закрыть корзину

Меню

Аналоговые, цифровые и гибридные АТС

Здравствуйте! Вряд ли Вы попали на эту страницу случайно:)

Давайте договоримся так.

  • Если интересуют конкретные модели офисных АТС , приглашаем заглянуть сюда  Картинка ниже — вход в каталог.

Заголовок к разделу о линейке АТС Максиком

  • Если же Вы хотите разобраться в различиях между аналоговыми, цифровыми и гибридными мини АТС, предлагаем два раздела.

Раздел 1. Общие представления об аналоговых, цифровых и гибридных мини АТС. 

Раздел 2. Подробнее об аналоговом и цифровом сигнале, принципах работы и устройстве разных типов мини АТС.

Ну что, поехали?

Раздел 1

АТС вообще и офисные АТС в частности различаются по типу коммутируемого сигнала. Как правило, речь идет о трех типах атс: аналоговых, цифровых и гибридных. Впрочем, в последнее время понятие “гибридная АТС” приобрело новый смысл. Но об этом — чуть позже

Начнем с типов сигнала и их коммутации (соединения).

 

Аналоговые АТС и аналоговый сигнал.

Аналоговый сигнал — преобразование звуковых колебаний в электрические , т.е. создание электрического аналога звуковых колебаний.

Преобразование одного вида колебаний в другой изначально осуществлялось телефонными аппаратами.

Как работает аналоговая АТС

Аналоговая связь. Преобразование сигнала.

 

Кстати, аналоговые телефонные аппараты массово используются до сих пор. Например, такие:

Аналоговые телефонные аппараты

Примеры аналоговых телефонных аппаратов.

 

Что в таком случае оставалось делать телефонной станции? Соединять абонентов, т.е. соединять на время разговора пространственно разделенные каналы. Соединение устанавливается до начала разговора.

Количество абонентов росло с угрожающей скоростью, а значит, росло и количество телефонных линий. Больше линий — больше телефонных кабелей, потому что “запихать” сотни проводов в один кабель просто невозможно.

Как обеспечить наращивание емкости и в то же время не запутаться и не снизить скорость и качество соединения?

Эту задачу последовательно решали все поколения аналоговых АТС: машинные АТС, декадно-шаговые АТс, координатные АТС, квазиэлектронные АТС и, наконец, электронные АТС.

Переход на соединение с помощью полупроводниковых приборов и микропроцессорное управление произвел настоящую революцию в истории аналоговых телефонных станций, в т.ч. АТС для офиса.

Аналоговые офисные АТС востребованы и сейчас. Причины их популярности заключаются в следующем:

  • Хорошее качество связи
  • Наличие базового набора сервисных функций, среди которых конференц-связь, режим день/ночь, голосовая почта и т.д.
  • Простота эксплуатации.
  • Относительная дешевизна (аналоговые мини АТС однозначно дешевле цифровых и гибридных, имеющих аналогичную емкость).

Впрочем, у аналоговых мини АТС есть и свои ограничения, а именно:

  • Малая емкость. Аналоговая офисная АТС рассчитана максимум на 50 абонентов. Поэтому в качестве крупного коммутационного узла она служить не может.
  • Неизменность конфигурации. После покупки и установки аналоговой мини АТС в конкретной конфигурации ничего изменить нельзя. А значит, нет и возможности расширения — в том случае. Если предприятие выходит на новый уровень развития и появляются новые требования к структуре и качеству телефонной связи.

И все же, стоит еще раз отметить, что аналоговая офисная АТС вовсе не является изгоем и плебеем в мире телефонных станций. Производство аналоговых мини АТС продолжается, и даже мировые гранды телекоммуникации не гнушаются этим сегментом.

Примеры аналоговых мини ВТС.

Примеры аналоговых мини АТС, хорошо известных на российском рынке.

Цифровые офисные АТС.

Работа цифровых АТС основана на преобразовании непрерывного сигнала (исходно речевой сигнал является непрерывным) в определенную комбинацию чисел — последовательность единиц и нулей.

В самом общем виде, речевой сигнал описывается непрерывной функцией времени, а в результате преобразования получается набор чисел, отнесенных к неким последовательным моментам времени.

Аналоговый и цифровой сигнал.

Аналоговый и цифровой сигнал: различия.

Превращение данных в цифровой вид и обратное преобразование осуществляется в абонентской части.

Цифровая АТС (ЦАТС) коммутирует оцифрованный сигнал, при этом у системы появляются дополнительные возможности, причем такие, о которой аналоговой АТС мечтать не приходится.

  • Одновременное подключение многочисленных цифровых устройств (помимо собственно телефонного аппарата) и интеграция услуг ISDN (Integrated Services Digital Network) — цифровой сети с интеграцией служб. Эта сеть позволяет сочетать телефонную связь с обменом другими цифровыми данными. Например, участники конференции, находящиеся в разных городах, смогут не только слышать, но и видеть друг друга, по ходу общения рисовать графики, диаграммы и видеть изменения, сделанные другими участниками.
  • Принципиально иная программная обработка данных.

ЦАТС позволяет ввести гибкую систему перенаправления и распределения вызовов. К базовому набору функций добавляются сокращенный набор номера, условная и безусловная переадресация звонка, объединение абонентов в группы, каждой из которых “выдается” определенный набор услуг ЦАТС, а если нужно — то и соответствующих запретов, тарификация разговоров, \конференц-связь с большим количеством участников. На самом деле, программы ЦАТС позволяют многократно увеличивать количество и разнообразие сервисных функций.

  • Повышенная емкость. Если аналоговые мини АТС имеют ограничение до 50 абонентов, то ЦАТС таких принципиальных ограничений не имеют. Хотя, конечно, разные модели цифровых офисных АТС рассчитаны на разное максимальное количество абонентов.
  • Гибкая конфигурация, возможность ее изменения и расширения емкости, изменение целого ряда программных установок в соответствии с изменением инфраструктуры предприятия.

Пример — цифровые АТС, которые разрабатываются и выпускаются нашим стратегическим партнером:

Цифровые АТС "Протон"

Цифровые АТС, которые разрабатываются и производятся нашим стратегическим партнером. Изучите описание и спецификации АТС «Протон».

 

Другой пример: цифровая IP АТС МАКСИКОМ ( о ее дополнительных возможностях расскажем по ходу дела)

Цифровая IP АТС российского производства

Цифровая IP АТС МАКСИКОМ: решения для всех видов предприятий.

На самом деле, цифровая АТС — не какой-то раз и навсегда собранный монолит, а гибкая модульная структура, включающая центральный блок и т.н.  платы расширения (их часто называют модулями расширения).

Значит ли это, что цифровые офисные АТС являются безусловной альтернативой аналоговым? Конечно, нет. Стоимость цифровых АТС ощутимо выше, и если предприятию достаточно базового комплекта услуг и количество сотрудников меньше 50, стоит подумать о приобретении аналоговой или гибридной мини АТС.

Важное ограничение, связанное с использованием ЦАТС (большинства, но не всех!) — цифровые мини АТС не признают аналоговые телефонные аппараты, а уж телефоны устаревших моделей, да еще с дисковым номеронабирателем 0 тем более. Но из любого правила есть исключения. Цифровая офисная АТС “Максиком” MXM500 находит общий язык практически с любыми телефонными аппаратами.

 

Гибридные офисные мини АТС.

Гибридные мини АТС можно считать изящным компромиссом между аналоговыми и цифровыми офисными АТС.

“Фишка” гибридных АТС в том, что они умеют коммутировать аналоговый сигнал, а программное обеспечение при этом сходно с ПО цифровых АТС.

В разных моделях гибридных мини АТС разных производителей “гибридность” может обеспечиваться двумя способами:

  • Телефонная станция имеет т.н. гибридные порты, к каждому из которых можно подключить либо цифровой телефонный аппарат, либо обычный аналоговый.
  • Телефонная станция оснащена аналоговыми и цифровыми портами. К аналоговым портам можно подключать только аналоговые телефоны, к цифровым — цифровые.

Разумеется, к гибридным мини АТС можно подключать другие приборы, существенно увеличивая функционал и гибкость телефонной связи.

Пример гибридной системы связи, в которой используются программные наработки цифровых АТС и целый ряд других решений — Mаксиком 48.80.

Гибридные офисные АТС

Офисные системы связи с гибким функционалом.

 

По емкости и стоимости гибридные АТС занимают промежуточное положение между аналоговыми и цифровыми АТС. При этом по стоимости они ближе к аналоговым, а по своим возможностям — к цифровым.

 

IP-АТС и расширение понятия “гибридности”

В последнее время наблюдается настоящий бум IP-телефонии. В этой статье мы не будем подробно рассказывать об IP-телефонии, VOIP-шлюзах и виртуальных АТС, т..к. в разделе “АТС-ликбез” есть материалы на эту тему.

Пожалуй, стоит обратить внимание только на одно обстоятельство.

Полный переход на IP -телефонию — решение, которое готовы принять далеко не все российские предприятия.

Поэтому большую популярность приобрели т.н. конвергентные решения в телефонии, в рамках которых цифровые и гибридные офисные АТС подключаются к IP-сети посредством VOIP-шлюзов.

Как бы следуя современным тенденциям, производители АТС стали называть практически любые станции гибридными — лишь бы можно было подключить голосовой шлюз и через него — подключиться к IP сети.

В связи с терминологической путаницей, мы уже сами не очень понимаем, как лучше называть наши офисные АТС.

Например, система связи Максиком 35/11 — классическая гибридная мини АТС

Но если посмотреть на типовую схему подключения этой станции, то легко увидеть, что на основе MP35 возможны конвергентные решения с применением как VOIP-шлюзов, так и GSM-шлюзов.

Гибридная мини АТС MP35

Гибридная мини АТС для малого и среднего бизнеса. Возможны конвергентные решения!Станция небольшой емкости. которая может многое. Посмотрите описание и спецификации — увидите сами.

 

Значит, в свете новых веяний такую офисную АТС нужно называть “дважды гибридной”? ЛК, подумаем 🙂

А что тогда делать с названием цифровой IP АТС МАКСИКОМ MXM500?

Цифровая АТС MXM500

Цифровая IP АТС МАКСИКОМ MXM500 — преимущества традиционной телефонии и новые возможности. Обязательно загляните в описание и спецификации!

 

С одной стороны это цифровая офисная АТС. С другой — станция, имеющая встроенный функционал IP и возможность подключения до 256 внутренних SIP-абонентов. С третьей — к этой телефонной станции можно дополнительно подключать VOIP- шлюзы. С четвертой — и GSM — шлюзы тоже…

Получается “трижды гибридная” или даже “четырежды гибридная ”

Впрочем, как ни называй — главное, чтобы все работало как нужно и обеспечивало гибкую и надежную телефонную связь.

 

Раздел 2.

Аналоговые АТС. Как устроены, как работают.

 

Аналоговый сигнал.

Представим себе некий сигнал, характеристики которого меняются во времени. Отличный пример такого сигнала — человеческая речь. У каждого из нас свой тембр голоса, своя манера речи, свои интонации. Все эти индивидуальные характеристики — на самом деле, характеристики звуковых волн, которые порождают наши органы речи.

Пример записи человеческой речи

Визуальные отображения двух записей смещены друг относительно друга. Но если вглядитесь внимательнее, даже найдете отдельные слова.

 

Для передачи голосовых сообщений на большие расстояния необходимо преобразовать акустические волны в какой-то другой сигнал, который тоже изменяется во времени и может моделировать все нужные характеристики речи. Этот сигнал должен распространяться очень быстро.

Таким сигналом является слабый переменный электрический ток. Поэтому системы телефонной связи также называют слаботочными (дело здесь, как видите, не в недостаточной точности передачи, а в малой силе тока), а сам ток, моделирующий характеристики человеческой речи — разговорным.

 

Схематическое отображение разницы между переменным и постоянным током

В случае переменного тока заряженные частицы попеременно двигаются то в прямом, то в обратном направлении

Чудо преобразования акустических колебаний в звуковые совершается в микрофоне — устройстве, которое входит в состав микротелефонной трубки.

Обязательным компонентов микрофона является мембрана. Под воздействием акустических волн она колеблется, и эти колебания преобразуются в электрический сигнал.

Рассмотрим этот процесс на примере микрофона угольного типа.  Мембрана прилегает к капсюлю, который наполнен угольным порошком.  В отсутствие разговора мембрана неподвижна. Через микрофон протекает постоянный ток (на схеме Io), который поступает от источника постоянного напряжения (U). Откуда берется этот живительный источник, и где он расположен, мы еще поговорим.

 

Схема угольного микрофона

Угольные микрофоны до сих пор используются в массовом производстве телефонных аппаратов. Однако, в современных ТА применяют электродинамические, конденсаторные, электретные, пьезоэлектрические и электромагнитные микрофоны.

Начался разговор — пошли звуковые волны. Они воздействуют на мембрану., и она колеблется. Сила и частота колебаний отражают характеристики речи.

 

принципиальная схема воздействия звуковой волны на мембрану угольного микрофона

С этого момента начинается путь речевого сигнала, который коммутируют аналоговые АТС. В цифровых АТС сигнал подвергается дополнительному преобразованию.

Итак, мембрана колеблется, и при этом угольный порошок то уплотняется, то разрыхляется — то сильнее, то слабее, то чаще, то реже. Соответственно меняется и его сопротивление электрическому току.

Схема модуляции постоянного тока током разговорной частоты.

Кривая на графике — переменный ток, моделирующий характеристики звуковой волны.

В результате постоянный ток питания модулируется током звуковой частоты (на схеме io).

Таким образом, постоянный ток определенной частоты выступает в роли несущего сигнала, своего рода основы, которая подвергается изменениям (модуляции) при появлении информационного сигнала.

Постоянный ток поступает от источника, расположенного на городской АТС.

Телефонные аппараты, микрофоны которых получают питание от батареи городской АТС, называют телефонами системы ЦБ (центральной батареи).

Схема телефонной связи с центральной батареей

«Участок» телефонной сети, который занимает центральная АТС. выделен желтым цветом. В аналоговых и цифровых мини АТС имеется свой источник питания.

Но ведь телефонные аппараты, которые обычно подключаются к мини АТС, тоже являются телефонами системы ЦБ. Кто или, точнее, что их “кормит”?  Дойдем и до этого. А пока посмотрим как развиваются события после того, как в игру вступил переменный ток звуковой частоты.

Для того чтобы сигнал куда-то отправился, его необходимо передать.  А для того чтобы передать, нужно вначале организовать физический канал связи между двумя абонентами.

Эту задачу решает коммутационный узел (районная, сельская или городская АТС), а в случае местной связи — мини АТС.

Принцип решения один и тот же: создали канал — пропускаем по этому каналу сигнал — разрушаем канал после окончания разговора. Способы решения различаются.

 

Принципиальная схема коммутации каналов с участием аналоговой мини АТС и городской/районной АТС

При входящих и исходящих вызовах в коммутации каналов участвует как офисная мини АТС, так и центральная АТС. В случае внутренней связи коммутацию обеспечивает только мини АТС.

Если телефонный аппарат соединен с районной, сельской или городской АТС, эту АТС вначале нужно “проинструктировать”, с каким именно абонентом следует соединить звонящего. Для этого мы и набираем телефонный номер. Получив инструкцию, АТС ищет нужную абонентскую линию, определяет, свободна она или занята и, если свободна, создает физический канал связи.

В случае мини АТС возможны следующие варианты:

  • Для внешней связи — выход на одну из городских линий (коммутацию осуществляет мини АТС) с последующей передачей сигнала на центральную АТС, которая “достраивает” канал связи до нужной абонентской линии.
  • Для внутренней связи — соединение с нужной абонентской линией, также подключенной к мини АТС. Коммутацию осуществляет мини АТС, центральный коммутационный узел не задействуется.

Итак, канал создан, можно посылать сигнал. Этот сигнал — электромагнитная волна  Поехали!

Схема распространения волны по паре проводов, схематическое изображение лапши и витой пары.

Несмотря на внешнюю разницу между «лапшой» и витой парой, принцип один и тот же. Только во втором случае помехустойчивость существенно выше.

Электромагнитные волны распространяются по направляющим, в роли которых выступают телефонные провода и кабели.  

От центрального коммутационного узла  к телефонному аппарату идет т.н. абонентский шлейф.

Это два провода с токопроводящими медными жилами.

Раньше провода были расположены в одной плоскости, и чем-то напоминали длинную плоскую лапшу. Собственно, так — “лапшой” — такие провода и называют до сих пор. Более современный и эффективный вариант — витая пара. Провода свиваются в тугую спираль с определенным шагом, разумеется, каждый провод изолирован. Получившаяся конструкция гораздо устойчивее к помехам и обеспечивает передачу на большее расстояние.

По пути к городской АТС провода объединяются в многожильные кабели, используются различные техники уплотнения каналов, борьбы с затуханием сигнала, помехами и т.д.

Итак, сигнал в виде электромагнитной волны прошел по каналу, созданному коммутационным узлом, и добрался до конечного пункта — телефона того человека, которому мы звоним.

Теперь нужно решить обратную задачу: преобразовать электромагнитные колебания в звуковые.

Это  преобразование происходит в телефоне, который вместе с микрофоном входит в состав микротелефонной трубки.

 

Схема устройства телефона - части микротелефонной трубки.

Вот это, собственно, и есть телефон. Ну кто бы мог подумать?!

Телефон также имеет мембрану. В отсутствие разговора на мембрану действует постоянный магнит, он создает начальную силу притяжения.

Кроме постоянного магнита в состав телефона входит электромагнит. Когда начинается разговор, к обмоткам электромагнита подводится напряжение звуковой частоты, и возникает переменный магнитный поток.

Этот переменный поток увеличивает или уменьшает силу притяжения мембраны.

Мембрана послушно колеблется, вызывая звуковые волны.

Разумеется, все вышесказанное — лишь очень грубое приближение. Мы ведь даже не обсудили, какие именно устройства входят в состав телефонного аппарата, как борются с местным эффектом (прослушивание собственного голоса). Но, пожалуй, это как-нибудь в другой раз.

Сейчас главное — понять, что такое аналоговый сигнал, как он возникает и как передается.

Будем надеяться, что этот момент мы прояснили.

Теперь переходим к тому, как работают аналоговые мини АТС.

Как работает аналоговая мини АТС

Начнем с интерфейсов FXS и FXO

Интерфейс FXS — привычная телефонная розетка. Расшифровка FXS — foreign exchange subscriber/station. Subscriber — абонент, station — телефонная станция.

Через интерфейс FXS провайдер телефонной связи обеспечивает следующий сервис:

  • Зуммер. Этот тот самый непрерывный звуковой сигнал, который мы слышим, поднимая телефонную трубку. Сигнал означает, что телефонная станция готова принять номер. Если  этого сигнала нет, значит, либо где-то произошел обрыв, либо абонент настолько задолжал оператору ТФОП, что тот озлился и прекратил обслуживание.
  • Ток заряда батареи питания линии
  • Напряжение линии — постоянное напряжение, которое должно подаваться в аналоговую телефонную линию, чтобы можно было осуществить звонок

Подавляющее большинство современных телефонных розеток имеют разъем RJ-1

Такой же разъем располагается на телефонном аппарате и других оконечных  аналоговых устройствах (факсах, модемах и т.д.).

Однако, интерфейс “приема” сервиса оператора ТФОП называется иначе и обеспечивает другие функции.

FXO (foreign exchange office) — интерфейс, который определяет, поднята трубка или положена. Если трубка поднята, замыкается цепь, и АТС посылает в линию зуммер.

Интерфейсы FXS и FXO имеют смысл только в сочетании друг с другом. Например, подключать FXO к FXO не имеет никакого смысла.

Принципиальные отличия интерфейсов FXS и FXO.

К устройствам FXO относятся аналоговые телефонные аппараты, факсы и другое оборудование. Есть FXS и FXO IP шлюзы, но о них в другой раз.

Вообще, интерфейс — некая граница устройства, его “представительство” для обмена информационными сигналами с другими устройствами. Например, в нашем случае интерфейс FXO — представительство телефонного аппарата, сконструированное таким образом. чтобы этот аппарат мог посылать и получать сигналы, обмениваясь ими с другими устройствами.

А теперь включим в телефонную сеть аналоговую мини АТС.

Что изменится?

С точки зрения интерфейсов и их функций — ничего, только распределение этих функций по портам будет выглядеть так:

 

Схема. иллюстрирующая особенности портов АЛ и СЛ аналоговых мини-атс

В аналоговой мини АТС порты СЛ имитируют поведение телефонного аппарата. Можно сказать, в какой-то момент аналоговая мини АТС просто притворяется телефонным аппаратом. В сущности. так и есть.

  • Порты СЛ (к ним подключаются городские телефонные линии) имеют интерфейс FXO, поскольку мини АТС берет на себя роль получателя сервиса ТФОП. То есть, по сути, порты СЛ эмулируют  функции телефонного аппарата. На порты СЛ подается напряжение от городской АТС и зуммер.
  • Порты АЛ (абонентские порты) имеют интерфейс FXS. Через эти порты получают питание оконечные устройства, прежде всего, телефонные аппараты.  Для того чтобы “накормить” все подключенные устройства, мини АТС должна иметь свой источник питания, подключенный к электросети. Этот источник распределяет питание по всем абонентским портам.

Но порты — лишь некоторая, “интерфейсная” часть аналоговой мини АТС. Для того чтобы понимать, как работают эти порты, что вообще происходит при входящей, исходящей и внутренней связи, необходимо познакомиться с принципиальным устройством аналоговой мини АТС.

 

  • Абонентские комплекты.
Изображение схемы абонентского комплекта аналоговой мини АТС и платы абонентских комплектов

Абонентские комплекты размещаются на платах.

 

Абонентские комплекты аналоговой АТС предназначены для выполнения следующих задач: 1. Питание абонентских телефонных аппаратов (напоминаем, что порты АЛ, являющиеся частью абонентского комплекта, имеют интерфейс FXS, одна из задач которого — подача напряжения на абонентскую линию). 2. Защита абонентских линий и телефонных аппаратов от перенапряжений. Перенапряжения могут возникать в результате аварий на электросети, ударов молний, других причин, в результате которых в телефонную сеть попадает высокое напряжение, и тогда даже обычный телефонный аппарат становится опасным объектом, который лучше не трогать. В качестве элементов абонентского комплекта, которые защищают линию и устройства, используются газонаполненные предохранители, стабилитроны и другие устройства. 3. Коммутация цепи вызывного тока при посылке вызова к телефонному аппарату. Для того чтобы звонок на телефонном аппарате зазвонил, необходимо подать переменное напряжение (в аналоговых ТА оно имеет частоту 25 Гц, а длительность посылок зависит от “происхождения” вызова: местный, междугородный). 4. Тестирование абонентской линии и телефонного аппарата в случае неисправности. Конструктивно абонентские комплекты выполняются либо как отдельная плата, либо как часть платы, которая помимо абонентских комплектов может содержать модуль соединительных линий. На этих платах хорошо видны как порты АЛ, так и все компоненты, обеспечивающие функции абонентского комплекта, а также абонентские шлейфы.

  • Модули соединительных линий
Изображение модуля СЛ на плате

На многих платах абонентские комплекты и модули СЛ легко отличить,/

Задача этих модулей — обеспечить взаимодействие мини АТС с центральным узлом, а также посылку поступивших вызовов на порты абонентских линий. Напоминаем, что порты СЛ имеют интерфейс FXO, т.е. эмулируют работу телефонного аппарата. Значит, в случае входящей связи, модуль соединительных линий должен обеспечить функцию приема звонка, а в случае исходящей связи —  «поднятие трубки» и замыкание шлейфа, а также имитировать процедуру набора номера, которую производит абонент мини АТС на своем телефонном аппарате. .Конструктивно модули соединительных линий могут выполняться как в виде отдельных печатных плат, так и в виде компонента одной платы, объединяющей некоторое количество абонентских комплектов и некоторое количество соединительных линий.

  • Коммутационное поле.  Можно сказать, это площадка для организации соединений между абонентами. В самых простых аналоговых мини АТС используется пространственная коммутация   Идею вкратце можно описать так: в таком поле создаются реальные физические контакты между любой СЛ и любой АЛ, а также между любой АЛ и любой АЛ. Соответствующие части цепей замыкаются на момент разговора и размыкаются после его окончания. Эта схема достаточно удобна и надежна. Но лишь при ограниченном количестве абонентов. Отчасти по этой причине емкость аналоговых АТС невелика.
  • Управляющее устройство. Задача УУ — собирать поступающую информацию, хранить некоторую ее часть и управлять коммутацией на основе введенных программных установок.
Примеры пространственной коммутационной матрицы и управляющего устройства.

В качестве примера управляющего устройства использовано изображение процессора одной из АТС «Максиком».

Довольно часто плата процессора содержит и коммутационное поле (чтобы, так сказать, далеко не ходить и дважды не вставать).

Теперь посмотрим, каким образом аналоговая мини АТС обеспечивает входящую, исходящую и внутреннюю связь.

 

Организация входящей связи в аналоговой мини АТС.

Со стороны центрального коммутационного узла на порт СЛ поступает вызов. Разумеется, этот вызов поступил не случайно — соответствующий номер кому-то известен, например, компания указала его в рекламном объявлении.

Порт СЛ (интерфейс FXO!) “прикидывается” телефонным аппаратом. Если эта линия свободна, центральной АТС сообщается, что трубка как бы лежит на рычаге, т.е. линия свободна.  А значит. некто, звонящий в офис по указанному номеру, услышит в своей трубке длинные гудки — “свободно, ждите ответа”.

 

Схема, иллюстрирующая первый этап приема внешнего вызова.

Аналоговая мини АТС имитирует работу телефонного аппарата. Городская ей верит.

Если данная СЛ занята *например, по ней кто-то звонит из офиса в город). Порт СЛ сообщает центральной АТС, что линия как бы занята (“трубка” поднята). Абонент, пытающийся дозвониться в офис, услышит в своей трубке короткие гудки.

Предположим, звонящему повезло — линия свободна. Что происходит дальше?

Дальше порт СЛ передает вызов на процессор. Теперь процессор сам решает, как распорядиться вызовом — конечно, в соответствии с программными установками.

Схема первого этапа приема внешнего вызова

Вызов принят портом СЛ аналоговой АТС. Передаем на процессор.

Первый вариант: Данная СЛ исходно наведена на АЛ секретаря. Секретарь выясняет, кто, кому и зачем звонит, и перенаправляет вызов на АЛ конкретного абонента. Опять же, с помощью процессора, набрав внутренний номер нужного сотрудника. Эта часть передачи вызова аналогична внутренней связи, о которой поговорим чуть позже.

Схема внутренней связи в аналоговй мини АТС - направление входящих на секретаря.

От порта СЛ на процессор. с процессора — на порт АЛ секретаря, секретарь набирает номер внутреннего абонента. И вновь через процессор вызов направляется на порт АЛ нужного абонента.

 

Второй вариант групповое наведение вызова по принципу “кто первый встал, того и тапки”.

В материале, посвященном общим представлениям о мини АТС, мы рассказывали о групповой организации управления. Вкратце, можно сказать, что конкретная СЛ может быть программно наведена на целую группу абонентов. В рассматриваемом варианте, порт СЛ отправляет вызов на процессор, а тот — сразу на все порты АЛ, которые относятся к данной группы. В результате, все свободные телефоны в данной группе отчаянно трезвонят, а отвечает тот сотрудник, который первым схватил трубку.

 

Схема группового наведения входящих вызовов, вариант 1

Так аналоговая мини АТС реализует принцип «Танцуют все!» Однако, «танцуют» только те ТА. которые в данный момент свободны. Дальше реализуется принцип «Кто первый встал, того и тапки»…

 

Третий вариант: групповое наведение по принципу “начнем с первого по порядку”.

При таком коммутационном сценарии  процессор вначале направляет вызов на первый телефонный аппарат, указанный в таблице группового наведения. Если тот занят, через определенный (запрограммированный) интервал времени вызов будет передан на следующую ПЛ в группе — и так до тех пор, пока не отыщется свободная линия, на которую и поступит звонок.

 

Схема группового наведения входящих вызовов, вариант 2

При этом варианте группового наведения реализуется принцип циклического перебора. Длительность ожидания при «неответе» регулируется программными установками.

 

Организация исходящей связи в аналоговых АТС

Сотрудник поднимает трубку на своем телефонном аппарате. Его порт АЛ (интерфейс FXS!) подает гудок, означающий, что мини АТС готова предоставить сервис — этот гудок аналогичен долгому гудку, который мы слышим, поднимая трубку домашнего телефона.

Далее сотрудник набирает 9, чтобы выйти на городскую линию.

Схема организации исходящей связи в аналоговой мини АТС

Главная задача процессора — найти свободную СЛ. Может статься. что все будут заняты. Это еще один аргумент в пользу того, что перед тем, как купить мини АТС. нужно знать уровень телефонной нагрузки на предприятие.

 

Порт АЛ отправляет сигнал на процессор, который должен найти свободную СЛ.

Если таковая найдена, порт СЛ сообщает порту АЛ, что линия свободна, и сотрудник слышит гудок центральной АТС, приглашающий его набирать номер нужного абонента. Набрали — вызов отправился через центральную АТС.

Организация внутренней связи в аналоговых АТС.

Итак, абонент мини АТС, обозначенный А, набирает короткий внутренний номер абонента  B (абонент этой же мини АТС)..

Вызов, отправляемый с одного абонентского порта, поступает на процессор, а тот, в свою очередь, проверяет, свободна ли соответствующая линия.  Если да — звонок направляется нужному абоненту.

И как же это происходит? — спросите вы, вспомнив о том, что абонентские порты являются портами FXS, а соединять одинаковые интерфейсы нельзя.

А вот как.

Каждый абонентский комплект, помимо порта,  имеет свой внутренний линейный тракт, включенный в коммутационное поле.

Условное изображение индивидуальных абонентских трактов.

Однако. хитро все устроено! И порт тебе, и тракт…

Кстати, о коммутационном поле.

Один из вариантов организации коммутационной матрицы — создание ограниченного количестваа шлейфов, к которым можно присоединять индивидуальные тракты абонентов.

Вот такая “транспортная” аналогия получается:

Шлейфы коммутационного поля — крупные магистрали, через которые движется аналоговый сигнал.

Индивидуальные тракты — боковые дороги.

Процессор — стрелочник.

 

Условная схема подключения абонентских трактов к свободному шлейфу аналоговой АТС

Стрелочник всегда найдет свободный шлейф! А если не нашел, и ситуация повторяется часто, значит, при выборе мини АТС неправильно рассчитали телефонную нагрузку на предприятие.

Он переводит стрелки таким образом, чтобы две боковые дороги присоединяются к общей магистрали, и тогда аналоговые сигналы будут двигаться по маршруту от абонента А к абоненту B следующим образом: А — индивидуальный тракт А — магистраль — индивидуальный тракт В — В.

Таким образом, получается, что каждый действительно может соединиться с каждым, но при этом количество магистралей меньше, чем количество индивидуальных трактов. Следовательно, возникает ограничение на количество одновременных разговоров, потому что вполне возможна ситуация, при которой все крупные магистрали заняты.

Что ж, это необходимая уступка, не сделав которую, аналоговая мини АТС может превратиться в очень дорогой и функционально громоздкий прибор. А она этого не хочет!

Надо заметить, что эта особенность аналоговой мини АТС практически полностью компенсируется грамотным выбором модели и грамотным программированием, прежде всего — грамотной организацией группового управления.

Телефонная конференция в аналоговой мини АТС.

Телефонная конференция является одним из самых востребованных видов абонентского сервиса.

Телефонная конференция в аналоговых мини АТс собирается так:

  • Сотрудник, желающий собрать конференцию (организатор), собирает ее последовательно — добавляет участников конференции по одному.
  • Процессор получает команду на присоединение очередного участника и по мере поступления этих участников подключает к одному и тому же свободному шлейфу.
Условная схема подключения уастников телефонной конференции в аналоговой мини АТС

Организатор конференции подключает участников последовательно. Каждая команда на подключение — команда процессору на подключение тракта данного абонента к свободному шлейфу — одному на всех участников конференции.

 

Количество участников конференции и одновременных конференций зависят от модели станции и ее процессора.  Например, в некоторых аналоговых мини АТС для организации конференции требуется установка специальной платы, которая является дополнительным процессором.

В целом, аналоговые мини АТС не могут похвастаться большим количеством участников.

Но это в целом. Например, мини АТС “Максиком” серий MP11/MP35 и MP48/MP80, которые по своим характеристикам аналогичны аналоговым мини АТС, обеспечивают более широкие возможности проведения конференций, чем зарубежные аналоги.

Цифровые АТС

Цифровой сигнал

Для начала обозначим проблему.

Аналоговый сигнал — отличная, но довольно громоздкая штука. Для простоты скажем, что в телефонных линиях аналоговый сигнал занимает слишком много “места”, которого хватает только для передачи голоса и звуковых сигналов управления , больше ничего туда не впихнешь.

Следовательно, возникает необходимость в уплотнении, иначе телефонный кабель, подходящий к центральной АТС, станет непомерно толстым.

Кроме того, аналоговый сигнал имеет свойство затухать с увеличением расстояния, поэтому его нужно периодически усиливать, размещая соответствующие устройства на протяжении телефонного тракта.

 

Условная схема усиления аналогового сигнала по пути его распространения

Конечно, на практике все сложнее. и промежуточных пунктов усиления больше.

Выход — некое сжатие, предельно компактная упаковка.

Как известно, длинный доклад можно представить в виде тезисов, а потом по тезисам восстановить полное содержание. Правда, в этом случае восстановленная версия будет лишь неким подобием, а не абсолютной копией исходного текста.

Для передачи информации подобие не годится, нужно точное соответствие.

Значит, возникает задача такого сжатого отображения аналогового сигнала, при котором вся исходная информация может быть полностью восстановлена.

Поскольку аналоговый сигнал непрерывно меняется во времени, ему присущи такие характеристики, как амплитуда и частота.

Теперь представим, что аналоговый сигнал можно разложить на некоторое количество временных срезов. Каждый такой дискретный срез будет отражать лишь определенное состояние сигнала в конкретный момент времени (конкретное значение его амплитуды в момент отсчета)..

Однако, если изменение сигнала во времени имеет периодический характер, то взяв срезы в определенные промежутки времени, можно по ним восстановить всю картину.

Первый этап преобразования аналогового сигнала

Непрерывная кривая аналогового сигнала разрезается на отдельные фрагменты. Аналогия уже далеко не полная. Скорее, условное подобие.

 

Аналоговый электрический сигнал “нарезается” на определенное количество отсчетов. Под отсчетом понимается значение его амплитуды, взятое в конкретный момент времени.

Частота, с которой делаются отсчеты, определяется самым высокочастотным компонентом исходного сигнала, а количество отсчетов в секунду называется частотой дискретизации.

В основу расчетов положена теорема Котельникова, согласно которой исходный аналоговый сигнал можно правильно восстановить, если частота дискретизации вдвое превышает частоту сигнала. Эта теорема дополняется теоремой Найквиста, которая утверждает о  возможности полного восстановления аналогового сигнала, если частота дискретизации вдвое превышает частоту самого высокочастотного его компонента. Поэтому минимальная частота выборки называют также частотой Найквиста.

Однако, каждый такой срез или отсчет — еще не конечная форма обработанного сигнала, а лишь приближение к ней.  Пусть информация уже изрядна сжата, но все равно ее объем скорее похож на исходный, чем на то, что хотелось бы получить.

Следующая возможность сжатия — так называемое квантование.

Представим  себе, что в нашем распоряжении есть некий ограниченный набор чисел, до которых мы будем округлять реальные значения, полученные в отсчетах.

Пример.

Пусть наш набор для квантования состоит всего из четырех чисел: 0, 2. 4. 6

Реальная же картина выглядит так: 0,5, 4, 5.5, 10.

Округлив их до ближайших квантующих чисел, получим

0, 4, 6, 6

Оно, конечно, похоже, но не одно и то же. Информация, полученная в результате квантования, искажена относительно исходной, особенно в последнем отсчете. И как это согласуется с теоремами Коительникова и Найквиста? А никак. Они говорили о возможности полного восстановления аналогового сигнала, если частота дискретизации вдвое превышает частоту самого высокочастотного компонента, но ничего не говорили о квантовании.

Искажения, вносимые при квантовании информации, называют шумами квантования.

Разумеется, при увеличении количества уровней квантования искажений будет все меньше. Но должен быть и разумный предел.

.Пусть у нас есть некое фиксированное количество уровней квантования. Все числа в этом списке можно пронумеровать и каждое представить в виде двоичного кодового слова, т.е конкретной последовательности нулей и единиц. Вот тут-то и начинается царство “цифры”!

Двоичное кодовое слово может состоять из разного количества битов, где 1 бит информации — сигнал, который может иметь значения 0 или 1 (да и нет, включено- выключено и т.д.)

Экспериментально было показано, что для адекватной передачи речевого сигнала достаточно 256 уровней квантования, представленных 8 битными двоичными словами.

 

Схема квантования и кодирования, различие симметричного и натурального кодов

В зависимости от типа кода 0 и 1 в первом бите имеют принципиально разное значение!

Это еще цветочки: для адекватной передачи музыки в CD-плеерах требовались 65536 уровней квантования и 16-битные слова.

Все вышеописанное является примерным описанием импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), первым этапом которой является амплитудно-импульсная модуляция (АИМ).

 

Изображение этапов преобразования цифрового сигнала

Глядя на изменения картины, понимаешь: исходный сигнал восстановить действительно можно!

