Аналоговые, цифровые и гибридные АТС

В чем разница между аналоговыми и цифровыми мини АТС? В каких случаях аналоговые АТС экономически целесообразнее, чем цифровые? Как определяется цена аналоговой и цифровой АТС? Каков реальный предел емкости аналоговых АТС? Почему мини АТС для аналоговых телефонных аппаратов — вовсе не обязательно аналоговая? Что такое аналоговые гибридные АТС?  Нужна ли аналоговая мини АТС для офиса в современных условиях?

Раздел 1  ТИПЫ АТС. КЛАССИФИКАЦИЯ МИНИ АТС. ПРИМЕРЫ.

Способы коммутации сигнала.

Мини АТС принято классифицировать по нескольким признакам. В первую очередь — по способу коммутации сигнала. Таких способов два: аналоговый и цифровой.

Аналоговый сигнал представляет собой “полную электрическую копию” звуковых колебаний. Таким образом, моделируются все оттенки и нюансы звука.

При цифровом преобразовании  используются логические значения “0” и “1”. Поэтому электрическая модель цифрового сигнала оказывается более абстрактной и грубой. Тем не менее, у цифрового преобразования есть свои ощутимые преимущества, о которых расскажем ниже.

Оцифрованный сигнал передается по специальным линиям, которые благодаря его компактности, имеют гораздо большую пропускную способность. Например, один цифровой поток Е1 по своей пропускной способности равен 30 аналоговым линиям.

Таким образом, аналоговый сигнал — более точная, но менее проворная модель звуковых колебаний, чем цифровой.

IP-телефония

IP-телефония также использует цифровое преобразование, но сделала огромный шаг в развитии коммутационных возможностей. Вместо коммутации (связывания, соединения) каналов в IP-телефонии используется коммутация пакетов. Пакеты оцифрованных данных движутся по разным маршрутам, но в точке назначения собираются вместе и поступают “на вход” в нужной последовательности.

Аппаратные и программные АТС.

Помимо способа коммутации, различают аппаратные и программные АТС. Аппаратная АТС — устройство, имеющие порты для подключения внешних и внутренних линий. Программная АТС — специальное ПО, которое моделирует основные функции телефонной станции на базе IP-технологий. Большая часть программных АТС реализуются как облачные решения.

Классификация мини АТС по двум признакам: способу коммутации и технической реализации.

• Аналоговые мини АТС — аппаратные АТС, к которым подключаются аналоговые внешние линии и аналоговые абонентские устройства (в первую очередь, телефонные аппараты).
• Цифровые мини АТС — аппаратные АТС, к которым можно подключать цифровые и аналоговые внешние линии, а также цифровых и аналоговых внутренних абонентов. 
• Цифровые IP АТС — аппаратные АТС, позволяющие подключать цифровые  каналы, SIP-транки и (обычно) аналоговые линии.
• Программные АТС, ВАТС  (виртуальные АТС) — специальное ПО, которое реализует функционал АТС с помощью IP технологий. 

Гибридные мини АТС

В современных классификациях мини АТС часто используется термин “гибридная мини АТС”. Что же это такое, и какое отношение имеют гибридные АТС к вышеупомянутым типам автоматических телефонных станций?

Впервые термин “гибридная АТС” ввела компания Panasonic —  производитель очень популярной линейки мини АТС. Термин “гибридная мини АТС” всего лишь означал, что к аналоговой АТС стало можно подключать специальные аппараты: системные телефоны АТС.

Системный телефонный аппарат — в своем роде уникальное устройство, которое сочетает свойства ТА повышенной комфортности, устройства для программирования настроек АТС (не всех и не всегда!), а также пульта оперативной связи. На самом деле, функционал пульта обеспечивается самой АТС, а схемотехника и специальные программируемые кнопки СТА лишь существенно облегчают и оптимизируют управление связью. 

В серии АТС Panasonic TE некоторые модели имеют гибридные порты.   К такому порту можно подключить как обычный проводной телефонный аппарат (по двухпроводной линии), так и аналоговый системный телефон (по четырем проводам). Более того, у АТС Panasonic имеется действительно уникальное решение: супергибридный порт, к которому можно подключить два цифровых телефона и один аналоговый. при этом каждый будет иметь свой внутренний номер. Правда, такие АТС уже нельзя назвать аналоговыми — это особенность цифровых и IP АТС Panasonic.

Вслед за Panasonic многие другие зарубежные и российские производители мини АТС также разработали свои системные телефонные аппараты и стали называть свои аналоговые  АТС гибридными. При этом наличие гибридных портов — не единственное решение. Например, для АТС МАКСИКОМ выпускаются специальные платы для подключения системных телефонов. 

Как и любое понятие, термин “гибридная мини АТС” со временем расширяется. Во-первых, цифровые АТС могут подключать и аналоговые внешние линии, и аналоговых внутренних абонентов. Следовательно, оставаясь в рамках коммутации каналов, цифровые АТС — тоже своего рода гибриды. Во-вторых, и аналоговые, и цифровые АТС могут использовать IP телефонию и GSM-телефонию, даже если в них не установлены или исходно не предусмотрены соответствующие модули. Задача решается путем подключения IP (VOIP)  и GSM-шлюзов. В-третьих, в современных аналоговых АТС иногда используются усовершенствованные процессоры. Поэтому даже аналоговые мини АТС часто используют продвинутые алгоритмы управления. 

Аналоговые офисные и учрежденческие АТС.

АНАЛОГОВЫЕ ТЕЛЕФОННЫЕ СТАНЦИИ: РЕАЛЬНОСТЬ И ВЫМЫСЕЛ.

Аналоговые и цифровые АТС: что лучше?

Это типичная ошибка в постановке вопроса.  Правильная постановка: что лучше для Вас, в конкретном случае, для конкретных задач и перспектив? С этой точки зрения и будем рассматривать аналоговые и цифровые мини АТС.  Кстати, в сравнениях аналоговых и цифровых АТС очень часто встречаются ошибки, неточности — случайные или намеренные.  Мы обязательно об этом расскажем.

Вот некоторые примеры полностью или частично ошибочных утверждений об аналоговых АТС.

Утверждение первое. Аналоговые мини АТС  обеспечивают до 50 внутренних абонентов (иногда пишут, что еще меньше).

Это не так.  Во-первых,  многое зависит от архитектуры аналоговой станции. Если речь идет о совсем малой емкости и неизменяемых конфигурациях, то да — потенциал подключения внутренних абонентов ограничен. Но если применить модульный принцип построения и кое-какие другие решения, абонентская емкость увеличивается. Пример — мини АТС МАКСИКОМ. Гибридная АТС МАКСИКОМ MP80 имеет максимальную емкость в 80 портов. Все эти порты могут быть предназначены для подключения абонентских линий. В 10 слотов базового блока устанавливаем 10 плат АА08P — получаем 80 внутренних абонентов. Но это еще не все.

Во-вторых, цифровые АТС также могут иметь аналоговые порты. Более того, вовсе не обязательно «нашпиговывать» систему связи избыточным количеством цифровых телефонов (на самом деле, речь идет о все тех же системных ТА).  Чаще всего это эко экономически нецелесообразно, да и объем программирования увеличивается пропорционально числу СТА.  Во многих случаях гораздо удобнее подключать аналоговых абонентов, а цифровые СТА оставлять в качестве пультов директорско-диспетчерской связи. Да, формально такая АТС не будет аналоговой, но большая часть ее внутренних абонентов будут пользоваться аналоговыми телефонами. Вот пример:

Базовый блок цифровой \МАКСИКОМ MXM500P содержит 16 слотов.  Есть плата AA10P на 10 портов АЛ. Таким образом, максимальное количество аналоговых внутренних абонентах для решений на базе одного блока составляет 160. Для решения из двух блоков — 320, из трех — 480.

Утверждение второе.  Аналоговые мини АТС обеспечивают менее разнообразный функционал.

