Сигнализация в сетях связи

      Федеральное государственное общеобразовательное учреждение

                       высшего профессионального образования

      астраханского государственного технического университета. 
 
 
 

         Реферат по курсу: «Введение  в специальность»

       На тему: «СИГНАЛИЗАЦИЯ В СЕТЯХ СВЯЗИ»

                                                                        Выполнил: студент группы ДИС-11

                                                                                            Достаев Кайрат

                                                                     Проверил: преподаватель Барабанова

                                                                                     Елизавета Александровна 
 

                                            Астрахань 2010

      Оглавление:

1. ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ………………3
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОТОКОЛОВ СИГНАЛИЗАЦИИ………………...6
3. ЭВОЛЮЦИЯ ПРОТОКОЛОВ СИГНАЛИЗАЦИИ……….............................7
4. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РОССИЙСКИХ СИСТЕМ

  СИГНАЛИЗАЦИИ……………………………………………………………………….11

5.   Список используемой литературы………………………………………12

6.   Контрольные вопросы…………………………………………………….13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ  И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Необходимость сигнализации по межстанционным соединительным линиям, как и сама концепция концентрации телефонной нагрузки в коммутационных узлах и станциях, совершенно естественно вытекают из невозможности

организации непосредственного  соединения каждого с каждым для  миллионов абонентов, желающих связаться  друг с другом. Непреодолимые экономические ограничения обусловили иное построение телефонных сетей на базе коммутационных станций, связанных между собой соединительными линиями. И хотя существует конечная вероятность отказов из-за отсутствия свободных соединительных путей, такой концептуальный подход устраивает подавляющее число абонентов с учетом приемлемой стоимости услуг связи.

Термин «автоматическая  телефонная станция» (АТС) возник в  эпоху ручных телефонных станций (1880-1910 гг.) и связан с изобретением                      А.Б. Строуджера из Канзас-Сити. Сменившая ручные станции эпоха электромеханических АТС (1910-1960 гг.) включала этапы шаговых АТС, машинных систем и координатных АТС, а в 1960 г. сменилась эпохой электронных АТС. Электронные системы коммутации, в свою очередь, также успели пройти три этапа развития: пространственная коммутация аналоговых сигналов с управлением по записанной программе (1965-1975 гг.), временная

коммутация  цифровых сигналов с централизованным программным управлением (1975-1985 гг.) и цифровые АТС с распределенным микропроцессорным программным управлением и распределенной цифровой коммутацией после 1985 г.

Предполагается ,что последняя технология будет использоваться до второй декады XXI века с постепенным внедрением широкополосной коммутации, новых стандартов и протоколов, но с сохранением концепции системы

общеканальной сигнализации №7 в качестве базы развития всемирной телекоммуникационной сети.

В России эпоха  ручных телефонных станций началась с подписанной в ноябре 1881 года ,телеграфным департаментом Министерства внутренних дел, концессии на строительство и эксплуатацию телефонных сетей общего пользования в Петербурге, Москве, Варшаве, Одессе, Риге сроком на 20 лет. Однако, не приступая к строительству, владелец концессии инженер фон-Баранов перепродал все права Телефонной компании Белла (США), которая построила, оборудовала и открыла в 1882-1883 гг. на указанных условиях телефонные сети в этих пяти городах. На этих станциях устанавливались

однопроводные коммутаторы системы Гилеланда.

Первые российские ручные телефонные станции были изготовлены  на заводах Уфимской губернии (Симка-завод, Аша-Балашовский завод и Миньярский завод), что, может быть, послужило одним из поводов для выбора места производства электронных АТС типа МТ-20.

К началу 1917 г. телефонная сеть России включала 232 тыс. абонентов, половина которых находилась в Петрограде и Москве. 

