Гольдштейн Б.С. Системы коммутации - файл all book.doc

приобрести
Гольдштейн Б.С. Системы коммутации
скачать (4547.1 kb.)
Доступные файлы (1):
all book.doc6719kb.18.05.2005 17:17скачать

all book.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ

Учебник для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по специальности

200900 - «Сети связи и системы коммутации»

и другим междисциплинарным специальностям

телекоммуникационных направлений

базового высшего образования.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

«БХВ - Санкт-Петербург»

2003

Гольдштейн Б. С.

Системы коммутации. -СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2003. -318с.:ил.

ISBN 5-8206-0108-4

Учебник охватывает широкий спектр вопросов автоматической комму­тации и предназначен для студентов телекоммуникационных университе­тов и других высших учебных заведений, обучающихся по специальности 200900 - «Сети связи и системы коммутации», а также по специальностям 201000 - «Многоканальные телекоммуникационные системы» и 550400 -«Телекоммуникации» и соответствует программе, утвержденной Управле­нием руководящих кадров и учебных заведений Министерства Российской Федерации по связи и информатизации. Он может быть полезен работни­кам научно-исследовательских, проектных и эксплуатационных организа­ций, занимающимся коммутационными узлами и станциями, а также широ­кому кругу специалистов, интересующихся теорией автоматической коммутации каналов практикой применения АТС различных поколений.
Boris Goldstein.

Switching Systems. - BHV, St.Petersburg, 2003.

The rapid growth of telecommunications in recent years has necessitated the evolution of telephone switching systems for Public Switched Telephone Net­work (PSTN). To operate effectively in this dynamic industry requires an under­standing of the evolution central offices principles. The book is intended to fill up a gap in the telecommunications literature by gathering in one place all types of switching systems. The evolution of switching systems is described on the set of examples of Russian PSTN Central Offices.

The book is primarily intended for students, post-graduates and engineers involved in the switching nodes area.

Содержание

Введение 7

Глава 1 Эволюция автоматической коммутации 11

  1. Телекоммуникации 11

  2. Телефонные сети общего пользования 12

  3. Коммутация 13

  4. Методы коммутации 14

  5. Эволюция телефонных станций 16




  1. Исторические предпосылки 16

  2. Ручные коммутаторы 22

  3. Автоматическая коммутация 31

  4. Квазиэлектронные и электронные АТС 34

  5. Цифровые АТС 37




  1. Телефонные аппараты 38

  2. Стандартизация в области коммутации 42

Глава 2 Декадно-шаговые АТС .47

  1. Основные принципы ДШ АТС 47

  2. Искатели 50

  3. Вынужденное и свободное искание.