Это утверждение — пример изящной подмены понятий. Если говорить о потенциально возможном количестве функций и опций, то у цифровых АТС оно, конечно, выше. Например, цифровая АТС Avaya предоставляет около 800 сервисных функций. Однако базовый абонентский функционал (тот., который требуется в 100% случаев) у аналоговых и цифровых мини АТС одинаков. И те, и другие обеспечивают автодозвон, переадресацию, телефонные конференции и целый ряд других сервисных возможностей.

И вновь — экономическая целесообразность. Если для эффективной работы организации нужен именно базовый набор функций, не требуются цифровые подключения, то при прочих равных условиях аналоговая мини АТС экономически более выгодна.  Зачем платить за функции, которыми организация не собирается пользоваться?

Важные выводы:

• Для решения конкретных задач требуется определенный набор функциональных возможностей. Поэтому в первую очередь нужно четко понимать, что именно и для чего нужно. И уже потом смотреть, какая АТС: аналоговая или цифровая — способна это обеспечить.
• Нужно смотреть не только на те преимущества, которые выставляют первыми, но еще и на технические характеристики.  Например, если по всем показателям вам подходит аналоговая мини АТС, но она не обеспечивает нужное количество одновременных соединений, конечно, стоит подумать о цифровой станции. Другой пример: у того же супергибридного порта есть ограничения на максимальную удаленность второго цифрового СТА. Если для Ваших задач нужно. чтобы этот аппарат располагался более чем в 50 метрах от «ведущего», то увы…

Утверждение третье.  Аналоговые мини АТС являются неизменяемыми конфигурациями, количество портов внешних и внутренних линий увеличить нельзя.

Это утверждение верно лишь отчасти. Действительно, АТС малой емкости удобнее производить и выпускать в виде неизменяемых конфигураций. Примеры: мини АТС 308 (3 СЛ, 8 АЛ). Panasonic KX-TEB308RU и МАКСИКОМ MP11BK308 APU  не предполагают возможностей расширения. То же самое касается целого ряда других популярных конфигураций (1х4, 2х8 и т.д.) 

Если же речь идет об аналоговых мини АТС большей емкости, то задача может решаться по-другому. Исходная конфигурация расширяется за счет установки дополнительных плат. 

Так, например, АТС Panasonic KX-TES824RU в базовой конфигурации имеет на борту 8 гибридных портов. Однако, есть три варианта дополнительных плат, которые увеличивают количество подключаемых внутренних и внешних линий.

В этом смысле очень эффективно решение, примененное в семействах АТС МАКСИКОМ MP48/MP80. Понятие “базовая конфигурация” в данном случае неприменимо вообще. Есть базовый блок и фиксированное количество универсальных слотов (платомест). В MP48 таких слотов 6, в MP80 — 10. Платы расширения содержат по 8 портов, причем каждый тип платы обеспечивает определенное количество портов АЛ и СЛ. Для подключения СТА есть специальная плата. 

Такой принцип позволяет наращивать емкость постепенно. Разумеется, до определенных пределов. 

Что можно подключить к аналоговой АТС?

Основной вид абонентских устройств, которые подключают к аналоговым мини АТС — телефонные аппараты. Аналоговые ТА подключают по двухпроводной линии, аналоговые системные телефоны — по четырехпроводной.

Однако, современные аналоговые мини АТС этим не ограничиваются.

Пример — линейка аналоговых гибридных АТС МАКСИКОМ. Помимо обычных и системных телефонных аппаратов к мини АТС можно подключать

• Базы DECT

• Факсы и факс-модемы

• Шлюзы и роутеры

• Каналы громкоговорящей связи (через специальные адаптеры)

• переговорные устройства

• переговорно-замковые устройства (домофоны)

• специальные телефоны и пульты МБ (местной батареи)

• Каналы ТЧ (тональной частоты).

Аналоговая АТС: цена вопроса.

Стоимость аналоговых мини АТС имеет нижний предел около 12000 руб.  Например, Panasonic 308 предлагают по цене 12500, МАКСИКОМ 308 -от 12399 руб за устройство.