Тщательно выверенные параметры передачи речевого сигнала накладывают достаточно высокие требования на скорость передачи битов. Если она будет ниже, чем нужно, очередное двоичное слово поступит раньше, чем закончится передача предыдущее.

 

Что же такое цифровая АТС?

В самом общем виде, цифровая мини АТС — телефонная станция, которая оперирует исключительно цифровыми сигналами: в цифровой форме передаются как служебные сигналы, так и речевые сообщения.

Условное изображение передачи речевых данных в цифровой мини АТС. Фон - изображение цифровой АТС "Максиком".

В данном случае, речь идет только о передаче исходного речевого сигнала. Кстати. цифровая АТС на картинке — АТС «Максиком» MXM500-P.

Но кто сказал, что цифровая мини АТС не может работать с аналоговыми абонентскими устройствами? Конечно, может. И должна.

Абонентские комплекты цифровых АТС выполняют несколько функций.  Помимо тех функций, которые исполняются абонентскими комплектами аналоговых АТС, добавляются функции кодирования-декодирования

Принципиальная схема абонентского комплекта цифровой АТС

У абонентского комплекта цифровой АТС — те же функции, но есть и дополнительные.

Каким  образом коммутируются цифровые сигналы?

Цифровая мини АТС одновременно обрабатывает несколько (и даже много!) соединений, при этом обрабатывать приходится как собственно речевые сигналы, так и служебные.

Каждое речевое сообщение должно быть доставлено адресату, при этом слова не должны наезжать друг на друга, а характеристики речи — искажаться.

При этом нужно обслужить разные соединения, с разными сервисными функциями и ничего не задержать и не потерять по дороге.

Иными словами, нужно найти оптимальное сочетание плотности и скорости передачи с точностью декодирования каждого сообщения, т.е. обеспечить качественную одновременную связь многих абонентов в режиме реального времени.

В таких случаях  обычно пишут: “и тут на помощь приходит…” Ну да, именно так.

… И тут на помощь приходит TDM (Time Dimension Multiplexing).

Для того чтобы хоть немного понимать, как работает цифровая мини АТС, придется разобраться с тем, что такое TDM — time division multiplexing или цифровое мультиплексирование.

Сначала — в предельно упрощенном виде.

Предположим, что цифровая мини АТС должна одновременно обслужить 30 абонентов.

Каждый абонент что-то говорит, его речь преобразуется в цифровую форму, т.е. в поток двоичных 8-битовых кодовых слов.

Теперь представим, что на всех абонентов выделено не 30 коммуникационных каналов, а всего один — общий.

Как указать каждому абоненту свое место и ничего не перепутать?

Возьмем первое кодовое слово из сообщение абонента 1 и “загрузим” его в коммуникационный канал.

Затем возьмем первое кодовое слово из сообщения абонента 2 и загрузим его в коммуникационный канал — следующим по порядку.

И так далее.

В результате, последовательность сообщений в канале будет выглядеть так;

А1(1), A2(1), A3(1)… A30 (1)

 

Когда закончится перебор всех абонентов, запустим следующий цикл:

А1(2), A2(2), A3(2)… A30 (2)

 

А потом еще один:

А1(3), A2(3), A3(3)… A30 (3)

И так далее.

 

Условная схема распределения сообщений по циклам и канальным интервалам.

Цикл — как лента конвейера, двигающаяся по кругу. На этой ленте — сегменты равной длины. Сообщения разных абонентов «загружаются» в разные сегменты, но за каждым абонентом закреплен свой сегмент. Как ящички для одежды в детском саду. Только ящики установлены на ленте. а лента движется по кругу. На первом круге загрузил в свой ящик трусы. на втором — майку…

Таким образом, единый коммуникационный поток будет состоять из циклов, определенной длины. В каждом цикле один и тот же абонент имеет один и тот же порядковый номер, т.е. сохраняет одно и то же место в последовательности.

На уровне приема потребуется отселектировать последовательности так, чтобы фрагменты, соответствующие конкретным абонентам, собрались в реальные последовательности кодовых слов:

 

A1: (1),(2),(3)

A2: (1),(2),(3)

A3: (1),(2),(3)

Очень важный момент: все циклы и интервалы нужно сделать такими, чтобы все сообщения распознавались на входе точно, и при этом сохранялась нужная скорость передачи данных.

А теперь — о реальном TDM и  стандарте Е1.

Е1 — европейский стандарт цифровой передачи данных.

Условное изображение цифрового потока на фоне изображения цифровой АТС

Теперь выражение «цифровые АТС коммутируют цифровой сигнал» не кажется магическим заклинанием.

Цикл сигнала E1 содержит 30 временных интервалов. Каждый временной интервал соответствует каналу со скоростью передачи 64 кбит/с. Скорость в свое время была установлена как оптимальная для передачи голосового аналогового сигнала с точки зрения соотношения “скорость/качество передачи”..

Эти интервалы называют канальными интервалами (КИ).

Помимо 30 КИ для передачи голосовых сообщений в цикл входят еще два вспомогательные канальных интервала: для передачи сигналов синхронизации (номер этого КИ — всегда 0) и для передачи телефонной сигнализации (номер этого КИ — всегда 16).

Остальные “участники” (в нашем примере — абоненты) занимают остальные 30 КИ. При этом, занимают их “согласно купленным билетам”, т.е. каждый абонент (в общем случае — информационный поток) имеет свой порядковый номер, который закрепляется за ним во всех циклах. Например, если абоненту А присвоен КИ №1, то во всех циклах фрагменты сообщений абонента А будут передаваться в  КИ №1.

В пределах каждого КИ передается одно кодовое слово из 8 бит.

Таким образом, один цикл содержит 245 бит. Его длительность — 125 мкс. Время передачи каждого канала (т.е. продолжительность канального интервала — 3,906 мкс.

Зачем нужна синхронизация?

Оконечное оборудование мультиплексирования (демультиплексоры, которым предстоит разобрать информацию на реальные составляющие, т.е. на сообщения разных абонентов) должно правильно ориентироваться во времени, т.е. В какой-то степени, сверять часы.

О том, что начинается очередной цикл передачи сигнала, предупреждает семиразрядная кодовая комбинация 0011011, которая размещается в КИ с номером 9.

Для того чтобы демультиплексоры ничего не перепутали, им необходимо подать сигнал цикловой синхронизации 4 раза подряд с интервалом в 250 мкс.

Но и это еще не все.

Нулевой ИК используется также для мониторинга ошибок, сигналов аварии демультиплексоров и другой служебной информации.

Для этого применяется минипротокол, в рамках которого значения битов (0 или 1) интерпретируются как состояния различных компонентов системы. Например, значение одного из битов =0 означает полную аварию оконечного мультиплексорного оборудования, а значение другого бита = 1 — неполную аварию.

В результате, циклы сигнала делятся на четные и нечетные. В четных циклах КИ 0 передает сигнал синхронизации, в нечетных — служебную информацию.

Синхронизация необходима не только для оконечного мультиплексорного, но и для коммутационного оборудования, которому тоже нужно подавать свои сигналы синхронизации.

Для передачи сигналов управления и взаимодействия коммутационного оборудования (СУВ) используется 16-й КИ. При этом, в каждом цикле в этом КИ передаются СУВ для двух абонентских каналов (например, 2 и 17, 3 и 18 и т.д.).

Таких каналов у нас 30. Значит, для передачи всех необходимых СУВ потребуется 15 циклов.

Но и это еще не все!

Чтобы не перепутать СУВ для разных каналов, необходимо промаркировать эти самые 15 циклов.

Для этого используется 16-й цикл. Этот цикл в 16-м КИ содержит сигнал сверхцикловой синхронизации.

Он идет перед циклом, который содержит в 16-м КИ СУВ для 1 и 16 каналов.

В результате получается суперцикл, который содержит 4096 бит информации и имеет длительность 2 мс.

 

Схематическое представление полной структуры цифрового потока

А вот это — подробное отображение структуры цифрового потока. Так вот во что превращается «Позовите, пожалуйста, Васю»!

Цифровой сигнал нужно как-то коммутировать.

Поэтому нам придется в самых общих чертах разобраться в том, как осуществляется коммутация в цифровых мини АТС.

Коммутация в цифровых мини АТС

Вначале — предельно упрощенная модель.

Как вы помните, в аналоговых АТС физический канал, созданный ДО начала разговора, существует в течение всего разговора и разрушается после его окончания.

И это вполне естественно: аналоговый сигнал является непрерывным, значит, и соединение должно поддерживаться на всем протяжении разговора.

Цифровой сигнал является дискретным, подается порциями и движется в едином потоке, который только на выходе разбирается на нужные составляющие.

Значит, для новой формы сигнала необходим другой механизм коммутации.

Прежде всего, конкретную точку коммутации и соответствующие ей соединительные линии вовсе не обязательно намертво закреплять за каждым соединением. Следовательно, для одного и того же соединения на протяжении разговора могут использоваться разные точки коммутации, причем время, в течение которого одна точка коммутации обслуживает определенное соединение, равно длительности канального интервала. Верно и обратное: одна и та же точка коммутации может в разное время обслуживать разные соединения.

Схематическое отображение принципов коммутации в цифровых АТС

Канальные интервалы имеют настолько малую длительность, что соединение оказывается фактически непрерывным

Разумеется, на практике все выглядит существенно сложнее.

Пространственная коммутация в цифровых АТС

Первым шагом к новому типу коммутации стала пространственная коммутация цифрового сигнала, но уже в новом понимании.

Суть задачи сохранилась: определенный вход нужно соединить с определенным выходом.

Один из вариантов решения — скоммутировать  два тракта цифровых сигналов в конкретный момент времени, т.е. в течение одного и того же КИ.

Предположим, необходимо передать сообщение абонента А абоненту B. За абонентом А закреплен тракт 1. Информация, переданная абонентом B, поступает в коммутационное поле по входящему тракту 1. Информация, предназначенная для абонента B, поступает из коммутационного поля по исходящему тракту 1.

Аналогичным образом организована связь абонента А, за которым закреплен тракт 3.

Значит, для того чтобы передать сообщение A, адресованное В, необходимо скоммутировать входящий тракт 1 и исходящий  тракт 3.

Пусть для этого выбран КИ1, т.е. коммутация осуществляется в момент t=КИ1

Упрощенная схема пространственной коммутации в цифровых АТС

Сообщения абонента поступают в соответствующий входящий тракт и передаются в ИСХОДЯЩИЙ тракт другого абонента.

Тот же самый процесс можно представить иначе.

Условная схема S-ступени коммутации

Тот же принцип, просто другой ракурс:)

 

Иными словами, пространственная координата (S) меняется, а временная (t) остается неизменной.  Часто о таком преобразовании говорят, что конкретный  канальный интервал переносится из одной ИКМ линии в другую с сохранением порядка следования канального интервала в структурах цикла обеих линий.

Поскольку абонент B имеет неприятную склонность не только молча слушать абонента А, но и говорить самому, для организации двустороннего общения дополним схему пространственной коммутации так:

 

Условная схема двухсторонней связи в случае пространственной коммутации

Теперь видно, что оба абонента цифровой АТС могут и получать сообщения (слышать), и передавать сообщения (говорить).

Для передачи сообщений абонента B в нашем примере используется КИ31.

 

Схема пространственной коммутации для двухсторонней связи

И снова — тот же принцип. другой ракурс

 

Как именно организуется эта ступень коммутации?

Представим это в виде матрицы, на пересечении горизонталей и вертикалей которых располагаются логические элементы.

Предположим, в момент 5го КИ необходимо скоммутировать тракт 1 и тракт 3.

 

Схема блока пространственной коммутации на логических элементах и электронных ключах

Модуль ПК на логических элементах

 

Для того чтобы это произошло, в момент 5-го КИ управляющая система должна подать сигнал управления y1:3. При поступлении этого сигнала срабатывает (открывается) электронный ключ, расположенный в точке пересечения горизонтали 1 и вертикали 3. Этот ключ будет открыт в течение всего КИ5.

Таким образом, информация, которая поступила во входящий тракт 1 в КИ 5, передается в КИ 5 исходящего тракта 3.

Как связать вышесказанное с практической проблемой соединения абонентов?

Предположим, абонент А “привязан” к исходящему тракту 1, а абонент В — к исходящему тракту 3.

Передача сообщения А к В возможна в момент коммутации трактов 1 и 3, а сама коммутация (как в примере выше) происходит только в момент КИ5. Если в этот момент в тракте 3 КИ 5 занят передачей другого сообщения, соединение установить невозможно.

Схемы пространственной коммутации в современных цифровых мини АТС чаще реализуются с помощью более гибких модулей пространственной коммутации, построенных на мультиплексорах или демультиплексорах.

 

Схема блока пространственной коммутации на мультиплексорах

Мультиплексор имеет несколько входов и один выход, демультиплексор — один вход и несколько выходов. Существуют блоки пространственной коммутации. построенные на демультиплексорах.

“Пространственность” коммутации выражается в том, что меняются номера входящих и исходящих цифровых линий. Например, в момент КИ5 входящий тракт 1 коммутируется с исходящим трактом 3, а в момент КИ6 коммутируются какие-то другие входящие и исходящие цифровые тракты.

Временная коммутация в цифровых АТС

Второй вариант коммутационной схемы — временная коммутация.

В рамках этой схемы процесс приема и передачи информации разнесены во времени.

То есть, информация, которая была принята на входящий цифровой тракт, передается на исходящий не в тот же самый момент, а с некоторой задержкой. Например, информация, проходящая во входящий тракт 1  в течение КИ1, будет передана в исходящий тракт 3 с задержкой на 30 КИ, т.е., в КИ31.

Следовательно, она должна быть записана в память специального устройства и извлечена в момент КИ31.

Иными словами, “сообщение передай сейчас, а коммутацию мы тебе гарантируем чуть позже”.

 

Схема временной коммутации в цифровых АТС

Сообщение передается в другой КИ. Значит. оно поступит в него с задержкой относительно момента отправки.

Принципиальная схема временного коммутатора представлена на рисунке.

Упрощенная схема временного коммутатора

И снова аналогия с детским садом. Запоминающие устройства должны помнить, в какой «шкафчик» было положено сообщение, КОГДА его нужно извлечь и КОМУ передать.

В самом общем виде процесс работы временного коммутатора можно описать так.

Цифровой поток, поступающий последовательно (а как еще он может поступать — в самом начале цепочки все равно находится непрерывный, развивающийся во времени аналоговый сигнал!) подается на вход специальной схемы. Задача этой схемы — преобразование информации в параллельную форму. На рисунке выше эта схема называется распределителем сигналов.

Теперь информацию нужно записать в речевое запоминающее устройство РЗУ. Каждому временному положению соответствует адрес, который устанавливается счетчиком.  Сообщения располагаются в памяти по мере возрастания номера канала.

Затем эту информацию нужно считать в исходящий тракт, т.е. направить ее по конкретному адресу.  Адреса “получателей” записываются в адресной памяти. Опрос адресной памяти производится по тактовым импульсам, которые приходят от счетчика тактовых импульсов, причем каждый такт соответствует номеру КИ в исходящем потоке.

 

Пространственно-временная коммутация в цифровых АТС

Пространственная коммутация называется также S-ступенью (space — пространство). Временная коммутация — T-ступенью.

