Построение и аппаратура цифровых сетей ОТС

Особенности цифровой сети ОТС.Основная особенность цифровых сетей ОТС (ОТС-Ц) по сравнению с аналоговыми, состоит в интеграции разных видов ОТС в одной системе ОТС. С помощью оборудования одного типа организуются различные виды оперативной связи: диспетчерские (проводная и радиопроводная), постанционная, МЖС, ПГС, СРС, стрелочная, а также парковая связь.

На сети ОТС-Ц применяется основное оборудование следующих видов: цифровые коммутационные станции, мультиплексоры доступа (гибкие мультиплексоры), пульты оперативной связи (ПОС), телефонные аппараты разного назначения и радиостанции поездной связи. Как будет видно в дальнейшем коммутационные станции являются обязательным оборудованием ОТС-Ц, а мультиплексоры доступа – требуются только на участках с аналоговыми устройствами ОТС, такими как: промежуточные пункты, коммутаторы технологической связи, радиостанции, включаемые в аналоговые групповые каналы.

В зависимости от назначения коммутационные станции (КС) могут быть: распорядительные (КС-Р), в которые включаются только пульты руководителей; распорядительно-исполнительные (КС-РИ), в которые включаются пульты руководителей и исполнителей; исполнительные (КС-И), в которые включаются только пульты исполнителей.

На построение сети ОТС-Ц значительное влияние оказывает способ организации каналов диспетчерской связи.

На сети ОТС-Ц возможна организация каналов диспетчерской связи с применением индивидуальных или групповых каналов. На рис.4.1 показан пример организации одного круга диспетчерской связи на сети ОТС-Ц с N коммутационными станциями двух видов: КС-РИ и КС-И. В способе с индивидуальными каналами (рис.4.1,а) при групповом или циркулярном вызове (на рисунке – циркулярный вызов) между КС-РИ и каждым ПОС образуется отдельный ОЦК. В рассматриваемом случае потребуется N-1 индивидуальный канал. Для обеспечения режима «один говорит, все слушают» на КС-РИ используется комплект конференцсвязи (ККС), объединяющий разговорные тракты всех индивидуальных каналов (централизованная конференцсвязь). В другом способе образуется один групповой канал, состоящий из цепочки основных цифровых каналов, включаемых в смежные КС. Для объединения разговорных трактов на каждой КС, кроме последней, установлен ККС (распределенная конференцсвязь). Сравнивая эти два способа можно отметить следующее. Очевидно, что способ с групповыми каналами значительно экономичнее, так как в этом случае на сети требуется в среднем в 20 раз меньше ОЦК, а значит и заметно меньше периферийного оборудования коммутационных станций. Недостаток этого способа – на сети ОТС-Ц можно применять только специализированные системы коммутации. Преимущество способа с индивидуальными каналами состоит в возможности применения на сети ОТС-Ц цифровых станций, предназначенных для ОбТС. Исходя из экономических предпосылок на сети ОТС-Ц был принят способ с групповыми каналами.

В отличие от аналоговых, цифровые системы ОТС обеспечивают соединения между различными абонентами сети ОТС не только по групповым каналам, но и по коммутируемым каналам (соединения по коммутируемым каналам предполагают выбор в заданном пучке любого свободного канала - связь организуется по принципу ОбТС). Одно и тоже оборудование применяется для включения как распорядительных, так и исполнительных пультов оперативной связи. Модифицированные варианты цифровых систем ОТС позволяют создать аппаратуру связи совещаний (АСС-Ц).

Все существующие системы ОТС-Ц по сравнению с системами коммутации ОбТС имеют специфические особенности, вызванные требованиями организации ОТС. К основным особенностям относятся:

1) Применение для диспетчерских видов связи цифровых групповых каналов. Групповой канал представляет собой ОЦК, который постоянно закрепляется за кругом одного диспетчера. К такому каналу может быть подключено множество абонентских устройств соответствующего круга диспетчерской связи.

