Лекции по Основам построения узкополосных цифровых сетей с интеграцией служб   

5. Построение и функционирование типовых устройств абонентского окончания узкополосной ЦСИС

В соответствии с действующим законодательством на территории РФ разрешается использовать только средства связи и услуги, сертифицированные в установленном порядке [17]. Если речь идет об интеграции услуг и устройств связи, то в первую очередь при этом имеется в виду оборудование У-ЦСИС, сертифицированное в РФ.

Исходя из представленной в разделе 1 концепции, видно, что сама идея У-ЦСИС является попыткой стандартизировать не только услуги связи или подходы к их интеграции, но и конкретные интегрированные средства связи (в том числе способы реализации интерфейса "пользователь-сеть"), а также комплекс сетевых и межсетевых протоколов [7, 10]. Идеологически такая стандартизация гарантирует высокий уровень совместимости устройств У-ЦСИС в международном масштабе. Поэтому принципы построения и функционирования типовых устройств абонентского окончания У-ЦСИС рассматриваются далее на примере оборудования, стандартизованного МСЭ и сертифицированного в РФ.

5.1. Принципы построения и функционирования оконечных устройств узкополосной ЦСИС

Как указывалось ранее, имеется два типа терминалов У-ЦСИС: специализированные терминалы У-ЦСИС (TE1) и терминалы, разрабатывавшиеся не для У-ЦСИС (TE2). Терминалы ТЕ1 подключаются к сетевому окончанию У-ЦСИС через S-интерфейс. Терминалы ТЕ2 подключают к сети У-ЦСИС через терминальный адаптер (преобразователь R-интерфейса в S-интерфейс).

Абонентский терминал (TE1 или TE2+ТА) предназначен для предоставления пользователю конкретной услуги связи, полностью соответствующей спецификации МСЭ. Для этого по схеме основного доступа используются два основных (2´64 кбит/с) и один вспомогательный канал (16 кбит/с). При необходимости предоставления пользователю широкого комплекса услуг связи на основе того же ресурса пропускной способности (2В D16 = 144 кбит/с) формируется абонентская установка, объединяющая до восьми различных оконечных устройств. К настоящему времени разработаны терминалы, реализующие первичный доступ к У-ЦСИС (30В D64 1984 кбит/с).

К типовым оконечным устройством TE1 можно отнести телефонный терминал У-ЦСИС, предназначенный для обеспечения пользователя телефонной связью по схеме основного абонентского доступа. Структурная схема телефонного терминала У-ЦСИС представлена на рисунке 5.1. На схеме можно выделить следующие основные узлы:

1. Цифровой телефонный аппарат (ЦТА).

2. Устройство сопряжения с линией (УСЛ).

3. Устройство управления и технического обслуживания терминала (общее для всего TE1).

4. Устройства питания (общие для всего TE1).

В У-ЦСИС ограниченного пользования в состав телефонного терминала может вводиться устройство автоматического засекречивания данных (УАЗ).

ЦТА реализует в составе терминала У-ЦСИС свои типовые задачи. К основным из них можно отнести следующие [5, 7, 10, 16]:

преобразование принимаемого от абонента звукового сигнала в электрический, его аналого-цифровое преобразование;

прием от УСЛ потока цифровых речевых сигналов и его преобразование в аналоговый и далее в звуковой сигнал;

введение адресной информации о вызываемом абоненте и ее передача в УУ;

формирование тональных сигналов, информирующих пользователя о ходе процесса установления (разрушения) соединения.

В состав ЦТА, как правило, входят микротелефонная трубка (МТ) и рычажный переключатель (РП), аналого-цифровой (АЦП) и цифроаналоговый (ЦАП) преобразователи, устройство набора номера (НН) и генератор тональных сигналов (ГТС).

Устройство управления и технического обслуживания (УУ) предназначено для выбора режима функционирования TE1, приема и исполнения сигналов управления и взаимодействия (СУВ), формирования и передачи отчетов на них, обеспечения цикловой синхронизации процессов передачи и приема данных. В состав УУ могут входить средства коммутации режимов, процессор, устройства памяти и шина данных.

Кроме того, в УУ может формироваться канал контроля (Сontrol, С-канал) [16], обеспечивающий передачу информации о режиме работы и состоянии устройств абонентского окончания между TE, NT и АТС. В соответствии с рассмотренными способами организации основного абонентского доступа С-канал может занимать ресурс до 48 кбит/с (2В D16 С = 2×64 + 16 + 48 = 192 кбит/с).

Устройство автоматического засекречивания TE предназначается для автоматического засекречивания цифрового сигнала по закону вводимого абонентом ключа.

Устройство сопряжения с линией в большинстве реализаций TE строится на базе типовых схем кодеков передачи данных [15] и предназначается для выполнения следующих функциональных задач:

прием от ЦТА речевых сигналов в виде ОЦК, формирование цикла передачи в виде 2B D16 C (в режиме низкоскоростной коммутации пакетов D16 С), его линейное кодирование и передача в NT;

прием от NT потока 2B D16 C (пакетов в D-канале), преобразование их в цифровые речевые сигналы и их передача в ЦТА;

прием от NT и анализ сигнальных сообщений по D-каналу, их передача в виде СУВ на УУ для исполнения;

прием отчетов по СУВ, формирование соответствующих сигнальных сообщений и их передача по D каналу в NT;

синхронизация процессов передачи и приема данных;

реализация протоколов активизации/деактивизации TE.

В состав УСЛ входят мультиплексор (М) и демультиплексор (ДМ), кодер (КК) и декодер (ДК) канала, согласующие устройства (СУ) передачи и приема, выделитель тактовой частоты (ВТЧ).

При конфигурации "точка-точка" основного абонентского окончания мультиплексор УСЛ формирует типовой цикл направления передачи TE®NT (рис. 3.3). При этом под информацию пользователя может предоставляться только один из В-каналов. Данные сформированного C-канала определяют состояние бит A и E (активизации/деактивизации и эхо-D-канала), а также резервных бит S1 и S2. Демультиплексор осуществляет обратное преобразование цифрового потока, то есть реализует выделение из цифрового потока пользовательских данных (ОЦК), канала сигнализации (D) и канала контроля (C). В связи с вышеизложенным, УСЛ, обеспечивающее согласование ЦТА с NT, называют устройством S-интерфейса [12].

Устройства питания предназначены для обеспечения узлов абонентского терминала электропитанием от местной сети, аккумуляторов или от центральной батареи (ЦБ). Как правило, терминал У-ЦСИС питается от местной электросети, а режим ЦБ используется в качестве аварийного [5].

Для построения ТЕ1 может применяться различная компонентная база. Один из вариантов реализации терминала У-ЦСИС незасекреченной телефонной связи представлен в виде функциональной схемы на рисунке 5.2.

Основной особенностью данного терминала является наличие в нем различных типов АЦП (ЦАП), что обеспечивает возможность функционирования данного ТЕ1 совместно с различными видами существующего оконечного телефонного оборудования [16].

Станционная сторона терминала предназначена для подключения микротелефонной гарнитуры или устройства громкоговорящей связи (ГГС). Линейная сторона устройства обеспечивает абонентский доступ к У-ЦСИС по S-интерфейсу. В схеме можно выделить тракт передачи, тракт приема и обеспечивающие системы.

В тракте передачи речевой сигнал от микрофона МТ поступает на один из АЦП (при типовом функционировании на кодер ИКМ). Полученный цифровой речевой сигнал (один ОЦК) побайтно объединяется в мультиплексоре с двумя битами D-канала, сформированными в УУ в соответствии с адресной информацией (вводимой с НН) и выбранной службой переноса.

В режиме коммутации каналов на выходе мультиплексора образуется цикл передачи, как показано на рисунке 3.3. Так как данные канала контроля формируются в УУ только после установления циклового синхронизма в выбранном режиме работы терминала, тайм-слоты С-канала заполняются соответствующими символами в согласующем устройстве передачи. В рассматриваемой схеме ТЕ1 под С-канал используется ресурс в 16 кбит/с (по 4 бита в каждом цикле передачи в 250 мс), следовательно, занимаемый TE1 ресурс пропускной способности в данном режиме составляет В D16 + C16 = 96 кбит/с. Неиспользованный ресурс BRI (второй В-канал) может быть предоставлен другим терминалам абонентской установки этого пользователя.

В режиме коммутации пакетов (например при использовании низкоскоростного вакодерного АЦП на скоростях 2,4 или 4,8 кбит/с) данные пользователя передаются в устройство формирования пакетов (УФП), где заполняют информационные поля кадров D-канала (см. рис. 4.3). В данном режиме тайм-слоты В-канала не используются (занимаемый ресурс D16 C16 = 32 кбит/с).

Кодер AMI и линейный усилитель передачи (ЛУС прд) составляют активное линейное окончание абонентского устройства. Линейное кодирование и усиление цифрового сигнала позволяет передавать данные по типовой 4-проводной линии на расстояние до 10 м.

Линейное окончание тракта приема также содержит усилитель (ЛУС прм). Декодер преобразует линейный сигнал AMI в униполярный внутристанционный. В согласующем устройстве приема осуществляется анализ тайм-слотов C-канала. Если синхронизм обеспечен, а запрашиваемый режим является разрешенным, пользовательские данные в демультиплексоре отделяются от сигнальной информации и поступают в соответствующий ЦАП. Далее в телефоне МТ аналоговый электрический сигнал преобразуется в акустическую волну и предоставляется пользователю.

Если терминал используется в режиме коммутации пакетов, то пользовательские данные выделяются из информационного поля кадра D-канала в устройстве анализа пакетов (УАП).

Выбор типа аналогово-цифрового преобразования осуществляется УУ в зависимости от запрашиваемых пользователем услуг связи. Режим АЦП/ЦАП устанавливается аналоговыми и цифровыми коммутаторами (Комм.) приема и передачи по командам от микропроцессора, являющимся ядром УУ.

Роль исполнительных устройств УУ играют регистры управления и состояния. Регистр состояния анализирует поток данных, принимаемых от NT, выделяет технологическую информацию и, в зависимости от идентифицируемого состояния связи, реализует тот или иной алгоритм. Так, например, если инициатором соединения являлась сеть, то на первом этапе по командам регистра состояния в терминале реализуется протокол активизации/деактивизации. Далее обеспечивается тактовый, а затем и цикловой синхронизм между терминалом и сетевым окончанием. Только при этих условиях состояние связи трактуется как активное, о чем сигнализирует в текстовом режиме жидкокристаллический индикатор (ЖКИ). Контролируя установление (разрушение) соединения, регистр состояния управляет ГТС, с тем чтобы пользователь слышал в телефоне МТ привычные акустические сигналы ("Ответ станции", "КПВ", "Занято" и др.).

Кроме того, регистр состояния обеспечивает дистанционное управление TE. Так, оператор АТС может проверить абонентскую линию и сетевое окончание по шлейфу через УСЛ, а пользователь прослушать сообщения, оставленные на автоответчике своей абонентской установки с внешнего телефона по кодовому слову, набираемому в субадресе У-ЦСИС.

Регистр управления обеспечивает формирование отчетов о выполнении команд, полученных TE от NT или АТС. В зависимости от характера этих команд, информация об их выполнении может передаваться либо по D-каналу (квитанции о прохождении СУВ и отчеты об их исполнении), либо по С-каналу (результаты диагностики TE, состояние синхронизации направлений передачи, активность TE).

Последовательность выполнения алгоритмов в УУ (и в оконечном устройстве в целом) устанавливается микропроцессором на основе программного обеспечения, хранящегося в ЗУ.

Номеронабиратель ТЕ может использоваться не только как устройство ввода адресной информации. Современный НН тастатурного типа позволяет пользователю иметь доступ к дополнительным видам обслуживания АТС. Кроме того, при помощи такого НН пользователь может набирать текстовые сообщения, передаваемые, как правило, методами пакетной передачи [15].

Конструктивно рассматриваемый терминал выполнен в виде устройства с набором стандартизованных печатных плат. Причем такие функциональные модули терминала, как ЦТА (исключая НН), УУ и УСЛ (исключая ЖКИ), могут быть реализованы в виде общей интегральной микросхемы (например, MT9092 или MT9094 фирмыMitel Semiconductor) [16].

К аналоговому входу ТЕ может подключаться устройство ГГС или другая МТ. Импульсный вход обеспечивает подключение другого цифрового ТЕ или дополнительного устройства (например устройства автоматического засекречивания, автоответчика или др.) по стыку C1-И. В этом смысле рассмотренный терминал может играть роль терминального адаптера для оконечного устройства, имеющего выходной стык C1-И. При работе абонентского терминала с подключенным к его импульсному входу ТЕ2 информацией пользователя могут быть заняты оба В-канала (ресурс 2B D16 C16 = 160 кбит/с). Кроме того, возможен режим работы, при котором ТЕ1 применяется как оконечное устройство передачи пакетов, а один из B-каналов занимается информацией от ТЕ2 (ресурс 2B D16 C16 = 96 кбит/с).

Таким образом, рассмотренный абонентский терминал является интегральным устройством, в котором на основе современных технологий обеспечен доступ к У-ЦСИС с использованием стандартизованного набора скоростей передачи.

Используемые сегодня ТЕ1 могут различаться как по своим техническим возможностям, так и по конструктивному исполнению. Однако обязательным условием является обеспечение на их выходе S-интерфейса. При невыполнении данного условия терминал относят к типу ТЕ2, а для его подключения к У-ЦСИС используется соответствующий терминальный адаптер.



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.