Современные цифровые АТС используют те или иные степени совмещения.S- и Т-ступеней, т.е. пространственно-временные коммутаторы.

Суть пространственно-временной коммутации заключается в том, чтобы переместить определенный КИ из одной линии в другую  ( и при этом изменить порядок следования канального интервала в структурах цикла.

 

Изображение принципа пространственно-временной коммутации

На этом принципе построена работа современных цифровых АТС, в т.ч. цифровой АТС «Максиком» MXM500-P

В зависимости от уровня сложности задач, коммутационные схемы цифровых АТС могут содержать разное количество звеньев. Тем не менее, при построении многозвенных коммутационных схем соблюдаются следующие правила.

    • Однородность коммутационного поля (любое соединение устанавливается через одинаковое количество звеньев). Это  правило не является обязывающим, но соблюдается в большинстве цифровых АТС.

 

  • Количество модулей пропорционально количеству звеньев.

 

  • Симметричная структура.  Звенья 1 и N, 2 и N-1, 3 и N-2 (и т.д.) должны быть идентичны по типу и числу блоков коммутации. Например, в трехзвенной системе звено 1 идентично звену 3.
  • Дублирование коммутационных полей. Это правило соблюдается практически всегда, поскольку слишком велика цена неполадок в коммутационном поле.
  • Четырехпроводная схема коммутационных полей — цифровые линии, по которым передаются ИКМ сигналы, являются четырехпроводными.

Пространственно-временные коммутационные схемы выглядят существенно сложнее. Вот, к примеру\, элемент ПВ-\коммутации на 16 входных и 16 выходных трактов, каждый из которых разделен на 32 КИ.

Схема элемента ПВ коммутации на 16 входящих и 16 исходящих каналов

В современных цифровых АТС используются хитроумные комбинации S- и T- ступеней: В-П-В,, П-В-П и более сложные построения.

Коммутационные схемы цифровых мини АТС и возросший уровень сложности задач, который прежде всего связан с увеличением количества сервисных функций, ужесточают требования к  системам управления.

Управляющий блок должен выполнять следующие задачи

  • Обрабатывать сообщения о требованиях связи или отказа от связи. Эти сообщения формирует процесс сигнализации.
  • Выдавать управляющую информацию для процесса сигнализации.
  • Обрабатывать адресную информацию.
  • Выдавать управляющую информацию для процесса коммутации.

Структура управляющего блока может быть реализована разными способами:

  • Управление посредством единственного центрального процессора.
  • Распределение функций между несколькими процессорами.

Пример — архитектура цифровой станции AXE-10, которая была установлена в Финляндии аж в 1978 году.  В этой станции уже использовался не только центральный процессор, но и подсистема региональных процессоров.

 

Принципиальная схема архитектуры первой цифровой станции

Теперь можно сказать., что это памятник «древней цифровой архитектуры». Хотя станция АХЕ-10  была введена в эксплуатацию всего лишь в 1978 году.

Во втором случае также используются разные подходы.

Первый подход — так называемое сосредоточенное управление. Несмотря на наличие более чем одного процессора, сохраняется идея управления из единого центра — просто в рамках центра функции распределяются между разными процессорами. Например, функции управления сигнализацией возлагаются на сигнальный процессор.

Взаимодействие между членами этого микропроцессорного “правительства” может осуществляться разными способами.

  • По иерархическому принципу. В этом случае “общение” между процессорами возможно только по вертикали; которую замыкает центральный процессор. Поэтому все межпроцессорное взаимодействие между процессорами на одном и том же уровне иерархии происходит только через центральный процессор.  Иными словами. Министр Внутренних дел может получать сообщения от своих подчиненных, но обратиться к Министру путей сообщения он может только через премьер-министра и никак иначе.
  • По принципу общего канала связи. Все процессоры подключены к общему каналу связи, в котором каждому выделен свой временной интервал. В этом случае принципиально важна пропускная способность общего канала, потому что именно она определяет число микропроцессоров, которые могут быть включены в систему.
  • По принципу общей памяти. В этом случае применяется общее записывающее устройство,  в котором каждому процессору выделена своя зона. К этой зоне может обращаться не только ее “владелец”, но и все остальные процессоры.
  • По принципу непосредственных связей. Все процессоры так или иначе связаны друг другу  — “каждый с каждым”. Связи могут быть как прямыми(постоянными, установленными раз и навсегда), так и коммутируемыми.

Развитие цифровых АТс привело к созданию новых типов архитектуры с полностью децентрализованным управлением и разделением на различные функциональные модули.

 

Схема модульной архитектуры цифровых АТС

Самостоятельные модули под командой своих процессоров и общее коммутационное поле — главное направление развития современных крупных цифровых АТС.

Современные цифровые АТС, предназначенные для предприятий, также пошли по пути модульной архитектуры.  Пример такой цифровой АТС — российская станция “Максиком” MXM500-P.

Изображение цифровой АТС "Максиком" MXM500-P

Только не подумайте, что она такая здоровая.
Длина — всего 450 мм!

С одной стороны, небольшие габаритные размеры (450x200x130) и вес (не более 5 кг при полностью “упакованном” базовом блоке.

С другой стороны — возможности подключения большого количества абонентов, как аналоговых, так и SIP, каналов ГГС, переговорных устройств дуплексной ГС.

И сверх того — объединение блоков цифровой АТС в единую систему связи, которая может быть локализована на предприятии или разнесена на большие расстояния.

 

На этом, пожалуй, можно закончить рассказ о цифровых мини АТС. Не потому, что он в принципе на этом заканчивается, а потому что тема слишком широка и объемна и нет никакой необходимости  вываливать на Вас целый курс по цифровым системам связи.

 

Гибридные мини АТС

Теперь несколько слов о так называемых гибридных мини АТС.

Вообще, в понятии “гибридные мини АТС”  изрядно перемешались конструктивные особенности станций и рекламно-коммерческие интересы.

Поэтому производители (а часто и дилеры — по собственной инициативе) трактуют термин “гибридная мини АТС” весьма вольно.

Вот на каких уровнях можно рассматривать “гибридность” мини АТС.

  • Возможность подключения системных телефонных аппаратов. Эту славную традицию заложила компания Panasonic, назвав свои аналоговые станции гибридными именно по причине специальных портов для системных телефонных аппаратов. На самом деле, с появлением СТА уровень комфортности и оперативности управления связью на базе аналоговой АТС резко повысился. Проблема заключается в том, что обычные телефонные аппараты используют двухпроводную систему, а системные — четырехпроводную. По одной паре проводов передаются сигналы разговорной частоты, а по второй — управляющие цифровые. Поэтому “гибридность” на уровне объединения двух- и четырехпроводных телефонных аппаратов и разработка специальных портов для СТА — объективный и большой плюс, хотя сами мини АТС по сути остаются аналоговыми. И в своем классе отлично справляются с задачами!
  • Совершенствование блока управления аналоговой мини АТС, т.е. применение более современных процессоров и оптимизированных алгоритмов ПО. Опять же, станция по сути остается аналоговой, но управляется более эффективно, имеет больше возможностей для оперативной смены программных установок. Кстати. Этот уровень “гибридности”вполне сочетается с предыдущим.

 

Короче говоря, не в названии дело, а в архитектуре и функционале.

Конечно, можно ориентироваться на названия, но лучше всего — на реальные потребности и соответствующие возможности мини АТС.

Пожалуй, главное в этом — не бояться задавать производителю или дилеру вопросы.

Надеемся, кое-какие основы для таких вопросов этим материалом уже заложены.

Так что, ничего не бойтесь — спрашивайте!

 

В следующем материале —о различиях офисных мини АТС, УАТС  и УПАТС.

Другие материалы на эту тему: