Ликбез по проводной телефонии

Самое главное

Информация

Библиотека

Прочее

...хорошая связь - это достаточно сложно,
а плохая - никому не нужна

Кому Это Нужно

В этом обзоре мы попробуем изложить основные принципы построения и функционирования проводных систем связи и коммутации, а так же их основных узлов с точки зрения разработчика. Эта информация будет полезна всем имеющим некоторое образование в области электроники для быстрого понимания устройства отдельных узлов АТС и возможности быстрого создания широкого спектра устройств, включаемых в телефонную сеть общего пользования (ТфОП или Public Switching Telephone Network - PSTN). В ЗАО "ПРАИС Телеком" накоплен богатый практический опыт по разработке, производству и пуско-наладочным работам на сети общего пользования России.

Исторический обзор

Конец прошлого века ознаменовался рядом революционных технических открытий и изобретений. Одним из них было изобретение в 1876г Беллом телефонного аппарата и телефонной связи. Предпреимчивые американцы, незамедлительно, в 1878г в городе Нью-Хевене стали строить первую в мире ручную телефонную станцию. Естественно, для увеличения надежности телефонной связи, ее удешевления, тут же начали пытаться автоматизировать процесс установления и обслуживания соединений. Было предложено много разных проектов построения Автоматических Телефонных Станций (АТС), однако, не так много оказались достаточно надежными, получившими народное признание.

В 1889г, господину Строуджеру (почему-то опять из США) пришла идея создания декадно-шагового искателя (ДШИ). России настолько понравилось изобретение г. Строуджера, что до сегодняшнего дня около 25% парка московской ГТС - это АТС декадно-шагового типа (АТС ДШ). Типичный декадно-шаговый искатель, это довольно сложное электро-механическое устройство, этакое продвинутое электро-механическое реле, ориентированное на передачу и преобразование информации о вызываемом номере в виде декадных шлейфовых импульсов тока. Стандартно, ДШИ имеет 2 электромагнита, подавая последовательно на которые от 1-го до 10 импульсов тока можно осуществить выбор одного из 100 доступных шнуров (коммутируются не только разговорные провода, поэтому ДШИ коммутирует больше, чем просто 2 провода от Вашего телефонного аппарата). Поскольку ДШИ имеет механические контакты, которые постоянно движутся, то их износ и окисление приводит к тому, что сопротивление в месте контакта со временем повышается. Все бы ничего, но мощные электромагниты ДШИ вызывают вибрацию стоек, в которых их установлено очень много, что в свою очередь приводит к тому, что эти контакты имеют к тому же и переменное сопротивление. Как следствие - в процессе разговора появляются посторонние трески и шумы, являющиеся смертью для современных систем передачи дискретной информации (например модемов).

В 1914 году Бетлаундер (на этот раз Швеция) изобрел многократный координатный соединитель (МКС). Так появились АТС координатного типа (АТСК). Этих в Москве еще больше - около 40%. Одним из достоинств МКС является то, что в процессе установления соединения контакты МКС не трутся друг о друга при замыкании, а замыкаются как в стандартном электро-механическом реле (контакты давления). Поскольку трение скольжения всегда больше трения качения, то изобретение МКС, в каком то смысле, аналогично изобретению колеса. Контакты значительно меньше изнашиваются, механических вибраций меньше, качество связи выше. В 1939 году в США была введена в эксплуатацию первая АТСК. Целых 25 лет потебовалось с момента изобретения МКС. Это связано с тем, что в АТСК производится довольно сложная обработка управляющей информации. В первых станциях это делалось исключительно на реле.

В стройном ряду аналоговых станций стоят еще и так называемые квази-электронные и электронные станции. Коммутация в таких станциях осуществляется с помощью герметизированного контакта (геркон) или электронного ключа, а управлением ведает микропроцессор. Революционное внедрение микропроцессоров сильно повысило эффективность АТС, позволило оснастить рядом приятных дополнительных функций (дополнительные виды обслуживания или ДВО). Современная АТС в частности и связь вообще немыслимы без микропроцессорной техники.

Однако, начиная со старика Белла и до электронных АТС, не менялся сам принцип коммутации сигнала - это всегда был аналоговый сигнал с пространственной коммутацией, а значит качество канала с увеличением точек коммутации падало, а каждая точка коммутации требовала соответсвующего физического элемента, а, соответсвенно, и вся станция имела гиганские размеры. Ситуация кардинально изменилась с появлением цифровых АТС.

В 1933г. В.А.Котельников сформулировал теорему, носящую теперь его имя. В 1938г А.Х.Риверс запатентовал тот метод преобразования аналоговых сигналов цифровой временной коммутации, который мы теперь называем ИКМ. Теорема Котельникова является краеугольным камнем цифровизации сигналов, а следовательно математической базой для работы цифровых АТС при передачи, в первую очередь, речи. К сожалению, на Западе то же самое связывают с именем Найквиста, ну да Бог им судья, отмечаем же мы День Радио с именем Попова, а не Маркони. Однако, Запад не дремал, и коварно использовав имя Найквиста ввел в эксплуатацию в 1975 году первую в мире цифровую АТС типа Е10 (это произошло во Франции) и через двадцать с небольшим лет после этого знаменательного события, в настоящее время, благополучно завершает реконструкцию своих сетей на базе цифрового стандарта.

В цифровой АТС сигнал коммутируется и передается в цифровом виде, то есть в виде последовательности нулей и единиц. Коммутация осуществляется, как правило, пространственно - временным способом. Именно появление интегральнных коммутаторов от 256 до 4096 неблокированных каналов сделали цифровые методы коммутации доступными . Это всего лишь одна микросхема. Подробнее об интергальных коммутаторах можно посмотреть у фирм MITEL или SIEMENS. Стандартным объектом коммутации является цифровой канал со скоросттью 64кбит/сек. Более подробно о преобразовании аналогового речевого сигнала в цифровой речь пойдет ниже.

Важным достоинством цифровых АТС является то, что с помощью них можно очень легко передавать любые виды информации в цифровой форме, что очень сложно было сделать на аналоговых АТС, а это является необходимым условием создания ISDN (Integrated Services Digital Network или Цифровая сеть с Интегрированными Услугами) сетей. ISDN - это сеть связи, обеспечивающая полностью цифровые соединения между абонентскими устройствами для поддержания возможности передачи как речевых, так и неречевых данных с помощью стандартизированных многофункциональных интерфейсов. Это очень интересное и перспективное направление в развитии сетей связи, имеющее, однако, на сегодняшний день очень малое практическое значение, особенно для России. Может быть через пару лет я с удовольствием вставлю в эту страничку боее подробное описание ISDN сетей и цифровых видов сигнализации DSS1 и CCS7 (ОКС7). А пока, жаждущим почитать научную фантастику на тему ISDN, рекомендуется обращаться с вопросами сюда ;).