 В последующие  годы были уничтожены помимо  всего прочего 2/3 этой номерной  емкости, и к 1922 г. Общее количество абонентов составляло лишь 89 тысяч. В это время народный комиссар почт и телеграфов В.Н. Подбельский в своей работе «Почта, телеграф и телефон» писал: «Мы должны поставить телефон Советской России на высшую ступень технического совершенства. Это бесспорно. Мы должны выработать такую организационную форму в управлении телефонным делом, при которой достигалась бы максимальная возможность управлять этим делом с наименьшей тратой сил и с наибольшим результатом в смысле расширения строительства и планомерного управления телефонным делом - это

также бесспорно. Но бесспорно и то, что эта работа является для нас не целью, а лишь ступенью к тому, чтобы предоставить телефон в пользование широких народных масс».

Так или иначе, на протяжении всей своей истории  телефонная сеть России и СССР развивалась  и росла, оставаясь одной из крупнейших сетей в мире. На рисунке 1.1 и в таблице 1.1 представлены темпы этого развития.

Первая автоматическая телефонная станция емкостью 6000 номеров  была пущена в эксплуатацию в Ростове-на-Дону в 1929 г. В конце второй мировой войны Министерством связи СССР и промышленностью была разработана АТС-47декадно-шаговой системы. В связи с этим полезно вспомнить, что английский патент на АТС с шаговым искателем еще в 1895 г. получили российские инженеры М.Ф. Фрейденберг и С.М. Бердичевский-Апостолов. В 1954 г. заводом «Красная заря» и Ленинградским отраслевым научно-исследовательским институтом связи (ЛОНИИС) было создано новое

поколение станций  декадно-шаговой системы - АТС-54.

В 1957 г. в Ленинграде была установлена первая автоматическая подстанция координатной системы емкостью 100 номеров. Позднее в ЛОНИИС под руководством профессора Б.С. Лившица совместно с заводом «Красная заря» была разработана АТС координатной системы большой емкости, и                  в 1967-1968 гг. на Калининском проспекте в Москве была смонтирована автоматическая телефонная станция координатной системы на 30 тыс. номеров. Координатные АТС разработки ЛОНИИС производились также в ГДР и Чехословакии.

Сегодня в эксплуатации на городских телефонных сетях Российской Федерации все еще находятся  эти декадно-шаговые АТС (АТС-47 и  АТС-54) и координатные АТС (АТСК, АТСКУ, АТСК-100/2000, ПСК-1000), составляющие порядка 25% и 60% емкости ГТС, соответственно. Оставшиеся 15% представляют собой квазиэлектронные и современные

электронные цифровые станции. Общая монтированная емкость  сельских телефонных сетей составляет 3.8 млн. номеров, обслуживаемых в основном АТС координатной системы типов АТСК 100/2000 и АТСК 50/200

Типовая структура  городской телефонной сети (ГТС) представлена на рис. 1.2. Здесь показана телефонная сеть крупных городов, например, Москвы или Санкт-Петербурга. Такая сеть характеризуется наличием 7-значной закрытой

нумерации и  обеспечивает включение до 8 миллионов  абонентских линий. В рамках ГТС  каждая местная АТС имеет связи, как минимум, с одной междугородной станцией и с несколькими местными АТС, а также, возможно, с транзитными узлами входящих и/или исходящих сообщений, узлом спецслужб УСС и др.

Телефонные  сети очень сложны как с точки  зрения организации обслуживания вызовов, так и с точки зрения других технологий, необходимых для предоставления разнообразных услуг абонентам. Для выполнения всех этих функций требуется наличие сигнализации между коммутационными узлами и станциями сети электросвязи.

Сигнализация  обеспечивает возможность передачи информации внутри сети, а также  между абонентами и сетью электросвязи.

По образному выражению Р. Мангерфилда, 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. Характерной особенностью протоколов сигнализации

является их быстрая эволюция. Существующие еще  сегодня системы сигнализации, являющиеся просто механизмом передачи базовой информации, постепенно заменяются более мощными протоколами передачи данных, обеспечивающими беспрепятственную и эффективную передачу информации между коммутационными узлами и станциями в сети. 

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОТОКОЛОВ  СИГНАЛИЗАЦИИ 

Межстанционная  сигнальная информация передается различными способами, которые можно разделить  на три основных класса.