Что касается верхнего предела, тут сложно сказать что-то определенное.  Предлагаемая станция может быть представлена как аналоговая, но при ближайшем рассмотрении выясняется. что она обеспечивает подключение SIP абонентов и стоит больше 100000 руб.

Поэтому нужно сначала реально определить потребности, спектр подключаемого оборудования и в соответствии с этим подобрать тип АТС, соответствующую модель и конфигурацию.  И помнить, что общая сумма заказа в случае модульной архитектуры станции будет включать и стоимость базового блока, и нужных модулей расширения, и дополнительных опций (если они нужны), и даже кроссового оборудования. Поэтому если для станции указывается «смешная цена», будьте готовы к тому, что это — цена базового блока.

Пример нашего ценового подхода можно посмотреть здесь.

Вот два  конкретных примера расчета (следует иметь в виду, что все АТС МАКСИКОМ поступают к заказчику готовыми к работе в программных установках завода-изготовителя):

Конфигурация	Предназначение по ТЗ	Цена	Комментарии
2х8. Модель — MP35, конфигурация — BK208U	Аналоговая мини АТС для частного дома.	14998	В стоимость включены базовый блок и комплект для программирования станции с ПК.
2х14+4СТА Модель — MP48.	Аналоговая гибридная АТС — система оперативно-диспетчерской связи.	86781	В стоимость включены не только базовый блок с нужными опциями и модули расширения, но также специальный адаптер линейного выхода, 9 антивандальных переговорных устройств и 4 специальных защитных козырька.

Как видите, считать нужно все, только тогда представление о цене будет адекватным.

АНАЛОГОВЫЕ МИНИ АТС: КРАТКИЕ ВЫВОДЫ.

• Современные аналоговые мини АТС используются не только для телефонии, но способны объединить несколько видов связи в рамках одного устройства.

• Вопреки расхожим заблуждениями, аналоговые АТС обеспечивают полноценный и разнообразный сервисный функционал. Его более чем достаточно для подавляющего большинства реальных задач.

• Возможности подключения оконечного оборудования гораздо шире, чем принято думать. В связи с этим  аналоговые телефонные станции эффективны в роли коммутаторов оперативно-диспетчерской и директорской связи.

• При соответствующей емкости и отсутствии цифровых подключений аналоговые мини АТС обеспечивают оптимальное соотношение «цена/качество» и «цена/возможности».

Цифровые офисные и учрежденческие  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.

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

ВАЖНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЦИФРОВЫХ АТС

Цифровая АТС (ЦАТС) коммутирует оцифрованный сигнал, при этом у системы появляются многочисленные дополнительные возможности.

• 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, большие процессорные возможности.  Подключение цифрового потока многократно увеличивает пропускную способность и, соответственно. количество каналов внешней связи.

• Повышенная емкость.  Цифровая обработка данных позволяет увеличивать абонентскую емкость и сохранять при этом высокое качество связи.

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

• Очень гибкое конфигурирование,  изменение целого ряда программных установок в соответствии с изменением инфраструктуры предприятия.

Цифровая обработка данных позволяет организовать  богатый и разнообразный набор дополнительного сервиса.

Пожалуй. один из самых ярких примеров — проведение селекторного совещания.

В чем разница между телефонной конференцией и селекторным совещанием, и почему только цифровая АТС (да и то не каждая) может обеспечить проведение селекторного совещания?

Телефонная конференция — сервис, который предоставляют все АТС: и аналоговые, и цифровые.  Цифровые станции обеспечивают большее количество участников конференции и большее количество одновременных конференций.  Например, МАКСИКОМ MXM500P обеспечивает до 63 участников одной конференции и до 32 конференций одновременно.  Однако, между телефонной конференцией и селекторным совещанием есть существенная разница.

По сути, селекторное совещание через УАТС (учрежденческую АТС) — управляемая организатором телефонная конференция, в которой участники имеют разные права. Тем не менее,  статус участников (кому-то можно говорить, кому-то только слушать) меняется по ходу совещания, и управляет этим процессом организатор.

С технической и программной точки зрения организация селекторного совещания — очень сложное решение. Поэтому только цифровые АТС имеют достаточные процессорные возможности, при этом далеко не все цифровые УАТС способны это делать. А вот МАКСИКОМ MXM500P может! Более того, предоставляемый этой цифровой станцией сервис селекторных совещаний — уникальное предложение на современном российском рынке. В состав селекторного совещания могут входить и внутренние. и внешние абоненты, и аналоговые, и IP. Более того. в состав абонентов можно включать переговорные устройства. А это значит. что часть участников селекторного совещания могут находиться прямо в цехах, диспетчерских, а не в кабинетах.

АРХИТЕКТУРА ЦИФРОВЫХ АТС.

Главная задача цифровой АТС — увеличить возможности системы связи за счет обработки оцифрованных данных. При этом наличие специальных цифровых подключений — важное, но не обязательное условие применения цифровой станции.

Предположим, требуется организовать связь по внешним и внутренним аналоговым линиям, но при этом емкость больше 80 номеров и (или) требуется дополнительный расширенный функционал (то же самое селекторное совещание, например).  Цифровых подключений нет, но для обеспечения требуемых параметров нужны более мощные процессорные возможности.  Значит, альтернативы цифровой АТС в данном случае нет.

Но ведь в каком-то другом случае сможет потребоваться не только все вышеперечисленное, но еще и, скажем. подключение цифрового потока. Опять потребуется цифровая станция, но уже в другой конфигурации.

Как предусмотреть все это в архитектуре АТС?

Этот вопрос рассмотрим на примере цифровой IP АТС МАКСИКОМ MXM500P.

Для  АТС этой модели установлен универсальный базовый блок на 16 универсальных слотов (платомест). Платы источника питания и процессора устанавливаются в специальные отдельные слоты.

Для MXM500P разработаны и выпускаются несколько типов плат. Среди них — IP плата и плата подключения цифрового потока. Остальные модули рассчитаны на подключение разных комбинаций аналоговых портов СЛ и АЛ. Кроме того. есть специальные платы для подключения аналоговых и цифровых системных телефонных аппаратов.

В результате даже на базе одного блока можно создать множество разных конфигураций.  В одном случае это будет АТС для подключения по аналоговым внешним и внутренним линиям, но с богатым набором сервисных функций.  В другом — помимо аналоговых подключений появятся цифровые потоки. В третьем — добавится возможность внешней и внутренней IP связи.

.

ЦИФРОВЫЕ АТС: ЦЕНА ВОПРОСА.

Ценовой спектр впечатляет. Например, цифровые станции Panasonic стоят от 22000 до почти 200000 руб. При этом речь идет о базовом комплекте.  Дополнительные расходы — на опции, модули расширения и ключи активации — варьируют от 23000 до 400000 руб за позицию.

В отношении цифровой IP АТС МАКСИКОМ MXM500P применяется другая ценовая политика.  Есть цена за условный порт — от 1244 руб. В каждом конкретном случае рассчитывается стоимость решения с приложением списка компонентов и их стоимости.

На самом деле, адекватное представление о цене можно получить только в том случае, когда понятно предназначение конкретной конфигурации ЦАТС, и известно. какое оборудование к ней нужно подключить, чтобы решить задачу.

Вот два примера.

Конфигурация	Предназначение по ТЗ	Стоимость	Комментарии
ЦСС (цифровая система связи) 7х7+3СТА+128 внутренних абонентов.	Система промышленной диспетчерской ГГС с подключением аналоговых и IP абонентов, в т.ч., IP-переговорных устройств.	165781	В стоимость включены базовый комплект, IP-модуль., комплект согласования на процессор и 5 антивандальных IP-переговорных устройств. Стоимость СТА Максиком и звукотехники других производителей рассчитывается отдельно.
ЦСС (цифровая система связи) 5х67+4 СТА+60MXFvs	Система оперативной телефонной и дуплексной громкоговорящей связи.	434681	В стоимость включены АТС в соответствующей конфигурации и 60 антивандальных переговорных устройств для подключения к портам АЛ.

ЦИФРОВЫЕ АТС: КРАТКИЕ ВЫВОДЫ И ПОКАЗАНИЯ К ПРИМЕНЕНИЮ.

• Использование цифровых АТС обязательно в том случае, если системе связи предприятия требуются цифровые подключения. При этом количество внутренних абонентов вовсе не обязательно должно быть большим. Пример — учрежденческая АТС на 56 абонентов с подключением цифрового потока.

• В отсутствие необходимости цифровых подключений ЦАТС потребуются, если нужен расширенный функционал, большое количество одновременных соединений и сложные сценарии обработки вызовов.

• При определенных условиях (зависят от производителя) цифровые АТС становятся еще и IP АТС, обеспечивая определенное количество SIP-транков.

• Как и в случае аналоговых АТС, нужно четко определить круг задач, потребности в подключаемом оборудовании и только после этого смотреть на стоимость. Но уже не в «ценниках» на сайте, а в конкретном коммерческом предложении.

Гибридные офисные и учрежденческие  мини АТС.

Гибридные мини АТС можно считать изящным компромиссом между аналоговыми и цифровыми офисными и учрежденческими  АТС. Рассмотрим на конкретных примерах — семействах аналоговых гибридных АТС МАКСИКОМ MP11/MP35 и MP48/MP80. 

“Фишка”  этих гибридных АТС в том, что они  коммутируют аналоговый сигнал, но программное обеспечение при этом сходно с ПО цифровых АТС. Процессорные возможности также достаточно велики.

В этих станциях нет гибридных портов как, например, в АТС Panasonic.  Системные телефоны подключаются к специальным портам СТА.

Одна из главных причин такого конструктивного решения — изучение реальных потребностей предприятий в системных телефонных аппаратах.

Казалось бы, такая удобная штука: и выглядит красиво, и пользоваться удобно, и программируемых кнопок целое поле. Почему бы тогда не установить системный телефон на каждом рабочем столе?

Во-первых, это дороже, и затраты не будут оправданными. Далеко не каждый сотрудник станет пользоваться функционалом СТА в полном объеме. Да ему это и не нужно!

Во-вторых, если использовать СТА «по уму», необходимо правильно запрограммировать кнопки. Чем больше СТА, тем больше объем дополнительного программирования и стоимость соответствующих работ.

Поэтому нет насущной необходимости в гибридных портах.  Если емкость совсем небольшая, системный телефон понадобится максимум двум сотрудникам.  В остальных случаях потребность в СТА может быть больше, но для решения задачи достаточно предусмотреть достаточное количество свободных слотов и платы подключения СТА.  В семействе MP11/MP35 есть возможность подключения до 2-х системных телефонов. в MP48/MP80 — до 16.

К портам СЛ и АЛ гибридных  мини АТС можно подключать другие приборы, существенно увеличивая функционал и гибкость телефонной связи.

Пример возможностей системы связи:

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.

РАЗДЕЛ 2.  ПОДРОБНЕЕ О ТОМ, КАК УСТРОЕНЫ И РАБОТАЮТ АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ АТС.

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.

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.

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.

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

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.

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).

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.

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!

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.

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.

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:

• 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.

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

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.

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”.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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

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.

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.

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.

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.

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

Тот же самый процесс можно представить иначе.

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:

Для передачи сообщений абонента B в нашем примере используется КИ31.

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.

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.

“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”.

Принципиальная схема временного коммутатора представлена на рисунке.

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.

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.

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.

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.

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

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:

• Что такое мини АТС?
• Офисные АТС, УАТС и УПАТС — в чем различие?
• Применение офисных АТС в корпоративных и ведомственных сетях связи.
• Конфигурации и модульный принцип построения офисных АТС.
• Офисная АТС приносит прибыль.
• Аппаратные и программные офисные АТС.
• Купить офисную АТС и не переплатить.
• Сервисные возможности мини АТС.
• Как выбрать АТС.
• IP-телефония.
• Реальная АТС или виртуальная.