2) Применение распределенной конференцсвязи, позволяющей осуществить переговоры между руководителем (диспетчером) и исполнителями, находящимися на разных ж.д.станциях, в режиме «один говорит все слушают».

3) Применение специфической межстанционной сигнализации, включающей возможность вызова одного, группу или всех (циркулярный вызов) абонентов данного круга, а также управление направлением передачи речи. Сюда же могут входить сообщения по контролю над целостностью группового канала с кольцевой структурой.

В системах ОТС-Ц нашли применение решения, принятые для цифровых сетей с интеграцией обслуживания (ISDN): базовый (BRI) и первичный (PRI) интерфейсы. Протоколы сигнализации по общему каналу D в основном соответствуют стандарту Q.931 с соответствующими модификациями. Базовый интерфейс служит для включения цифровых пультов ОТС, а первичный – для связи между смежными коммутационными станциями.

Системы ОТС-Ц, в первую очередь, предназначены для применения на цифровой сети, но также могут работать на цифро-аналоговой сети связи. На цифро-аналоговой сети ОТС применяются как цифровые, так и аналоговые (каналы ТЧ) групповые каналы, а также комбинации цифрового и аналогового станционного оборудования ОТС. Для таких сетей характерны переходы с цифровых на аналоговые групповые каналы, а также с сигнализации ОКС на частотную сигнализацию СК2/7 и СК2/11. Применение аналоговых групповых каналов приводит к необходимости включать в аппаратуру ОТС-Ц устройства управления голосом (УУГ).

На сети ОТС-Ц должны выполняться следующие требования: в одном диспетчерском круге может быть: до 210 абонентов, до 10 групп абонентов; в одну коммутационную станцию можно включить до 7 абонентов одного круга; в одной группе может быть до 25 абонентов. Один абонент может одновременно входить в несколько групп, а также – в несколько диспетчерских кругов.

Разговорные тракты цифрового группового канала. В трактах цифрового группового канала необходимо передавать речь от любого абонента, чтобы он был услышан всеми участниками разговора. При этом предусматривается случай, когда одновременно будут говорить несколько абонентов. Такое может произойти, если во время разговора диспетчера с одним из исполнителей, другой исполнитель должен срочно передать речевой сообщение диспетчеру. Описанный режим обеспечивается применением цифровых сумматоров, входящих в состав ККС. Сумматор имеет два и более входов и один выход, в которые включаются тракты приема и передачи основных цифровых каналов.

На рис.4.2 показана упрощенная схема образования разговорных трактов в групповом канале диспетчерской связи на участке с одной станцией КС-Р и тремя станциями КС-И. При включении в каждую КС-И по одному ПОС, сумматоры требуются только на промежуточных станциях (ст.Б и В). На каждой станции в групповой канал включаются три сумматора, по одному – последовательно в каждый разговорный тракт (сумматоры 1 и 3), один – параллельно в оба тракта (сумматор 2). В пультах ПОС постоянно включены громкоговорители (BF), а микрофоны в режиме приема речи отключены. При передаче речи абонент нажимает на кнопку или педаль (SW). Сумматор 2 служит для приема в ПОС речевых сигналов из обоих трактов, а сумматоры 1 и 2 – для раздельной передачи речевых сигналов от ПОС по двум разговорным трактам. Не трудно заметить, что такая схема исключает местный эффект (речевой сигнал, передаваемый от пульта не может попасть на громкоговоритель этого же пульта). При суммировании происходит искажение сигнала. Отрицательной стороной применения сумматоров также является увеличение шума в групповом канале, что вызвано суммированием шумов со всех входов сумматоров. Поэтому, в общем случае, число последовательно включенных сумматоров должно быть ограничено. Современные сумматоры адаптируются к наличию сигналов на входах. В сумматоре производится обнаружение речевого сигнала на каждом входе. Если речевой сигнал обнаруживается только на одном входе, сумматор просто пропускает этот сигнал на выход без каких-либо преобразований. При появлении сигналов хотя бы на двух входах, производится цифровое суммирование входящих сигналов и формирование результирующего сигнала на выходе. Если нет сигнала ни на одном входе, то сумматор соединяет вход с выходом, относящимся к разговорному тракту группового канала (на рисунке 4.2 – входы 1 сумматоров 1 и 3). Такое свойство адаптации не ограничивает количество сумматоров в групповом канале.

Количество сумматоров зависит от количества включаемых в КС пультов и ответвлений на сети ОТС-Ц. На рис.4.3 показан пример КС-И с одним ответвлением и одним ПОС. В станцию включены ОЦК трех направлений, два основных (A, B) и одно представляет собой ответвление (С). Всего потребуется 5 сумматоров, три из которых имеют по три входа. Сумматоры 1, 2 и 3 сохранили тоже назначение, что и на предыдущей схеме. Сумматор 4 объединяет тракты приема направлений В и С, а также обеспечивает прием в ПОС речи от этих направлений. Сумматор 5 нужен для передачи речи в сторону ответвления.

В системах ОТС-Ц функции ККС выполняются с помощью: отдельных устройств, подключаемых к КП станции через каналы Е1 (система КS2000R); микросхем коммутационного поля со встроенными функциями конференцсвязи (система МиниКом DX-500.ЖТ, микросхема MUSAC-A [PEB 2445]); цифровых сигнальных процессоров DSP (система КСМ-400).

Установление соединений на сети ОТС-Ц. На сети ОТС-Ц соединения устанавливаются по следующим правилам.

Пульт диспетчера ПОС-Р постоянно подключен к групповому каналу. Это сделано для того, чтобы диспетчеру в любой момент мог бы поступить вызов «голосом» от абонента его круга, устройства которого включены в аналоговый групповой канал. Пульты исполнителей ПОС-И в исходном состоянии отключены от группового канала и подключаются к нему при вызове от диспетчера или при вызове абонентом диспетчера. На рис.4.4 показаны примеры соединения при индивидуальном (рис.4.4,а) и циркулярном (рис.4.4,б) вызовах. Непрерывная линия указывает на постоянное соединение через КП, а штрихпунктирная – на соединение, устанавливаемое при появлении вызова. Из рисунков видно, что соединения устанавливаются через КП от пультов ПОС-И к комплектам конференцсвязи. При циркулярном вызове на одной КС-И (КС-РИ) возможно подключение к групповому каналу нескольких пультов ПОС-И (на рис.4.4,б – ст.Е).

Когда исполнительный абонент вызывает диспетчера, его пульт через КП подключается к групповому каналу. После этого абонент может вызвать диспетчера «голосом».

Установление соединений на сети ОТС-Ц происходит с использованием ОКС, организованного между управляющими устройствами (УУ) смежных КС (см.рис.4.4). При каждом вызове по ОКС передаются сигнальные сообщения, обеспечивающие соединения как по групповым, так по индивидуальным каналам. В любом направлении соединения (от диспетчера к исполнительному абоненту и наоборот) в сообщениях передается адресная информация об одном, группе или всех вызываемых абонентах, а также данные о том, от кого исходит вызов (номер и наименование должности абонента). Эти данные выводятся на дисплей цифровых пультов ПОС-Р и ПОС-И. ОКС, как правило, организуется в шестнадцатом канальном интервале канала Е1. В процессе соединения участвуют сигнальные каналы D, образованные между цифровым ПОС и КС.

Пульт диспетчера подключается к КС через интерфейс со структурой 2B+D. Один канал В (на рисунке - В1) постоянно подключен к групповому каналу, а второй (В2) – служит для соединений диспетчера с иными абонентами. Через такой же интерфейс происходит подключение исполнительного пульта.

Постоянное соединение ПОС-И с групповым каналом не делается для того, чтобы исполнительный абонент диспетчерского круга мог бы устанавливать соединения с другими абонентами сети ОТС. При этом может возникнуть ситуация, когда при поступлении вызова от диспетчера исполнительный абонент занят разговором с каким-либо абонентом ОТС. Чтобы обеспечить приоритетность для вызова от диспетчера, исполнительному абоненту поступает извещение о вызове от диспетчера: на цифровом пульте появляется сообщение о вызове и абоненту от пульта передается известительный акустический сигнал; в случае аналогового пульта (аналоговый телефонный аппарат) абоненту по разговорному тракту от станции передается известительный акустический сигнал (обычно тиккер). Исполнительный абонент обязан переключиться на разговор с диспетчером.

Рассмотрим особенности установления соединений при наличии аналогового ответвления (рис.4.5).

На узловой КС-B (ст.Б) групповой канал ТЧ через аналого-цифровой преобразователь и КП постоянно подключен к цифровому групповому каналу. Такая схема включения необходима для того, чтобы вызов от исполнительного абонента ответвления (например, от ст. Ж) осуществлялся «голосом». Если вызов поступает от диспетчера, то вначале адресная информация об абоненте ответвления передается от КС-РИ (КС-Р) по ОКС. На узловой КС-И (ст.Б) УУ преобразовывает адресную информацию в частотную комбинацию тонального вызова и воздействует на цифровой генератор, который вырабатывает в цифровом виде тональные сигналы, передаваемые через аналого-цифровой преобразователь в канал ТЧ.

Аппаратура цифровых сетей ОТС. Как было показано ранее, основным оборудованием сетей ОТС-Ц является коммутационная станция. Рассмотрим подробнее состав оборудования КС, необходимого для цифровых и цифро-аналоговых сетей (рис.4.6).

Цифровая станция имеет общие устройства: коммутационное поле, управляющее устройство станции, комплект конференцсвязи. Значительная доля оборудования приходится на периферийные устройства, которые представляют собой различные интерфейсы для включения линий, пультов, телефонных аппаратов и других устройств. Для включения абонентских устройств, линий ПГС и МЖС, аналоговых каналов и радиостанций используются линейные комплекты (ЛК) разных типов. Цифровые каналы Е1, предназначенные для образования групповых каналов, включаются в интерфейсы линейные (ИЛ Е1_Л).

На цифровой сети должны обязательно применяться интерфейсы линейные Е1_Л и линейные комплекты следующих типов: ЛК-ISDN – для включения ПОС-Ц через доступ 2B+D с интерфейсом U_k0; ЛК-ТНН - для включения телефонного аппарата ЦБ с набором номера частотным кодом DTMF (ТА-НН); ЛК-ПТ - для включения телефонного аппарата ЦБ без набора номера (ТА-ПТ - прямой телефон); ЛК-ПГС и ЛК-МЖС - для включения линий МЖС и ПГС, соответственно; ЛК-ПРС - для включения радиостанции (Р/С) поездной радиосвязи. Как уже отмечалось, пульты ПОС-Ц являются принадлежностью рабочих мест диспетчеров, дежурных по станции и других ответственных исполнителей. Кроме связи по групповым диспетчерским каналам, эти пульты применяются для местной связи руководителя с исполнителями в сети СРС, для поездной радиосвязи, а также в сети ОбТС. Аппараты ТА-НН устанавливаются у исполнительных абонентов диспетчерской связи, а также могут использоваться в сети СРС. Комплект ЛК-ТНН включает в себя приемник импульсов DTMF (П_DTMF). Аппараты ТА-ПТ предназначены для исполнительных абонентов сети СРС, когда абонент имеет право только на соединение с руководителем (вызов осуществляется снятием трубки с аппарата). Комплект ЛК-ПГС позволяют организовать связь с работниками, находящимися на перегоне, с помощью переносных или стационарных телефонных аппаратов разных типов. Зачастую такой комплект позволяет принимать цифры номера от аппаратов перегона, для чего в нем должен быть приемник П_DTMF. Комплект ЛК-МЖС служит основным средством для связи между дежурными двух смежных ж.д.станций и согласуется с принятой для линий МЖС сигнализацией. В качестве резерва предусматривается организация МЖС с использованием канала Е1. Для этого на звене сети между двумя КС в канале Е1 выделяется один ОЦК (на рисунке – канал МЖС), доступный только дежурному ж.д.станции. Соединение по этому каналу устанавливается после набора номера, принятого для МЖС (дежурному достаточно нажать на пульте на кнопку прямого вызова). Комплект ЛК-ПРС обеспечивает взаимодействие со стационарными радиостанциями. В зависимости от типа радиостанции обмен сигналами между Р/С и ЛК-ПРС происходит с частотным кодирование или с частотным и с кодированием постоянным током. Для обмена частотными сигналами в ЛК-ПРС установлены приемник и генератор тональных сигналов (П/Г_ТС). Предусмотрено включение радиостанций типов РС-46М, а также станций устаревших типов РС-6, ЖР-УК-СП.

На цифро-аналоговой сети в состав КС могут входить: ЛК-И-Р4/2 и ЛК-И-И4/2 - линейные комплекты для включения аналоговых групповых каналов 4- и 2-проводных, работающих в распорядительном или исполнительном режиме, соответственно. Комплект ЛК-И-Р4/2 предназначен для подключений ответвления с аналоговым групповым каналом (см.пример на рис.4.5) и имеет генератор тональных сигналов с кодом СК2/11 (Г_СК2/11). Комплект ЛК-И-И4/2 включается в аналоговый групповой канал на правах промежуточного пункта (ПП). Для такого комплекта характерно высокоомное подключение к групповому каналу. На рис.4.7 показан пример организации связи с применением ЛК-И-И4/2. На станции Б абонент с аппаратом ТА-НН является исполнителем для диспетчерской связи, организованной по 2-проводному каналу ТЧ. Для приема вызова от диспетчера в ЛК-И-И4/2 находится приемник тональных сигналов с кодом СК2/11 (ПСК2/11). Чтобы вызвать диспетчера абонент набирает соответствующий номер. В обоих направления устанавливается соединение через КП. С целью ведения разговора в полудуплексном режиме аппарат ТА-НН снабжается тангентой, сигнал от которой принимается в ЛК-ТНН и транслируется в ЛК-И-И2. Этот комплект управляет направлением передачи речи.

Кроме услуг сети ОТС, коммутационная станция позволяет организовать доступ к сети ПД, для чего служит ЛК-ПД. Доступ осуществляется по 4-проводному каналу ТЧ (применяется при отсутствии цифрового доступа к сети ПД).

Каждый ЛК, кроме ЛК-ISDN, включается в КП одним ОЦК. Между ЛК-ISDN и КП образованы два ОЦК (каналы В1 и В2), а между интерфейсом ИЛ Е1_Л и КП – 30 ОЦК (один ОЦК – КИ16 - используется для ОКС).

В рассматриваемом примере внутри КС организованы два групповых канала: диспетчерской и поездной радиосвязи. Из рисунка видно, что ПОС-Ц принадлежит диспетчеру, так как один ОЦК (канал В1) постоянно соединен с групповым каналом.

На рис.4.6, в соответствии с приведенными выше принципами, показаны непрерывными линиями постоянные соединения через КП (для таких соединений также используется термин – полупостоянные соединения). Кроме того, могут быть постоянные соединения между ОЦК двух каналов Е1, в результате чего получаются транзитные соединения (на рис.4.6 – каналы N_ТР). Примером применения транзитных соединений может быть организация доступа к сети ПД. Во всех остальных случаях соединения осуществляются при появлении вызова и производятся между двумя любыми точками коммутационного поля. Со сторон А и Б внутри каналов Е1 для таких соединений предназначены N_k1 и N_k2 коммутируемых основных цифровых каналов.

В состав КС входит система управления, включающая УУ станции и шину управления СВ. Шина СВ служит для взаимодействия УУ со всеми периферийными устройствами. Управляющее устройство обеспечивает управление вызовами в сети ОТС, мониторинг и администрирование станции. В рассматриваемой КС, как и в большинстве существующих систем ОТС-Ц), применяется децентрализованное управления при котором УУ станции выполняет роль центрального устройства управления, а каждый ЛК и ИЛ имеет периферийное управляющее устройство (на рис.4.6 эти устройства не показаны). Также может использоваться распределенное управление (система КСМ-400), при котором отсутствуют периферийные УУ, а каждая группа периферийных устройств имеет собственное УУ, выполняющая большую часть функций центрального УУ. Управляющее устройство станции строится на базе одного или нескольких микропроцессоров, имеет оперативную, полупостоянную и постоянную память. В памяти хранятся программы работы станции, база данных и оперативные данные. Периферийные УУ строятся на базе микроконтроллеров или микропроцессоров. В ЛЦ-ISDN и в ИЛ Е_1Л стоят контроллеры HDLC, обеспечивающие обработку сообщений, передаваемых по канала D доступа 2B+D и по ОКС канала Е1. Эти контроллеры обмениваются управляющей информацией и данными с УУ станции. Для осуществления технического обслуживания к КС через стык RS232, входящим в УУ станции, может быть подключен персональный компьютер или иное устройство, служащее для дистанционного мониторинга и администрирования КС.

В отличие от приведенной структуры (рис.4.6), КС может состоять из двух частей (рис.4.8): мультиплексора доступа (MUX) и устройства коммутации (УК), связанных между собой одним или несколькими каналами Е1. Такое построение принято для систем ДСС-300 и Обь-128Ц. Мультиплексор в первую очередь необходим для образования групповых каналов и постоянных соединений по каналам ОЦК, а также может включать в себя линейные комплекты разного назначения. В любой MUX входят следующие функциональные устройства: КП, ККС, УУ и ИЛ Е1_Л. В коммутационном поле осуществляются только постоянные соединения. На рис.4.8 показан пример мультиплексора, организующего: два групповых канала диспетчерской (1) и поездной радиосвязи (2); коммутируемые (N_k1, N_k2) и транзитные (N_ТР) каналы. В данной схеме мультиплексор не обрабатывает сигналы ОКС, это делает только УК. В общем случае в мультиплексоре количество интерфейсов ИЛ Е1_Л должно быть в два раза больше, чем линейных сторон (на рисунке – стороны А и Б), что объясняется наличием одного контроллера HDLC в одном интерфейсе. Для уменьшения количества каналов Е1 между мультиплексором и УК могут быть использованы два варианта, приведенные на рис.4.9. В них между MUX и УК может быть достаточно одного канала Е1. В первом варианте (рис.4.9,а) с каждой из сторон общий канал сигнализации коммутируется на один контроллер HDLC устройства коммутации. Во втором варианте (рис.4.9,б) контроллер HDLC входит в состав каждого интерфейса ИЛ Е1_Л мультиплексора и устройства коммутации. В мультиплексоре, как и в УК, управляющее устройство обрабатывает сигналы ОКС. Первый вариант нашел применение в системе ДСС-300, а второй – в системе Обь-128Ц.

Наиболее часто мультиплексоры применяются отдельно на участках сети ОТС с цифровыми каналами и с аналоговыми оконечными устройствами. В качестве примера на рис.4.10 приведена схема включения мультиплексора на промежуточной ж.д. станции, на которой установлены ППТ и Р/С. Эти устройства включены в аналогичные для КС линейные комплекты. В этом примере в мультиплексоре не происходит обработки сигналов ОКС, следовательно, по разговорным трактам передаются тональные сигналы.

Кроме КС в состав аппаратуры ОТС входят: оборудование электропитания и кросс. Конструктивно перечисленное оборудование обычно размещается в одном шкафу. В крупных узлах связи каждый вид оборудования размещается в отдельном конструктиве.