому кругу специалистов, интересующихся теорией автоматической коммутации каналов практикой применения АТС различных поколений.
Boris Goldstein.
Switching Systems. - BHV, St.Petersburg, 2003.
The rapid growth of telecommunications in recent years has necessitated the evolution of telephone switching systems for Public Switched Telephone Network (PSTN). To operate effectively in this dynamic industry requires an understanding of the evolution central offices principles. The book is intended to fill up a gap in the telecommunications literature by gathering in one place all types of switching systems. The evolution of switching systems is described on the set of examples of Russian PSTN Central Offices.
|
|
The book is primarily intended for students, post-graduates and engineers involved in the switching nodes area.
Содержание
Введение............................................................................................. 7
Глава 1 Эволюция автоматической коммутации............ 11
1.1 Телекоммуникации................................................................ 11
1.2 Телефонные сети общего пользования.......................... 12
1.3 Коммутация ............................................................................ 13
1.4 Методы коммутации............................................................. 14
1.5 Эволюция телефонных станций ...................................... 16
1.5.1 Исторические предпосылки........................................ 16
1.5.2 Ручные коммутаторы .................................. ................. 22
1.5.3 Автоматическая коммутация...................................... 31
1.5.4 Квазиэлектронные и электронные АТС .................. 34
1.5.5 Цифровые АТС............................................................... 37
1.6 Телефонные аппараты........................................................ 38
1.7 Стандартизация в области коммутации ........................ 42
Глава 2 Декадно-шаговые АТС............................................... .47
2.1 Основные принципы ДШ АТС ........................................... 47
2.2 Искатели.................................................................................. 50
|
|
2.3 Вынужденное и свободное искание.
Ступени искания..................................................................... 52
2.3.1 Предварительное искание.......................................... 52
2.3.2 Линейное искание......................................................... 54
2.3.3 Групповое искание........................................................ 55
2.4 Импульсный набор номера................................................ 57
2.5 Межстанционные соединительные линии .................... 60
Глава 3 Координатные АТС..................................................... 63
3.1 Координатные соединители............................................... 63
3.2 Координатные АТС............................................................... 68
3.3 Городские координатные станции АТСК и АТСК-У...... 73
3.4 Сельские координатные АТСК-50/200М.......................... 77
3.5 Координатные АТСК-100/2000........................................... 79
3.6 Координатные АТС типа А-204.......................................... 81
3.7 Координатные подстанции ПСК-1000 ............................. 83
Глава 4 Принципы цифровой коммутации........................ 85
4.1 Цифровая телефония........................................................... 85
4.2 ЦифровыеАТС........................................................................ 90
4.3 Абонентские модули ............................................................ 92
4.4 Доступ к услугам ISDN........................................................... 97
4.5 Коммутационное поле ........................................................ 103
|
|
4.5.1 Пространственная коммутация............................... 103
4.5.2 Временная коммутация............................................. 104
4.5.3 Коммутация STS (пространство-время-
пространство).................................................... 104
4.5.4 Коммутация TST (время-пространство-время).... 104
4.6 Модули соединительных линий, синхронизация
и служебные функции....................................................... 106
4.7 Управление по записанной программе ........................ 108
Глава 5 Импортные цифровые АТС.................................. 109
5.1 Выбор АТС............................................................................ 109
5.2 Станции 5ESS. Решения Lucent Technologies........... 113
5.3 Система 12............................................................................ 121
5.4 Система EWSD компании Siemens................................ 125
5.5 Станция AXE-10 компании Ericsson ............................. 128
5.6 Итальянская платформа LineaUTи стратегия iMSS.. 130
5.7 Коммутационная платформа NEAX-61 компании NEC 133
5.8 Станции DMS 100............................................................... 135
Глава 6 Отечественные АТС
С программным управлением............................ 137
6.1 Первые разработки АТС с программным управлением 137
6.2 Коммутационная платформа АТСЦ-90.......................... 141
6.3 Новые функции цифровых АТС...................................... 155
6.4 Система С-32........................................................................ 159
|
|
6.5 Бета, Сигма, Омега, Кразар и другие............................. 161
6.6 Развитие отечественных коммутационных платформ 164
Глава 7 Абонентский доступ................................................ 167
7.1 Глобальная информационная инфраструктура.......... 167
7.2 Цифровые абонентские концентраторы и мультиплексоры .. 169
7.3 Интерфейс V5 ..................................................................... .173
7.4 Беспроводный абонентский доступ WLL...................... 176
7.5 Оптическое волокно в абонентской линии................... 179
7.6 Цифровые абонентские линии DSL.............................. 181
Глава 8 Межстанционная сигнализация........................... 185
8.1 Элементы телефонной сигнализации........................... 185
8.2 Сигнализация по выделенным сигнальным каналам 190
8.3 Многочастотная сигнализация......................................... 194
8.4 Общеканальная сигнализация № 7................................ 199
8.4.1 Подсистема переноса сообщений МТР ............... 206
8.4.2 Подсистема управления сигнальными
соединениями SCCP................................................. 208
8.4.3 Подсистема средств транзакций............................. 209
8.4.4 Подсистема ISUP........................................................ 214
8.5 Сигнализация при конвергенции сетей связи ........... 217
Глава 9 Программное управление..................................... 223
9.1 Программное обеспечение коммутационных
узлов и станций ................................................................. 223
9.2 Управляющие устройства................................................. 224
9.2.1 Централизованное управление............................... 225
9.2.2 Иерархическое управление...................................... 226
9.2.3 Распределенная архитектура.................................. 226
9.3 Основы программирования обслуживания вызовов
в реальном времени ......................................................... 227
9.4 Технологические аспекты разработки
программного обеспечения АТС................................... 234
9.5 Качество ПО.......................................................................... 242
9.6 Программные системы современных АТС.................. 244
Глава 10 Эксплуатационное управление........................ 247
10.1 Эволюция функций эксплуатационного
управления системами коммутации............................ 247
10.2 Сопровождение программного обеспечения ........... 251
10.3 Задачи СОРМ и информационной безопасности.... 252
10.4 Расчеты за услуги связи.................................................. 255
10.5 Взаимодействие «человек-машина»........................... 258
10.6 Концепция TMN.................................................................. 258
10.7 Системы эксплуатационной поддержки OSS............ 264
Глава 11 Услуги.......................................................................... 269
11.1 Дополнительные услуги АТС.......................................... 269
11.2 Интеллектуальная сеть (IN) ............................................ 273
11.3 Компьютерная телефония (CTI)..................................... 283
11.4 Конвергенция телефонных услуг и Интернет............ 286
Вместо заключения.................................................................... 295
Литература..................................................................................... 297
Глоссарий...................................................................................... 307
Предметный указатель............................................................. 314
Именной указатель.................................................................... 317
Введение
На камне у входа в центр подготовки кадров компании IBM в Эндикотте, штат Нью-Йорк, высечены следующие слова: «Образование никогда не достигает точки насыщения». Именно этот девиз сопровождал автора в течение всей работы над настоящим учебником, совпавшей по времени с самым разгаром революционных преобразований в автоматической коммутации каналов. Этот же девиз был главным критерием при решении вопросов о том, включать или не включать в учебник материал, посвященный тем или иным технологиям коммутации: не преждевременно ли еще? не устарело ли уже?
Другим критерием пропорционального представления материала в учебнике послужило количественное соотношение автоматических телефонных станций разных типов, работавших во Взаимоувязанной сети связи страны на момент написания этих строк:
Декадно-шаговые АТС 18%
Координатные АТС 49%
Квазиэлектронные АТС 3%
Цифровые АТС 30%
В результате книга организована по принципу компромисса между современной коммутационной техникой и педагогикой, предполагающей освещение некоторых исторических аспектов эволюции самых разных технологий. Основное внимание в учебнике уделяется анализу коммутационной техники связи, принципам построения автоматических телефонных станций (АТС) и современным телекоммуникационным технологиям для телефонных сетей общего пользования (ТфОП), а также перспективным технологиям, используемым в новых системах коммутации.
Учебник содержит 11 глав, в которых рассматриваются способы построения коммутационных станций, описываются процессы установления соединения в АТС, их основные функциональные узлы, элементы программного управления и т.п.
Первое поколение телефонных станций характеризуется аналоговой передачей, ручным способом управления и сигнализации, кроссовой коммутацией. Начиная с 1890 г. и заканчивая 60-ми годами XX века, телефонная инфраструктура развивалась в «электромеханическом направлении», характеризующемся телефонами с дисковым номеронабирателем, внутриполосной сигнализацией, управлением с помощью релейных логических схем и автоматическим способом коммутации. С середины 60-х годов телефонные станции начинают развиваться в направлении цифровизации: вначале - цифровая передача, управление с помощью компьютера и внеполосная сигнализация; затем - цифровая коммутация и общеканальная сигнализация. Краткий исторический экскурс, вместе с некоторыми полезными сведениями общего характера, приводится в главе 1.
История автоматической коммутации началась еще в XIX веке с изобретения А.Стоуджером декадно-шаговой АТС, но и сегодня многие АТС такого типа продолжают эксплуатироваться во всепланетной телефонной сети. Тезисному рассмотрению этих АТС посвящена глава 2, являющаяся, впрочем, самой краткой в учебнике. Немногим больше места уделено координатным АТС в главе 3. Декад-но-шаговые и координатные АТС явили собой первые примеры пространственных коммутаторов, и только значительно позже эту технологию дополнила (и почти заменила) технология временной коммутации. Возможно возражение, что технические средства, рассматриваемые в главах 2 и 3, устарели, и потому их обсуждение ничем не оправдано. Однако это те самые средства, на основе которых существуют сегодняшние (см. приведенную выше таблицу), и наличие которых должны принимать во внимание завтрашние сети электросвязи.
С начала 1970-х годов произошла вторая революция в сфере коммутации. Благодаря технологии цифровой передачи стало возможным передавать речь в цифровом формате. Как следствие, коммутационные станции тоже постепенно стали цифровыми. Принципы цифровой коммутации изложены в самой объемистой главе 4, а примеры реализации этих принципов - в главах 5 и 6. Здесь автор посчитал лучшим способом преподнесения материала - обучение на примерах.
Основные задачи АТС всех типов связаны с обслуживанием сети абонентской сети доступа и с взаимодействием в сети связи. В главе 7 рассматривается первая группа этих функций, включая первичный и базовый доступ ISDN, оборудование абонентского доступа (концентраторы, мультиплексоры, беспроводный доступ), интерфейсы V5.1 и V5.2H др.
Межстанционная сигнализация внутри ТфОП (протоколы 2ВСК, 1ВСК, частотные системы сигнализации, стек протоколов ОКС7), взаимодействие ТфОП с ISDN (DSS1, подсистема ISUR SCCP, ТСАР, прикладные протоколы ОКС7), с Интеллектуальной сетью (протокол INAP ) и с IP-сетями (протоколы Н.323, SIP, MEGACO, а также SCTP, M2UA, М2РА, M3UA) и другие протоколы рассмотрены в главе 8. Исключение составляет интерфейс с пультом управления системы оперативно-розыскных мероприятий (ПУСОРМ) по протоколу Х.25, описание которого приведено в главе 10, посвященной технической эксплуатации. Естественно, что все эти протоколы сигнализации реализуются средствами программного управления АТС, которые рассматриваются в главе 9.
В главе 11 обосновываются взгляды автора на Интеллектуальную сеть (ИС) как на высшее достижение ТфОП, в рамках которого впервые было внятно сформулировано отделение телекоммуникационных услуг от непосредственного обслуживания телефонных вызовов, созданы новые принципы и средства создания услуг, наполнившие содержанием не связанные с соединением (connectionless) телекоммуникационные протоколы и др. Архитектура ИС в традиционной телефонии играет практически ту же роль, что и архитектура ЭВМ фон Неймана сыграла в вычислительной технике, причем значение концепции ИС в контексте происходящей сегодня конвергенции сетей и услуг связи еще до конца не осознано. Некоторые перспективные решения и технологии предоставления услуг непосредственно в АТС с помощью компьютерной телефонии и с использованием Интернет также рассмотрены в последней главе 11 - хотя сегодняшние новейшие разработки инфокоммуникационных услуг трудно описать не то что в одной главе, но и в целой книге.
Да и другие упоминающиеся в учебнике технологии не рассматриваются во всех подробностях: задачей книги является представить принципы каждой из них и рассказать об основных функциях той или иной технологии. Если читателю потребуется более подробная информация, он сможет найти книгу, полностью посвященную интересующей его теме. Есть много книг, содержащих более подробные описания той или иной технологии, например, систем сигнализации, ISDN, Интеллектуальной сети, IP-телефонии, протоколов сети доступа и др. Точно также, не имея возможности включить в книгу подробные описания систем коммутации, автор все же попытался рассмотреть основные технические идеи и решения, сосредоточив их в главах 5 и 6, полезных, возможно, не только студентам и преподавателям, но и инженерам, намеревающимся разрабатывать новые коммутационные станции на основе аналогичных решений и/или эксплуатировать и развивать существующее коммутационное оборудование сетей электросвязи.
Учебник предназначен для студентов телекоммуникационных университетов и других высших учебных заведений, обучающихся по специальности 200900 - «Сети связи и системы коммутации», а также по специальностям 201000 - «Многоканальные телекоммуникационные системы» и 550400 - «Телекоммуникации», и соответству-ет программе, утвержденной управлением руководящих кадров и учебных заведений Министерства Российской Федерации по связи и информатизации. Он можеттакже быть использован работниками эксплуатационных, научно-исследовательских и проектных организаций, занимающимися коммутационными узлами и станциями.
Эта книга стала для автора одной из сложнейших его работ, потому что технологии, описываемые в ней, очень различны. Индустрия меняется быстро, и по этой причине весьма трудно связно изложить цепочку постоянных новаций, происходящих во всех областях коммутационной техники. В процессе работы над книгой автор существенно повысил уровень собственного образования и надеется, что читатель тоже сможет узнать из нее много нового о таком удивительном изобретении как АТС.
Курсы лекций по тематике учебника автору в свое время посчастливилось прослушать у профессоров кафедры телефонии Рафаэля Антоновича Авакова, Бориса Самойловича Лившица, Михаила Марковича Подвидза, светлая память о которых и определила в дальнейшем как его согласие на руководство кафедрой, так и решение написать эту книгу. Материалы учебника обсуждались с коллегами из ГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевича и из ЛОНИИС, которым автор приносит глубокую благодарность за ценные советы и замечания. Опыт чтения курсов лекций и учебной работы со студентами (многие из которых стали потом моими сотрудниками и на практике продемонстрировали положительные и отрицательные стороны полученного образования) позволил систематизировать и структурировать материал учебника в контексте эволюционного развития систем коммутации, в связи с чем хотелось бы процитировать фразу из одной великой книги: «Многому я научился у своих наставников, еще более - у своих товарищей, но более всего - у своих учеников».
Глава 1
Эволюция автоматической коммутации
Изобретатель - человек, который создает оригинальное устройство из колес, рычагов и пружин, считая, что это и есть цивилизация.
Амброз Бирс
Телекоммуникации
Английский глагол to communicate (сообщать, передавать...) происходит от латинского слова communico , означающего «делать общим», «общаться», «связывать». Английское существительное com munication переводится как «связь» (в самых разных значениях), а во множественном числе (с «s» на конце) означает систему средств сообщения или общения, не являясь, вообще говоря, техническим термином (сегодня часто встречаются такие выражения, как «политические коммуникации», «бизнес-коммуникации» и т. п.). Слово телекоммуникации (telecommunications) означает средства общения (то есть обмена информацией) на расстоянии и подразумевает совокупность технологий, реализующих разные способы такого общения.
Рассматриваемые в следующих главах, эти технологии охватывают механические и, по мере развития телекоммуникаций, все более и более сложные электрические и оптические системы связи. Такое объединение частично отражает и сложившаяся практически во всех странах мира структура национальных администраций связи, определяемая тремя словами почта, телеграф, телефон (Post, Telegraph, Telephone - РТТ).
Понятия, обозначаемые терминами телефония и телекоммуникации, иногда путают. Первый термин вначале употреблялся применительно к системам электросвязи, ориентированным на передачу речевой информации в реальном времени, а второй - применительно к прочим системам электросвязи (включая и те, которые базируются на телефонных системах), используемым для обмена дискретной информацией (данными) - в том числе между компьютерными системами.
Совокупность устройств и сооружений, обеспечивающих телефонную связь на некоторой территории, называют телефонной сетью. В состав такой сети входят: коммутационные устройства (автоматические телефонные станции,узловые станции, подстанции,концентраторы и мультиплексоры), линейные сооружения (абонентские и соединительные линии, каналы междугородной и международной связи), гражданские сооружения (здания телефонных станций, усилительных пунктов), телефонные аппараты и пульты операторов. В процессе эволюции телефонная сеть стала составной частью мощной инфраструктуры цифровыхтелекоммуникаций, в которой речь -лишь один из типов передаваемых данных. Это и внесло некоторую путаницу, так как телефонная сеть может рассматриваться как сеть телекоммуникаций, поддерживающая телефонию, а телекоммуникационная сеть-как телефонная сеть, снабженная средствами поддержки обмена мультимедийной информацией. Таким образом, телефония является одним из видов телекоммуникаций.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 859; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!