Лекции по "Основы построения телекоммуникационных систем"

Лекция 20-21. Сигнализация в телефонных сетях связи.

 

Телефонные сети очень сложны с  точки зрения обслуживания вызовов, а также с точки зрения технологий по предоставлению разнообразных услуг  абонентам. Для выполнения всех этих функций требуется наличие сигнализации между телефонными узлами и станциями сети электросвязи.

По образному выражению Р.Мантерфилда, сигнализация- это кровеносная система сетей электросвязи, которая поддерживает совместное существование коммутационных узлов и станций в сети для обеспечения функций обслуживания абонентов. Без сигнализации сети мертвы, а с введением эффективных систем сигнализации сеть становится мощным средством, с помощью которого абоненты могут общаться друг с другом и пользоваться все расширяющимся спектром услуг электросвязи.

Под сигнализацией  в сетях связи понимается совокупность сигналов, передаваемых между элементами сети для обеспечения установления  и разъединения соединения при обслуживании вызовов, а также для передачи различной служебной информации. В зависимости от участка сети различают  следующие виды сигнализации (классификация сигнализации по участкам сети)

• абонентская – на участке между абонентским терминалом и станцией;
• внутристанционная – между различными узлами и блоками внутри АТС
• межстанционная – между различными АТС в сети.

Рассмотрим в качестве примера  основные сигналы абонентской сигнализации

 

Абонент А Абонент Б

 

 АТС

 Занятие

 

 «Ответ 

Станции»

 

 Набор номера

 

 Посылка вызова

 

Контроль посылки

 вызова

Ответ 

Абонента Б

 

Разговор

Отбой Занято

 

Отбой

 

 

Внутристанционная сигнализация зависит от архитектуры и принципов построения системы коммутации и является специфической для каждой системы.

Межстанционная сигнальная информация может передаваться различными способами, которые можно разделить на 3 основных класса.

(Классификация по способу передачи  сигнальной информации)

Первый класс – сигнализация непосредственно по телефонному каналу (разговорному тракту), называемая иногда  «внутриполосная сигнализация». По телефонным каналам (физическим цепям) сигналы могут передаваться постоянным током (батарейный, шлейфный, гальванический способ), токами тональной частоты, индуктивными импульсами и др.

Второй класс -  сигнализация по индивидуальному выделенному сигнальному каналу (ВСК)- выделенная емкость канала. Это может быть 16-й тайм-слот в ИКМ- тракте, выделенный частотный канал вне разговорного спектра канала ТЧ (3825 Гц)

Третий класс – это система общеканальной сигнализации (ОКС). Здесь тракт передачи данных сигнализации предоставляется для целого пучка телефонных каналов по принципу адресно-группового использования.

Первые 2 класса используются на аналоговых системах и используют принцип замонтированной  программы. В настоящее время  еще широко распространены.

ОКС используется в современных цифровых станциях, основанных на цифровой коммутации и программном управлении.

Эти 3 класса способов сигнализации применяются  для передачи адреса и другой информации между терминалами и АТС, а  также между АТС. В этих способах возможна  передача 3-х категорий сигналов (классификация по назначению сигналов):

• Абонентских сигналов, которые управляют трактом передачи по абонентской линии (для коммутации  и информирования абонентов о состоянии соединения (акустические и зуммерные сигналы) –Рассмотрены выше
• Линейных сигналов, управляющих трактом передачи по каналам связи между станциями. Линейные сигналы передаются как в прямом, так и обратном направлениях в исходном состоянии и во время установления соединения до полного освобождения приборов. Эти сигналы отмечают основные этапы установления соединения.

 Состав линейных сигналов:

В прямом направлении-

• занятие,
• Разъединение,
• Импульс/пауза линейного набора
• Отбой А

В обратном направлении-

• подтверждение занятия,
• Ответ/ запрос АОН,
• Снятие ответа,
• Занятость/отбой Б,
• Блокировка,
• Контроль исходного состояния

 

• Сигналов маршрутизации (регистровых сигналов), которые предоставляют адресную информацию для маршрутизации вызовов к месту назначения (номер вызываемого абонента, категория и номер вызывающего абонента, категория вызова и т.д.)

Адресная информация может посылаться методом «от узла к узлу» и  методом «из конца в конец»

В состав регистровых сигналов входят:

• номерная информация,
• Категория вызова,
• Информация из АОН.

(Например, полный состав сигналов управления в прямом направлении (при одночастотной системе сигнализации) имеет вид : Кв Сэ Nв Кн, где

Кв –категория вызова, определяющая систему обслуживания и вид связи:

Кв=11 – вызов авт ., приоритетный

Кв=12, - вызов п/а приоритетный,

Кв=13 – вызов авт., неприоритетный,

Кв=14 – вызов п/а.  Неприоритетный

Сэ – сигнал управления включением/выключением  эхозаградителей

Кн – конец набора

Состав сигналов управления на междугородной  сети по 1VF –каналам:

В прямом направлении:

• категория вызова Кв,
• Nв – вызываемый номер (1-0)
• Кн – конец набора

В обратном направлениии:

• Запрос на выдачу информации –«2»
• Номер принят правильно – «11»
• номер не принят –«6»)

Принципы сигнализации в телефонных сетях

1. Принцип непосредственного управления по телефонному каналу. Используется в аналоговых ДШАТС, которые состоят из отдельных ступеней искания, каждая из которых имеет свой собственный механизм управления и совмещает функции управления и коммутации.

 

 

Разговорный канал

Сигнализация

Разговорный канал

Сигнализация

 

 

 

 

АТС А АТС Б

 

В этих станциях линейные и разговорные сигналы проходят один и тот же путь как внутри станции, так и по межстанционным соединительным линиям.

 

2. Следующий этап развития  коммутации связан с заменой  отдельных ступеней искания шаговых станций на коммутационные блоки, в которых для установления соединений и разъединений используются специальные управляющие устройства – регистры и маркеры.

 Система сигнализации по  выделенному сигнальному каналу (ВСК) связана с этим классом станций. Сигнальная информация проходит по тому же, что и соответствующий разговор, но они разделены внутри станции

 

 

 

Разговорный канал

 Сигнализация

 

 

Разговорный канал

 Сигнализация

 

АТС А АТС Б

 

 

На рисунке показана сигнализация по ВСК с раздельными блоками  коммутации и управления. С появлением таких АТС для сигнализации широко стали применяться сигналы различной  частоты.

Первые 2 системы сигнализации называются децентрализованными. В децентрализованной системе сигнализации (ДСС) в процессе установления соединения обычно выполняются 2 функции: линейная сигнализация и регистровая сигнализация. Тем не менее системы сигнализации первых 2-х классов обладают ограниченными возможностями передачи сигнализации.

 3. С появлением систем коммутации  с программным управлением появилась  возможность централизованных систем  сигнализации (ЦСС). В этом случае для подачи сигналов организуется специальный общий канал сигнализации (ОКС). Сигналы передаются двоичным кодом. Каждый сигнал содержит адрес, указывающий к какому речевому каналу относится данный сигнал.

 

 

 

 

Разговорный  канал

 

 

 

 

Сигнализация

 

 

 

 

Основными преимуществами ОКС являются:

- скорость

- высокая производительность (один канал обслуживает одновременно несколько вызовов)

- экономичность (сокращается   объем оборудования)

- надежность (возможна альтернативная  маршрутизация)

- гибкость  ( передаются данные  не только для телефонии, но  и для ISDN, сетей подвижной связи, ИС и т.д.)

 

 

Способы передачи сигналов управления

• Декадный (импульсный) –Длительность импульсов и пауз по 50 мс, длительность межцифрового интервала 700 мс
• Частотные

- одночастотный (например, на частоте 2600 Гц) – назначение сигнала определяется направлением, длительностью, этапом последовательности соединения и количеством импульсно-модулированных сигналов. Например, занятие – 1импульс 200 мс , разъединение – непрерывный сигнал , снятие ответа – два импульса 200 мс с паузой 100 мс.

• двухчастотный с использованием частот 1200 и 1600 Гц. (Частоты 1200 гц, 1600 Гц и их комбинация). Отличие этого протокола от одночастотного, в котором значение сигнала определяется его длительностью, в том, что в двухчастотной системе сигнализации 1200/1600 Гц все сигналы, кроме декадного набора номера, имеют нерегламентированную длительность. Эти сигналы дополняются акустическими информационными зуммерными сигналами и фразами автоинформатора «Ждите», «набирайте» т.п.

Двухчастотный протокол сигнализации  с частотами 600 и 750 Гц применялся на ведомственных сетях связи. Однако здесь значение сигнала опять определяется его длительностью, как это имело место в одночастотных протоколах сигнализации. 

• Многочастотные. В протоколах этой сигнализации используется несколько частот и сигналы кодируются их комбинацией, например, кодом «2 из 6»
• Кодовые сигналы. Применяются в ИКМ системах  и системах ОКС.

 

Рассмотрим более подробно основные протоколы сигнализации, применяемые  на Российских сетях.

 

Сигнализация постоянным током.

Сигнализация постоянным током может осуществляться гальваническим, шлейфным, или батарейным способом.

При батарейном способе сигналы передаются по проводам a, b, c с использованием станционных батарей АТС и земли в качестве обратного провода.

При шлейфном способе сигналы передаются без использования земли, т.е. от станционной батареи одной станции. Состояние шлейфа в разговорной цепи обозначает передаваемую информацию. Недостатки:  ограничение дальности передачи сигналов постоянного тока, а также невозможность работы по узкополосным цепям: усилители, системы ЧРК.

Гальванический способ характеризуется тем, что цепи передачи сигналов даже при наличии трансформаторов на линии имеют гальваническую связь за счет использования реле.

В настоящее время еще распространен  батарейный способ сигнализации по трехпроводным соединительным линиям

Сам по себе принцип батарейной сигнализации достаточно экономичен и может быть использован на больших расстояниях  за счет высоковольтного метода формирования линейных сигналов и относительно большой их длительности. Недостаток- влияние разности потенциалов заземлений станционных батарей различных АТС.

Наиболее распространенный способ батарейной линейной сигнализации предусматривает  передачу линейных сигналов по проводам a, b, c и «земли» в качестве вспомогательного провода.  Пределы изменения напряжения от 50 до 74 В с учетом разности потенциалов заземлителей различных АТС – 8 В.

Провода a, b используются для передачи как речевых сигналов, так и сигналов управления и взаимодействия. По проводу с передаются только сигналы занятия соединительной линии, разъединения и блокировки СЛ.

Передача сигналов батарейным способом показана на рисунке

R Линия

 a -

 a

            И  И

 - R

 b

 c

 

Станционная батарея и земля используются в качестве обратного провода. Реле И получает питание от батарей  передающей и приемной станции. Сигналы передаются путем подачи соответствующих потенциалов на провода a, b, c. Время подачи импульса при наборе 50 мс, паузы – 50 мс, межцифрового интервала- 700 мс.

 

Сигнализация 2ВСК  в системах передачи ИКМ

 

В ИКМ-30 временной интервал 16 предназначается  для сигнализации. Первые 4 бита (a,b,c,d)  используются для образования 4-х  сигнальных каналов одного разговорного канала, вторые 4 бита –для другого разговорного канала. 16 циклов образуют сверхцикл, в течении которого передается сигнализация для всех 30 разговорных каналов. Для определения номера цикла в сверхцикле в 16-тои временном канале нулевого цикла передается сверхцикловый синхросигнал, от которого ведется отсчет сигнальных каналов.

 

Цикловая структура ИКМ-30

 

Сверхцикл
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15