Проектирование цифровой системе коммутации EWSD
Введение
Взаимоувязанная сеть связи
Республики Таджикистана (ВСС РТ) вступила
в фазу существенных качественных изменений,
обусловленных широким
Взаимоувязанная сеть связи (ВСС) - это совокупность технически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных и других сетей электросвязи на территории Таджикистана независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности, обеспеченная общим централизованным управлением.
Основными требованиями к ВСС являются надежность и экономичность.
Определенные технические средства ВСС участвуют в процессе передачи не зависимо от вида передаваемых сообщений. Совокупность этих элементов образует первичную сеть (ПС) ВСС. В состав ПС входят сетевые узлы, сетевые станции и линии передачи.
Каждая сеть связи, входящая в ВСС, помимо технических средств первичной сети использует устройства, присущие этой сети. Вторичная сеть (ВС) ВСС - совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сообщений определенного вида.
В состав ВС входят: оконечные абонентские устройства, абонентские линии (АЛ), коммутационные устройства и каналы, выделенные из ПС для организации данной ВС.
Эти изменения коснулись
и городских телефонных сетей, на
которых стали использоваться мощные
цифровые коммутационные системы с
применением системы
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 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 РТ 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
Глава 1. 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
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
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.
Рисунок 2.1 - Распределенное управление в узле EWSD.
- 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 (
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
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
Рисунок 2.2 - Блок-схема координационного процессора 113.
1.2 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
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
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
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
управление выполнением периодических проверок;
анализ и локализация ошибок;
восстановление
использование соответствующих
восстановительных мер для
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.
База данных. Для обеспечения эксплуатации станции EWSD необходимо большое число данных. Совокупность этих данных составляет базу данных (БД) EWSD. Она является частью стандартизованного программного обеспечения пользователя. База данных и программы пользователя хранятся отдельно друг от друга.
База данных содержит как переменные, так и полупостоянные данные. Переменные данные в значительной степени связаны с вызовом и поэтому постоянно изменяются в течение работы программ обработки вызовов. Полупостоянные данные описывают условия и характеристики, которые относительно редко изменяются во время работы (данные конфигурации, линейные характеристики).
1.3 Механическая конструкция системы EWSD.
Механическая конструкция системы EWSD соответствует требованиям стандарта Euro EN60950 (для защиты персонала от травм, огня и так далее). Основные блоки:
· Стативы. Внешне система представляет собой несколько соединенных между собой стативов, которые устанавливаются либо непосредственно на пол авто зала (над стативами монтируется кабель рост), либо на фальшпол (кабель прокладывается под полом). В стативах размещены специальные устройства, такие как блоки вентиляторов. Дверцы стативов соединены с землей шасси контактными шинами. Из нескольких стативов связывается стативный ряд с помощью соединений. Обеспечивается надежное заземление.
· Модульные кассеты. Размещаются в стативах друг над другом. Кабели, подключенные к задней стороне модульных кассет, образуют соединительные пути для обмена данными между функциональными блоками. Модульная кассета состоит из многослойной монтажной панели (объединенная плата), монтажных направляющих, боковых секций и направляющих для установки модулей. Впрессованные в объединительную плату (через нее или выступая через ее заднюю часть) проходят врубные контакты для выполнения электрических соединений.
· Модули. Съемные модули устанавливаются в модульных кассетах, имеют стандартный формат. В передней части каждого модуля имеется лицевая панель с индикаторными и управляющими элементами. Пружинные контакты заднего края модуля соединяются с врубными контактами модульной кассеты. В модулях используются многослойные печатные платы, на которых установлены компоненты: устройства SMD (эта технология обеспечивает высокую плотность компоновки).
· Кабель. Все кабели в системе оснащены соединителями, что обеспечивает правильную и быструю укладку кабелей.
Компактная модульная структура системы позволяет размещать сетевые узлы на очень малых площадях и использовать уже имеющиеся здания многоцелевого назначения. При этом такие помещения меньше по площади (и дешевле), чем помещения для станций с менее прогрессивной техникой. По причине компактного размещения станция монтируется в контейнерах, о чем уже говорилось ранее.
Электропитание (48В или 60В постоянного тока) подается из центральных блоков питания. Установка стативных рядов на фальшполе обеспечивает прямую вентиляцию с нижней части стативов. В определенных случаях для отвода тепла используются дополнительные средства: вентиляторы в стативах и (или) системы кондиционирования воздуха. Интерфейс между станционными и линейными сооружениями обеспечивается кроссом, где применяется метод беспаечных соединений.