А. Технические требования к цифровым телефонным сетям

Основа цифровых телефонных сетей – цифровые системы коммутации. ЦСК имеет функциональные подсистемы разного назначения, реализуемые аппаратно-программными средствами. Всовременной ЦСК есть подсистемы:

- узкополосной коммутации – для подключения, поддержки и разъединения соединений каналов 64 кбит/с (иногда также и групп каналов);

- широкополосной пакетной коммутации, которая на базе асинхронного режима переноса информации коммутирует разноскоростные цифровые потоки (от двух до 155 и более Мбит/с)[2];

- узкополосного абонентского доступа – для стыка с АЛ, т.е. согласования с их электрическими параметрами, аналого-цифрового преобразования речевых сигналов для аналоговых АЛ (ААЛ), организации каналов цифровых АЛ (ЦАЛ), сигнализации по АЛ[3] (она образована абонентскими комплектами (АК) ААЛ и устройствами сетевого (NetworkTermination, NT) и линейного (LineTermination, LT) окончания ЦАЛ);

- широкополосного абонентского доступа – для стыка со скоростными АЛ – оптическими, а также использующими технологии Xdsl;

- линейного доступа, обеспечивающая аналогичные функции для СЛ и образованная линейными комплектами этих СЛ;

- сигнализации – для сигнального взаимодействия во внешних и внутрисистемных направлениях связи и по АЛ;

- синхронизации;

- электропитания;

- управления, обеспечивающая функционирование вышеназванных подсистем и образованная взаимодействующими УУ блоков и модулей ЦСК;

- техэксплуатации и административного управления, которая поддерживает интер­фейс человек-машина для контроля и управления системой со стороны персонала; собирает и анализирует данные аварийной сигнализации; автоматически реконфигурирует оборудование (выключает поврежденное и включает резервное), диагностиру­ет поврежденные блоки, информирует персонал; тарифицирует вызовы и регистриру­ет параметры нагрузки.

Возможно и наличие подсистем абонентского радиодоступа (для фиксированных абонентов и абонентов с ограниченной мобильностью) и подвижной связи, образующей сотовую сеть цифрового стандарта GSM-900 (или иного).

Совместимость ЦСК и разнотипных внесистемных АТС обеспечивается стандартизацией линейных и абонентских стыков, а также методов сигнального обмена и сигнальных кодов. В общем случае на цифровой станции предусматриваются следующие, регламентированные МСЭ, типы стыков (рис. 6.14):

Стык Z₁ (часто обозначается просто Z) для подключения ААЛ. Он образуется между АК с функциями BORSCHT и физической ААЛ.

Функции BORSCHT таковы:

В (Batteryfeed) – питание микрофона (часто с возможностью регулирования тока);

О (Overvoltageprotection) – защита станционного оборудования от высоких напряжений в АЛ (главным образом от собственных напряжений питания микрофона и посылки вызова, а основная защита от посторонних напряжений выполняется на кроссе);

R (Ringing) – подключение в АЛ сигнала вызова 25 Гц;

S (Supervision) – контроль состояния шлейфа АЛ и прием от абонента сигналов занятия, шлейфового набора номера и отбоя;

С (Coding) – кодирование и декодирование, т.е. аналого-цифровое преобразование, фильтрация и усиление (иногда автоматически регулируемое);

Рис. 1.1. Типовые стыки цифровой коммутационной станции

Н (Hybrid) – функции дифсистемы, т.е. перехода от двухпроводной АЛ к четырехпроводному тракту;

Т (Testing) – испытания АЛ и абонентского терминала путем подключения соответствующего измерительного оборудования и образования испытательных шлейфов.

Некоторые АК могут дополнительно обеспечивать:

· периодическое переключение по­лярности питания в АЛ со спаренными телефонами;

· переключение полярности питания АЛ таксофона при ответе абонента;

· посылка тарифных импульсов 16 или 12 кГц в АЛ с терми­налами, имеющими соответствующие тарифные счетчики.

Возможно, хотя и не рекомендуется, подключение в ААЛ аналоговых подстанций или учрежденческих АТС – тогда используют модификации стыка Z – соответственно Z₂ и Z₃ .

Стык U для подключения ЦАЛ основного доступа (2B+D) к ISDN. Это стык между блоком линейного окончания LT и физической АЛ, оканчивающейся у абонента блоком сетевого окончания NT со стыками S или Т с абонентским оборудованием. Между группой LT (до 16) и ЦКП – стык V₁.

В ЦАЛ обычно используют линейный код 2B1Q, параметры сигнала определяются Рек. МСЭ G.961, а сигналы встречных направлений передачи разделяются в соответствии с Рек. G.165. Через ЦАЛ дистанционно постоянным напряжением (часто 96 В) питается блок NT.

Иногда в стык U подключают вынесенную группу из 2,4, 8 или 16 аналоговых абонентов, сообща использующих два, часто дополнительно уплотненных канала В (по два канала 32 кбит/с с адаптивной дельта-модуляцией в каждом). При этом используются только средства передачи стыка U, вместо LT и NT устанавливается мультиплексорное оборудование, а для индивидуальных АЛ предусматриваются стыки Z.

Стык V₂ для подключения ВАМ (концентраторов) в ЦКП станции трактами Е1 (2048 кбит/с). Далее в ВАМ обеспечиваются стыки Z и U с АЛ.

Стык V₃ доступа 30B+D к ISDN на первичной скорости (2048 кбит/с) для подключения цифровых интегральных учрежденческих АТС, локальных компьютерных сетей или скоростных многофункциональных терминалов.

Стык V₄ для подключения ВАМ (мультиплексоров). Между мультиплексором и физическими АЛ стыки Z и U.

Универсальный стык V₅, имеющий две модификации – V_5.1 и V_5.2, позволяющие соответственно подключить один тракт Е1 (до 30 ААЛ или каналов В основного доступа без концентрации) и до 16 трактов Е1 – линий доступа 30B+D к оборудованию беспроводного доступа (WirelessLocalLoop, WLL), к блоку широкополосного доступа и пр., с возможной концентрацией от 1:1 до 8:1 и отдельными сигнальными каналами в каждом тракте. Порты с таким стыком имеют собственные протоколы: управления соединениями ISDN, управления телефонными соединениями, назначения несущих каналов (типа В) и, только для V_5.2, управления трактами и защиты (переключения на другой тракт при отказах). При реализации этих стыков не нужны порты со стыками V₁ – V₄.

В широкополосных блоках доступа (ШБД), т.е. пакетных коммутаторах ATM, предусматриваются аналогичные широкополосные стыки V_BS с оптическими (или коаксиальными) АЛ на скорости 155 или 622 Мбит/с. Кроме этого, ШБД имеют стыки с транспортной сетью ATM на уровне синхронного транспортного модуля STM-1 или STM-4.

Стык А для цифровых СЛ (ЦСЛ) – стандартных 32-канальных линейных трактов (ЛТ) типа Е1.

Стык A₁ для ЦСЛ – 16-канальных трактов E½(1024 кбит/с), аналогичных ИКМ-15. Этот стык не стандартизован международной и есть только в ЦСК,приспособленных к потребностям ТССР стран СНГ (SI2000, Квант-Е). Для его образования применяют специаль­ные разделители трактов, преобразующие тракт 2048 кбит/с в два по 1024 кбит/с.

Стык В для ЦСЛ – 128-канальных трактов Е2 (8448 кбит/с). Этот стык в ЦСК, как правило, не реализован.

Стык C₁ между оборудованием аналого-цифрового преобразования, подключаемым в порты ЦКП, и четырехпроводными аналоговыми СЛ (АСЛ) одно- и двустороннего, в том числе универсального использования, физическими (ФСЛ) или уплотненными системой передачи с частотным разделением каналов (СП ЧРК). Стык имеет модификации, отли­чающиеся практически только уровнями передачи и приема: С₁₁ – для каналов СП ЧРК, С₁₂ – для четырехпроводных ФСЛ, оканчивающихся на встречной АТС линейными комплектами; С₁₃ – для ФСЛ, которые непосредственно, без линейных комплектов, включаются во входы и выходы четырехпроводных ступеней искания аналоговых АТС. Реальной потреб­ности в стыках С₁₂ и С₁₃ нет.

Стык С₂ между оборудованием аналого-цифрового преобразования, подключаемым в порты ЦКП, и двух- или трехпроводными ФСЛ. Стык имеет модификации: С₂₁ – для СЛ от аналоговой транзитной, С₂₂ – от аналоговой опорной станции. Реальной потребности в стыках С₂₁ нет.

Для стыков нормируются:

· электрические параметры линий;

· скорости и структуры циклов передачи;

· уровни передачи и приема;

· полные сопротивления;

· затухание асимметрии относительно земли и т.п.

Для станционного четырехполюсника в разных вариантах сое­динений между стыками нормируются:

· номинальное рабочее затухание и его допустимые изменения;

· амплитудная и амплитудно-частотная характеристики (соответственно зависимость затухания от уровня входного сигнала и от частоты);

· групповое время прохождения сигнала и его отклонения от номинала;

· уровни шумов, суммарные искажения;

· допустимые уровни помех (переходных, импульсных, внеполосных);

· джиттер и блуждания фазы, а также коэффициент битовых ошибок.

1. Типовые потребительские технические характеристики ЦСК. К этим характеристикам предъявляются определенные, часто формально не обязательные требования, которые, однако, могут быть принципиальными при выборе типа ЦСК для реконструкции или разви­тия сети. Они касаются:

· номенклатуры емкостей, возможных типов АЛ и абонентских терми­налов,

· допустимых параметров нагрузки,

· спектра услуг,

· вариантов сигнального обмена,

· но­менклатуры стыков,

· возможностей сетеобразования,

· возможностей техэксплуатации,

· удель­ного энергопотребления,

· климатических условий эксплуатации,

· надежности и стоимости од­ного порта.

Номенклатура емкостей. Принципиальных ограничений общей емкости нет, но для большинства ЦСК она находится в пределах 300000 номеров. Хотя вся емкость может сосредотачиваться в одном месте (в ОпО), но из экономических соображений ОпО редко имеет свыше 30000 номеров. Диапазон требуемых емкостей ВКМ зависит от назначения системы –для ТССР обычно надо минимум 60-250, максимум 4000-10000 номеров, для ГТС – соответ­ственно 500-2000 и 10000-30000. Для ВАМ типовые емкости составляют 60-1000 номеров, хотя для ТССР часто нужны ВАМ особенно малой емкости (4, 8, 16, 32 АЛ). Развитые ЦСК имеют несколько типов ВКМ и ВАМ на разную предельную емкость. Эти емкости обеспечи­ваются при соответствующем нагрузке числе СЛ. Для ТС требуемое число СЛ (каналов) обычно достигает 60-90 тысяч.

Типы АЛ и абонентских терминалов и параметры нагрузки. От ЦСК требуется под­ключение двухпроводных ААЛ, двух- и четырехпроводных ЦАЛ и, в современных условиях, линий радиодоступа, ЦАЛ технологий Xdsl и оптических АЛ. Должна иметься возможность подключения к ААЛ разнотипных стандартных телефонов со шлейфовым или частотным на­бором, с дополнительными кнопками #, * и Flash, а также стандартных факсимильных аппа­ратов, компьютеров с модемами и т.п. Для части ААЛ желательна возможность подключения спаренных телефонов, таксофонов с переполюсовкой проводов при ответе абонента, линий спецслужб и других с серийным исканием и терминалов со счетчиками тарифных импульсов 16 кГц. Минимально допустимая для ЦСК средняя общая удельная нагрузка ААЛ колеблется в пределах 0,1-0,2 Эрл. ЦАЛ доступа 2B+D обеспечивают подключение обычных (через адаптеры) и специфических для ISDN терминалов, рассчитанных на стыки S или Т. В ЦСК должна предусматриваться средняя удельная нагрузка таких ЦАЛ до 0,3 Эрл или выше для каждого канала В. Параметры нагрузки широкополосных ЦАЛ даны в п. 6.7.3. Методы рас­чета пропускной способности систем коммутации даны в Прил. В.

Возможности сетеобразования. Для ЦСК должны предусматриваться любые типы СЛ (цифровые, аналоговые физические и уплотненные), организованные в любой среде распро­странения (медные и оптические кабели, радиорелейные и спутниковые линии). Должна быть возможность объединения нескольких направлений в общем ЛТ с выделением каналов в ЦКП промежуточных станций или средствами системы передачи. ЦСК должна позволять любое физически возможное на сети число обходных направлений связи. Надо, чтобы ВКМ и ОпО могли организовываться в произвольные топологические, в частности кольцевые и цепные структуры. Желательно, чтобы ЦСК позволяла образовывать узко- и широкополос­ную ISDN, сотовую сеть мобильной связи и обеспечивала доступ к сети Интернет и транс­портной сети ATM.

Возможности техэксплуатации. Все территориально распределенное оборудование ЦСК должно обслуживаться и управляться из единого ЦТЭ, образованного на базе ОпО. Для ВКМ целесообразно предусматривать установку при необходимости простых модулей техобслуживания. Желательно, чтобы при ЦТЭ имелась система специализированных рабочих мест для непосредственного обслуживания абонентов: помощи в установлении соединений, выдачи справок о междугородных и международных кодах, номенклатуры услуг связи, тарифов и пр. и приема от абонентов заказов на отдельные дополнительные услуги и жалоб. Оборудование ЦТЭ должно иметь стык Q₃ с сетью управления электросвязью (TelecommunicationManage­mentNetwork, TMN).

Основными функциями ЦТЭ должны быть:

- прием и отображение сигналов о аварийных ситуациях и повреждениях;

- прием, обработка и анализ данных о параметрах нагрузки и качестве обслуживания,а также автоматическое генерирование и анализ результатов контрольных вызовов;

- оперативный контроль состояния и функционирования территориально распределенного оборудования ЦСК, ее АЛ и СЛ и управление конфигурацией оборудования;

- прием заявлений от абонентов зоны обслуживания и проверка устранения отказов;

- диагностирование отказов, проведение восстановительных и планово-ремонтных ра­бот в зоне обслуживания;

- контроль выполнения восстановительных работ;

- прием, обработка, анализ и длительное сохранение тарифных данных и организация расчетов с абонентами;

- административное управление АЛ (ввод в эксплуатацию и удаление АЛ, установка и модификация категорий и номеров абонентов, выявление источников значительной нагрузки, запрос и выдача соответствующих данных и т.п.);

- административное управление СЛ (ввод и удаление направлений связи и их линий, модификация таблиц маршрутизации, кодов направлений и способов сигнализации);

- накопление, сохранение и анализ эксплуатационной документации;

- техобслуживание средств системы централизованной техэксплуатации;

- ведение технической отчетности;

- взаимодействие с высшими уровнями управления телефонной сети.

Удельное энергопотребление. Для современных ЦСК общая удельная мощность энергопотребления от источника опорного напряжения не должна превышать 1,0 Вт/номер для ОпО и ВКМ системы и 0,6 Вт/номер для ее ВАМ.

Надежность. К надежности ЦСК предъявляются такие основные требования: среднее число повреждений в пересчете на одну АЛ не должно превышать 0,05 за год, а средняя длительность ликвидации повреждения без учета времени до прибытия персонала может быть до 30 минут.

Климатические условия эксплуатации. ОпО и ВКМ системы должны нормально функционировать в стандартных условиях эксплуатации (обычно при температурах от 0 до +30°С и относительной влажности от 10 до 80% с кратковременно допустимыми предельными значениями + 45°С и 90%). Иногда возможны более жесткие требования, например, для ВАМ или ВКМ, устанавливаемых на ТССР в неприспособленных помещениях, желательна возможность работы при температурах по крайней мере от -5°С.