Ступени искания. 52


  1. Предварительное искание 52

  2. Линейное искание 54

  3. Групповое искание 55




  1. Импульсный набор номера 57

  2. Межстанционные соединительные линии 60

Глава 3 Координатные АТС 63

  1. Координатные соединители 63

  2. Координатные АТС 68

  3. Городские координатные станции АТСК и АТСК-У 73

  4. Сельские координатные АТСК-50/200М 77

  5. Координатные АТСК-100/2000 79

  1. Координатные АТС типа А-204 81

  2. Координатные подстанции ПСК-1000 83

Глава 4 Принципы цифровой коммутации 85

  1. Цифровая телефония 85

  2. ЦифровыеАТС 90

  3. Абонентские модули 92

  4. Доступ к услугам ISDN 97

  5. Коммутационное поле 103




  1. Пространственная коммутация 103

  2. Временная коммутация 104

  3. Коммутация STS (пространство-время-

пространство).................................................... 104

  1. Коммутация TST (время-пространство-время) 104

4.6 Модули соединительных линий, синхронизация

и служебные функции 106

4.7 Управление по записанной программе 108

Глава 5 Импортные цифровые АТС 109

  1. Выбор АТС 109

  2. Станции 5ESS. Решения Lucent Technologies 113

  3. Система 12 121

  4. Система EWSD компании Siemens 125

  5. Станция AXE-10 компании Ericsson 128

  6. Итальянская платформа LineaUTи стратегия iMSS 130

  7. Коммутационная платформа NEAX-61 компании NEC 133

  8. Станции DMS 100 135

Глава 6 Отечественные АТС

с программным управлением 137

  1. Первые разработки АТС с программным управлением 137

  2. Коммутационная платформа АТСЦ-90 141

  3. Новые функции цифровых АТС 155

  1. Система С-32 159

  2. Бета, Сигма, Омега, Кразар и другие 161

  3. Развитие отечественных коммутационных платформ 164

Глава 7 Абонентский доступ 167

7.1 Глобальная информационная инфраструктура 167

7.2 Цифровые абонентские концентраторы и мультиплексоры .. 169

  1. Интерфейс V5 .173

  2. Беспроводный абонентский доступ WLL 176

  3. Оптическое волокно в абонентской линии 179

  4. Цифровые абонентские линии DSL 181

Глава 8 Межстанционная сигнализация 185

  1. Элементы телефонной сигнализации 185

  2. Сигнализация по выделенным сигнальным каналам 190

  3. Многочастотная сигнализация 194

  4. Общеканальная сигнализация № 7 199




  1. Подсистема переноса сообщений МТР 206

  2. Подсистема управления сигнальными

соединениями SCCP 208

  1. Подсистема средств транзакций 209

  2. Подсистема ISUP 214

8.5 Сигнализация при конвергенции сетей связи 217

Глава 9 Программное управление 223

9.1 Программное обеспечение коммутационных

узлов и станций 223

9.2 Управляющие устройства 224

  1. Централизованное управление 225

  2. Иерархическое управление 226

  3. Распределенная архитектура 226

9.3 Основы программирования обслуживания вызовов

в реальном времени 227

9.4 Технологические аспекты разработки

программного обеспечения АТС 234

  1. Качество ПО 242

  2. Программные системы современных АТС 244

Глава 10 Эксплуатационное управление 247

10.1 Эволюция функций эксплуатационного

управления системами коммутации 247

  1. Сопровождение программного обеспечения 251

  2. Задачи СОРМ и информационной безопасности 252

  3. Расчеты за услуги связи 255

  4. Взаимодействие «человек-машина» 258

  5. Концепция TMN 258

  6. Системы эксплуатационной поддержки OSS 264

Глава 11 Услуги 269

  1. Дополнительные услуги АТС 269

  2. Интеллектуальная сеть (IN) 273

  3. Компьютерная телефония (CTI) 283

  4. Конвергенция телефонных услуг и Интернет 286

Вместо заключения 295

Литература 297

Глоссарий 307

Предметный указатель 314

Именной указатель 317

Введение

На камне у входа в центр подготовки кадров компании IBM в Эндикотте, штат Нью-Йорк, высечены следующие слова: «Образование никогда не достигает точки насыщения». Именно этот девиз сопровождал автора в течение всей работы над настоящим учеб­ником, совпавшей по времени с самым разгаром революционных преобразований в автоматической коммутации каналов. Этот же девиз был главным критерием при решении вопросов о том, вклю­чать или не включать в учебник материал, посвященный тем или иным технологиям коммутации: не преждевременно ли еще? не ус­тарело ли уже?

Другим критерием пропорционального представления материа­ла в учебнике послужило количественное соотношение автоматиче­ских телефонных станций разных типов, работавших во Взаимоувя­занной сети связи страны на момент написания этих строк:

Декадно-шаговые АТС 18%

Координатные АТС 49%

Квазиэлектронные АТС 3%

Цифровые АТС 30%

В результате книга организована по принципу компромисса ме­жду современной коммутационной техникой и педагогикой, пред­полагающей освещение некоторых исторических аспектов эволюции самых разных технологий. Основное внимание в учебнике уде­ляется анализу коммутационной техники связи, принципам построе­ния автоматических телефонных станций (АТС) и современным телекоммуникационным технологиям для телефонных сетей общего пользования (ТфОП), а также перспективным технологиям, исполь­зуемым в новых системах коммутации.

Учебник содержит 11 глав, в которых рассматриваются способы построения коммутационных станций, описываются процессы уста­новления соединения в АТС, их основные функциональные узлы, эле­менты программного управления и т.п.

Первое поколение телефонных станций характеризуется аналоговой передачей, ручным способом управления и сигнализации, кроссовой коммутацией. Начиная с 1890 г. и заканчивая 60-ми годами XX века, телефонная инфраструктура развивалась в «электро­механическом направлении», характеризующемся телефонами с дисковым номеронабирателем, внутриполосной сигнализацией, управлением с помощью релейных логических схем и автоматиче­ским способом коммутации. С середины 60-х годов телефонные станции начинают развиваться в направлении цифровизации: вна­чале - цифровая передача, управление с помощью компьютера и внеполосная сигнализация; затем - цифровая коммутация и об­щеканальная сигнализация. Краткий исторический экскурс, вместе с некоторыми полезными сведениями общего характера, приводит­ся в главе 1.

История автоматической коммутации началась еще в XIX веке с изобретения А.Стоуджером декадно-шаговой АТС, но и сегодня многие АТС такого типа продолжают эксплуатироваться во всепла­нетной телефонной сети. Тезисному рассмотрению этих АТС посвя­щена глава 2, являющаяся, впрочем, самой краткой в учебнике. Не­многим больше места уделено координатным АТС в главе 3. Декад-но-шаговые и координатные АТС явили собой первые примеры про­странственных коммутаторов, и только значительно позже эту тех­нологию дополнила (и почти заменила) технология временной ком­мутации. Возможно возражение, что технические средства, рассмат­риваемые в главах 2 и 3, устарели, и потому их обсуждение ничем не оправдано. Однако это те самые средства, на основе которых суще­ствуют сегодняшние (см. приведенную выше таблицу), и наличие которых должны принимать во внимание завтрашние сети электро­связи.

С начала 1970-х годов произошла вторая революция в сфере ком­мутации. Благодаря технологии цифровой передачи стало возмож­ным передавать речь в цифровом формате. Как следствие, комму­тационные станции тоже постепенно стали цифровыми. Принципы цифровой коммутации изложены в самой объемистой главе 4, а при­меры реализации этих принципов - в главах 5 и 6. Здесь автор по­считал лучшим способом преподнесения материала - обучение на примерах.

Основные задачи АТС всех типов связаны с обслуживанием сети абонентской сети доступа и с взаимодействием в сети связи. В гла­ве 7 рассматривается первая группа этих функций, включая первич­ный и базовый доступ ISDN, оборудование абонентского доступа (концентраторы, мультиплексоры, беспроводный доступ), интерфей­сы V5.1 и V5.2H др.

Межстанционная сигнализация внутри ТфОП (протоколы 2ВСК, 1ВСК, частотные системы сигнализации, стек протоколов ОКС7), взаимодействие ТфОП с ISDN (DSS1, подсистема ISUR SCCP, ТСАР, прикладные протоколы ОКС7), с Интеллектуальной сетью (протокол INAP) и с IP-сетями (протоколы Н.323, SIP, MEGACO, а также SCTP, M2UA, М2РА, M3UA) и другие протоколы рассмотрены в главе 8. Ис­ключение составляет интерфейс с пультом управления системы опе­ративно-розыскных мероприятий (ПУСОРМ) по протоколу Х.25, опи­сание которого приведено в главе 10, посвященной технической экс­плуатации. Естественно, что все эти протоколы сигнализации реа­лизуются средствами программного управления АТС, которые рас­сматриваются в главе 9.

В главе 11 обосновываются взгляды автора на Интеллектуальную сеть (ИС) как на высшее достижение ТфОП, в рамках которого впер­вые было внятно сформулировано отделение телекоммуникацион­ных услуг от непосредственного обслуживания телефонных вызовов, созданы новые принципы и средства создания услуг, наполнившие содержанием не связанные с соединением (connectionless) телеком­муникационные протоколы и др. Архитектура ИС в традиционной телефонии играет практически ту же роль, что и архитектура ЭВМ фон Неймана сыграла в вычислительной технике, причем значение концепции ИС в контексте происходящей сегодня конвергенции се­тей и услуг связи еще до конца не осознано. Некоторые перспектив­ные решения и технологии предоставления услуг непосредственно в АТС с помощью компьютерной телефонии и с использованием Ин­тернет также рассмотрены в последней главе 11 - хотя сегодняш­ние новейшие разработки инфокоммуникационных услуг трудно опи­сать не то что в одной главе, но и в целой книге.

Да и другие упоминающиеся в учебнике технологии не рассмат­риваются во всех подробностях: задачей книги является предста­вить принципы каждой из них и рассказать об основных функциях той или иной технологии. Если читателю потребуется более подроб­ная информация, он сможет найти книгу, полностью посвященную интересующей его теме. Есть много книг, содержащих более под­робные описания той или иной технологии, например, систем сиг­нализации, ISDN, Интеллектуальной сети, IP-телефонии, протоколов сети доступа и др. Точно также, не имея возможности включить в кни­гу подробные описания систем коммутации, автор все же попытал­ся рассмотреть основные технические идеи и решения, сосредото­чив их в главах 5 и 6, полезных, возможно, не только студентам и пре­подавателям, но и инженерам, намеревающимся разрабатывать новые коммутационные станции на основе аналогичных решений и/или эксплуатировать и развивать существующее коммутационное оборудование сетей электросвязи.

Учебник предназначен для студентов телекоммуникационных уни­верситетов и других высших учебных заведений, обучающихся по специальности 200900 - «Сети связи и системы коммутации», а так­же по специальностям 201000 - «Многоканальные телекоммуника­ционные системы» и 550400 - «Телекоммуникации», и соответству-ет программе, утвержденной управлением руководящих кадров и учебных заведений Министерства Российской Федерации по связи и информатизации. Он можеттакже быть использован работниками эксплуатационных, научно-исследовательских и проектных органи­заций, занимающимися коммутационными узлами и станциями.

Эта книга стала для автора одной из сложнейших его работ, пото­му что технологии, описываемые в ней, очень различны. Индустрия меняется быстро, и по этой причине весьма трудно связно изложить цепочку постоянных новаций, происходящих во всех областях ком­мутационной техники. В процессе работы над книгой автор сущест­венно повысил уровень собственного образования и надеется, что читатель тоже сможет узнать из нее много нового о таком удивитель­ном изобретении как АТС.

Курсы лекций по тематике учебника автору в свое время посчаст­ливилось прослушать у профессоров кафедры телефонии Рафаэля Антоновича Авакова, Бориса Самойловича Лившица, Михаила Мар­ковича Подвидза, светлая память о которых и определила в даль­нейшем как его согласие на руководство кафедрой, так и решение написать эту книгу. Материалы учебника обсуждались с коллегами из ГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевича и из ЛОНИИС, которым автор приносит глубокую благодарность за ценные советы и замечания. Опыт чтения курсов лекций и учебной работы со студентами (мно­гие из которых стали потом моими сотрудниками и на практике про­демонстрировали положительные и отрицательные стороны полу­ченного образования) позволил систематизировать и структуриро­вать материал учебника в контексте эволюционного развития сис­тем коммутации, в связи с чем хотелось бы процитировать фразу из одной великой книги: «Многому я научился у своих наставников, еще более - у своих товарищей, но более всего - у своих учеников».

