7.1. История создания интегральных цифровых сетей связи

7.2. Идеология организации интегральной сети

7.3. Интеграция на уровне коммутационного и каналообразующего оборудования

7.4. Интеграция на уровне общетехнологической и оперативно-технологической связи

7.5. Интеграция на уровне терминального оборудования

7.1. История создания интегральных цифровых сетей связи

Работы по организации интегральных сетей связи были начаты на кафедре "Транспортная связь" ХИИТа в 1980 г.

Из-за отсутствия надежного коммутационного оборудования эти работы не могли быть внедрены до 1994 г.

С 1994 г. начато сотрудничество Укрзализныци с фирмой "KAPSСH AG" (Австрия), которая давно и успешно создает оборудование диспетчерской связи. Значительные успехи фирмы в организации сетей диспетчерской связи связаны с разработкой и внедрением на сетях связи железных дорог Австрии и Германии оборудования технологической радиосвязи "ZUGFUNK 2000" и оперативно-технологической связи "KS-2000".

С 1998 г. создано совместное российско-австрийское предприятие "КАПШ-НИИЖА", которое производит и внедряет на сети связи железных дорог России оборудование оперативно-технологической связи "КС-2000Р". Это явилось основополагающим для выбора фирмы-разработчика оборудования для интегральных цифровых сетей связи железных дорог Украины.

Сотрудничество специалистов Укрзализныци и фирмы "KAPSСH AG" по организации интегральной сети связи участка Гребенка – Ромодан начато в 1995 г. и в 1996 г. первый опытный участок был введен в эксплуатацию.

7.2. Идеология организации интегральной сети

В рамках создания сети связи участка Гребенка – Ромодан решались задачи интеграции на уровнях:

• коммутационного и каналообразующего оборудования;
• сетей оперативно-технологической и общетехнологической связи;
• терминального оборудования.

7.3. Интеграция на уровне коммутационного и каналообразующего оборудования

На первом этапе создания интегральной сети связи участка Гребенка – Ромодан была реализована сеть магистральной и дорожной связи с организацией трех трактов РСМ-30 по симметричному медному кабелю. Для этого использовалось оборудование линейного тракта XMP-1 фирмы "BOSCH" и оконечное оборудование – цифровые системы коммутации "Меридиан-1". Схема участка связи представлена на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Схема организации сети связи участка Гребенка – Ромодан (1 этап): ТЧ – четырехпроводный канал ТЧ; М-1 – коммутационная система "Меридиан - 1"; ХМР-1 – оборудование линейного тракта РСМ-30 (линейный код НDB-3); Рег. – промежуточные регенераторы

Использование коммутационного оборудования в качестве оконечного каналообразующего было обосновано следующими требованиями:

• недостаточным числом трактов РСМ-30 (вызвано ограничением совместно работающих в одном кабеле трактов РСМ-30);
• обеспечения необходимой надежности сети оперативно-технологической связи;
• показателями стоимости оборудования.

Для реализации включения каналов тональной частоты в коммутационное оборудование "Меридиан-1" специалистами фирмы "KAPSСH AG" были разработаны специальные платы ADASE, обеспечивающие подключение выходов оконечного оборудования К-60П к коммутационной системе "Меридиан-1" (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Включение каналов ТЧ в коммутационное оборудование и организация линейного тракта

Такое подключение позволяет:

• на участке между двумя коммутационными системами любому каналу ТЧ занять любой основной цифровой канал (ОЦК) любого РСМ тракта (реализована полная доступность D=90);
• занимать ОЦК только в случае поступления сигнала занятия со стороны канала ТЧ.

Это позволило увеличить пропускную способность трактов на участке.

Организованная таким образом интегральная сеть связи надежно функционировала в условиях высокого уровня внешних и внутренних (между цепями, находящимися в одном кабеле) электромагнитных влияний.

7.4. Интеграция на уровне общетехнологической и оперативно-технологической связи

Следующим этапом создания сети связи участка явилось построение цифровой интегральной сети связи (ЦИСС), которая с помощью единого оборудования позволила реализовать функции оперативно-технологической и общетехнологической связи. Линейный тракт, созданный на первом этапе явился основой для создания ЦИСС.

ЦИСС подразумевает построение интегральной сети общетехнологической связи (ОбТС) и оперативно-технологической связи (ОТС) с использованием стандартного оборудования ОбТС и с сохранением специфических функций ОТС, которые характеризуются:

• возможностью одновременного участия всех (до 35) абонентов диспетчерского круга в разговоре;
• сигнализацией на сети, обеспечивающей посылку от диспетчера индивидуального, группового и циркулярного вызовов;
• приемом вызова от абонента ОТС с индикацией на абонентском оборудовании имени вызывающего абонента;
• поступлением вызова к абоненту, занятому разговором;
• закрытостью групп абонентов, участников определенных видов ОТС;
• возможностью ведения разговора некоторых абонентов ОТС в режиме "FREE HAND" (громкоговорящий прием и передача).

Все эти функции удалось реализовать, используя услуги цифровой сети с интеграцией обслуживания (ISDN).

ЦИСС строилась с использованием основного и первичного доступов, а также с применением сигнализации ЕDSS-1 между коммутационными системами "Меридиан-1".

У дежурных по станциям (ДСП) были установлены системные цифровые телефонные аппараты с дополнительными функциями, которые позволили реализовать:

• получение информации о вызывающем абоненте (должность);
• переключение на другой разговор с удержанием предыдущего (доступ 2В+D);
• громкоговорящий или тихий режим разговора (дуплексный режим);
• почти мгновенную передачу адресной информации (сигнализация EDSS-1 по каналу D базового доступа).

Цифровые телефонные аппараты включались в цифровые коммутационные станции либо прямо через плату цифровых абонентских линий по стыку U с длиной абонентской линии до 1,2 км при диаметре жилы кабеля 0,5 мм, либо через устройства (модемы) для удаленных цифровых абонентов.

На этом участке использовались два вида доступа к удаленному цифровому абоненту: по физической цепи и по каналу ТЧ.

Схема доступа по физической цепи представлена на рис. 7.3. Доступ по каналу ТЧ осуществляется от цифрового телефонного аппарата (ЦТА) поездного диспетчера (ДНЦ), установленного в помещении Единого диспетчерского центра управления (ЕДЦУ), расположенного на расстоянии около 300 км от начала цифровой сети. Схема этого включения представлена на рис. 7.4.

Рис. 7.3. Доступ к ЦТА по физической цепи

Следует отметить, что такой способ был внедрен на цифровой сети связи впервые.

Для реализации функций ОбТС была разработана система закрытой абонентской нумерации.

Рис. 7.4. Доступ к ЦТА по каналам ТЧ: М-1 – коммутационная система "Меридиан-1"; БК – балансный контур; ДС - дифференциальная система; К-60 – аналоговое каналообразующее оборудование; ЦТА – цифровой телефонный аппарат

Система закрытой абонентской нумерации интегральной сети строилась таким образом, чтобы иметь возможность организации закрытых функциональных групп абонентов (групп общих интересов).

Коды направлений в сети выбирались таким образом, чтобы имелась возможность доступа к любому абоненту ОТС хотя бы с двух направлений.

Дополнительные виды обслуживания использовались для построения приоритетной системы абонентов и закрытия доступа на сеть ОбТС абонентов ОбТС, не являющихся абонентами ОТС.

Для быстрой реализации функций ДВО у абонентов нескольких видов ОТС устанавливались цифровые телефонные аппараты.

Каждый вид ОТС был запрограммирован на отдельную функциональную кнопку.

Для повышения пропускной способности каналов сети и надежности сети были применены методы управления потоками вызовов.

Для выбора метода управления потоками вызовов, наиболее эффективного на интегральной сети, анализировались два способа:

• управление объемом потоков;
• управление путями передачи потоков.

На интегральной сети нашли применение два метода управления потоками вызовов.

Управление объемом потоков реализовано введением ограничения исходящей нагрузки путем организации системы категорийности абонентов.

При перегрузке на сети связи или повреждении ее элементов часть вызовов получает отказы в обслуживании сразу после их поступления на узлы коммутации. При этом не учитывается имеется или нет в данное время возможность обслужить эти вызовы ресурсами сети связи.

Система категорийности абонентов построена таким образом, что абоненты ОТС, связанные с обеспечением безопасности движения поездов, являются абонентами самой высокой категории и не должны ни в каком случае получать отказ в обслуживании. Тогда при определенных условиях работы сети связи абонентам низших категорий дается отказ в обслуживании.

Реализация способа управления путями передачи потоков выполнена с помощью организации нескольких альтернативных направлений (маршрутов) при установлении соединения. При отсутствии каналов в основном маршруте выбирается одно из обходных направлений. Это реализовано с помощью коммутируемых каналов в трактах, организованных между цифровыми системами коммутации "Меридиан - 1".

Одним из наиболее сложных являлся вопрос об организации группового и циркулярного соединения абонентов ОТС. Так как количество абонентов в группе для ведения циркулярного разговора может достигать 35, то по способу объединения, предложенному ранее, необходимо использовать для каждой цепи ОТС один тракт ИКМ. В нашем случае был принят способ объединения абонентов ОТС для ведения переговоров на двух уровнях:

• объединение абонентов, включенных в одну систему коммутации (соединение на уровне коммутационной системы);
• объединение групп абонентов различных коммутационных систем с помощью каналов между коммутационными системами (соединение на уровне сети).

Схема интегральной цифровой сети связи участка Гребенка – Ромодан представлена на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Схема интегральной сети связи участка Гребенка - Ромодан: ДНЦ – поездной диспетчер; БК – балансный контур; ХМР-1 – мультиплексор РСМ-30; ИСП – абоненты – исполнители (товарная контора, стрелочный пост и т.п.); РСДТ – аналоговое оборудование диспетчера

7.5. Интеграция на уровне терминального оборудования

Интеграция на уровне терминального оборудования уже частично рассмотрена в п. 7.3. Следует отметить, что на сети имеется возможность организации базового доступа BRA по одной двухпроводной линии (рабочее место дежурного по станции с использованием цифрового телефонного аппарата и персонального компьютера). Схема такого подключения представлена на рис. 7.6.

Таким образом такая организация рабочего места дежурного по станции позволяет интегрировать услуги, предоставленные абоненту ЦИСС.

Рис. 7.6. Схема подключения оборудования абонента ОТС к коммутационной системе "Меридиан-1"

Выводы

Рассмотренное применение новых телекоммуникационных технологий для организации сети связи на участке железной дороги позволяет надеяться на их широкое распространение на железнодорожном транспорте, что будет способствовать совершенствованию процесса перевозок.

Приложение 1. Рекомендации и стандарты по цифровым телекоммуникационным сетям

Рекомендации по телекоммуникациям изданы несколькими ассоциациями, приведенными в табл. П1.

Таблица П1 - Наименование международных ассоциаций

Аббревиатура	Название ассоциации
ANSC	Американский государственный комитет по стандартам
ANSI	Американский национальный институт стандартов
CCITT	Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии
CEPT	Объединение европейских администраций почт и связи
ECMA	Европейская ассоциация изготовителей средств вычислительной техники.
EIA	Ассоциация электронной промышленности (США)
IEEE	Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике
ISO	Международная организация по стандартизации
ITU-T	Международный союз электросвязи
ETSI	Европейский институт стандартов в области связи

Рекомендации, разработанные CCITT

CCITT – рекомендации разделены на главы, обозначенные следующими буквами:

• V - для передачи данных в телефонной сети;
• X - для передачи данных в сетях данных;
• G - для цифровых систем передачи;
• Q - для систем сигнализации;
• I - для ISDN.

Стандарты CCITT для ISDN

Стандартизация ISDN охватывает три основных направления:

• услуги;
• интерфейсы "пользователь – сеть ";
• возможности ISDN.

Рекомендации CCITT разделены на серии:

• I-серия;
• G-серия;
• Q-серия;
• V-серия;
• X-серия,

которые представлены в табл. П2 – табл. П6.

Таблица П2 - Состав рекомендаций I-серии

Обозначение	Наименование документа
I.100	Общие понятия ISDN
I.110	Структура рекомендаций
I.112	Словарь терминов для ISDN
I.120	Описание ISDN
I.130	Общие методы моделирования
I.200	Аспекты услуг
I.210	Аспекты услуг в ISDN
I.230	Основные услуги, поддерживаемые ISDN
I.240	Телеуслуги, поддерживаемые ISDN
I.250	Дополнительные услуги ISDN
I.300	Сетевые аспекты
I.310	Функциональные принципы сети
I.320	Рекомендуемая модель ISDN
I.330	ISDN принципы нумерации и адресации
I.340	ISDN типы соединений
I.400	Аспекты интерфейса "пользователь-сеть".
I.410	ISDN-интерфейсы "пользователь-сеть", общие аспекты
I.411	Рекомендуемые конфигурации
I.412	Структуры интерфейсов и возможности
I.430	Уровень 1. Основной доступ
I.431	Уровень 1. Первичный доступ
I.440	Уровень 2. Процедура доступа к звену для D-канала (LAPD). Общие аспекты
I.441	Уровень 2. Детали LAPD
I.450	Уровень 3. Общие аспекты
I.451	Уровень 3. Детали
I.460	Мультиплексирование и адаптация скорости
I.500	Взаимодействие интерфейсов
I.600	Принципы эксплуатации

Таблица П3 - Состав рекомендаций G-серии

Обозначение	Наименование документа
G.703	Физические/электрические характеристики иерархических цифровых интерфейсов. Охватывает коды AMI и HDB3
G.704	Функциональные характеристики интерфейсов, соединенных с сетевыми узлами. Определение цикловой структуры для ИКМ
G.709	Спецификация битовых скоростей синхронной цифровой иерархии
G.711	ИКМ звуковых частот
G.732	Характеристики первичного ИКМ-оборудования, работающего на скорости 2048 кбит/с. Условия неисправностей и последующие действия

Таблица П4 - Состав рекомендаций Q-серии

Обозначение	Наименование документа
Q.700	Система сигнализации по общему каналу №7
Q.920	Смотри I.440
Q.921	Смотри I.441

Таблица П5 - Состав рекомендаций V-серии

Обозначение	Наименование документа
V.10	Электрические характеристики для несбалансированных двухтоковых каналов для общего применения с интегральным канальным оборудованием при передаче данных
V.11	Электрические характеристики для сбалансированных двухтоковых каналов для общего применения с интегральным канальным оборудованием при передаче данных
V.21	Дуплексный модем на 300 бит/с, стандартизированный для использования в телефонной сети общего пользования (ТФОП)
V.22	Дуплексный модем на 1200 бит/с, стандартизированный для использования в ТФОП и по двухпроводным выделенным каналом телефонного типа
V.22 bis	Дуплексный модем на 2400 бит/с, использующий технику частотного разделения, стандартизированный для использования в ТФОП и по двухпроводным выделенным телефонным каналам
V.23	Модем на 600/1200 Бод, стандартизированный для использования в ТФОП
V.24	Перечень определений для обменных каналов между оконечным оборудованием данных и аппаратурой канала данных. Эта рекомендация аналогична рекомендации RS 232C EIA
V.25	Оборудование автоответчика и оборудование автоматического параллельного вызова в ТФОП с процедурами для блокирования приборов эхо-контроля для вызовов, устанавливаемых вручную и автоматически
V.26	Модем до 2400 бит/с, стандартизированный для использования по четырехпроводным выделенным телефонным каналам
V.26 bis	Модем на 2400/1200 бит/с, стандартизированный для использования в ТФОП
V.26 ter	Дуплексный модем до 2400 бит/с, использующий технику погашения эха, стандартизированный для использования в ТФОП и по двухпроводным выделенным телефонным каналам от пункта к пункту
V.27	Модем до 4800 бит/с с ручным выравнивателем, стандартизированный для использования по арендованным телефонным каналам
V.27bis	Модем на 4800/2400 бит/с с автоматическим эквалайзером, стандартизированный для использования по выделенным телефонным каналам
V.27 ter	Модем на 4800/2400 бит/с, стандартизированный для использования в ТФОП
V.28	Электрические характеристики для несбалансированных двухтоковых каналов
V.29	Модем до 9600 бит/с, стандартизированный для использования по четырехпроводным выделенным телефонным каналам
V.35	Передача данных со скоростью 48 кбит/с, используя группу каналов в полосе 60 – 108 кГц
V.52	Характеристики нарушений и аппарат измерения скорости ошибок при передаче данных
V.53	Границы эксплуатации телефонных каналов, используемых для передачи данных
V.110	Поддержка оконечного оборудования данных (DTEs) интерфейсами V-серии с помощью цифровой сети с интеграцией служб (ISDN). Включает автоматический вызов и автоответ (I.463).

Таблица П6 - Состав рекомендаций X-серии

Обозначение	Наименование документа
X.3	Сборка/разборка пакета (PAD) в сети данных общего пользования
X.20	Интерфейс между оконечным оборудованием данных (DTE) и аппаратурой окончания канала данных (DCE) для службы старт-стопной передачи в сети данных общего пользования
X.20 bis	Использует в сетях данных общего пользования оконечное оборудование данных (DTE), которое предназначено для взаимодействия с асинхронными дуплексными модемами V-серии
X.21	Интерфейс между оконечным оборудованием данных (DTE) и аппаратурой окончания канала данных (DCE) для синхронных действий в сетях данных общего пользования
X.21bis	Использование в сетях данных общего пользования оконечного оборудования данных, которое предназначено для взаимодействия с синхронными модемами серии V
X.24	Перечень определений для абонентских каналов между оконечным оборудованием данных (DTE) и аппаратурой окончания канала данных (DCE) в сети данных общего пользования
X.25	Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой окончания канала данных для действия в пакетном режиме в сетях данных общего пользования
X.26	Электрические характеристики для несбалансированных двухтоковых каналов для общего использования с интегральным канальным оборудованием при передаче данных
X.27	Электрические характеристики для сбалансированных двухтоковых каналов для общего использования с интегральным канальным оборудованием при передаче данных
X.28	Интерфейсы DTE/DCE для оконечного старт-стопного оборудования данных, осуществляющего доступ к сборке, разборке пакета (PAD) в сети данных общего пользования, расположенной в той же стране
X.29	Процедуры для обмена контрольной информацией и пользовательскими данными между устройством сборки/разборки пакета (PAD) и DTE в пакетном режиме или другим PAD
X.30	Поддержка X.21 и X.21 bis основного оконечного оборудования данных с помощью ISDN
X.31	Поддержка оконечного оборудования в пакетном режиме с помощью ISDN
X.200	Рекомендуемая модель OSI

