Построение цифровых систем коммутации EWSD

Исходные данные:

• Использование ЦСК в качестве: ОПТС.
• Тип ЦСК: EWSD, V.15.
• Емкость проектируемой ЦСК, номеров: 30000.
• Доля цифровых абонентов: 3%, 900 номеров.
• Доля аналоговых абонентов, имеющих DTMF: 60%, 18000 номеров.
• Число цифровых исходящих и входящих СЛ ИКМ-30 с сигнализацией R 1,5: 30.
• Интенсивность межстанционной нагрузки Y_МСС, Эрл: 940.
• Число звеньев сигнализации ОКС-7: 10.
• Доля нагрузки, обслуживаемой с использованием ОКС-7: 0,19 Кокс.
• Нумерация сети: шестизначная.
• Удельная исходящая нагрузка аналогового абонента Y_а = 0,05 Эрл.
• Удельная исходящая нагрузка абонента ISDN Y_ISDN = 0,125 Эрл.
• Удельная исходящая междугородная нагрузка  Y_M = 0,004 Эрл.

Содержание

1. Введение
2. Цифровая система коммутации EWSD
1. Аппаратное обеспечение системы EWSD
2. Программное обеспечение системы EWSD
3. Механическая конструкция системы EWSD
3. Разработка структурной схемы ЦСК типа EWSD версия

15 в качестве ОПТС

4. Расчет объема оборудования EWSD
1. Расчет объема абонентского оборудования
2. Расчет числа линейных групп LTG
3. Выбор емкости и расчет параметров коммутационного

               поля SN(B)

4. Расчет объема оборудования буфера сообщений МВ(В)
5. Расчет объема оборудования управляющего устройства

        сети ОКС-CCNC

6. Расчет объема оборудования координационного

        процессора СР113

5. Размещение оборудования EWSD в автозале

6. Процедура обработки вызовов в системе EWSD
7. Вывод
8. Список литературы

1. Введение.

С начала 90-х годов Взаимоувязанная сеть связи Российской Федерации (ВСС  РФ) вступила в фазу существенных качественных изменений, обусловленных широким внедрением цифровой техники передачи и коммутации. Эти изменения коснулись и городских телефонных сетей, на которых стали использоваться мощные цифровые коммутационные системы (с трафиком до 30 000 Эрл) с применением системы сигнализации ОКС №7, высокоскоростные (до 2,5 Гбит/с) цифровые системы передачи, построенные на основе принципов и стандартов синхронной цифровой иерархии (SDH), волоконно-оптические линии связи (ВОЛС).

Новые возможности цифровых коммутаторов и технических средств транспортной среды (возможность реализации мощных транспортных сетей на базе ВОЛС и мультиплексоров SDH) предъявляют новые требования к планированию и проектированию городских телефонных сетей. Современные сети должны быть цифровыми, иметь гибкую, легко управляемую структуру и при этом обеспечивать возможность совместной работы аппаратуры разных фирм-изготовителей как на сети одного оператора, так и при взаимодействии нескольких операторов. Последнее требование особенно важно в связи с тем, что на ВСС РФ внедряется в, основном, зарубежная коммутационная цифровая техника. Одной из сложных задач является обеспечение в переходный период совместной работы на ГТС аналогового и цифрового оборудования.

Растущая потребность  в мощных сетях, обуславливается  повышением объема абонентского трафика, вызванным в первую очередь появлением новых услуг связи, для реализации которых используются скорости передачи до 2 Мбит/с.Эти услуги включают в себя цифровую сеть интегрального обслуживания (ISDN), online-услуги и услуги Internet, а также услуги, реализуемые в конфигурации n x 64 кбит/с.

Система EWSD является универсальной  для различных  сфер применения с точки  зрения  емкости  и  производительности  телефонных  станций,  а  так  же диапазона предоставляемых услуг. Она может использоваться как сельская телефонная  станция  небольшой  емкости,  а  так  же  как  местная, междугородная, международная или комбинированная станция, рассчитанная на большие емкости.

В  системе EWSD используется  распределенное управление  с  взаимодействием управляющих устройств через коммутационное поле станции. Координацию  работы  локальных  процессоров  осуществляет  координатный  процессор. Станция является легко наращиваемой благодаря модульности ее аппаратного и программного обеспечения.

EWSD представляет собой систему, предназначенную для всех видов применения с точки зрения узла, его емкости, диапазона предоставляемых услуг и сетевого окружения.

2. Цифровая система коммутации EWSD

Характерными особенностями  структуры системы являются ее комбинируемость и использование модульных блоков с четко определенными интерфейсами. Такая четкая и в то же время гибкая структура  присуща и аппаратным, и программным средствам. Подсистемы образуют первый уровень структуры аппаратных средств:

• многоцелевые цифровые абонентские блоки (DLU) и линейные группы (LTG) выполняют функции, определяемые сетевой средой;
• управляющее устройство сети сигнализации по общему каналу (CCNC), кроме выполнения основных функций, является подсистемой передачи сообщений (MTP) для системы сигнализации по общему каналу №7;
• коммутационное поле (SN) выполняет задачу соединений между абонентскими и соединительными линиями в соответствии с требованиями абонентов по обработке вызовов;
• координационный процессор (CP), другая подсистема управления, выполняет функции более высокого порядка и задачи координирования, такие как маршрутизация трафика и зонирование.

Управление бывает двух типов – распределенное и централизованное. Распределенное управление предполагает выделение каждой из функций в  отдельный блок. Связь между модулями управления устанавливается лишь на время выполнения конкретной задачи. Этот принцип распределенного управления (в соответствии с рисунком 2.1) обеспечивает системе высокие динамические возможности и придает ей гибкость в отношении ввода новых и модификации старых услуг.

Различные блоки управления станции взаимодействуют друг с  другом по соединениям в коммутационном поле (64 кбит/с) путем обмена логическими  сообщениями высокого уровня. Соединения для этой межпроцессорной связи  являются полупостоянными соединениями и постоянно поддерживаются коммутационным полем независимо от других событий коммутации.

Функционирование перечисленных  подсистем обусловлено программным  обеспечением процессоров, которое  увеличивается с возрастанием функциональных требований. Оно организовано на основе децентрализованного управления. Управление более простыми, но часто встречающимися функциями, осуществляется микропроцессорами периферийного оборудования. А задачи сложнее и реже встречающиеся управляются координационным процессором с высокими динамическими возможностями.

Узлы реализуются с  помощью одного из вариантов подсистемы и соответствующего программного обеспечения. Блоки DLU и LTG представляют собой основные блоки расширения станции. Комбинированный местный / транзитный узел с функциями ISDN (ЦСИО - цифровая сеть интегрального обслуживания) организован в соответствии с рисунком 2.1 и является примером четко организованной структуры системы.

Так как подсистемы представляют собой  модульные блоки, то это позволяет легко адаптировать конфигурацию системы для конкретного вида применения и внедрять новые технологии.

1. Аппаратное обеспечение системы EWSD.

Аппаратное обеспечение  представляет собой физические элементы системы. В современной коммутационной системе, такой как EWSD, аппаратное обеспечение является модульным, надежным, гибким и высококачественным. Все это достигается благодаря:

• ясной и простой для понимания перспективной архитектуре аппаратного обеспечения,
• модульной механической конструкции,
• использованию соответствующих технологий аппаратного обеспечения,
• гарантии надежного качества аппаратного обеспечения.

В   коммутационном  поле (SN)   производится  установление  соединений  вызывающего  абонента  с  заданным  этим  абонентом  пунктом. Коммутационное  поле состоит  из  временных  и  пространственных  ступеней.  На  временных  ступенях  коммутируемые  многоканальные  шины (уплотненные  линии  передачи  по  128  каналов)  меняют  временные  интервалы  в  соответствии  с  их  пунктом  назначения.  А  на пространственных  ступенях  коммутируются  разные  многоканальные  шины  без  изменения  временных  интервалов. Параметры  временных  и  пространственных  ступеней  (4/4, 8/15, 16/16, 15/8) всегда  представляют  собой  количество  многоканальных  шин  со  скоростью  передачи  8Мбит/с, каждая  из  которых  имеет  по  128  каналов. Соединительные  пути  через  временные  и  пространственные  ступени  прокладываются  с  помощью  управляющих  устройств  коммутационной  группы (SGC)  в соответствии  с информацией,  поступившей от  координационного  процессора (СР).  Управляющие устройства  коммутационной  группы  работают  в соответствии  с командами, поступающими  от  координационного  процессора.  В своей максимальной  конфигурации  коммутационное  поле  EWSD  подключает  504  линейные  группы, может обслуживать нагрузку  25000 Эрл и содержит  всего 7  различных типов модулей. Коммутационное  поле  может наращиваться  небольшими  ступенями посредством  добавления  съемных  модулей  и  кабелей, а  при  необходимости  посредством  дополнительных  стативов.  Что  касается  емкости, то  имеется  широкий  диапазон  конфигураций  коммутационного  поля.  Коммутационное  поле  всегда  дублировано (плоскости 0 и 1).Каждое  соединение  проключается  одновременно  через обе плоскости, так что в случае  отказа  в распоряжении  всегда  имеется резервное соединение.  При коммутации  между вызывающим  и вызываемым  абонентами  в коммутационном  поле  осуществляется  4- проводное  соединение.

Линейные  группы  LTG  формируют интерфейс с коммутационным  полем для области доступа. Они работают  со всеми системами сигнализации, что используются  на  абонентских и соединительных  линиях,  и представляют  собой  сигнально-независимый  единообразный  внутрисистемный  интерфейс  с  коммутационным  полем.  Благодаря  этому  в  координационном  процессоре  можно  использовать  сигнально-независимое  программное  обеспечение.  Каждая  группа  LTG  соединяется  с  обеими  сторонами  дублированного  коммутационного  поля  по  мультиплексным  линиям.

У  групп  LTG  разные  задачи  и,  соответственно, различные варианты  оборудования, но  в состав  базовой структуры каждой  LTG  входят  следующие компоненты:

• групповой  процессор  GP  для управления  линейными группами;
• групповой  коммутатор  GS (или речевой мультиплексор SPMX)  для проключения информации  и реализации  интерфейса  с SN;
• цифровые   интерфейсные  блоки  DIU  для соединительных  линий;
• сигнальный   блок  SU  для звуковых  тональных сигналов, тастатурного  набора  и тестового доступа.

С  сетевой  стороны  по  мультиплексным  линиям (2048  Кбит/с)  к  блокам  LTG  может быть  подключено  следующее оборудование:

• цифровые  абонентские  блоки  DIU
• цифровые   соединительные  линии;
• оборудование  первичного  доступа  ISDN;
• аналоговые  соединительные  линии  через  сигнальный  преобразователь-мультиплексор  SC-MUX, линии передачи  данных  для общих каналов сигнализации;
• оборудование  для  сети  доступа, которое  может  работать  независимо  от  EWSD (например, Multilink).  Оно обеспечивает  доступ  к системе для абонентов, подсоединяемым  по  оптико-волоконным  кабелям или по  радиолинии;
• интеллектуальные  периферийные  устройства  для  интеллектуальных  услуг.

 Цифровые  абонентские  блоки  (DLU)  обслуживают:  аналоговые  абонентские линии,  абонентские линии ЦСИО,  аналоговые  учрежденческие  телефонные  станции, учрежденческие  телефонные  станции ЦСИО.

           DLU  могут находиться  или на  телефонной  станции, или могут быть  удаленными, находящимися  вблизи  групп абонентов.  С целью обеспечения надежности  каждый  DLU  подключается  к двум  различным линейным  группам (LTG); их  блоки, имеющие центральные  функции (например, управление)  дублированы.  Цифровые  абонентские  блоки  соединены  с  линейными  группами  посредством  одной  или  нескольких (максимально  четырех) первичных  цифровых  систем  передачи (PDC, 2048 Кбит/с или 1544 Кбит/с). Для  передачи  управляющей информации (сигнализация, команды и сообщения) и информации  О&M  между цифровым  и абонентским блоком  и двумя линейными группами  используется  упрощенная  система сигнализации №7  ITU-T.

Главными  элементами  DLU  являются:

• модули  абонентских  линий (SLM): SLMA  для подключения аналоговых  абонентских линий ЦСИО;
• два  цифровых  интерфейса (DIUD) для подключения первичных цифровых  систем  передачи;
• два  устройства  управления (DLUC);
• две  системы  шин  4096 Кбит/с  для  передачи  информации  пользователя  между  модулями  абонентских  линий (SLM) и цифровыми интерфейсами;
• две  системы  шин  управления  для  передачи  управляющей  информации  между  модулями  абонентских  линий  и  управляющими  устройствами;
• испытательный  блок (TU) для тестирования  телефонов, абонентских линий и цепей, также удаленных от  центра  эксплуатации  и технического  обслуживания.

Модули  абонентских  линий  являются  наименьшей  единицей   наращивания  цифрового  абонентского  блока.  Отдельные  функциональные  единицы, такие  как  DIUD, DLUC, SLMA, SLMD и TU, имеют свои  собственные управляющие устройства  для оптимальной обработки функций.

Управляющее  устройство  сети  сигнализации  по  общему  каналу  CCNC. В узлах  EWSD  используется  система сигнализации  по  общему  каналу №7(SSC7). Это приводит  к возможности применения  специфических подсистем пользователя  UP, включенных  в программное обеспечение соответствующих LTG, и общей подсистемы  передачи сообщений МТР. Функции общей подсистемы  передачи  сообщений выполняются управляющим устройством сети  сигнализации  по  общему  каналу  CCNC.

Общие  каналы  сигнализации  проключаются  к  CCNC  через обе стороны дублированного  коммутационного поля. CCNC соединяется с несколькими группами  LTG  по  мультиплексным  линиям  2 Мбит/с. По  каналам этих  линий осуществляется  передача  сигнальной  информации (64 Кбит/с) через обе стороны коммутационного поля  в линейные  группы  и в обратном  направлении.

Внутри  самого  управляющего  устройства  пересылка  сигнальных  сообщений  происходит  в  режиме  асинхронной  передачи  ATM (скорость  175 Мбит/с устанавливает мультиплексор CCNC). Функцию терминалов  канала  сигнализации  выполняют  дублированные групповые процессоры  GP (до 50  GP для функций уровней 2 и 3 – маршрутизация).  Также GP  выступают в роли  администраторов сигнализации (1 GP  для уровня 3 – управление  сетью).

            Функции CCNC  различаются в зависимости от  места их  реализации. Они функционируют в качестве:

• пунктов  сигнализации  SP – в исходящих (входящих) и транзитных  узлах с сигнализацией по  выделенному каналу;
• транзитных  пунктов  сигнализации  STP -  в транзитных  узлах с квазисвязанной  сигнализацией;
• транзитных   пунктов  сигнализации  STP независимо  от  узла  EWSD  (автономный  режим);
• промежуточного  пункта  сигнализации SPR.

Координационный  процессор  представляет  собой мультипроцессор,  мощность  которого  наращивается  ступенями,  благодаря чему  он  может обеспечивать  станции любой емкости соответствующей производительностью.  СР  управляет базой данных  и координационными  функциями.

 К  процессору  относятся следующие подсистемы (каждая  имеет собственное децентрализованное  управление):

• Буфер  сообщений  МВ – для координации  обмена  сообщениями  в  пределах  сетевого  узла  между  процессором  CP, полем SN, группами  LTG  и устройством CCNC.
• Центральный  тактовый  генератор  CCG – для синхронизации сетевого  узла (при необходимости, сети), имеет очень высокую точность: 

от  10^-9  до  10^-11  с помощью внешнего  задающего генератора.

• Системная  панель  SYP – для отображения аварийных  внутрисистемных  сигналов,  то  есть  обеспечивает  непрерывный  обзор  состояния  системы.

Структура  мультипроцессора  СР113  согласно  рисунку 1.3  в  базовой  конфигурации  содержит  два  основных  процессора  ВАР  и  два  устройства  управления вводом/выводом IOC. При наращивании к базовой конфигурации  добавляются процессоры  обработки вызовов САР, другие  устройства IOC  и определенные  процессоры  ввода/вывода  IOP. Состав  максимальной  конфигурации: два ВАР, шесть САР, четыре  IOC, к каждому IOC  может быть  подключено  до 12 IOP.

           В работе процессоров ВАР используется  принцип разделения нагрузки  и совместного доступа к задачам.  Один ВАР выполняет задачи  эксплуатации и технического  обслуживания и часть задач  по обработке вызовов (ВАРМ, ведущий), а другой (BAPS, резервный) выполняет только задачи по обработке вызовов. Процессоры САР работают исключительно по принципу разделения нагрузки, выполняют только задачи по обработке вызовов и формируют объединенный резерв с BAPS. То есть при выходе из строя одного из процессоров СР113 сможет продолжать обслуживание полной номинальной нагрузки. Дублируются также общее запоминающее устройство CMY, шина к общему запоминающему устройству BCMY, IOC и IOP для буферов сообщений и терминалов данных.

Устройства ввода/вывода для эксплуатации и технического обслуживания ОМТ и внешнее запоминающее устройство ЕМ соединены с процессором СР113. ЕМ используются для хранения программ и данных, которые не должны постоянно находится в СР, данных по учету стоимости разговоров и по измерению трафика. Также в нем хранится полная система прикладных программ для автоматического восстановления. Внешнее запоминающее устройство состоит из двух накопителей на магнитных дисках MDD, накопителя на магнитной ленте MTD (для операций ввода/вывода) и магнитооптического накопителя MOD (для хранения программ и данных).

2. Программное обеспечение системы EWSD.

Высокая гибкость EWSD обусловлена широким использованием перезагружаемого программного обеспечения. Только некоторые процессоры, которые имеют узкий диапазон функций, содержат программы, которые хранятся в ПЗУ.

Перезагружаемое программное обеспечение и специфические  данные станции формируют систему  прикладных программ (APS). Для большей надежности новейшая копия APS хранится в дублированном внешнем запоминающем устройстве (накопитель на магнитном диске) каждой станции EWSD. Так как аппаратные средства технологически очень быстро меняются, в EWSD только небольшая часть программного обеспечения зависит от аппаратных средств. В соответствии с распределенным управлением внутри системы EWSD каждый процессор нуждается в своем собственном программном обеспечении.

Программное обеспечение  для каждого процессора подразделяется на не связанную с конкретным применением  часть и на специализированную, связанную  с применением часть. Несвязанная с конкретным применением часть всегда содержит операционную систему, специально приспособленную к функциям определенной подсистемы аппаратных средств. Специализированное программное обеспечение (программное обеспечение пользователя или функциональное программное обеспечение) вводит функции для различных видов применения. Программное обеспечение отдельных процессоров характеризуется обычно широким разнообразием функций. Поэтому оно делится на подсистемы. Как правило, каждая подсистема содержит различные модули. Структура программного обеспечения координационного процессора представлена на рисунке 2.3.

Важным элементом  программного обеспечения EWSD являются различные типы данных. Они могут быть классифицированными в соответствии с их типом, областью действия, долговечностью  и объемом памяти. Специфические для станции данные содержатся в базе данных координационного процессора. База данных является частью программного обеспечения пользователя.

Каждый процессор  имеет свою собственную операционную систему, возможности которой зависят от заданий, выполняемых этим процессором, и от ресурсов, которыми он располагает.

Рисунок 2.3 – Структура программного обеспечения СР.

Операционная  система координационного процессора (CP) состоит из управляющих программ и программ обеспечения надежности.

Главными компонентами управляющих программ являются:

·   планировщик;

·   управление таймером;

·   управление памятью;

·   ввод  и вывод.

Планировщик  определяет последовательность, в которой  координационный процессор выполняет свои задания согласно приоритетом.

Управление  таймером позволяет программам пользователя устанавливать и сбрасывать таймеры. Благодаря этому программы могут  проверять процессы на правильность согласования по времени, что позволяет  инициировать последующие действия через определенный интервал времени или установленный абсолютный момент времени. Кроме того, они в состоянии запрашивать у программ управления временем показания текущей даты и времени.

Часть ПО координационного процессора, критическая по времени, постоянно загружена в его  запоминающее устройство. Остальная часть ПО загружается только при необходимости, поэтому программы управления памятью назначают ему свободную область в блоке памяти CP и освобождают ее в определенный момент времени.

Программы ввода-вывода осуществляют управление и текущий  контроль обмена сообщениями с периферийными  устройствами обработки вызовов (LTG, CCNC) и с периферийными устройствами эксплуатации и техобслуживания. Эта компонента осуществляет также предварительную обработку команд MML.

Программы обеспечения  надежности выполняют следующие функции:

• определение и установка работоспособной конфигурации системы при восстановлении;
• регистрация и обработка сообщений обеспечения надежности, поступающих от периферийных устройств и процессов CP;
• управление выполнением периодических проверок;
• анализ и локализация ошибок;
• восстановление работоспособной конфигурации системы при выходе из строя оборудования;
• использование соответствующих восстановительных мер для устранения воздействия ошибок ПО, которые не могут быть нейтрализованы самой прикладной программой.

В EWSD существует несколько уровней восстановления. Наиболее важные из них: повторный запуск, новый запуск и первичный запуск. Повторный запуск оказывает воздействие только на процесс, протекающий в настоящий момент времени, и только на одно соединение. Посредством нового запуска все процессы возвращаются в исходное состояние, при котором все соединения разрушаются и ПО должно быть полностью перезагружено.

Прежде всего, выбирается такой уровень, который в состоянии устранить ошибку с минимальным воздействием на работу системы. Если та же самая ошибка возникает вновь,  то задействуется более высокий уровень восстановления.

Программное обеспечение  пользователя выполняет обработку вызовов.

В состав программного обеспечения  пользователя входят следующие  составляющие:

·    программы обработки вызовов;

·    организующие программы;

·    программы техобслуживания;

·    база данных.

Программы обработки  вызовов в координационном процессоре выполняет лишь те функции, для которых требуются данные, доступные только CP.

Программы обработки  вызовов в групповых процессорах (GP) выполняют большинство задач обработки вызовов без помощи CP. Они активизируются событиями обработки вызовов в периферийном устройстве LTG и сообщениями, поступающими из CP, DLU, других GP, а также CCNC.

Организующие  программы координационного процессора обрабатывают организующие команды MML, для чего необходимо:

• ввести данные в базу данных (БД);
• модификация данных БД;
• считать и подготовить данные из БД для задачи;
• информировать периферийные процессоры (GP, CCNC) о модификации данных посредством соответствующих сообщений;
• осуществления управления процессами измерения тарифа в CP;
• инициировать измерения (трафик и статистика) периферийным устройством.

Программы техобслуживания  координационного процессора обрабатывают команды MML, необходимые для обеспечения бесперебойной работы. Кроме того, они обрабатывают сообщения, в которых содержатся результаты измерений, тестирования и диагностики, поступившие от линейных групп (LTG). Еще одной функцией программ технического обеспечения является показ ошибок на системной панели и обеспечение там, где в этом имеется необходимость, акустической сигнализации.