Первый класс - это способы передачи сигналов непосредственно по телефонному  каналу (разговорному тракту),называемые иногда «внутриполосными» системами сигнализации. По телефонным каналам (физическим цепям) сигналы могут передаваться постоянным током, токами тональной частоты, индуктивными импульсами и др.

Второй класс - сигнализация по индивидуальному  выделенному сигнальному каналу (ВСК). Как правило, в таких системах обеспечиваются выделенные средства передачи сигнальной информации (выделенная емкость канала)

для каждого разговорного канала в тракте передачи информации. Это может быть 16-й временной канал в ИКМ тракте, выделенный частотный канал вне разговорного спектра канала ТЧ на частоте 3825 Гц и др.

Третий класс - это системы общеканальной сигнализации (ОКС). В протоколах этого класса тракт передачи данных сигнализации предоставляется для целого пучка телефонных каналов по принципу адресно-группового использования, т.е. сигналы передаются в соответствии со своими адресами и размещаются в общем буфере для использования каждым

телефонным  каналом, как и когда это потребуется.

Системы сигнализации первых двух классов разработаны  для применения в сетях со старыми  технологиями, в которых коммутационные узлы и станции являются в основном аналоговыми и используют принцип замонтированной программы. Не только российские телефонные сети, но и большинство национальных сетей электросвязи во всем мире до сих пор включают значительную часть оборудования, использующего эти системы сигнализации. К тому же, даже при внедрении самых современных станций требуется взаимодействие с существующими системами сигнализации.  
 
 
 

3. ЭВОЛЮЦИЯ ПРОТОКОЛОВ  СИГНАЛИЗАЦИИ 

Одним из основных факторов, оказывающих влияние на существование описанных выше трех классов систем сигнализации, является обусловленность взаимосвязью систем сигнализации, поддерживаемых той или иной АТС, с используемым в этой АТС принципом управления обслуживания вызовов.

Так исторически  сложившиеся системы сигнализации первого класса очевидным образом  ассоциируются с аналоговыми декадно-шаговыми станциями, реализующими принципы непосредственного управления. Эти станции состоят из отдельных ступеней искания, каждая из которых имеет свой собственный механизм управления и совмещает тем самым функции управления и коммутации. Упрощенное представление межстанционной сигнализации первого класса показано на рисунке 1.3. Для этих станций в процессе обслуживания вызова линейные и разговорные сигналы проходят

один и тот  же путь внутри станции, и они также  проходят одинаковый путь вне станции  по межстанционным соединительным линиям.

Передача сигналов по телефонным каналам (физическим цепям) постоянным током может осуществляться

гальваническим, шлейфным или батарейным способом.

При батарейном способе сигналы передаются по проводам а, Ь или c с использованием станционных батарей АТС и земли в качестве обратного провода. При шлейфном способе в отличие от батарейного сигналы передаются в шлейфе без использования земли в качестве

обратного провода, т.е. от станционной батареи одной  станции. В этом случае возможная  разность потенциалов заземлений на передачу сигналов не оказывает влияния. Состояния шлейфа постоянного тока в разговорной цепи обозначают передаваемую информацию. Использование шлейфной сигнализации на межстанционных соединительных линиях ограничено возможной дальностью передачи сигналов постоянным током, необходимостью «обхода» усилителей, не пропускающих импульсы постоянного тока, а также невозможностью работы по каналам систем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК).

 Тем не  менее, эти способы нашли применение  на городских и сельских телефонных  сетях.

Гальванический  способ характеризуется тем, что цепи передачи сигналов даже при наличии на линии трансформаторов имеют гальваническую связь. Данный способ передачи сигнализации нашел применение на сельских

телефонных  сетях, при связи сельских АТС с ручными телефонными станциями системы ЦБ, а также для ручных станций системы МБ при связи с АТС, когда станции МБ не оборудованы источниками электропитания напряжением 24 В.

Недостатком способа  является то, что сигналы управления проходят по обоим проводам линии  в одном направлении и

поэтому оказывают  значительное индуктивное влияние  на соседние цепи.

На сельских телефонных сетях нашел применение индуктивный способ передачи сигналов для связи центральной станции с узловыми и оконечными АТС, а также для связи узловой станции с оконечными по физическим двухпроводным соединительным линиям. В качестве приемника индуктивных импульсов используется поляризованное тело. Положительной стороной индуктивного способа является возможность образования искусственных (фантомных) цепей, что для сельских телефонных сетей в отдельных случаях могло иметь определенное значение.

Следующий этап развития коммутационных станций показан на рисунке ниже. Здесь уже отдельные ступени искания шаговых станций заменяются коммутационными блоками, а для установления соединений и разъединений вводятся специальные управляющие устройства (регистры и маркеры), отделенные от коммутационных приборов. Такая технология

позволяет добиться большей гибкости в управлении вызовами и является более экономичной.

Система сигнализации второго класса - сигнализация по выделенному  сигнальному каналу (ВСК) – обычно ассоциируется с этим классом станций. Сигнальная информация проходит по тому же пути, что и соответствующий

разговор, но они  разделены внутри станции. Это представлено на рисунке, где разговорные телефонные цепи (обозначенные сплошными линиями) организуются коммутационным блоком, а сигнальная информация (обозначенная пунктирными линиями) передается и принимается управляющими устройствами станции.

Появление этого  поколения коммутационных станций  вызвало также более активное использование различных способов сигнализации переменным током. Все они базируются на сигналах различной частоты: либо в той же полосе частот, что и разговорные сигналы (от 300 до 3400 Гц), либо в более низкой (менее 300 Гц), либо в более высокой (более3400 Гц) полосе частот. На рисунке 1.6 показано это распределение полос частот.

Внутриполосная сигнализация предусматривает передачу сигнальной информации по тому разговорному каналу, к которому эта информация относится. Передача сигнальной информации достигается генерацией одного или нескольких тональных сигналов и передачей их по соответствующему разговорному каналу. На другом конце содержание информации анализируется с помощью тонального приемника.

В межстанционных трактах передачи эти сигналы  обрабатываются точно так же, как  обычная речь - для обработки сигнала используются усилители разговорного тракта, что приводит к гораздо большей дальности использования сигнализации, чем это возможно в системах сигнализации с постоянным током.

Системы внутриполосной частотной сигнализации могут использоваться как для линейной, так и для регистровой сигнализации, причем для регистровой сигнализации более эффективно применение специальной разновидности

сигнализации  токами тональной частоты - так называемых многочастотных систем сигнализации.

Линейная сигнализация токами тональных частот может осуществляться передачей одночастотных или двухчастотных сигнальных посылок. Значение сигнала определяется направлением сигнала, частотой сигнала и

соответствующим этапом в процессе установления соединения, в котором этот сигнал послан. Для линейной сигнализации чаще применяются непрерывные неконтролируемые протоколы сигнализации, для которых факт передачи сигнала обозначается включением/выключением тональной частоты. Отсутствие взаимного контроля означает, что подтверждение приема сигнала не требуется для прекращения его посылки. Примером такого типа сигнализации может служить система Bell SF.

В импульсных внутриполосных системах сигнализации информация передается тактированными импульсами тонального сигнала. Значение сигнала определяется направлением, длиной импульса и этапом последовательности соединения, в котором передается сигнал. Достоинство импульсного вида внутриполосной сигнализации состоит в том, что

возможен больший  набор сигналов (позволяющий передать больше параметров), возможны более  высокие уровни сигналов (благодаря ограниченной длительности сигналов) и их меньшее влияние друг на друга (опять-таки вследствие их ограниченной длительности). Однако необходимость эффективного распознавания сигналов приводит к тому, что

оконечные комплекты  сигнализации относительно сложны и  дорогостоящи. Типичными примерами  импульсных внутриполосных систем сигнализации могут служить российская одночастотная система сигнализации 2600 Гц,

или английская система сигнализации АС9.

Внутриполосные системы сигнализации могут применяться двумя методами: от звена к звену и из конца в конец.

При методе сигнализации от звена к звену вся адресная информация обрабатывается в каждой станции. Сначала сигналы поступают от АТС А к АТС Б, после чего передатчик АТС А освобождается. Затем АТС Б посылает всю информацию на АТС В , причем каждая станция обрабатывает адресную информацию перед тем, как послать ее к следующей станции.

Для метода сигнализации из конца в конец сигналы между исходящей и входящей АТС передаются прямо по разговорному тракту, без преобразования и анализа их в промежуточных коммутационных узлах. Поэтому при сигнализации из конца в конец сигналы (например, сигнал ответа) могут передаваться достаточно быстро.

Внеполосные системы сигнализации используются в системах передачи с частотным разделением каналов (ЧРК). В таких системах каждый разговорный канал, обычно размещается в частотном спектре 4 кГц, но для передачи речи используется только диапазон 300-3400 кГц, а для сигнализации - оставшаяся часть частотного спектра 3400-4000 Гц

(рекомендуется  3825 Гц). Преимущества внеполосной  сигнализации включают возможность  передачи сигнала одновременно с передачей речи и ненужность мер для преодоления имитации сигналов обычной речью. Недостаток внеполосной сигнализации в том, что она может применяться только в системах передачи, которые допускают более

широкий частотный  спектр, чем обычные немультиплексированные системы передачи. В результате она обычно ограничивается только системами передачи с частотным разделением каналов.

Природа внеполосной  сигнализации предоставляет возможность  ее использования в многочисленных режимах, включая непрерывный режим и импульсный режим.  

Обычные применения - это непрерывный, не взаимно контролируемый режим в двух модификациях: использующий для свободного состояния включенный тональный сигнал или использующий для свободного состояния выключенный тональный сигнал.

Примером первой модификации с включением тонального сигнала для свободного состояния  является линейная сигнализация R2.

 Примером  применения второй модификаций  с отключением

тонального  сигнала в свободном состоянии  является английская система сигнализации АС8

4. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ  РОССИЙСКИХ СИСТЕМ  СИГНАЛИЗАЦИИ 

В начале своей  работы МККТТ сосредотачивался на спецификациях  международных систем сигнализации, допуская развитие национальных систем сигнализации независимо друг от друга. В наибольшей степени это отразилось на истории построения телефонной сети на 1/6 территории земного шара, что отчасти связано с отсутствием в Советском Союзе

особого стремления к соблюдению международных стандартов, по крайней мере, в области телекоммуникаций.

Сегодняшним проявлением  этого являются специфические межстанционные протоколы сигнализации и процедуры обслуживания вызовов на телефонной сети Российской Федерации, которые вызывают значительные затруднения при внедрении цифровых АТС, при построении сети интегрального обслуживания ISDN, при реализации концепции интеллектуальной сети IN.

Существующие  специфические протоколы сигнализации российских телефонных сетей разработаны  с учетом требований координатных и декадно-шаговых АТС и, в основном, сводятся к методу сигнализации из конца в конец, который весьма удобен в условиях аналоговой сети, обеспечивающей соединение между абонентами по физическим цепям. Совсем не так обстоит дело в случае цифровых АТС. Здесь метод сигнализации от звена к звену представляется более предпочтительным. Это иногда приводит к парадоксальным ситуациям, состоящим в том, что ранее

эксплуатируемые электромеханические АТС могли  обеспечивать более высокое качество обслуживания вызовов, нежели заменяющие их цифровые АТС. Причина в том, что существующие протоколы часто не позволяют использовать все преимущества современной технологии, хотя они были весьма удобны для сетей связи электромеханическими АТС. Тем не

менее, необходимость  поддержки этих протоколов будет  являться обязательным требованием  к новым цифровым АТС, внедряемым на российских телефонных сетях в  ближайшие десятилетия.  
 
 

Список  используемой литературы:

Гольдштейн  Б. С.Сигнализация в сетях связи. — М.: Радио и связь, 1997. 

Сайт:

www.bestreferats.com 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольные  вопросы: 

1. Когда возник термин «автоматическая телефонная станция» (АТС) и с чьим изобретением это связано?
2. Что такое сигнализация по образному выражению Р. Мангерфилда?
3. Какими способами передается межстанционная сигнальная информация?
4. Какие способы передачи сигналов нашли применение на сельских телефонных сетях?