Периферийные устройства ЭАТСЦ

Лабораторная работа

1. Цель работы

Изучить построение и работу схем периферийных устройств (ПУ) ЭАТСЦ- абонентских комплектов (АК) и комплектов ЦСЛ (КЦСЛ), которые используются для подключения абонентских линий (АЛ) и цифровых соединительных линий (ЦСЛ) в коммутационную систему (КС) ЭАТСЦ.

2. Порядок выполнения работы.

2.1. Изучить конструкцию плат АК и КЦСЛ и их размещение в кассетах на стативах ЭАТСЦ типов «Квант СИС», «Хайком 342» и «МД110»

2.2. Изучить схемы и работу АК и КЦСЛ.

2.3. Разработать структурные схемы соединительных трактов между двумя АЛ (через два АК, две КС, два КЦСЛ и ЦСЛ).

2.4.Ответить на контрольные вопросы к работе.

2.5. Составить отчеты по работе в виде структурной схемы тракта между двумя АЛ через две КС, два КЦСЛ и одну ЦСЛ и ответить на контрольные вопросы.

3. Объект работы

Объектом работы являются платы АК и КЦСЛ лабораторных ЭАТСЦ.

4. Методические указания по выполнению работы.

4.1. В лаборатории установлены ЭАТСЦ двух типов – СИ 2000 V5 и СИ 3000 V6. В качестве образцов в лаборатории также имеются платы АК и АКЦ от ЭАТСЦ типов «КвантКЭ» и «МД110». На всех этих объектах можно ознакомиться с конструкцией плат, кассет и стативов ЭАТСЦ разных типов и получить представление о подключении АЛ и СЛ в оборудование этих АТС.

4.2. Для изучения схем и работы АК следует использовать рис 1. На нем для удобства изучения представлены упрощенные схемы двух АК, включенных в разные абонентские блоки (или мультиплексоры МП), в которые в свою очередь через КЦСЛ подключено по одной ЦСЛ класса Е1 (двусторонняя ЦСЛ со скоростью передачи сигналов в 2,048 Мбит/сек, в составе которой 32 двухсторонних ЦСЛ Е0 со скоростью передачи 64 кбит/сек.)

Добавляя к АЛ схемы двух телефонных аппаратов (ТА №1 и №2), а к двум ЦСЛ структурную схему КС, можно рассмотреть общую схему процесса связи между двумя ТА чрез АК, МП, КЦСЛ, ЦСЛ и КС ЭАТСЦ. Из схемы АК видно, что каждая из двухпроводных АЛ включена в АК через предохранители и после предохранителей между проводами «а» и «в» каждой АЛ включен разрядник.

Эти устройства защищают микросхемы АК от перенапряжений и сверхтоков, которые могут попасть в АК из АЛ. Далее в АК в каждый из проводов АЛ включено по группе переключающих контактов реле контроля линии (РКЛ). При поступлении из ЦУУ в ПУУ абонентской платы диагностической команды включить «контроль абонентской линии №…» из ПУУ включается соответствующее реле РКЛ и через контакты АЛ переключается от АК к устройству контроля линии (УКЛ). Оно по определенной программе проверяет АЛ по 5-7 параметрам (наличие земли или + на каждом из проводов, сопротивление шлейфа и т.п.), после чего передаёт результаты проверки в ПУУ, оно, в свою очередь, передаёт эту информацию в ЦУУ. После контактов РКЛ в каждый из проводов включено по группе таких же контактов реле подключения к АЛ известительного сигнала «посылка вызова» (РПВ).

При поступлении из ЦУУ в ПУУ абонентской платы управляющей команды «передать в АЛ №… сигнал вызова» ПУУ по определенной программе включаются соответствующие реле РПВ через его контакты к АЛ на 1 секунду. Через 4 секунды будет подключаться генератор (ГПВ) переменного тока с частотой 25Гц и напряжением около 70В. При этом, как видно из схемы, ток периодически через 4 секунды, на 1 секунду идет в АЛ, но попадание тока с таким высоким напряжением в АК исключается.

Следует отметить, что в АК современных ЭАТСЦ электромеханические реле РКЛ и РПВ заменены на электронные контакты, так что схемы взаимодействия ПУУ с электронными аналогами реле РКЛ и РПВ значительно сложнее (см 1, ξ8, 8, стр. 410-415).

После контактов реле РПВ в АЛ подключена микросхема питания (МП). Вместе с обмотками трансформатора, разделенными конденсатором (С) эта МП составляет мост питания, через который к АЛ подключается центральная батарея ЦБ. МП имеет достаточно сложную схему и представляет собой аналог катушек индуктивности (дросселей), предотвращающих переход разговорных токов из одной АЛ в другие, через ЦБ.

Поэтому переходное затухание для сигналов из одного АК в любой другой составляет не менее 70дБ.

В состав МП входит также электронное реле с контактом на замыкание, называемом точкой сканирования -ТС. Когда в ТА трубка с М и Т находится на месте, в АЛ через контакты рычажного переключателя РП и через конденсатор С включены обмотки звонка переменного тока.

В этом случае цепи постоянного тока от ЦБ через МП и АЛ нет. В МП электронное реле не работает и его контакт ТС остается разомкнутым.

Если абонент снимет трубку с аппарата, то в ТА через контакты РП происходит переключение АЛ от цепи звонка на цепь, в которую включены микрофон и обмотка трансформатора схемы подавления местного эффекта. В этом случае, в АК образуется цепь подачи постоянного тока от ЦБ в АЛ через МП и обмотки трансформатора дифференциальной системы АК.

При протекании постоянного тока через МП электронное реле в ней срабатывает и контакт ТС замыкается.

В ПУУ под действием генератора тактовых импульсов (ГТИ) во все АК на их ТС периодически (например, через каждые 8мсек.) поступают импульсы сканирования состояний АК (обычно это земля + или 0). Если ТС разомкнута, то в ПУУ сканируется 1, а если ТС замкнута, то 0.

Результат сканирования всех ТС, всех АК на плате (или даже на нескольких платах АК) из ПУУ также периодически, через выделенный сигнальный канал ВСК) передается в ЦУУ в виде «слова» из нескольких 0 и 1, так что в памяти ЦУУ всегда есть вся информация о состоянии всех АК АТС.

В частности, если в рассмотренном ранее случае передачи в АЛ сигнала ПВ от ГПВ, абонент в течении интервала между сигналами ПВ снимет трубку, то через МП в АЛ пойдет ток питания и ТС в ней замыкается. В этом случае при поступлении из ЦУУ в ПУУ очередной управляющей команды на сканирование АЛ абонентской платы (через каждые 8-10 мсек.), ПУУ фиксирует новое состояние АЛ и АК («занятие АЛ») и передает информацию об этом в ЦУУ. ЦУУ анализирует её, после чего передает в ПУУ управляющую команду «отключить передачу СПВ от АЛ №…». Получив эту команду, ПУУ прекращает включение соответствующего реле РПВ, прекращая тем самым и передачу СВ в АЛ от ГПВ.

В КС цифровых АТС соединение одного абонента с другим осуществляется по двусторонним трактам. Каждый такой тракт состоит из тракта передачи и тракта приема, то есть по существу является четырехпроводной линией. Поэтому в АК выполняется переход с двухпроводной, двухсторонней АЛ на четырехпроводный тракт, состоящий из трактов передачи и приема одностороннего действия. Такой переход осуществляется с помощью дифференциальной системы ДС, подобной той, которая впервые была использована в ТА для подавления местного эффекта.

На рис.1 для простоты представления в АК использована трансформаторная ДС, но в более современных ЭАТСЦ, как правило используют намного более сложные микропроцессорные ДС (см стр. 1, ξ8, 8,410).

При передаче речи от абонента переменный ток от микрофона идет по АЛ в АК и через ДС в передающий тракт после ДС. В передающей части четырехпроводного тракта после ДС обычно установлен высококачественный фильтр низкой частоты (ФНЧ) с полосой пропускания до 4 кГц, так как амплитудно-импульсный преобразователь (АИМ) очень критичен к верхней границе полосы частот.

Далее после фильтра в передающей части обычно стоит логарифмический усилитель НЧ (слабые сигналы усиливает, сильнее, а сильные слабее), и лишь затем ограниченный по частоте и выровненный по средней амплитуде переменный ток (речевой сигнал) поступает на аналого-цифровой преобразователь АЦП. В состав АЦП входит аналого-импульсный модулятор АИМ и кодер.

В АИМ из тока через каждые 125 мксек высекается очередной фрагмент сигнала длительностью 3,9 мксек, который затем подается в кодер. В кодере фрагмент сигнала с определенной амплитудой напряжения попадает на ряд последовательно включенных высокоточных резисторов, с которых через электронные ключи, последовательно, с интервалом около 0,5 мксек (за эти 3,9 мксек) считывается информация о величине этой амплитуды в виде двоичного числа из 8 единиц и нулей (битов).

Оценка амплитуды выполняется приближенно (на последнем ключе возникает ошибка квантования), но из-за нелинейного ряда значений резисторов (каждый следующий несколько больше предыдущего), оценка получается достаточно точной.

Первый бит определяет знак сигнала (положительная полуволна-0, отрицательная-1), а следующие семь определяют уровень напряжения сигнала, полученный из 128 возможных (в частности, если нет сигнала т.е. абонент молчит, то все семь бит это нули, а если он кричит, то почти все семь бит -единицы).

Полученные двоичные числа от 30/32 АК поступают в мультиплексор MUX, в котором они выстраиваются в последовательный ряд в рамках интервала в 125 мксек, но с выделением 3,9 мксек для каждого числа (канального интервала КИ), так что всего за каждый период 125 мксек будет организовано 125/3,9=32 КИ от 0 до 31. С выхода MUX эта последовательность из 32*8=256 нулей и единиц, и поступает в комплект ЦСЛ для последующей передачи.

При приеме цифровых сигналов на двусторонней стороне ЦСЛ, они поступают в КЦСЛ, так что с его выхода на вход другого MUX, непрерывно поступает последовательность нулей и единиц. MUX из непрерывного потока выделяет отдельные канальные интервалы с блоками битов (байты) и последовательно распределяет эти байты по приемным входам цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) АК.

В состав ЦАП входит декодер и демодулятор. В декодере по принятому двоичному числу восстанавливается импульс тока длительностью 3,9 мксек с амплитудой напряжения, фактически равной тому значению, с которым такой же импульс тока поступал на кодер (на исходящей стороне). Этот импульс фактически представляет собой совокупность импульсов переменных токов с разной частотой и фазой. Поэтому, подавая его на нелинейный элемент демодулятора, на выходе демодулятора получают совокупность этих токов длительностью 125 мксек и с очень небольшими амплитудами.

Учитывая то, что импульсы из декодера в демодулятор поступают с интервалом в 125 мксек, на выходе демодулятора образуется непрерывный сигнал, в составе которого есть и токи речевого сигнала.

Далее этот сигнал поступает на усилитель приема, на выходе которого включен высококачественный ФНЧ с полосой 4кГц. Этот фильтр выделяет из совокупности токов исходный речевой сигнал и направляет его в ДС АК, через которую эти токи поступают в АЛ другого абонента и далее в ТА и телефон этого абонента.

При приеме ДС АК работает так, что на балансном контуре (БК) и на обмотке трансформатора в тракте передачи образуются почти одинаковые по амплитуде, но противоположные по фазе сигналы. Эти сигналы компенсируют друг друга, так что в тракт передачи сигнал с приемного тракта почти не поступает (переходное затухание составляет менее 30 дБ). При этом следует отметить, что такая ДС хорошо работает лишь в том случае, когда Zл=Zбк, что не всегда соблюдается. Поэтому в АК современных ЭАТСЦ используются очень сложные микроэлектронные ДС с эхоподавителями на микропроцессорах (см 1, ξ8, 8, стр. 410-415).

На сетях телефонной связи используются несколько десятков типов ЭАТСЦ, но АК в них имеют одни и те же элементы, хотя и разные схемы их исполнения. Поэтому для лучшего понимания этих схем основные элементы АК имеют международные обозначения, объединенные в виде аббревиатуры BORSCHT (по-русски это звучит как борщ).

В этом сочетании букв каждая из них имеет следующее содержание:

В - сокращенное от “battery”, то - есть центральную батарею для питания микрофонов в ТА и U=48(64) В

О – сокращенное от “overvoltage protection”, то – есть защита от перенапряжений из АЛ с U .

R – сокращенное от “ringing”, то – есть передача в АЛ “СПВ” – переменного тока с f=25 Гц и U .

S – сокращенное от “signaling”, то – есть прием линейных и управляющих сигналов от абонента («занятие» АЛ, «НН ШИ», «ответ»).

С – сокращенное от “coding”, то есть кодирование и декодирование разговорных и известительных сигналов с помощью АЦП и ЦАП

Н – сокращенное от Нybrit, то есть международное обозначение дифференциальной схемы для перевода с двухпроводной на четырехпроводную линию, и имеющей защиту от попадания токов с приемной части в передающую часть этой линии.

Т – сокращенное от “testing”, то – есть элементов контроля и проверки характеристик АЛ, а иногда и АК. При этом весь комплекс устройств АК обычно имеет аббревиатуру SLIC (Subscriber Line Interface Cerkuit – цех сопряжения (или стыка) с абонентской линией). Более подробные сведения об АК, как уже упоминалось ранее, изложены в (1, ξ8.8).

4.3. После изучения схем АК, используя две схемы ТА, две схемы АК (рис 1) и фрагмент структурной схемы ЭАТСЦ, но котором представлена КС, можно представить общую схему аналого-цифрового и цифро-аналогового тракта между двумя ТА и рассмотреть его работу при передаче-приеме речевых сигналов в ТУ и в другую стороны.

В этой комплексной схеме выявить назначение и работу комплектов ЦСЛ (КЦСЛ). Как видно из схемы КЦСЛ устанавливают при сопряжении MUX (или КС абонентского блока) с ЦСЛ, также при сопряжении ЦСЛ с КС ЭАТСЦ.

Дело в том, что битовые сигналы, то - есть нули и единицы на входах и выходах MUX, а также на входах и выходах КС, представляют собой однополярные сигналы с очень небольшим напряжением (несколько мВ-единицы и на порядок меньше мВ-нули) и очень малой длительностью (около 0,5 мксек.). Передавать такие сигналы по длинным проводным кабельным линиям (даже на десятки, не говоря уже о сотнях и тысячах метров) фактически невозможно из-за большого затухания, а следовательно, и искажения этих сигналов.

Поэтому КЦСЛ- это прежде всего станционный регенератор(восстановитель) сигналов, так что с его выхода в ЦСЛ идет передача сигналов (единиц) с напряжением около 3,5В (с уровнем около +5дБ).

Для обеспечения ещё большей помехозащищенности этих сигналов, последовательно идущие единицы кодируют импульсами напряжения разной полярности, то – есть используют квазитроичный код(как бы троичный код +1, 0 и -1, хотя в действительности он двоичный 0 и 1).

Более того на выходе и на входе КЦСЛ устанавливают специальные трансформаторы, так что последовательность разнополярных импульсов в ЦСЛ фактически поступает в виде переменного тока с тактовой частотой около 1мГц. В результате, например, при использовании в КЦСЛ такого очень распространенного кода, как HDB3 (высокоуровневый, цифровой, бинарный, троичный), по обычной кабельной проводной линии (кабель ТПП 100*2*0,5 мм) организовать ЦСЛ длиной от 1 км (с не более чем 10 соединений в муфтах и в коробках) до 3 км (сплошная КЛС).

Кроме регенераторов передачи и приема в состав КЦСЛ входят также устройства введения(и выведения) в тракты ЦСЛ сигналов синхронизации (“CC” в 0 байте каждого цикла) и сигналов управления (“ВСК” в 16 байте каждого цикла). В частности на рис. 1 показано, что на 16 вход MUX включен ВСК, к которому подключено ПУУ с ЦУУ (через его Пр/ДСУ) осуществляется через ВСК.

Следует также отметить, что если ЦСЛ уплотнена более мощной ЦСП (класса Е2, Е3 или STM1/4), то выходы (и входы) КЦСЛ подключают к соответствующим входам (выходам) этих ЦСП. Если для организации ЦСЛ используется другая несущая система (другой тип кабеля или ВОЛС), то на выходе (входе) КЦСЛ устанавливают согласующий комплект линейного тракта (КЛТ).

4.4. Изучив назначение, схемы и принципы работы АК и КЦСЛ, следует ответить на контрольные вопросы и подготовить ответ к работе.

5. Контрольные вопросы

5.1. Поясните роль микросхемы МП и ТС в ней.

5.2. Поясните роль ДС и главное условие её хорошей стороны.

5.3. Поясните назначение и характеристики ФНЧ и Ус.

5.4. Поясните назначение и состав АЦП и ЦАП.

5.5. Поясните назначение ПУУ, РКЛ и РПВ.

5.6. Поясните назначение ВСК.

5.7. На схеме (рис1) обозначьте виды сигналов на входах и выходах.

5.8. Расшифруйте словосочетание BORSCHT.

5.9. Расшифруйте словосочетание SLIC.

5.10. Расшифруйте словосочетание HDB-3.

5.11. Что означает слово «квазитроичный».

Дата добавления: 2015-06-26