Глава 1

Эволюция автоматической коммутации

Изобретатель - человек, который создает оригинальное устройство из колес, рычагов и пружин, считая, что это и есть цивилизация.

Амброз Бирс

1.1 Телекоммуникации

Английский глагол to communicate (сообщать, передавать...) про­исходит от латинского слова communico, означающего «делать об­щим», «общаться», «связывать». Английское существительное com­munication переводится как «связь» (в самых разных значениях), а во множественном числе (с «s» на конце) означает систему средств сообщения или общения, не являясь, вообще говоря, техническим термином (сегодня часто встречаются такие выражения, как «по­литические коммуникации», «бизнес-коммуникации» и т. п.). Сло­во телекоммуникации (telecommunications) означает средства об­щения (то есть обмена информацией) на расстоянии и подразуме­вает совокупность технологий, реализующих разные способы та­кого общения.

Рассматриваемые в следующих главах, эти технологии охваты­вают механические и, по мере развития телекоммуникаций, все бо­лее и более сложные электрические и оптические системы связи. Такое объединение частично отражает и сложившаяся практически во всех странах мира структура национальных администраций свя­зи, определяемая тремя словами почта, телеграф, телефон (Post, Telegraph, Telephone - РТТ).

Понятия, обозначаемые терминами телефония и телекоммуни­кации, иногда путают. Первый термин вначале употреблялся приме­нительно к системам электросвязи, ориентированным на передачу речевой информации в реальном времени, а второй - применитель­но к прочим системам электросвязи (включая и те, которые базиру­ются на телефонных системах), используемым для обмена дискрет­ной информацией (данными) - в том числе между компьютерными системами.

Совокупность устройств и сооружений, обеспечивающих теле­фонную связь на некоторой территории, называют телефонной се­тью. В состав такой сети входят: коммутационные устройства (авто­матические телефонные станции,узловые станции, подстанции,кон­центраторы и мультиплексоры), линейные сооружения (абонентские и соединительные линии, каналы междугородной и международной связи), гражданские сооружения (здания телефонных станций, уси­лительных пунктов), телефонные аппараты и пульты операторов. В процессе эволюции телефонная сеть стала составной частью мощ­ной инфраструктуры цифровыхтелекоммуникаций, в которой речь -лишь один из типов передаваемых данных. Это и внесло некоторую путаницу, так как телефонная сеть может рассматриваться как сеть телекоммуникаций, поддерживающая телефонию, а телекоммуни­кационная сеть-как телефонная сеть, снабженная средствами под­держки обмена мультимедийной информацией. Таким образом, те­лефония является одним из видов телекоммуникаций.

1.2 Телефонные сети общего пользования

Традиционно различают следующие виды телефонных сетей об­щего пользования: городские, сельские, зоновые и междугород­ные. Городские телефонные сети(ГТС) обеспечивают телефонную связь на территории более или менее крупного города и его бли­жайших пригородов. Сельские телефонные сети (СТС) обеспечи­вают телефонную связь в пределах сельских административных районов. Сети этих двух видов объединяет общее название мест­ные телефонные сети.

Зоновые телефонные сети - это комплекс сооружений, которые предназначены для связи между абонентами нескольких разных местных телефонных сетей, расположенных на территории одной телефонной зоны. В такой зоне используется единая семизначная зоновая нумерация. Территории телефонных зон часто совпадают с территориями областей, краев и иных административных обра­зований.

Междугородная телефонная сеть - это комплекс сооружений, которые предназначены для организации связи между абонентами местных телефонных сетей, расположенных на территории разных телефонных зон.

Все названные сети вместе образуют телефонную сеть общего пользования (ТфОП), входящую во Взаимоувязанную сеть связи страны. Обязательное требование к ТфОП - полная связность меж­ду всеми местными, национальными и региональными телефонны­ми сетями. Более того, связность между островками телефонии должна предусматриваться (и предусматривалась уже много лет назад) еще и с тем, чтобы любой абонент мог соединяться с любым другим абонентом, получая на национальном и региональном уров­нях возможность передачи данных, их коммутации и защиты.

Помимо ТфОП существуют также учрежденческие, ведомственные, корпоративные телефонные сети, которые обеспечивают внутреннюю телефонную связь предприятий, учреждений, корпораций, организа­ций. Такие сети могут быть и полностью автономными, но чаще всего они имеют доступ к телефонной сети общего пользования.

Более подробно классификация сетей и описание их структуры приводятся в курсе «Сети связи».

1.3 Коммутация

Слово коммутация (switching) означает «включение и отключе­ние». Для инженера-электрика коммутационный элемент - это уст­ройство, которое при работе может переходить в любое из двух со­стояний: ВКЛ и ВЫКЛ. Это справедливо и в отношении оптических коммутационных элементов, и в отношении транзисторов, с помо­щью которых строятся логические вентили и триггеры для булевых операций, бинарная память и т.п. Кстати, именно на этой базе, с по­мощью конечных автоматов, карт Карно и других средств, создают­ся коммутационные схемы.

Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (ITU-T), определил коммутацию как «соединение од­ного (определенного) из множества входов системы с одним (опре­деленным) из множества ее выходов, организуемое по запросу и предоставляемое этой паре вход-выход на время, которое требу­ется для обмена информацией между ними». Иными словами, со­единение создается в соответствии с номером линии вызываемого пользователя, набранным вызывающим пользователем, и сохраня­ется до тех пор, пока один из них не положит трубку. Пока же это соединение существует, по нему могут передаваться речь, данные или видеоинформация.

Таким образом, получив запрос коммутируемой связи, сеть ус­танавливает между вызывающим и вызываемым пользователями (людьми, компьютерами или модемами) соединение, доступное им полностью и безраздельно, но только на время связи. В течение всего этого времени ни один из ресурсов соединения не используется для обслуживания других запросов, а естественные паузы в разговоре или в передаче данных не могут заполняться другими разговорами или другими данными. По окончании связи соединение разрушает­ся, после чего сетевые ресурсы, из которых оно было составлено, могут использоваться для создания других соединений.

С учетом приведенных в предыдущем параграфе сведений о се­тях связи и введенных в начале этого параграфа понятий, можно ска­зать, что коммутация - это процесс последовательного соединения нескольких постоянно существующих независимо один от другого каналов в один составной канал, создаваемый только на время свя­зи с тем, чтобы пользователи в конечных точках этого коммутируе­мого канала могли общаться между собой, т.е. обмениваться инфор­мацией. Компоненты коммутируемого канала выбираются из числа свободных, доступных и находящихся в нужном направлении.

Заметим, что оба приведенных определения относятся только к коммутации каналов. Существует еще и понятие коммутация паке­тов, которая лишь упоминается в этой книге, и то несколько позже.

Коммутация каналов может быть аналоговой и цифровой.

Аналоговой коммутацией называется процесс, при котором со­единение между конечными точками коммутируемого канала уста­навливается посредством операций над аналоговым сигналом (с возможной его дискретизацией, но без преобразования в цифро­вую форму). Аналоговая коммутация рассматривается в двух сле­дующих главах учебника.

Цифровой коммутацией называется процесс, при котором соеди­нение между конечными точками коммутируемого канала устанав­ливается с помощью операций над цифровым сигналом без преоб­разования его в аналоговый сигнал. Различным аспектам цифровой коммутации каналов посвящены остальные восемь глав.

1.4 Методы коммутации

В курсе многоканальной электрической связи рассматриваются классические методы мультиплексирования каналов - пространст­венное разделение, временное разделение и частотное разделение. Если нужно соединить два канала, мультиплексированных одним и тем же методом, то, по очевидным причинам, предпочтительнее выполнить коммутацию этих каналов тем же методом, что и их муль­типлексирование. Отсюда и три классических метода коммутации:

Пространственная коммутация - соединение пространственно разделенных каналов по электромеханической, электронной, цифровой или оптической технологии с использованием комму­тационных элементов, построенных на базе той же технологии.

Коммутационные узлы и станции представляют собой совокуп­ность технических средств, предназначенных для обработки вызо­вов, поступающих по абонентским и соединительным линиям сети, для предоставления инициаторам этих вызовов основных и допол­нительных услуг связи, а также для учета и для начисления платы за услуги. Данное определение охватывает коммутационные узлы и станции всех типов, используемых во Взаимоувязанной сети свя­зи РФ, а именно: городские автоматические телефонные станции (АТС), учрежденческие телефонные станции (УАТС), концентраторы (К), узлы входящего (УВС) и исходящего (УИС) сообщения городских телефонных сетей, узлы спецслужб (УСС), междугородные станции (АМТС), узлы автоматической коммутации (УАК), центральные (ЦС), узловые (УС) и оконечные (ОС) сельские телефонные станции и дру­гие устройства распределения информации.

В общем случае, коммутационный узел (станция) содержит ком­мутационное поле, предназначенное для соединения входящих и исходящих каналов (линий) на время обмена информацией; управ­ляющие устройства, обеспечивающие установление соединения через коммутационное поле, а также прием и передачу управляю­щей информации; комплекты (станционные окончания) входящих и исходящих линий; кодовые приемники и передатчики; устройства контроля и диагностики абонентских линий и оборудования самого узла коммутации; источники электропитания; кроссовое оборудо­вание и некоторые вспомогательные устройства.

X. Безир в [15] упрощает вышеизложенное, определяя коммута­ционную станцию как совокупность станционных окончаний линий, устройств коммутации и устройств управления одного узла сети, задача которой состоит в установлении, поддержании и разруше­нии соединений между входящими и исходящими информационны­ми каналами, задаваемыми соответствующими адресами.

Коммутационные узлы и станции классифицируются по способу обслуживания соединений (ручные, полуавтоматические, автомати­ческие), по месту, занимаемому в сети связи (оконечные, промежу­точные, транзитные, центральные, узловые), по принципу коммута­ции (аналоговые, цифровые), по типу оборудования (электромеха­нические, квазиэлектронные, электронные). •

1.5 Эволюция телефонных станций 1.5.1 Исторические предпосылки

Развитие средств связи началось с сигнальных костров и дере­вянных барабанов и продолжилось изобретениями голубиной поч­ты, фельдъегерской связи, оптического телеграфа Шаппа и других средств, оставшихся элементами «суммы технологий» своего вре­мени и важными вехами в истории цивилизации в целом.

В южных регионах России до сих пор сохранились старинные кур­ганы, с вершин которых подавались световые сигналы. Днем, когда огонь был виден хуже, сигналом служил столб дыма, для чего сторо­жевым казачьим постам, расположенным на южных границах, пред­писывалось подбрасывать в костер сырые ветки. Точно так же в 1658 г. сообщение о появлении у берегов Англии испанского флота было пе­редано с юга Англии на север при помощи заранее подготовленных костров. Специальные вышки, на которых всегда лежала куча хворо­ста или соломы, строили и в Запорожской Сечи: цепь таких вышек позволяла передавать сигналы на значительные расстояния.

Кроме оптической сигнализации использовалась и звуковая. Ру­жья гремят громче барабанов, поэтому в 1796 году известие о нача­ле коронации императора Павла I было передано ружейными выстре­лами 3000 солдат, расставленных на всем пути от Москвы до Петер­бурга. Пушки стреляли еще громче, чем ружья, в связи с чем, в 1838 г., сообщение об отходе первого парохода по новому каналу Эри было послано из Буффало в Нью-Йорк посредством пушечных выстрелов. Сигнал преодолел расстояние в 700 км и поступил в Нью-Йорк че­рез 1 ч. 20 мин.

Уже в конце XVIII века, после опытов Гальвани и Вольта, положив­ших практическое начало науке об электричестве, начались работы, нацеленные на создание электрических средств связи. Первые та­кие работы касались передачи телеграфных сообщений. Наиболее примитивный способ телеграфии был основан на том, что две теле­графные станции соединяли между собой линиями связи, число ко­торых было равно числу знаков алфавита, и каждый провод служил для передачи одного определенного знака. На этом принципе были построены электростатический телеграф Маршалла (Англия, 1753 г.) и электрохимический телеграф Земмеринга (Германия, 1809 г.).

Для уменьшения количества проводов между станциями потре­бовалось изыскать более совершенные способы передачи данных, одним из которых явился равномерный шестиэлементный код, соз­данный Павлом Львовичем Шиллингом, выпускником Первого ка­детского корпуса в Петербурге, ветераном Отечественной войны 1812 года. Более совершенные системы телеграфирования обес­печивали получение сообщений в виде печатного текста. Первый буквопечатающий аппарат был изобретен Борисом Семеновичем Якоби, академиком Петербургской Академии наук. Буквопечатаю­щие аппараты Якоби успешно работали на подземной кабельной линии между Зимним Дворцом и Главным Управлением путей со­общения, затем - на кабельной линии Петербург - Царское Село.

Однако, словно в насмешку над непростой судьбой Б.С. Якоби, контракт на закупку изобретенных ранее им же стрелочных синхрон­ных аппаратов, российское правительство Николая I заключило с прусским бизнесменом Вернером фон Сименсом. Здесь, впрочем, нет ничего необычного для истории отечественных телекоммуника­ций: у тогдашнего российского правительства всегда были после­дователи, с такой же легкостью из века в век, вплоть до наших дней, принимавшие аналогичные решения.

Успехи телеграфии стимулировали разработку идей передачи на расстояние живой человеческой речи. В фантастическом романе князя Владимира Одоевского «4338 год. Петербургские письма», на­писанном в 1840 году, люди будущего звонят друг другу по «магне­тическому телеграфу». Еще раньше, в 1627 году, «передача звуков на большие расстояния с помощью труб различных форм» упомина­лась в другом фантастическом романе - «Новая Атлантида» Френ­сиса Кона. Близкая к сегодняшней телефония выдвигалась на идей­ном уровне французским ученым Ш. Бурселем в 1854 году. Среди других участников процесса, приведшего к изобретению телефона, следует назвать англичанина Чарльза Уинстона, американцев Мо­зеса Фармера, Антонио Меуччи, Эмиля Берлиннера и Элайша Грея. Первая попытка создать прибор для передачи звуков на расстояние была предпринята Иоганном Филиппом Рейсом в 1861 г. Именно он впервые ввел термин телефон и наглядно продемонстрировал воз­можность переносить тональные сигналы на расстояние с помощью электрического тока. Эта разработка, однако, не получила распро­странения в силу ее технического несовершенства. И лишь 15 лет спустя, 14 февраля 1876 г., Александр Грехем Белл зарегистриро­вал свой патент на изобретение, которое он назвал «Усовершенст­вование в телеграфии». Обо всем этом автор уже имел удовольст­вие подробно написать в [42,43, 51]. Там же был отмечен значитель­ный вклад, который внесли в разработку принципов действия и кон­струкций телефонных устройств российские изобретатели проф. П.Д. Войнаровский, инженеры Ф.И. Балюкевич, Е.И. Гвоздев, М. Де-шевов, Г. Игнатьев, В.М. Нагорский, А.А. Новицкий, М. Махальский, К.А. Мосцицкий, Ю. Охорович, А.А. Столповский и др.

В этот список хотелось бы добавить еще несколько фамилий. Блестящий выпускник физико-математического факультета Петер­бургского университета Павел Михайлович Голубицкий создал в сво­ем имении в селе Тарусса Калужской губернии отечественный про­тотип Bell Laboratories, где было сделано немало изобретений в те­лефонии и где по его рисункам изготовляли первые телефоны и дру­гие электрические приборы, включая знаменитый многополюсный телефон. Он так писал в одном из своих всеподданнейших проше­ний: «Стремясь развить дело русской кустарной постройки простых электрических приборов, я поселился для сего в имении покойного отца моего и на свои личные средства устроил мастерскую, которая дает заработок моим ученикам - местным крестьянам...».

Примечательно внедрение телефонии в российском военно-мор­ском флоте. Огромные заслуги в этом, включая организацию отече­ственного производства телефонной аппаратуры и внедрение ее на боевых кораблях флота, принадлежат морскому офицеру Евгению Викторовичу Колбасьеву. Первая телефонная станция Колбасьева состояла из трех телефонов: два - у водолаза (из которых один ис­пользовался в качестве микрофона) и один - у старшины команды на корабле. Броненосец «Потемкин», в частности, и многие другие корабли имели телефонные установки Колбасьева, изготовленные и установленные крондштадтской мастерской.

Активно экспериментировал с первыми российскими телефо­нами действительный член Русского технического общества под­полковник Владимир Борисович Якоби, сын академика Б.С. Якоби. Он сообщал в своих записках Инженерному корпусу: «...в самое не­продолжительное время можно обучить армейских солдат обраще­нию с телефонными приборами, так что в случае внедрения тако­вых в войсках, это не встретит ни малейшего затруднения». В 1881 году В.Б. Якоби изобрел миниатюрный телефон, который на­зывался «телекаль» и представлял собой, по существу, вибрацион­ный телефонный сигнальный прибор. Этот телефонный аппарат с успехом демонстрировался в 1882 году на Второй Петербургской электротехнической выставке, которую отделяло более 100 лет от выставок Норвеком, где демонстрировались миниатюрные мобиль­ные телефоны с вибровызовами. Самому же В.Б. Якоби не было суждено увидеть практическое использование своих изобретений: материальные трудности, и без того слабое здоровье, а также на­следственный трудоголизм привели его к преждевременной кон­чине в августе 1884 года.

Не все российские изобретения были удобны иностранным кон­цессионерам, управлявшим тогда (да и только ли тогда?) электро­промышленностью России, что иллюстрируется, например, истори­ей микрофона Вредена. Международная телефонная компания Бел­ла в 1881 году обязалась приобрести привилегию P.P. Вредена на микрофон и внедрить его на телефонных станциях, строившихся в Петербурге и Москве, но, как оказалось впоследствии, целью фир­мы было не допустить своим «обязательством» распространения этого изобретения до окончания срока строительства телефонных станций, о чем P.P. Вреден писал в феврале 1882 года директору те­леграфов: «Так как Вашему превосходительству известно, что ... я по телефонному делу состою с Барановым в Международной Белев-ской компании, и что они обязались приобрести мою русскую при­вилегию на изобретенный мною микрофон, то я считаю долгом зая­вить,... что до сих пор... не исполнено ни одного из обязательств в от­ношении ко мне, и поэтому покорнейше прошу Ваше превосходи­тельство принять участие в охранении интересов русского изобре­тателя по телефонии».

Другие, не связанные, как В.Б. Якоби и Е.В. Колбасьев, воинской присягой российские изобретатели, например, СМ. Бердичевский-Апостолов и М.Ф. Фрейденберг, после тщетных попыток заинтере­совать своими работами отечественные государственные органи­зации и коммерческие фирмы, были вынуждены патентовать свои изобретения за границей.

Впрочем, косность и недальновидность отнюдь не являются свой­ствами исключительно отечественных госструктур. Крупные теле­коммуникационные компании во всем мире грешили (а подчас и те­перь грешат) тем же. Иллюстрацией этому может служить продол­жающееся с самого начала XXI века беспрецедентное падение ин­декса NASDAQ. Более наглядный пример - реакция телекоммуника­ционного гиганта XIX века компании Western Union на предложение Белла и его тестя Гардинера Хаббарда приобрести патент на теле­фон за 100 000 долларов. Одним из наиболее поучительных доку­ментов в истории телефонии является письмо, написанное группой специалистов, которые были уполномочены Western Union составить заключение по поводу этого предложения:

15 ноября 1876 года

Чаунси М. Депью

Президенту компании Western Union Telegraph Co.

Нью Йорк Сити

Уважаемый мистер Депью:

Наш комитет был образован согласно Вашему указанию для решения вопроса о при­обретении патента США 174.465 компанией Western Union Company. Мистер Гарди-нер Г. Хаббард и мистер А. Г. Белл, изобретатель, продемонстрировали нам свой при­бор, который они называют "телефоном", и изложили свои планы его применения.

Указанный "телефон" предназначен для передачи человеческой речи по телеграф­ным проводам. Мы обнаружили, что голос звучит очень слабо и неразборчиво, а при использовании длинных проводов между передатчиком и приемником звук становится еще слабее. С технической точки зрения мы не считаем, что это устройство когда-либо сможет передавать понятную речь на расстояние в несколько миль.

Господа Хаббард и Белл хотят установить свои "телефоны" практически в каждом доме или деловом предприятии нашего города. Эта идея абсурдна сама по себе. Более того, с какой стати кто-то захочет использовать такое неуклюжее и непрактичное устройство, если он может отправить посыльного на местную телеграфную станцию и передать оттуда ясно написанное сообщение в любой большой город Соединенных Штатов?

Специалисты-электрики нашей компании на сегодня уже разработали все сущест­венные улучшения в области телеграфии, и мы не видим причин, по которым следует поддержать группу неспециалистов с нелепыми и непрактичными идеями, коль ско­ро у них нет ни малейшего представления о том, как решить затронутые проблемы. Финансовые прогнозы мистера Г. Г. Хаббарда, хотя и звучат очень заманчиво, осно­ваны на необузданном воображении и на отсутствии понимания технических и эконо­мических аспектов существующего положения; при этом игнорируются технические ограничения, присущие их устройству, которое едва ли может быть более чем игруш­кой или лабораторной диковинкой. Мистер А. Г. Белл изобретатель, служит учите­лем в школе для плохо слышащих, и для его работы "телефон", возможно, имеет ка­кое-то значение, но при столь большом количестве недостатков не может всерьез считаться средством связи.

В свете изложенных фактов мы считаем, что предложение мистера Г. Г. Хаббарда о приобретении его патента за 100 000 долларов лишено здравого смысла, поскольку это устройство по своим возможностям не представляет для нас никакого интереса. Мы не рекомендуем его покупать.

Это легендарное письмо Чаунси Депью является, по-видимому, крупнейшей и грубейшей ошибкой во всей истории телекоммуника­ционного бизнеса.

В июле 1877 года образовалась компания Bell Telephone Compa­ny с Гардинером Хаббардом в качестве президента. Эта компания производила телефоны и продавала их, а также право на их исполь­зование. Первые коммерческие аппараты, предложенные Bell Tele­phone Company, состояли из цельного куска дерева (черный орех или красное дерево) с элементом, который служил и передатчиком, и приемником. Источником энергии служил, преимущественно, по­стоянный магнит, находившийся внутри устройства, а не батарея или внешний источник электропитания. Каждый телефонный аппарат имел прямое соединение с другим аппаратом через частную линию, которую обычно телеграфисты сдавали в аренду телефонной ком­пании. В первых рекламных объявлениях пользование двумя теле­фонами и соединяющей их линией предлагалось за $20 в год для общественных целей и за $40 в год - для корпоративных; при этом обеспечивалось бесплатное техобслуживание.

Одним из клиентов Bell Telephone была компания New England Telephone Company, образованная в 1878 году. Первую коммерче­скую телефонную станцию, о которой речь пойдет ниже, она откры­ла в Нью-Хэвене. Тогда, к концу 1877 года, в пользовании находи­лось свыше 600 телефонов, а рост популярности изобретения ассо­циировался с кабинетами, заполненными телефонами, и со столба­ми, увешанными проводами воздушных линий связи (рис. 1.1).

В 1880 году компании New England Telephone Company и Bell Tele­phone Company слились и образовали American Bell Telephone Com­pany, впоследствии - знаменитую AT&T. Компания Western Electric была в то время производителем электрического оборудования для Western Union и находилась под ее корпоративным управлением. В 1882 году American Bell тайно купила кон­трольный пакет акций Western Elec­tric. Этот маневр, который тогда не­которые считали грабительским, обеспечил American Bell необходи­мые дополнительные производст­венные мощности и нанес Western Union сокрушительный удар, от кото­рого она фактически так никогда и не оправилась. AT&T выкупила Western Union в 1911 году. В 1908 году прези­дентом AT&T стал Теодор Вейл, а к 1911 году AT&T превратилась в Bell System, корпоративная структу­ра которой оставалась почти неиз­менной до распада компании в 1984 году. В 1923 году AT&T создала Bell Telephone Laboratories в качестве сво­ей дочерней компании, на которую возлагались исследования и разработки.


Рис. 1.1 Телефонная сеть до коммутации каналов
С егодня все воспринимают, как саму собой разумеющуюся, воз­можность связаться по телефону с людьми, являющимися пользо­вателями самых разных местных и междугородных сетей. Так было не всегда. К 1885 году в США существовало уже более 300 лицензи­рованных телефонных компаний, а телефону было всего лишь де­вять лет. Начиная с этого времени и по 1907 год, людям часто прихо­дилось иметь два телефона: один для связи с абонентами Bell Tele­phone Company, а второй - для связи с людьми, жившими в городе, который обслуживала другая телефонная компания. Независимые телефонные компании и компания Bell не «разговаривали» друг с дру­гом, между ними отсутствовало какое-либо взаимодействие. В 1910 году компания AT&T выдвинула стратегию взаимоувязанной телефонной связи, и из этой стратегии выросла телефонная сеть об­щего пользования. В обмен на предоставление компанией AT&T та­кого универсального обслуживания Федеральное правительство США предоставило ей монополию на телефонную связь, которую затем неоднократно отбирало. Большая часть других стран избежа­ла этого неудобного периода и с самого начала создавала взаимо­увязанные национальные сети, которые, в свою очередь, объедини­лись в единую всепланетную сеть связи.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации