АВТОМАТИЧЕСКАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
На автоматических телефонных станциях (АТС) сам абонент управляет оборудованием, осуществляющим поиск и соединение нужных ему линий связи. Некоторое представление об автоматическом соединении при осуществлении телефонной связи даёт упрощенная схема автоматической телефонной станции на три номера (рис. 2.14).
У каждого абонента устанавливается телефонный аппарат 1, в котором имеется ключ - номеронабиратель 2 и микротелефонная трубка. Телефонный аппарат подсоединяется к двухпроводной линии, в которую последовательно включены источник питания 8 и релейный искатель на три номера, установленные в здании АТС. Для полного использования линейной сети в здании АТС все линии группируются на специальном устройстве, называемом кроссом. Релейный искатель состоит из электромагнита б, храпового колеса 3, ламели 5, подвижных щёток 4. Ламели всех искателей, имеющие одинаковые номера, соединяются параллельно, образуя многократное поле 7.
Рис. 2. 14. Схема АТС на три номера:
1 - телефонный аппарат; 2 - номеронабиратель; З - храповое колесо;
4 - подвижная щетка (токосниматель); 5 - ламель; 6 - электромагнит;
7 - многократное поле; 8 - источник питания
В процессе соединения линии связи абонент, снимая микротелефонную трубку, приводит в действие рычажный переключатель телефонного аппарата и подсоединяет ключ - номеронабиратель к линейным проводам АТС, образуя электрическую цепь: «плюс» источника питания 8, электромагнит 6 релейного искателя, верхний линейный провод аппарата абонента 1, ключ - номеронабиратель 2, нижний линейный провод, «минус» источника питания 8. Набрав соответствующий номер, например 2, абонент дважды замыкает контакт номеронабирателя 2 телефонного аппарата 1. При первом замыкании якорь электромагнита 6 релейного искателя притягивается и происходит переход подвижных щёток 4 на соседние ламели 5.
Вторичное замыкание цепи вызывает переход щёток на ламели, к которым подсоединены линейные провода второго абонента. Таким образом, разговорные приборы телефонных аппаратов будут соединены между собой. Построение АТС по принципу непосредственного включения абонентских линий в линейные искатели (ЛИ) является неэкономичным, так как требует большого количества дорогостоящих искателей. А так как каждый искатель является индивидуальным прибором отдельного абонента, то коэффициент использования их будет чрезвычайно низкий. Поэтому ЛИ делают коллективного пользования, предоставляя их только на время соединения.
Для подключения любой абонентской линии к любому из свободных ЛИ в состав оборудования АТС вводят ступень предварительного искателя (ПИ). В этом случае абонентская линия соединяется на станции с контактными искателями малой ёмкости, выполняющими функции предварительного искателя. Их число равно числу абонентских линий. Выводы контактного поля, имеющие одинаковые номера у всех ПИ, запараллеливают, и к ним подключаются контакты ЛИ, являющиеся приборами, предоставленными абонентам только на время установления соединения и разговора.
Увеличение ёмкости АТС достигается применением группообразования, сущность которого состоит в том, что общая ёмкость АТС делится на группы, ёмкость которых равна ёмкости контактного поля ЛИ, а между ступенями ПИ и ЛИ вводится дополнительная ступень - ступень группового искания (ГИ) (рис. 2.15). Назначением этой ступени является выбор группы, в которой находится линия вызываемого абонента. В качестве ГИ используются коммутационные приборы, как и для ступени ЛИ.
Рис. 2.15. Схема АТС с дополнительными ступенями искания
Таким образом, центральная АТС - это основной элемент сети, с помощью которого устанавливаются временные соединения между ее абонентами. Для отслеживания хода установления соединения на АТС имеются также служебные каналы, обеспечивающие доставку пользователям тональных сигналов и сообщений, а также посылку вызова по набранному номеру. На рис. 2.16 показаны основные компоненты центральной АТС.
Матрица сетевых коммутаторов или блок коммутаторов представляет собой структуру, которая соединяет абонентские и магистральные линии между собой.
Блок коммутаторов может быть следующих типов:
• электромеханическим, в котором используются контакты реле, соединяющие отдельные электрические каналы передачи между двумя пользователями;
• электронным, с использованием отдельных полупроводниковых коммутационных элементов для соединения с конечным устройством;
• цифровым, в котором соединения обеспечиваются путем трансформации временных интервалов, когда речевой сигнал проходит от одного конечного устройства к другому.
На электромеханических АТС используются автоматические коммутационные устройства электромагнитного действия (реле, искатели, соединители) и бесконтактные переключающие устройства.
Электромагнитные реле представляют собой электромагнитные механизмы, которые приводятся в действие электрическим током и создают при срабатывании ряд вторичных электрических цепей.
Рис. 2.16. Компоненты центральной АТС
Искатели, являющиеся электромагнитными механизмами, имеют один вход и несколько выходов, при этом вход искателя может быть соединён с любым входом своей группы.
Соединители представляют собой электромагнитные коммутирующие устройства, позволяющие осуществлять соединение любого входа данной группы с каждым входом своей группы.
Бесконтактные переключающие устройства подразделяются на магнитные и электромагнитные и обеспечивают значительное сокращение времени на установление соединений. Коммутационные устройства АТС должны обеспечивать правильное установление соединения абонентов с образованием надежного электрического контакта, иметь малое время действия с возможностью его изменения, быть простыми и экономичными в изготовлении, долговечными и экономичными в эксплуатации, иметь небольшой вес, габариты, вносить минимальные искажения в тракт передачи.
На основании перечисленных выше коммутационных устройств в настоящее время для организации телефонной связи используются:
• декадно-шаговые АТС;
• координатные АТС;
• квазиэлектронные АТС;
• электронные (цифровые) АТС.
Декадно-шаговые АТС используют в своей работе электромагнитные механические шаговые и декадно-шаговые искатели. Основной недостаток указанных АТС - неустойчивость и износ контактов, движущихся механизмов, а также большие шумы, вносимые в разговорный тракт механическими искателями.
В координатных АТС используются многократные координатные соединители (МКС), которые являются приборами релейного действия, где соединения выполняются релейными контактами, приводимыми в действие при помощи электромагнитов. В АТС координатной системы отсутствуют указанные выше недостатки декадно-шаговых АТС. Однако, все рассмотренные электромеханические коммутационные устройства (реле, искатели и соединители) обладают значительной инерционностью. Время, необходимое для включения и выключения механических контактов, относительно велико и составляет 5 - 35 мс.
Применение элементов бесконтактной коммутации позволяет значительно сократить время действия переключающих устройств.
К элементам бесконтактной коммутации релейного действия, имеют искажение, в большинстве случаев два состояния (включение - выключение), можно отнести магнитные элементы с прямоугольной петлёй гистерезиса (герконовые реле или ферриты), отличающиеся быстродействием и долговечностью, так как магнитные свойства ферритовых сердечников практически не меняются с течением времени.
АТС с электронным централизованным управлением, в коммутационной системе которых применяются быстродействующие реле, получили название квазиэлектронных (т.е. почти электронных) АТС.
В квазиэлектронных АТС (АТСКЭ) в качестве коммутационных элементов чаще всего используются герконовые реле или ферриты, имеющие два устойчивых состояния «да» или «нет», т. е. в рабочем состоянии элемента есть импульс «1», а в свободном - «0». Это даёт возможность широкого применения двоичного кода при обработке и передаче информации, а также в различных управляющих и сервисных программах.
В качестве централизованного управляющего устройства АТСКЭ применяются специализированные электронно-вычислительные машины - ЭВМ, работающие по соответствующим программам.
В структурной схеме АТСКЭ можно выделить следующие основные блоки станции (рис. 2.17):
• коммутационное поле (КП);
• периферийные управляющие устройства (ПУУ);
• внешние устройства (ВУ);
• центральное управляющее устройство (ЦУУ);
• оборудование общего канала сигнализации (ОКС).
Рис. 2.17. Структурная схема АТСКЭ с программным управлением
В коммутационное поле через абонентские комплекты АК включаются абонентские линии с телефонными аппаратами (ТА). Исходящие и входящие соединительные линии включаются соответственно через комплекты исходящих ИКСЛ и входящих ВКСЛ соединительных линий. В коммутационном поле осуществляется их соединение друг с другом, а также с приёмниками (Пр), передатчиками (Пер), шнуровыми (ШК) и служебными комплектами (СК).
Комплект АТСКЭ разделяется на две основные группы:
• линейные;
• станционные.
Линейные комплекты, к которым относятся АК, ИКСЛ, ВКСЛ, обеспечивают включение линий в АТС. Абонентские линии являются линиями двухстороннего действия, т.е. их занятие может производиться с двух сторон: со стороны абонента при исходящей связи или со стороны станции при входящей связи. Соединительные линии могут быть как одностороннего действия (исходящие и входящие), так и двухстороннего. К станционным комплектам относятся шнуровые комплекты ШК, служебные комплекты СК и комплекты приёма и передачи информации. Шнуровые комплекты используются при внутристанционной связи. Служебные комплекты обеспечивают передачу абонентам акустических сигналов и посылку вызовов. Комплекты передачи информации принимают от абонента сигналы набора номера (приёмники) и передают накопленные шифры номера (передатчики) на встречные АТС.
АТС бывают оконечные (ОС), узловые (УС), центральные (ЦС), а также ведомственные узлы автоматической коммутации (УАК - В) с заданной программой управления.
Однако бесконтактные переключающие устройства также имеют недостатки, одним из которых является их сравнительно большое сопротивление (десятки Ом) в открытом состоянии и конечное сопротивление (десятки, сотни Ом) в закрытом состоянии. Это приводит к недопустимо большому затуханию, вносимому в тракт телефонной передачи электронными контактами. В настоящее время разработаны более совершенные бесконтактные переключающие устройства с использованием полупроводниковых приборов, полевых транзисторов, микросхем и других элементов.
Достижение электронной и вычислительной техники позволили создать качественно новые системы автоматической электронной коммутации в электронных АТС.
Принцип построения коммутационной системы и управляющих устройств электронной АТС с пространственным разделением каналов такой же, как и в АТСКЭ. Электронный соединитель имеет п входов и m выходов, расположенных в виде координатной сетки (матрицы). для подключения любого входа к любому выходу должен открыться соответствующий электронный контакт.
В ЭАТС с временным разделением каналов элементами коммутационной системы работают в режимах разных временных каналов, что позволяет одновременно устанавливать соединение через один и тот же коммутационный элемент. Это приводит к повышению использования коммутационной системы, а следовательно, к улучшению ее эксплуатационных показателей при сохранении требуемого качества тракта передачи информации. Совершенствование коммутационной техники ведётся в направлении повышения надёжности за счёт применения новейших электронных элементов и герметизированных контактов, снижения потребляемой мощности и габаритов станции.
В настоящее время для организации телефонной связи в гарнизонах пожарной охраны используется большая номенклатура технических средств проводной связи. К средствам проводной связи относятся:
• автоматические телефонные станции различных систем и ёмкости (декадно-шаговые, координатные, квазиэлектронные, электронные);
• пульты оперативно-диспетчерской и оперативной связи различных типов и ёмкостей;
• системы оповещения;
• системы радиотелефонной связи;
• устройства аудио-, видеозаписи и оргтехника;
• системы телевидеонаблюдения.
Задачей автоматизации управления процессом соединения абонентов телефонной сети пожарной охраны является переход на современные цифровые технологии телекоммуникаций, обеспечение функционирования всех средств проводной связи в едином номерном пространстве МЧС России.
2.4. ПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ ГПС ПО ЛИНИЯМ СПЕЦИАЛЬНОЙ СВЯЗИ «01»
Сеть проводной связи гарнизона пожарной охраны включает в себя телефонную связь по линиям специальной связи «01», предназначенную для связи с единой дежурно-диспетчерской службой (ЕДДС) любого абонента ГАТС, имеющего выход на соответствующую АТС (РАТС) и использующего соединительные линии и коммутационное оборудование узлов специальной связи (УСС) городских АТС.
Городская телефонная сеть имеет специальную аппаратуру, которая осуществляет вызов сокращённым, обычно двухзначным набором телефонного номера. Сокращение количества знаков при наборе номера «01» необходимо для ускорения соединения и для облегчения запоминания населением единого номера спасения. С этой целью на одной из ГАТС создаётся узел специальной связи, а в крупных городах УСС создаётся отдельно.
На УСС имеются групповые искатели (ГИ) специальной службы, и при наборе цифры 0 абонентом телефонной сети осуществляется соединение с УСС городской телефонной сети, а при наборе цифры 1 устанавливается связь с диспетчером ЕДДС по одной из линий специальной связи 01».
По категориям пожарной опасности абонентов телефонной сети можно разделить на:
• абонентов квартирного сектора (индивидуальных или коллективных);
• абонентов хозяйственного сектора (учреждения, предприятия и т.д.);
• абонентов телефонов-автоматов;
• абонентов учрежденческой телефонной сети.
На рис. 2.18 приведена схема связи абонентов ГАТС по спецлиниям «01» с диспетчером ЕДДС.
Связь между АТС и УСС производится по специально выделенным пучкам соединительных линий. По этим линиям следуют сообщения (вызовы) не только о пожарах, но и вызовы экстренного характера («02» - милиция, «03» - скорая помощь, «04» - горгаз), а также вызовы оперативно-информационных специальных служб города (05 - 09).
На УСС происходит разделение вызовов различных специальных служб города по направлениям. Это происходит путем установки искателей первую ступень (пожарная охрана), вторую ступень (милиция) и т.д. Узел спецсвязи соединяется с ЕДДС пучком соединительных линии (СЛ), т.е. спецлиний «01» через комплекты реле соединительных линий специальных служб.
Показанная на рис. 2.18 схема связи по линиям «01» гарнизона пожарной охраны города работает следующим образом: абонент, набрав цифру 0, попадает на свою РАТС и через предварительный ПИ и групповой искатель IГИ соединяется с групповым искателем УСС. Набрав цифру 1, сигнал, пройдя через групповой искатель 2ГИ, поступает на ЕДДС, где установлены пульты (ПОС) или станции оперативной связи (СОС). Линии специальной связи «01» заводятся на станцию оперативной связи через линейный комплект (ЛК) СОС. Обычно число линий «01» больше числа диспетчеров, обслуживающих поступающие вызовы. При поступлении вызова о пожаре в тот момент, когда все диспетчеры заняты, вызов, занимая свободную линию, ожидает начала обслуживания на удержании.
Устройство определения номера (УОН) предназначено для экстренного запоминания го определения номера абонентов, включенных в АТС и оснащенных аппаратурой автоматического определения номера, при вызове ими диспетчеров экстренных служб города: «01», «02», «09». УОН является дополнительным оборудованием к станции оперативной связи и взаимодействует с оборудованием АТС через специальные комплекты соединительных линий.
Рис. 2.18. Схема связи абонентов по линиям специальной связи «01»:
КСВ - комплект связи внешний: 1 - ведомственная сеть МЧС; 2 - абонентские
линии; З - линии «01»; 4 - внешний узел связи; 5 - однотипная станция по соедини-
тельным линиям; 6 - внешний канал тональной частоты (ТЧ); АК - абонентский ком-
плект; КМБ - комплект местной батареи; ЭАТС-ОС - электронная АТС - оконечная
станция; ЦС - центральная станция; УС - узел связи
При определении номера телефона абонента диспетчер ЦУС осуществляет запуск ППУ - приемопередающего устройства УОН нажатием кнопки на устройстве ППУ. Сигнал запроса от ППУ поступает в ПУ - приемное устройство абонентского комплекта. После запуска ПУ информация о номере и категории телефона вызывающего абонента поступает на ЦУС в ПIIУ и на индикаторном табло высвечивается номер и категория вызывающего телефона.
В зависимости от поступающей нагрузки спецлинии «01» на УСС могут включаться полнодоступно или неполнодоступно.
(Полнодоступное включение ПВ) характеризуется тем, что любая линия пучка связи, включения выхода коммутационной системы, доступна любому источнику нагрузки, включаемому к входу коммутационной
Неполно доступное включение (НПВ) - это такое включение линий, когда каждый из входов используемых коммутационных приборов не может подключиться по всем линиям пучка, поскольку не имеет к ним полного доступа.
Как при ПВ, так и при НПВ схемы соединения могут быть однозвенными и многозвенными. В пожарной охране применяются в основном однозвенные включения, при которых вход и выход коммутационной системы соединяются через одну точку коммутации (один элемент).
Известно, что на ЕДДС, кроме потоков сообщений о пожаре, поступает и большое количество других вызовов, в том числе и ложных, которые создают значительную нагрузку на диспетчера.
К вызовам-помехам относятся:
• вызовы в целях получения справочной информации, а также вызовы, связанные с шалостью детей;
• вызовы, поступившие в результате ошибочного набора номера 01, а также по причинам сбоя и несовершенства оборудования АТС и УСС;
• вызовы, не сопровождающиеся речью;
• вызовы, когда диспетчер принимает сигнал отбоя.