|
| |
|
Слаботочка Книги Таблица 1.12. Цифровые системы коммутации, применяемые в качестве центральных станций в странах Северной Америки
* Предполагаемая дата начала производства. ** Уступила место системе ITS4, УТС. Фактически значительная часть УТС, которые теперь предлагаются на рынке,- это цифровые системы [42]. Однако существенным исключением является система УТС марки DIMENSION, разработанная фирмой Beil System, которая построена как аналоговая система коммутации с временным разделением. (Фирма Western Electric в настоящее время работает над цифровой УТС под названием система ANTELOPE.) Основные функхщи, реализуемые цифровой схемой коммутации с временным разделением каналов, иллюстрирует рис. 1.31. Как уже было показано, все входящие линии представляют собой линии связи с временным разделением каналов. Эти линии могут быть образованы с использованием многоканальных абонентских систем передачи либо представлять собой обычные межстанционные соединительные линии, организованные с использованием системы передачи Т1, либо исходящие линии аппаратуры сопряжения аналоговых линий с цифровой коммутационной схемой. В любом случае сама по себе коммутационная схема проектируется для обслуживания только входящих трактов с временным разделением. По существу, коммутационная схема служит лишь для того, чтобы переместить информацию, поступающую по входящему тракту в определенном временном интервале (канале), в определенный временной интервал исходящего тракта. Поскольку любое соединение в общем случае устанавливается между двумя различными физическими линиями и в двух различных временных интервалах, то Один цикл Входы I 2 1 I сВРК ,  Выходы , сВРК 2l..gi:7j..32l Рис. 1.31. Работа цифровой системы коммутации с ВРК: СПВК - схема пространственно-временнбй коммутации процесс коммутации требует преобразования в пространстве (пространственная коммутация) и во времени (временная коммутация). Поэтому операцию полного преобразования называют иногда двумерной коммутацией. Пространственная коммутация реализуется с помощью обычных цифровых логических схем избирательного типа (мультиплексоров), а временная - путем временного запоминания информации в регистрах или полупроводниковых запоминающих устройствах (ЗУ). Ради удобства входы коммутационной схемы (см. рис. 1.31) всегда показывают слева, а выходы - справа. Поскольку все тракты четырехпроводные, то каждому входящему временному каналу соответствует образующий с ним пару временной канал исходящего тракта. Следовательно, дуплексная цепь требует также соединения в обратном направлении , что в рассматриваемом примере достигается передачей информации из временного интервала 17 тракта N во временной интервал 4 тракта 1. Более подробно вопросы работы и реализации цифровых систем коммутации с временным разделением будут рассмотрены в гл. 5. Г Л А В А 2 ПОЧЕМУ ЦИФРОВАЯ? В первой главе изложены особенности построения существующей аналоговой телефонной сети связи и кратко рассмотрены вопросы использования цифровых систем коммутации и передачи. В этой главе будут рассмотрены основные технические преимущества и недостатки цифровой реализации систем, а также некоторые экономические аспекты перехода к цифровым сетям. 2.1. ПРЕИМУЩЕСТВА ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕДАЧИ РЕЧИ Ниже приведен список технических преимуществ цифровых сетей связи: 1. Простота группообразования. 2. Простота сигнализации. 3. Использование современной технологии. 4. Интеграция систем передачи и коммутации. 5. Возможность работы при малых значениях отношения сигнал-шум (помеха). 6. Регенерация сигнала. 7. Приспосабливаемость к другим видам обслуживания. 8. Возможность контроля рабочих характеристик. 9. Легкость засекречивания информации. Эти свойства цифровой сети перечислены в том порядке, который принял автор, исходя из относительной важности свойств, оцениваемых по отношению к обычной телефонной связи. Однако в некоторых конкретных случаях применения цифровых систем возможна иная оценка: некоторые свойства могут оказаться более (менее) важными, чем в данном случае. Например, последнее в списке свойство - легкость засекречивания информации - может оказаться решающим при применении цифровых сетей для военных целей. Большая часть свойств цифровых сетей для передачи речи, приведенных выше и обсуждаемых в следующих разделах, связана, главным образом, с преимуществами цифровых методов передачи и коммутации по сравнению с их аналоговыми эквивалентами. В некоторых случаях, однако, преимущества обусловлены всецело свойствами полностью цифровых сетей. Например, засекречивание целесообразно и обычно полезно только в том случае, когда соответствующая форма засекречивания сообщения выбирается в пункте отправления, а расшифровка-сообщения происходит только в пункте назначения. Таким образом, если система используется для передачи цифровой шифрованной информации, то основное требование заключается в том, чтобы эта система была бы полностью цифровой (от начала до конца), поскольку ее функционирование не требует учета природы нагрузки (т. е. она прозрачна по отношению к передаваемой инфор-. мации) . По аналогичным причинам и при организации передачи данных требование обеспечения цифровой передачи от начала до конца является обязательным. Если сеть включает различные виды оборудования - как аналогового, так и цифрового, то при использовании сети для организащ1И таких видов обслуживания, как передача данных, возникает необходимость приспособления к наименьшему общему знаменателю сети, а именно к аналоговому каналу. 2.1.1. Простота группообразования Как уже было сказано в гл. 1, цифровые методы передачи были впервые применены при передаче телефонных разговоров по междугородным соединительным линиям с использованием системы передачи типа Т (системы группообразования с временным разделением каналов). По существу, экономическая эффективность этих систем обусловлена обменом стоимости применения электроники в оконеч- ном оборудовании тракта передачи на стоимость многих пар проводов в тракте. Этот обмен становится с каждым годом экономически все более выгодным. Хотя группообразование с частотным разделением каналов также приводит к снижению расходов на линейно-кабельные сооружения, оборудование ЧРК обычно дороже, чем оборудование ВРК, даже в том случае, когда учитывается стоимость аналого-цифрового преобразования. После того как речевые сигналы представлены в цифровой форме, стоимость оборудования ВРК оказывается совсем малой. Поскольку аналого-цифровое преобразование выполняется только на первом уровне иерархии систем с ВРК, то цифровые системы передачи с ВРК более высокого уровня оказываются еще более экономичными, чем их аналоги с ЧРК такого же уровня. Следует отметить, что формирование групповых аналоговых сигналов при ВРК также достаточно просто реализуется и не требует представления дискретов сигнала в цифровой форме. Недостаток аналоговых систем с ВРК состоит в их низкой помехозащищенности, обусловленной подверженностью узких аналоговых импульсов воздействию помех, искажений, переходных помех и межсимвольной интерференции. Эти отрицательные факторы нельзя исключить с помощью регенерации, как в цифровой системе, следовательно, применение аналоговой системы с ВРК нецелесообразно, за исключением тех случаев, когда обеспечиваются условия передачи без помех и искажений . По существу, возможность регенерировать сигнал даже за счет расширения занимаемой полосы частот является практически обязательным требованием систем передачи с ВРК. 2.1.2. Простота сигнализации Управляющая информация (вызов-отбой, цифры адреса, состояние, связанное с опусканием монет в телефон-автомат, и др.) является по своей природе существенно цифровой и, следовательно, может быть легко введена в цифровую систему передачи. Одним из способов введения управляющей информации в цифровой тракт передачи является использование группообразования с временным разделением, при котором для этих целей выделяется с-пециальный, легко идентифицируемый канал управления. Другой способ основан на введении специальных управляющих кодовых комбинаций, которые передаются по информационному каналу и выделяются на приемном конце специальными логическими схемами, обеспечивающими декодирование передаваемой управляющей информации. В любом случае по отношению к системе передачи управляющая информация оказывается неотличимой от информационных сообщений. В понятие прозрачности канала или системы обычно вкладывают сохранение характеристик сигнала при прохождении его по каналу или системе.- Прим. перев. Некоторые аналоговые системы передачи с ВРК были разработаны и получили применение в системах телефонной связи. Например, абонентская система передачи Farinon построена на принципе ВРК с широтно-импульсной модуляцией [1]. Как будет показано в гл. 5, аналоговые системы с ВРК используются также в некоторых коммутационных системах. в противоположность этому аналоговые системы передачи располагают меньшими, зачастую весьма ограниченными, возможностями осуществления передачи управляющей информации. Печальным результатом этого явилось множество различных типов форматов управляющих сигналов, а также соответствующих процедур передачи. Формат, принимаемый для передачи управляющих сигналов, зависит как от вида системы передачи, так и от типа терминального оборудования. Преобразование одного формата, используемого при передаче управляющей информации, в другой производится в устройствах сопряжения отдельных подсистем сети связи. Сигнализация традиционно является весьма ощутимым бременем как в административном, так и в финансовом отношении для тех телефонных компаний, которые занимаются эксплуатацией сети. Фирмой Bell System был разработан детальный проект системы, названной системой межстанционной сигнализации ОКС [2], который позволяет разрешить многие проблемы сигнализации на сети связи. Хотя система сигнализации по ОКС может быть реализована и на аналоговой сети с использованием модемов, тем не менее значительный эффект от введения этой системы можно получить лишь при наличии достаточно высокоскоростных цифровых каналов связи. Более полно вопросы использования ОКС, а также других процедур сигнализации будут рассмотрены в гл. 7. Подводя итоги сказанному, можно отметить, что цифровые системы позволяют вести передачу управляющей информации, вводя ее в цифровой поток на передающем конце и извлекая ее из общего потока сообщений на приемном конце, независимо от вида среды передачи (симметричный кабель, коаксиальный кабель, радиорелейные линии спутниковой связи и т. д.). Таким образом, оборудование сигнализации можно (и должно) проектировать независимо от системы передачи. Отсюда следует, что управляющие системы и форматы управляющих сообщений можно видоизменять вне зависимости от подсистемы передачи. Следовательно, цифровые системы передачи могут совершенствоваться, не оказывая влияния на управляющие модули на любом конце тракта передачи. 2.1.3. Использование современной технологии Мультиплексор или коммутационная схема в случае передачи цифровых сигналов с временным разделением строится на тех же самых базовых схемах, которые используются при построении цифровых вычислительных машин, а именно: на логических элементах и элементах памяти. Основной элемент коммутационной схемы - точка коммутации - представляет собой не что иное, как логический элемент И, один вход которого предназначен для передачи информационных сигналов, а другие - для передачи сигналов управления (сигналов выбора точки коммутации). Таким образом, впечатляющее развитие технологии изготовления цифровых интегральных схем, используемых в качестве логических элементов и элементов памяти в ЭВМ, непосредственно сказывается и на цифровых системах пере- дачи и системах коммутации. По существу, многие стандартные схемы, разработанные для использования в ЭВМ, оказались вполне подходящими для построения коммутационных схем. Основные преимущества современной технологии становятся еще более очевидными по мере создания больших интегральных схем (БИС), специально разработанных для реализации функций электросвязи. Впечатляющим является и улучшение показателей надежности, стоимости и габаритных размеров, которое достигается при использовании БИС, ориентированных на выполнение основных функхщй сети связи [3, 4]. Даже теперь замена аналоговых систем коммутахщи большой емкости цифровыми системами, реализованными на интегральных схемах малой степени интеграции, оказывается экономически эффективной [5]. Стоимостный анализ в [5] проводился с учетом затрат на аналогово-цифровое и последующее цифро-аналоговое преобразования, необходимые при использовании цифровой системы коммутации в аналоговом окружении. Очевидно, что наибольший эффект как в отношении затрат, так и в отношении сложности реализации может быть достигнут, если цифровые тракты передачи включаются непосредственно в цифровую систему коммутации. В этом случае исключаются затраты на цифро-аналоговое преобразование, связанное с использованием аналоговых линий связи, а также на аналогово-цифровое преобразование, связанное с использованием цифровой системы коммутации. Относительно низкая стоимость и высокие качественные показатели работы цифровых интегральных схем позволили использовать их для реализации отдельных узлов коммутационного оборудования, которые оказываются весьма дорогостоящим при реализации на существующих аналоговых элементах. Например, полностью неблоки-рующаяся коммутационная схема в обычном аналоговом варианте практически нецелесообразна, за исключением лишь схем малой емкости. В современных же цифровых системах коммутации стоимость самой коммутационной схемы может быть сравнительно небольшой. Поэтому, если требуется построить систему коммутахщи средней емкости, то по желанию заказчика можно увеличить значения параметров коммутахщонной схемы таким образом, чтобы обеспечить работу системы без блокировок. Примером цифровой системы коммутации, работающей в аналоговом окружении, является автоматический распределитель вызовов фирмы Collins-Rockwell [б]. Предпочтение было отдано цифровому варианту коммутационной схемы потому, что именно он позволял, экономически эффективно реализовать режим работы без блокировок.- Выгода, извлекаемая из успехов технологии изготовления современных электронных элементов, обусловлена не только применением цифровых интегральных схем. Значительный прогресс достигнут и в производстве аналоговых интегральных схем, что позволяет получить значительно улучшенную аналоговую реализацию коммутационных схем. Одно из главных требований, предъявляемых к аналоговым компонентам,- их линейность. Оказывается, что быстродей-гствующие цифровые компоненты изготовить легче, чем соответствую- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [13] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |