Системы связи и системы коммутации что это

СЕТИ СВЯЗИ И СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ

СЕТИ СВЯЗИ И СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ

для студентов специальности

5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Алматы 2016

Изложены конспекты одиннадцати лекций по дисциплине «Сети связи и системы коммутации». В них представлены принципы построения, функционирования и управления сетями связи и системами коммутации.

Ил 32, табл. 4, библиогр.- 12 назв.

Рецензент: канд.техн.наук, профессор Байкенов А.С.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2016 г.

©НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2016 г.

Введение

Дисциплина «Сети связи и системы коммутации» является предметом по выбору для студентов высших учебных заведений и включена в учебные планы в качестве основополагающей дисциплины.

Данная дисциплина предназначена для обучения студентов принципам построения и функционирования сетей и систем коммутации различных типов, распределения информации на сетях, принципам аналоговой и цифровой коммутации, принципам коммутации при интеграции разных видов информации, принципам нумерации, планирования, проектирования и особенностей эксплуатации сетей связи и цифровых систем коммутации.

Целью преподавания дисциплины является подготовка студентов к самостоятельной деятельности в области эксплуатации телекоммуникационных сетей и систем, а также в научно-исследовательских и конструкторских отделах организаций, разрабатывающих и поставляющих на рынок Казахстана телекоммуникационное оборудование.

В результате изучения дисциплины студенты должны четко представлять основные направления и перспективы развития систем и сетей связи, знать организацию предприятий телекоммуникации. Уметь производить расчеты нагрузки на сети, осуществлять анализ надежности коммутационных сетей и систем, планировать и проектировать телекоммуникационные сети, системы, устройства и блоки.

Рисунок 1.2 – Обобщенная структурная схема сети электросвязи (телекоммуникационной сети)

сообщений в электрические сигналы и обратное преобразование. Оконечные устройства соединяются с коммутационной станцией абонентскими линиями. Коммутационные станции между собой связаны соединительными линиями. Коммутационные станции осуществляют соединение входящих линий с исходящими линиями по соответствующему адресу.

В общем виде, сообщение, передаваемое от источника к получателю, состоит из двух частей: адресной и информационной. По содержимому адресной части коммутационная станция определяет направление связи и осуществляет выбор конкретного получателя сообщения. Информационная часть содержит само сообщение.

Совокупность процедур и процессов, в результате выполнения которых обеспечивается передача сообщений, называется сеансом связи, а набор правил в соответствии, с которыми организуется сеанс связи, называется протоколом.

Классификация сетей, виды телефонных сетей.

Различные виды электросвязи длительный период времени развивались независимо друг от друга. Каждый вид электросвязи ориентировался на создание своих каналов, систем передачи (СП) и сетей. Структура сети выбиралась в соответствии с особенностями распределения потоков сообщений, характерных для конкретного виды электросвязи [1, 2].

Сети электросвязи подразделяются на следующие виды:

В целях упорядочения управления сетями, мониторинга их состояния и обеспечения их взаимодействия необходима классификация сетей по разным существенным признакам, которая позволит определить место каждой сети в системе электросвязи, выявить свойства сетей с разных точек зрения на основе системного подхода. В таблице 1.1 приведена классификация сетей.

По назначению различают виды телефонных сетей [2, 3]:

Таблица 1.1 – Классификация сетей

Городские телефонные сети (ГТС) обеспечивают телефонную связь на территории города и ближайших пригородов.

Сельские телефонные сети (СТС) обеспечивают телефонную связь в пределах сельских административных районов.

Учрежденческие телефонные сети (УТС) обеспечивают внутреннюю телефонную связь предприятий, учреждений, организаций.

Эти три вида телефонных сетей объединены общим названием местные телефонные сети.

Зоновые телефонные сети (ЗТС) предназначены для связи между абонентами местных телефонных сетей, расположенных на территории одной зоны, характеризующейся наличием единой семизначной нумерации.

Междугородная телефонная сеть (МТС) предназначена для связи между абонентами местных телефонных сетей, расположенных на территории различных зон.

На рисунке 1.3 приведены типы топологий телекоммуникационных сетей.

Радиально-узловой тип имеет центральный коммутатор, узловые и оконечные коммутаторы (рисунок 1.3 в).

Кольцевой тип построения сети позволяет осуществлять связь, как по часовой, так и против часовой стрелки (рисунок 1.3 г).

При комбинированном типе – коммутаторы на верхнем иерархическом уровне связываются по полносвязанной схеме (рисунок 1.3 д).

Рисунок 1.3 – Типы топологий телекоммуникационных сетей

Понятие системы коммутации, классификация, обобщенная структура.

Система коммутации–комплекс оборудования, предназначенный для приема и распределения поступающей информации по направлениям связи.

Классификация коммутационных систем приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Классификация коммутационных систем

Для выполнения своих функций коммутационная система должна иметь в своем составе следующие виды оборудования (рисунок 1.4):

— блоки абонентских линий (БАЛ) осуществляют подключение абонентских линий (АЛ) к системе;

— блоки соединительных линий (БСЛ), к которым через КСЛ (комплекты соединительных линий) происходит подключение соединительных линий (СЛ) для связи с другими коммутационными системами;

— коммутационное поле (КП) осуществляет коммутацию входящих линий с исходящими. Коммутационное поле может быть построено на основе пространственного разделения каналов, и тогда в качестве коммутационных элементов используются многократные координатные соединители (МКС), герконовые реле, ферриды. Коммутационное поле с временным разделением каналов строится на основе применения импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и использует в качестве элементов полупроводниковые запоминающие устройства и логические интегральные микросхемы;

— система управления (СУ) выполняет все логические функции по управлению процессами установления соединений;

— генераторное оборудование осуществляет формирование акустических сигналов.

БАЛ – блок абонентских линий; ГО – генераторное оборудование;

БСЛ – блок соединительных линий; КСЛ – комплект соединительных линий;

АК – абонентский комплект; УУ – управляющее устройство.

Рисунок 1.4 – Обобщенная структура коммутационной системы

Лекция. Сети связи

Цель лекции: изучение студентами различных типов телефонных сетей и принципов их нумерации;

-принципы построения городских телекоммуникационных сетей;

-принципы построения сельских телефонных сетей (СТС);

-принципы нумерации на сетях РК.

Принципы построения городских телекоммуникационных сетей [2, 3, 11].

Рисунок 2.1 – Нерайонированная ГТС

б) районированные городские телефонные сети (без узлообразования), рисунок 2.2, в которых присутствуют несколько районных АТС (РАТС), соединенных линиями по принципу каждая с каждой;

Рисунок 2.2 – Районированная ГТС без узлообразования

в) районированные городские телефонные сети с узлами входящего сообщения, состоят из нескольких узловых районов; РАТС внутри каждого узлового района могут быть соединены между собой по принципу каждая с каждой (узловой район 1) или связываться через узел входящего сообщения (УВС) своего узлового района (узловой район 2), рисунок 2.3. Емкость каждого узлового района не превышает сто тысяч номеров;

г) ГТС с узлами исходящих (УИС) и входящих сообщений (УВС).

Территория города делится на узловые районы емкостью до 100 тыс. номеров каждый. Для установления соединений между РАТС разных узловых районов в каждом узловом районе строят УИС, в которых объединяется исходящая нагрузка станций других узловых районов, и распределяется по направлениям к УВС своего и других узловых районов (максимально 10 УВС в узловом районе) (рисунок 2.4).

Рисунок 2.3 – ГТС с УВС

Рисунок 2.4 – ГТС с УИС и УВС

Принципы построения сельских телефонных сетей (СТС) [2, 3, 11].

На СТС в Республике Казахстан применяют радиальное (рисунок 2.5 а), радиально-узловое построение сетей (рисунок 2.5 б), кроме того возможен комбинированный способ (рисунок 2.5 в).

СТС состоит из: центральной станции (ЦС), расположенной в районном

центре, выполняющая одновременно функции телефонной станции райцентра и транзитного узла СТС. В ЦС включаются СЛ (соединительные линии) от оконечных станций (ОС) при радиальном построении или от ОС и узловых станций (УС) при радиально-узловом построении; через ЦС осуществляется связь с АМТС.

Рисунок 2.5 – Принципы построения СТС

Принципы нумерации на сетях РК [2, 3, 11].

На телекоммуникационных сетях РК применяется зоновый принцип построения плана нумерации. В плане нумерации каждой зоне нумерации назначается трехзначный код АВС (географической зоне нумерации) или DEF (негеографической зоне нумерации).

Соединения между абонентами как внутри Республики, так и между странами осуществляется с использованием междугородной нумерации (Рекомендации Е.160 МСЭ-Т).

Каждому пользователю (абоненту), независимо от типа терминала присваивается уникальный национальный (значащий) номер.

Согласно рекомендациями СЕРТ на сети используются трехзначный код экстренных и справочно-информационных служб 1UV.

Международный номер, состоит из кода страны, национального кода назначения и номера абонента Национальный код назначения АВС (DEF) соответствует коду зоны нумерации вызываемого абонента Республики Казахстан.

Структура международного номера показана на рисунке 2.6.

Номер абонента в зоне нумерации состоит из кода «аb» местной сети в зоне (внутризоновый код) и номера абонента на местной сети города или сельского районного центра.

Структура внутризонового номера отражена на рисунке 2.7.

Лекция. Принципы коммутации

Цель лекции: изучение студентами понятий импульсно-кодовой модуляции, структуры цикла со скоростью 2 Мбит/сек.

— понятие импульсно-кодовой модуляции и принципа формирования ИКМ сигналов;

— структура цикла со скоростью 2 Мбит/сек.

Преобразование непрерывного первичного аналогового сигнала в цифровой код называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) [1, 2, 4,5]. В телекоммуникациях в качестве основания кода выбрана двоичная последовательность, реализуемая с наименьшими аппаратными затратами. Основными операциями при ИКМ являются операции дискретизации по времени, квантования (дискретизации по уровню дискретного по времени сигнала) и кодирования.

Дискретизацией аналогового сигнала по времени называется преобразование, при котором представляющий параметр аналогового сигнала задается совокупностью его значений в дискретные моменты времени.

В цифровых системах передачи, применяется равномерная дискретизация аналогового сигнала (отсчеты этого сигнала производятся через одинаковые интервалы времени). При равномерной дискретизации используются: интервал дискретизации ∆t (интервал времени между двумя соседними отсчетами дискретного сигнала) и частота дискретизации F_Д (величина, обратная интервалу дискретизации). Величина интервала дискретизации выбирается в соответствии с теоремой Котельникова (Шеннона).

Согласно теореме Котельникова любой аналоговый (непрерывный), сигнал может быть дискретизирован, и восстановлен на противоположном конце, если частота дискретизации будет в два раза превышать верхнюю частоту этого сигнала.

Канал тональной частоты (основной канал аналогового телефонного канала) должен занимать полосу 300 Гц…3400 Гц. Следовательно, частота дискретизации должна быть не менее: Fд=2х3400=6800 Гц. Согласно рекомендациям МСЭ (Международного союза электросвязи) для сигнала, передаваемого по каналу тональной частоты, принята частота дискретизации Fд=8000 Гц. Такая частота облегчает реализацию фильтров аппаратуры ЦСП.

Дискретизированные импульсы соответствуют амплитуде мгновенных значений этого сигнала. Эти преобразования называются амплитудно-импульсной модуляцией. Дискреты передаются один за другим циклически в виде временно уплотнённых АИМ сигналов, рисунок 3.1 а, б.

При квантовании любая техника обработки сообщений и систем передачи имеет конечную разрешающую способность, поэтому нет никакой необходимости передавать всё бесконечное множество амплитудных значений непрерывных сигналов, его можно ограничить конечным множеством. Эти разрешённые для передачи амплитудные значения сигналов называются уровнями квантования, выбор их количества определяет качество передачи электрических сигналов, рисунок 3.1 в.

Полученный при дискретизации АИМ сигнал подвергается квантованию по уровню. Разность между двумя соседними разрешенными для передачи уровнями называются шагом квантования-∆.

Разность между истинным значением отсчёта сигнала и его квантованным значением называется ошибкой или шумом квантования.

Рисунок 3.1- Преобразование аналогового сигнала в ИКМ сигнал

Первый разряд восьмиразрядной кодовой комбинации определяет полярность амплитуды кодируемого сигнала (1- положительный сигнал «+», 0 – отрицательный «-«); 2,3,4 разряды определяют вершину сегмента, в области которого расположен сигнал; 5,6,7,8 разряды определяют номер уровня в сегменте.

Структура цикла со скоростью 2 Мбит/сек.

Передача речи по отдельным каналам тональной частоты на телефонных сетях осуществляется в диапазоне от 300 Гц до 3400 Гц. Для организаций цифрового коммутационного тракта используется первичный поток ИКМ 30/32 [1, 2, 4].

Структура цикла и сверхцикла системы ИКМ-30 приведены на рисунке 3.2. Цикл состоит из 32 временных интервалов. Сверхцикл состоит из 16 циклов. Длительность цикла Т_Ц= 125 мкс, что определяет частоту следования циклов f_Ц=8 кГц. Длительность сверхцикла равна 16×125 мкс=2 мс. Для каждого канала в цикле выделяется интервал t_К.И=3,9 мкс. Каждый канал рассчитан на передачу информации 8-разрядным бинарным кодом, тогда длительность одного разряда (бита) составит t_б=0,49 мкс. Пропускная способность одного временного интервала 64 кбит/с, тогда пропускная способность стандартного первичного тракта ИКМ составляет 64×32=2048 кбит/с. В цикле ИКМ временные интервалы 0 и 16 являются служебными каналами, а интервалы с 1 по 15 и с 17 по 31 являются информационными каналами.

Как видно из рисунка 3.2, цифровой синхросигнал занимает позиции 2-8 нулевого канального интервала в каждом втором цикле. Цикловой синхросигнал представляет собой комбинацию 0011011. Для устранения возможности имитации циклового синхросигнала символами 2-8 нулевых интервалов нечетных циклов символу 2 в этих интервалах придается значение 1. Сверхцикловой синхросигнал, позволяющий осуществить отсчет циклов в сверхцикле, представляет собой комбинацию 0000 и занимает разрядные интервалы 1-4 канального интервала 16 в цикле 0.

Канальный интервал 16 служит для передачи сигнализации. В каждом цикле передаются сигналы сигнализации двух телефонных каналов.

Интерфейс с сетью TMN.

TMN концептуально представляет собой отдельную сеть (рисунок 7.3) подключенную через специализированные интерфейсы (интерфейсы Q3) во множество точек телекоммуникационной сети для получения информации и управления ее функционированием. Оператор сети имеет возможность управлять большим количеством распределенного оборудования с ограниченного количества узлов управления.

Рисунок 7.3 – Взаимодействие между телекоммуникационной сетью и TNM

Интерфейс Q3 это подсистема и содержит две функции:

— встроенный Q-адаптер, предназначенный для перекодирования сообщений, приходящих от операционной системы TMN во внутренние сообщения АТС и обратно (например, преобразование команд MML операционной системы АТС в формат интерфейса Q3 и обратно);

— стек протоколов Q3, обеспечивающий требуемые возможности связи, соответствующие концепции Взаимодействия Открытых Систем (OSI).

Стек протоколов SS7.

Стек протоколов SS7 состоит из четырех уровней (рисунок 9.2). Нижние три уровня объединены под общим названием «подсистема передачи сообщений» (Message Transfer Part, MTP). Три уровня MTP соответствуют трем нижним уровням семиуровневой модели OSI [4, 5, 7, 8]:

Рисунок 9.2 – Сопоставление уровней модели OSI и уровней модели ОКС7

— уровень 1 функции звена передачи данных;

— уровень 2 функции сигнального звена;

— уровень 3 функции сети сигнализации.

Четвертый уровень модели ОКС7 образуют подсистемы-пользователи услугами МТР и/или SCCP:

-DUP (Data user part) —подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию сети передачи данных;

-TSAP (Transaction capabilities application part) –прикладная подсистема поддержки транзакций;

-MAP (Mobile application part) – прикладная подсистема-пользователь, поддерживающая сигнализацию сетей подвижной связи стандарта GSM;

-INAP (Intelligent network application part) – прикладная подсистема Интеллектуальной сети;

-OMAP (Operation Maintenance and administration part) – прикладная подсистема эксплуатационного управления;

-SCCP (Signaling connection control part) – подсистема управления сигнальными соединениями обеспечает логические соединения для передачи блоков данных сигнализации, ориентированных на соединение или не ориентированных на соединение.

Подсистем МТР и SCCP совместно образуют подсистему сетевых услуг (NSP – network service part). Используя услуги МТР, подсистема SCCP обеспечивает сигнализацию в сети ОКС7 виртуальных соединений и может предоставлять сетевые услуги, как ориентированные на такие соединения, так и не требующие их создания.

Список литературы

1 Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной коммутации.- М.: Эко-Трендз, 2001.

3 Б.С. Гольдштейн, Н.А. Соколов, Г.Г. Яновский. Сети связи: Учебник для ВУЗов. – СПб., БХВ-Петербург, 2010. – 400 с.

4 Гольдштейн Б.С. Системы коммутации. – СПб.: Радио и связь, 2004.

6 Ершова Э.Б., Ершов В.А. Цифровые системы распределения информации – М.: Радио и связь, 2000.

7 Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи – М.: Радио и связь, 2001.

8 Б.С. Гольдштейн, И.М. Ерхиль, Р.Д. Рерле. Стек протоколов ОКС7. Подсистема МТР. Справочник. – М.: Радио и связь, 2003.

9 Игнатьев В.О. Методы проектирования современных цифровых систем коммутации: Учеб. пособие. – СПб.: ЭИС, 2000.

10 В.Г. Карташевский. Цифровые системы коммутации для ГТС/ под ред. В.Г. Карташевского и А.В. Рослякова. – М.: Эко-Трендз, 2008.

11 Руководящий документ единой сети телекоммуникаций Республики Казахстан. Книга 1. Общие положения и концептуальные основы развития ЕСТ РК. – Астана. 2003.

Содержание

Сводный план 2016г., поз 237

Гулмира Кожабаевна Булешова

Юлия Михайловна Гармашова

СЕТИ СВЯЗИ И СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ

Конспект лекций для студентов специальности

5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Редактор М.Н. Голева

Специалист по стандартизации Н.К. Молдабекова

Подписано в печать	Формат 60х84 1/16
Тираж 20 экз.	Бумага типографская №1
Объём 3,4 уч.-изд.л.	Заказ___Цена 1700 тенге

некоммерческого акционерного общества

«Алматинский университет энергетики и связи»

050013, Алматы, Байтурсынова, 126

СЕТИ СВЯЗИ И СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ

для студентов специальности

5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Алматы 2016

Изложены конспекты одиннадцати лекций по дисциплине «Сети связи и системы коммутации». В них представлены принципы построения, функционирования и управления сетями связи и системами коммутации.

Ил 32, табл. 4, библиогр.- 12 назв.

Рецензент: канд.техн.наук, профессор Байкенов А.С.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2016 г.

©НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2016 г.

Введение

Дисциплина «Сети связи и системы коммутации» является предметом по выбору для студентов высших учебных заведений и включена в учебные планы в качестве основополагающей дисциплины.

Данная дисциплина предназначена для обучения студентов принципам построения и функционирования сетей и систем коммутации различных типов, распределения информации на сетях, принципам аналоговой и цифровой коммутации, принципам коммутации при интеграции разных видов информации, принципам нумерации, планирования, проектирования и особенностей эксплуатации сетей связи и цифровых систем коммутации.

Целью преподавания дисциплины является подготовка студентов к самостоятельной деятельности в области эксплуатации телекоммуникационных сетей и систем, а также в научно-исследовательских и конструкторских отделах организаций, разрабатывающих и поставляющих на рынок Казахстана телекоммуникационное оборудование.

В результате изучения дисциплины студенты должны четко представлять основные направления и перспективы развития систем и сетей связи, знать организацию предприятий телекоммуникации. Уметь производить расчеты нагрузки на сети, осуществлять анализ надежности коммутационных сетей и систем, планировать и проектировать телекоммуникационные сети, системы, устройства и блоки.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник