Цифровая система коммутации НЦ-16,или перекуем мечи на орала
В рамках данного направления по заказу правительства Москвы совместно с СП “MTI—РУС” была разработана концепция цифровой коммутационной системы. Потребность в системах такого рода в России огромна. Только в Москве с ее пятью миллионами абонентов две трети ГАТС — координатно-шаговые либо декадно-шаговые. Отметим, что парк ГАТС — самая консервативная часть телефонных сетей. О негативном влиянии устаревшего оборудования на качество связи сказано уже предостаточно. Можно прокладывать совершенные магистральные линии связи, но проблемы, возникающие на “последней миле”, способны перечеркнуть все их достоинства. А телефонные станции — важнейший элемент в системе абонентского доступа к сетям связи. Особую актуальность создание современных АТС приобретает на фоне перехода к сетевым технологиям передачи информации. Немаловажно, что телефонная станция — весьма дорогостоящий объект, и обновление парка АТС требует немалых инвестиций. Поэтому стоимостные показатели создания инженерно-технического комплекса станции, ее эксплуатации и реконфигурирования в ряде случаев выходят на первый план. Не следует забывать и о роли связи в структуре обеспечения государственного суверенитета. Защита связного оборудования от несанкционированного доступа и воздействия — одно из важнейших требований к такого рода системам.
Все это учитывалось при создании новой коммутационной системы. Были тщательно проанализированы изделия и разработки ведущих отечественных и зарубежных фирм. В результате родилась ЦАТС НЦ-16 — цифровая система коммутации, соответствующая требованиям, предъявляемым к современным средствам организации связи ОСТфС и МККТТ и способная предоставить пользователям полный набор основных и дополнительных услуг связи. На ее основе возможна реализация цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN) — система предоставляет абоненту канал 144 Кбит/с (два канала B и один D). При создании концепции ЦАТС был использован громадный опыт предприятия в разработке надежных вычислительных систем, систем управления военного назначения, центров коммутации сообщений для Аэрофлота, а также элементной базы, в том числе заказных и матричных БИС.
Отличительная особенность цифровой АТС (ЦАТС) типа НЦ-16 — в использовании собственной специально разработанной элементной базы. Контроллеры, твердотельные схемы интерфейсов линий — все это собственной разработки и изготовления. Это удалось осуществить благодаря уникальному положению НИИНЦ, для специалистов которого доступен весь комплекс необходимых средств — от САПР до одного из наиболее совершенных в России полупроводниковых производств. Кроме того, НЦ-16 — модульно наращиваемая распределенная система сетевого типа со стандартными каналами ИКМ-30. Модульная архитектура позволяет проводить самые разнообразные изменения, добавления и модернизацию без нарушения работы системы при эксплуатации. Благодаря ей система применима на разных уровнях сети — и в небольшой оконечной сельской станции, и в крупном международном узле (рис. 1). Все элементы системы НЦ-16 — от печатных плат до крейтов — стандартизированы и легко заменяемы. Распределенная структура и сетевой принцип построения позволяют при размещении станционного оборудования (коммутационные и абонентские комплекты) обходиться без единого технологического здания. При внедрении системы не требуются строительные работы — можно использовать уже существующие площади в разных частях города (района). Все конструктивные элементы станции изготовлены в соответствии со стандартом “Евромеханика”, что не только упрощает монтаж и работу с системой, но и снижает ее себестоимость. Рассмотрим более подробно архитектуру ЦАТС НЦ-16.
Аппаратная часть
Станция состоит из модулей — функциональных объектов с микропроцессорным управлением. Они разделяются на четыре основных класса: абонентские и коммутационные модули, модули административного управления и технического обслуживания, диагностические модули и модуль дополнительных видов обслуживания (ДВО).
АТС не имеет общестанционной шины — в каждом модуле реализован внутренний межплатный синхронный интерфейс (МПИ). Он служит не только для обмена управляющей информацией (командами и данными) между процессорами внутри модуля, но и является параллельной шиной передачи речевой информации. То есть МПИ выступает как элемент коммутатора станции (коммутация посредством временного разделения каналов на внутрисистемном уровне). В результате удалось обойтись без одной из наиболее громоздких и дорогостоящих систем АТС — коммутационной матрицы. Цикл обмена МПИ — 200 нс. Внутристанционные связи (между модулями и общестанционным оборудованием) осуществляются по линейным трактам ИКМ-30.
Основные модули системы — это абонентский на 256 абонентов (АМ-256), который может работать в качестве малой АТС или выносного абонентского концентратора, и универсальный цифровой коммутатор (УЦК-16) — полнодоступный коммутатор на 16 потоков ИКМ-30 (в перспективе на 64 потока). Данные модули реализуют все функции цифровой станции. Каждый из них может стыковаться с телефонной сетью и обрабатывать вызовы. К ним подключаются и необходимые служебные цепи (цепь тарификации, линия ОКС-7, цепи диагностики, цепи директив управления). В состав системы также входит общестанционное оборудование и оборудование центра технического обслуживания и эксплуатации. Всего станция системы НЦ-16 на 16000 абонентов имеет 128 каналов ИКМ-30 и полнодоступный коммутатор на 128 потоков ИКМ-30 (число абонентов может быть модульно наращено до 64000, число каналов ИКМ-30 — до 512, емкость коммутатора — до 512 потоков ИКМ-30) (рис. 2).
Концентратор АМ-256 предназначен для подключения к телефонной сети до 256 абонентских линий или телефонов. Он занимается маршрутизацией сообщений в пределах емкости абонентского модуля, уплотнением сообщений абонентов, подключенных к модулю, в цифровой канал ИКМ-30 и декодированием сообщений из цифрового канала. Концентратор обеспечивает прием сигналов активности и набора номера от телефонных аппаратов, формирование и передачу к абоненту сигналов взаимодействия и посылок вызовов, голосовые и цифровые соединения между абонентами одного блока АМ.
Конструктив блока АМ-256 позволяет использовать его без изменений как непосредственно в составе станционного оборудования, так и автономно. В состав абонентского модуля входят кросс-плата, две платы центрального процессора (ЦП), две платы ИКМ, 16 плат абонентских линий (АЛ), два источника питания (ИП) и устройство коммутации и защиты (КЗ) (рис. 3). Процессоры в АМ-256 дублированы для увеличения надежности системы.
Выносной коммутатор УЦК-16 (рис. 4) коммутирует цифровые потоки, циркулирующие по каналам ИКМ-30. Он служит в качестве коммутатора малой станции или базового коммутационного блока в большой станции. Модуль УЦК включает в себя кросс-плату, две платы центрального процессора, 16 плат ИКМ и блоки двух источников питания (рис. 5).
Соединительные линии в системе НЦ-16 (абонентские, промежуточные, линии связи с другими АТС) представляют собой четырехпроводной цифровой первичный тракт со скоростью передачи 2048 Кбит/с, в котором уплотняются (по времени) 30 индивидуальных цифровых потоков. В тракте абонентских линий передаются сигналы синхронизации и контроля. Каждый тракт промежуточных линий сопровождается общим каналом сигнализации со скоростью 8 Кбит/с. Для связи с другими АТС поддерживается структура кадра, соответствующая рекомендации G.712 МККТТ.
Коммутационное поле системы НЦ-16 — это полнодоступный не блокируемый коммутатор ИКМ-потоков, обеспечивающий пропускную способность каждой абонентской линии 64 Кбит/с. В максимальной конфигурации система обеспечивает коммутацию 2048 потоков ИКМ-30. При этом задержка при установлении соединения — 4 мсек.
Надежность и эффективность обработки вызовов обусловлена двухуровневой системой управления. Непосредственное обслуживание вызовов (коммутации) происходит под управлением распределенной микропроцессорной структуры. Обеспечивает этот процесс ЭВМ стандартной архитектуры. Она называется ЭВМ технической эксплуатации (ЭВМ ТЭ) и выполняет функции терминала оператора АТС, административные, технического обслуживания и т.п. Поскольку данные функции мало зависят от назначения АТС (учрежденческая, городская, междугородная), они в значительной мере могут быть унифицированы.
ЭВМ ТЭ подключается к станционному оборудованию посредством канала RS-232. Связь с модулями ЦАТС происходит через центральный процессор (ЦП) УЦК (верхний уровень управления), где производится накопление статистических данных, адресная загрузка контрольных тестов в модули ЦАТС, загрузка базы данных абонентов в соответствующие абонентские модули (АМ), сбор результатов тестирования и т.д. (Все данные о соединениях, даже если они происходили в пределах АМ, поступают в ЦП УЦК.)
Для тестирования устройств системы, сбора аварийных сообщений, доступа к схемам контроля и к ОЗУ процессоров, для статистических измерений в НЦ-16 заложена возможность непосредственного доступа к модулям, линиям связи и платам любого уровня. Для этого ЭВМ ТЭ имеет комплекс устройств связи с модулями станционного оборудования (УСО) включающего мультиплексор каналов RS-232, интерфейс к шине МПИ и интерфейс тракта ИКМ-30. Обмен данными с центром технического обслуживания осуществляется с помощью адаптера канала RS-232, ИКМ-30 или Х.25.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) системы НЦ-16 также строится по модульному принципу. Все ПО можно разбить на две части — ПО функциональных плат и сетевое ПО, настраиваемое на конкретную конфигурацию. Главное достоинство ПО системы НЦ-16 — его открытость, т.е. пользователь может самостоятельно изменять программы для своих целей (все зарубежные станции поставляются с ПО в виде “черного ящика”). Такой принцип обеспечивает максимальную гибкость системы НЦ-16.
Для взаимодействия персонала станции со станционным ПО используется специальный язык связи человек-машина — MML, соответствующий рекомендациям 2.301-2.341 МККТТ. Он прост в использовании и легок в изучении. Для ввода/вывода сообщений применяется один и тот же словарь, по возможности употребляется стандартная терминология связи. Встроенная система паролей препятствует несанкционированному доступу к средствам управления.
Техническое обслуживание
Программы технического обслуживания ЦАТС позволяют контролировать состояние оборудования системы, диагностировать неисправности, формировать аварийные сообщения персоналу. Возможно управление состоянием оборудования ЦАТС и восстановление рабочих конфигураций.
Аварийные сигналы от оборудования ЦАТС поступают в ЭВМ ТЭ по каналам связи аварийной информации (RS-232 или ИКМ-30). Сообщения об аварии отображаются на дисплее ЭВМ ТЭ и записываются в базу данных неисправностей. Период считывания аварийных сигналов составляет 20—30 секунд. Быстродействие каналов передачи аварийной сигнализации — 64 Кбайт/с.
Программы контроля работоспособности и диагностики неисправностей позволяют в большинстве случаев локализовать неисправность с точностью до платы или функционального устройства на плате. Для тестирования внешних соединительных линий используется канал ИКМ-30 или специализированные тестовые платы, соединенные с ЭВМ ТЭ. В результате достигнуты высокие показатели контроле- и ремонтопригодности системы (см. табл.).
Совсем недавно ЦАТС НЦ-16 сертифицирована по системе “Электросвязь” в качестве учрежденческо-производственной АТС. Сейчас начинается процесс ее внедрения. К концу года должна завершиться доработка станции до уровня городской (междугородной). Несмотря на то, что система НЦ-16 еще только в начале своего пути, можно уверенно говорить о новой перспективной отечественной цифровой комутационной системе. Не уступая лучшим зарубежным образцам как по удобству применения, так и по технико-эксплуатационным характеристикам, она имеет в полтора-два раза более низкие стоимостные показатели. Поскольку ЦАТС отечественная, существенно снижен риск несанкционированного вмешательства в ее работу (история с выводом из строя иракских комплексов французского производства во время Иракско-Кувейтского конфликта забудется еще не скоро). От других станций российского производства ее выгодно отличает использование собственной элементной базы, гибкая распределенная архитектура, высокие технико-эксплуатационные показатели. Безусловно, нельзя говорить, что НЦ-16 превосходит всех своих российских конкурентов (ЦАТС “Омега” фирмы “Раскат”; ЦАТС-90 ЛОНИИС; “Бета” завода “Красная заря” и др.) как по техническим характеристикам, так и по стоимостным показателям. Однако мировой опыт свидетельствует о том, что сосуществование на рынке однотипных систем различных производителей способствует их дальнейшему техническому совершенствованию, играя на руку как разработчикам, так и конечным потребителям.
В заключение отметим, что планы руководства НИИ НЦ простираются существенно дальше ЦАТС. Так, уже сегодня рассматриваются варианты создания оборудования для магистральных линий связи, поддерживающего такие протоколы, как SDH и ATM. Среди ближайших намерений — операторская деятельность. Учитывая, что телекоммуникации — одна из наиболее динамично развивающихся областей, а потенциальная емкость российского рынка систем и услуг связи огромна, у предприятия и, что еще важнее, у его продукции есть все шансы на успех.
Контактный телефон (095) 531-9916.