Приложение 2. Аббревиатуры, используемые в лекциях

A
ANSA	Аналоговый абонентский доступ
ADI	Сокращенный набор номера
ADM	Мультиплексор ввода - вывода
AM	Мультиплексор адаптера
AMI	Двоичный код с возвращением к "0" с инверсией на каждой "1"
AOC	Извещение об оплате
АТМ	Асинхронный режим передачи.
AU	Административный блок
AUG	Административная группа
В
B-ISDN	Широкополосная ISDN
BRA	Основной доступ
С
С	Контейнер
CCS	Система сигнализации по общему каналу
CIС	Код идентификации канала
CLI	Идентификация вызывающей линии
CSPDN	Сеть передачи данных с коммутацией каналов общего пользования
CT	Передача вызова
CUG	Закрытая пользовательская группа
CW	Ожидание с вызовом
D
DCC	Канал передачи данных
DCE	Оборудование окончания канала данных
DDF	Комплект цифровых распределительных рамок
DPA	Прямой доступ к PBX-
DPC	Код пункта назначения
DSS1	Цифровая абонентская система сигнализации №1 по D – каналу
DTE	Оконечное оборудование данных
DUP	Пользовательская подсистема данных
E
ET	Станционный терминал (станционное окончание)
ETC	Комплект станционного окончания опорной станции
F
F	Флаг
FM	Цикловой манипулятор
FISU	Заполняющая сигнальная единица
H
HDB3	Биполярный код высокой плотности с максимум 3-я последовательными нулями
HDLC	Протокол управления передачей данных верхнего уровня
I
IDN	Цифровая интегральная сеть
IMUX	ISDN-мультиплексор
ISDN	Цифровая сеть с интеграцией служб
ISPВX	ISDN учережденческая АТС
ISUP	Пользовательская подсистема ISDN
IWU	Устройство сопряжения сетей
L
LAN	Локальная сеть
LPU	Блок линейного интерфейса
LSSU	Сигнальная единица состояния звена
LT	Линейное окончание
M
MODEM	Модулятор и демодулятор
MTP	Подсистема передачи сообщений
MUX	Мультиплексор
MCID	Идентификация преднамеренного вызова
MSN	Мультиплексирование номера абонента
MSU	Значащая сигнальная единица
N
NE	Единый сетевой элемент
NT	Сетевой терминал (сетевое окончание)
O
ОС	Оптический сигнал
OLTE	Оконечное оборудование оптической линии
OMAP	Пользовательская подсистема обслуживания и эксплуатации
OSI	Взаимодействие открытых систем
OPC	Код исходящего пункта
P
PAD	Сборка/разборка пакета
РВХ	Учрежденческая АТС с выходом во внешнюю сеть
PCM	Импульсно-кодовая модуляция
PDH	Плезиохронная цифровая иерархия
PH	Пакетный манипулятор
POH	Заголовок пути
PSPDN	Сеть передачи данных с коммутацией пакетов общего пользования
PSTN	Телефонная сеть общего пользования
PTC	Псевдо - троичное кодирование
3PTY	Услуга трехсторонней связи
PRA	Первичный доступ
Q
Q3	Интерфейс для подключения к системе управления сетями
S
SAPI	Идентификатор точки доступа к услугам
SDH	Синхронная цифровая иерархия
SIF	Поле сигнальной информации
SIO	Октет сервисной информации
SONET	Единая синхронная сеть
SS7	Система сигнализации №7
ST	Терминал сигнализации
STM	Синхронный транспортный модуль
STS	Синхронный транспортный сигнал (SONET)
SSS	Подсистема ступеней абонентского искания
SUB	Подадресация
T
TA	Терминальный адаптер
TDM	Временное разделение каналов
TCS	Подсистема управления нагрузкой
ТЕ	Терминал (оконечное оборудование)
TE1	Терминал ISDN
ТЕ2	Не ISDN терминал
TEI	Идентификатор терминала назначения
TM	Терминальный мультиплексор
TMN	Система управления сетями
TPU	Плата трибутивных интерфейсов
TSC	Код телекоммуникационных услуг
TSS	Подсистема соединительной линии
TU	Трибутивный блок
TUG	Группа трибутивных блоков
TUP	Телефонная пользовательская подсистема
U
UUS	Сигнализация между пользователями
V
VC	Виртуальный контейнер

Список литературы

1. Боккер П. ISDN. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия, методы, системы. - М.: Радио и связь, 1991. - 304 с.

2. ISDN просто и доступно / Э. Титтель, С. Джеймс, Д. Пискителло, Л. Пфайфер. - М.: Из-во "Лори", 1999. - 282 с.

3. Концепция построения и модернизации цифровой сети связи и передачи данных железнодорожного транспорта. - Киев: Укрзализныця, 1999. - 78 с.

4. Норенков И.П., Трудоношин В.А. Телекоммуникационные технологии и сети. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. - 232 с.

5. Проектирование и техническая эксплуатация сетей передачи дискретных сообщений: Учеб. Пособие для вузов / М.Н. Арипов, Г.П. Захаров и др.; под ред. Г.П. Захарова. - М.: Радио и связь, 1988. - 360 с.

6. Проектирование и диагностика компьютерных систем и сетей / М.Ф. Бондаренко, Г.Ф. Кривуля, В.Г. Рябцев и др. - К.: НМЦ ВО, 2000. - 306 с.

7. Телекоммуникационные технологии на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов ж.д. транспорта / Г.В. Горелов, В.А. Кудряшов и др. / Под ред. Г.В. Горелова. - М.: УМК МПС Россия, 1999. - 276 с.

8. Цифровые телекоммуникационные сети / Г.В. Горелов, Н.А. Казанский, В.А. Кудряшов, О.Н. Ромашкова / Под ред. Г.В. Горелова, Г.И. Загария. - Харьков: Издательство "Регион-информ", 2000. - 216 с.

9. Шаповаленко К.И. Развитие магистральной цифровой сети связи МПС России // Железнодорожный транспорт. - 1999. - №9. - С. 96-99.