Обмен телефонами - Telephone exchange

А телефонный оператор ручное соединение вызовов с помощью кабельных пар на телефонном коммутаторе
Современный центральный офис, оборудованный голосовой связью и широкополосный возможности данных

А обмен телефонами, телефонный коммутатор, или Центральный офис это телекоммуникации система, используемая в телефонная сеть общего пользования (PSTN) или на крупных предприятиях. Он соединяет телефонные абонентские линии или виртуальные цепи цифровых систем для установления телефонные звонки между подписчиками.

С исторической точки зрения, термины электросвязи со временем использовались с различной семантикой. Период, термин обмен телефонами часто используется как синоним Центральный офис, а Bell System срок. Часто Центральный офис определяется как здание, используемое для размещения внутри завода оборудование потенциально нескольких телефонных станций, каждая из которых обслуживает определенную географическую зону. Такую область также называют зоной обмена или обмена. В Северной Америке центральный офис также может быть определен как проволочный центр, обозначающий объект, к которому подключен телефон, и получает гудок.[1] Для целей бизнеса и выставления счетов операторы связи определяют тарифные центры, которые в больших городах могут быть кластерами центральных офисов, чтобы определять определенные географические местоположения для определения измерений расстояний.

В США и Канаде Bell System установила в 1940-х годах униформу общенациональная система нумерации идентификации центральных офисов трехзначным кодом центрального офиса и трехзначным площадь плана нумерации код (код NPA или код города). Коды центрального офиса были уникальными в каждой области плана нумерации. Код NPA и код центрального офиса использовались в качестве префиксов в телефонных номерах абонентов. С развитием международных и трансокеанских телефонных магистралей, особенно в результате прямого набора абонентов, аналогичные попытки систематической организации телефонных сетей предпринимались во многих странах в середине 20-го века.

Для корпоративного или корпоративного использования частную телефонную станцию ​​часто называют частная телефонная станция (PBX), если он подключен к телефонная сеть общего пользования. УАТС устанавливается на предприятиях, как правило, рядом с большими офисными помещениями или в кампусе организации для обслуживания телефонов организации и любых частных выделенных линий связи. В более мелких установках может быть развернута АТС или ключевая телефонная система в офисе портье.

История

Тивадар Пушкаш
Диаграмма 1922 года Бостонской биржи 1877 года
1903 ручной переключатель для четырех абонентских линий (вверху) с четырьмя перемычками разговорных цепей (горизонтальный) и одной перемычкой для подключения оператора (T). Самая нижняя поперечина соединяет незанятые станции с землей для включения сигнальных индикаторов (F).

В эпоху электрического телеграфа его основными пользователями были почтовые отделения, железнодорожные станции, наиболее важные правительственные центры (министерства), фондовые биржи, очень немногие общенациональные газеты, крупнейшие корпорации международного значения и богатые люди.[2] Несмотря на то, что телефонные устройства существовали до изобретения телефонной станции, их успех и экономичная эксплуатация были бы невозможны на том же самом. схема и структура современного телеграфа, как и до изобретения коммутатора телефонной станции, ранние телефоны были жестко подключены к единственному другому телефону (например, из дома человека в его офис) и связывались с ним.[3]).

Телефонная станция - это телефонная система, расположенная в центрах обслуживания (центральных офисах), отвечающих за небольшую географическую зону, которая обеспечивает коммутацию или соединение двух или более отдельных абонентских линий для вызовов между ними, вместо того, чтобы требовать прямых линий между абонентскими станциями. Это дало возможность абонентам звонить друг другу дома, на предприятии или в общественных местах. Это сделало телефонию доступным и удобным средством связи для повседневного использования и дало толчок к созданию совершенно нового промышленного сектора.

Как и в случае с изобретение телефона Сама по себе честь «первой телефонной станции» имеет несколько претендентов. Одним из первых, кто предложил телефонную станцию, был венгерский язык Тивадар Пушкаш в 1877 году, когда он работал на Томас Эдисон.[4][5][6][7][8] Первая экспериментальная телефонная станция была основана на идеях Пушкаша, и ее построил Телефонная компания Белла в Бостон в 1877 г.[9] Первая в мире государственная телефонная станция открылась 12 ноября 1877 г. во Фридрихсберге, недалеко от Берлин под руководством Генрих фон Стефан.[10] Джордж В. Кой спроектировал и построил первую коммерческую телефонную станцию ​​в США, которая открылась в Нью-Хейвен, Коннектикут в январе 1878 года. Коммутатор был построен из «болтов с квадратным подголовком, ручек от крышек чайников и проводов» и мог обрабатывать два одновременных разговора.[11] Чарльз Глидден также приписывают открытие биржи в Лоуэлле, Массачусетс. с 50 подписчиками в 1878 году.

В Европе другие ранние телефонные станции располагались в Лондон и Манчестер, оба из которых были открыты по патентам Bell в 1879 году.[12] В Бельгии была первая Международный звонок обмен (в Антверпен ) год спустя.

В 1887 году Пушкаш представил мультиплекс коммутатор.[расплывчатый ].[13]

Позже обмены состояли из одного или нескольких сотен платы подключения укомплектованный операторы коммутаторов. Каждый оператор сидел перед вертикальной панелью, содержащей блоки по дюйма. наконечник-кольцо-рукав (3-проводные) разъемы, каждый из которых был локальным окончанием подписчик с телефонная линия. Перед панелью разъемов лежала горизонтальная панель, содержащая два ряда патч-кордов, каждая пара подключена к цепь шнура.

Когда вызывающая сторона поднял трубку, токовая петля загорелась сигнальной лампочкой возле гнезда.[14] Оператор ответил, вставив задний шнур (шнур для ответа) в гнездо абонента и включила ее гарнитуру в сеть, чтобы спросить: «Номер, пожалуйста?» Для местного вызова оператор вставил передний шнур пары (звенящий шнур) в местный разъем вызываемого абонента и начал цикл звонков. Для междугороднего звонка она подключилась к ствол схема для подключения к другому оператору в другом банке плат или в удаленном центральном офисе. В 1918 году среднее время установления соединения для междугороднего разговора составляло 15 минут.[14]

Ранние ручные коммутаторы требовали, чтобы оператор работал с клавишами прослушивания и клавишами вызова, но к концу 1910-х и 1920-х годов достижения в технологии коммутаторов привели к появлению функций, которые позволяли автоматически отвечать на вызов, когда оператор вставлял шнур для ответа, и звонок автоматически начнется, как только оператор вставит вызывной шнур в гнездо вызываемого абонента. Оператор будет отключен от цепи, что позволит ей обработать другой вызов, в то время как вызывающий абонент услышит звуковой сигнал обратного вызова, так что этому оператору не придется периодически сообщать, что он продолжает звонить по линии.[15]

в обзвон , исходный оператор вызвал другого промежуточного оператора, который вызвал бы вызываемого абонента, или передал его другому промежуточному оператору.[16] Эта цепочка промежуточных операторов могла бы завершить вызов, только если бы промежуточные магистральные линии были доступны между всеми центрами одновременно. В 1943 году, когда приоритет был отдан военным звонкам, звонок из США в другую страну мог занять до 2 часов, чтобы запросить и составить график в городах, которые использовали ручные коммутаторы для междугородных звонков.

10 марта 1891 г. Алмон Браун Строуджер, гробовщик в Канзас-Сити, штат Миссури запатентовал шаговый переключатель, устройство, которое привело к автоматизации коммутации телефонных цепей. Хотя было много расширений и адаптаций этого первоначального патента, самый известный состоит из 10 уровней или банков, каждый из которых имеет 10 контактов, расположенных полукругом. При использовании с роторным телефонный набор, каждая пара цифр заставляла стержень центрального контакта «рука» шагового переключателя делать первую ступень (храповик) на один уровень вверх для каждого импульса в первой цифре, а затем качаться горизонтально в ряду контактов с одним небольшим поворотом для каждого пульс в следующей цифре.

Позже шаговые переключатели были организованы в банки, первой ступенью которых был линейный искатель. Если на одной из сотен абонентских линий (двести линий в более поздних линейных искателях) приемник был снят «трубка снята», линейный искатель подключал абонентскую линию к свободному первому селектору, который возвращал абоненту гудок чтобы показать, что он готов принимать набранные цифры. Набор номера абонента пульсирует с частотой около 10 импульсов в секунду, хотя скорость зависит от стандарта конкретной телефонной администрации.

Обмены, основанные на переключателе Строуджера, в конечном итоге были оспорены другие виды обмена а позже перекладина технологии. Эти схемы обмена обещали более быстрое переключение и будут принимать импульсы между переключателями быстрее, чем типичные 10 pps для Strowger - обычно около 20 pps. Позже многие также приняли DTMF "тональные сигналы" или другие системы тональной сигнализации.

Переходная технология (от импульса к DTMF) предусматривала преобразователи для преобразования DTMF в импульсный сигнал для подачи на более старые переключатели Strowger, панели или перекладины. Эта технология использовалась еще в середине 2002 года.

Здание биржи в Мишкольце, Венгрия

Терминология

Многие термины, используемые в телекоммуникационных технологиях, различаются по значению и использованию в разных англоязычных регионах. Для целей данной статьи даны следующие определения:

  • Ручное обслуживание телефонная служба, в которой человек телефонный оператор направляет вызовы в соответствии с инструкциями абонента с телефонным аппаратом без набора номера.
  • Служба набора номера это когда телефонная станция направляет вызовы, интерпретируя набранные абонентом цифры.
  • А телефонный коммутатор это коммутационное оборудование АТС.
  • А проволочный центр это область, обслуживаемая конкретным коммутатором или центральным офисом.
  • А концентратор - это устройство, которое концентрирует трафик, будь то удаленный или расположенный вместе с коммутатором.
  • An с крючка Условие представляет собой цепь, которая используется, например, во время телефонного разговора.
  • An на крючке Состояние представляет собой незанятую цепь, т.е. телефонный звонок не ведется.

А Центральный офис Изначально это была первичная АТС в городе с другими районами обслуживания АТС. Этот термин стал обозначать любую коммутационную систему, включая ее оборудование и операторов. Он также обычно используется для здания, в котором находятся коммутационные и связанные с ними внутри завода оборудование. В США телекоммуникации жаргоном центральный офис (C.O.) - это общий носитель коммутационный центр Телефонный коммутатор класса 5 в каких стволах и местные петли завершаются и переключаются.[17]В Великобритании обмен телефонами означает здание АТС, а также название телефонного коммутатора.

Обмен услуг вручную

Основная статья: Телефонный коммутатор
Коммутатор АТС 1924

С участием ручное обслуживание, покупатель поднимает трубку с крючка и спрашивает оператор чтобы соединить звонок на запрошенный номер. Если номер находится в том же центральном офисе и расположен на коммутаторе оператора, оператор подключает вызов, вставляя шнур вызова в гнездо, соответствующее линии вызываемого абонента. Если линия вызываемой стороны находится на другом коммутаторе в том же офисе или в другом центральном офисе, оператор подключается к соединительной линии для коммутатора или офиса назначения и просит отвечающего оператора (известного как оператор "B") подключиться. звонок.

Предусмотрено большинство городских обменов обычная батарея услуги, то есть центральный офис обеспечивал питание абонентских телефонных цепей для работы передатчика, а также для автоматической сигнализации с поворотные диски. В системах с общей батареей пара проводов от абонентского телефона до АТС несет 48 В (номинальное) напряжение постоянного тока от конца телефонной компании через проводники. Телефон представляет собой обрыв цепи, когда он на крючке или простаивает.[18]

Когда телефон абонента находится в режиме снятия трубки, на линии возникает электрическое сопротивление, которое заставляет ток течь по телефону и проводам в центральный офис. В распределительном щите с ручным управлением этот ток протекал через катушку реле и приводил в действие зуммер или лампу на распределительном щите оператора, сигнализируя оператору о необходимости обслуживания.[18]

В крупнейших городах требовалось много лет, чтобы переоборудовать каждый офис на автоматическое оборудование, такое как переключатель панели. В течение этого переходного периода, когда номера были стандартизированы для 2Л-4Н или 2Л-5Н формат (двухбуквенное имя коммутатора и четыре или пять цифр), можно было набрать номер, находящийся в ручном коммутаторе, и подключиться без запроса помощи оператора. Политика Bell System заявил, что клиентам в крупных городах не следует беспокоиться о типе офиса, звонят ли они в ручной или автоматический офис.

Когда абонент набирал номер ручной станции, оператор в офисе назначения отвечал на вызов, увидев номер на индикатор, и подключил вызов, вставив шнур в исходящую цепь и позвонив на станцию ​​назначения. Например, если абонент набора номера, звонящий с TAylor 4725, набирал номер, обслуживаемый ручной АТС, например, ADams 1383-W, звонок был завершен с точки зрения абонента точно так же, как звонок в LEnnox 5813, в автоматическом обмене. Буквы W, R, J и M партийной линии использовались только при ручном обмене с партийными линиями jack-per-line.

Монреальская телефонная станция (c. 1895)

В отличие от формата листинга MAin 1234 для автоматизированного офиса с двумя заглавными буквами офис с ручным управлением, имеющий такие записи, как Hillside 834 или East 23, был узнаваем по формату, в котором вторая буква не была заглавной.

В сельской местности, а также в самых маленьких городах обслуживание было ручным, а сигнализация осуществлялась с помощью магнето телефоны, которые имели кривошип для генератора сигналов. Чтобы предупредить оператора или другого абонента на той же линии, абонент повернул рукоятку для генерации вызывного тока. Коммутатор отреагировал прерыванием цепи, в результате чего металлический язычок упал над разъемом абонентской линии и включился зуммер. Сухая ячейка батареи, обычно две большие №. 6 ячеек в абонентском телефоне обеспечивали постоянный ток для передатчика. Такие магнито-системы использовались в США еще в 1983 году, например, в небольшом городке Брайант-Понд. Вудсток, Мэн.

Показано много магнито-систем для небольших городов партийные линии от двух до десяти или более абонентов, использующих одну линию. При звонке на абонента оператор использовал кодовый звонок, отличительный сигнал вызова последовательность, например два длинных звонка, за которыми следует один короткий звонок. Все на линии могли слышать сигналы, а также улавливать и контролировать разговоры других людей.

Ранний автоматический обмен

Здание сельской телефонной станции в Австралии

Автоматические обмены, или сервис дозвона, возникла в начале 20 века. Их цель состояла в том, чтобы исключить потребность в человеческом операторы коммутаторов кто выполнил соединения, необходимые для телефонный разговор. Автоматизация заменила людей-операторов электромеханическими системами, а телефоны были оснащены циферблатом, с помощью которого звонящий передавал телефонный номер назначения в систему автоматической коммутации.

Телефонная станция автоматически определяет, что трубка снята. телефон когда пользователь снимает трубку с крюка или подставки. Биржа предоставляет гудок в это время, чтобы указать пользователю, что АТС готов принять набранные цифры. Импульсы или DTMF тональные сигналы, генерируемые телефоном, обрабатываются, и устанавливается соединение с телефоном-получателем в той же АТС или с другой удаленной АТС.

Обмен поддерживает соединение, пока одна из сторон не повесит трубку. Этот мониторинг состояния подключения называется надзор. Дополнительные функции, такие как оборудование для выставления счетов, также могут быть включены в биржу.

В службе набора Bell System реализована функция, называемая автоматическая идентификация номера (ANI), который облегчил такие услуги, как автоматизированный биллинг, бесплатные 800 номеров, и 9-1-1 оказание услуг. При ручном обслуживании оператор знает, откуда происходит вызов, по свету на поле разъема коммутатора. До ANI междугородные вызовы помещались в очередь оператора, и оператор запрашивал номер вызывающей стороны и записывал его в бумажном билете.

Ранние обмены были электромеханическими системами, использующими двигатели, приводы валов, вращающиеся переключатели и реле. Некоторые типы автоматических обменов были Переключатель Строуджера или пошаговый переключатель, All Relay, X-Y, переключатель панели, Роторная система и поперечный переключатель.

Электромеханическая сигнализация

Основная статья: Сигнализация (телекоммуникации)

Цепи соединительных выключателей называются сундуки. Перед Система сигнализации 7, Bell System электромеханические переключатели в Соединенных Штатах первоначально связывались друг с другом по соединительным линиям с использованием различных напряжений постоянного тока и сигнальных тонов, которые сегодня заменены цифровыми сигналами.

Некоторая сигнализация передавала набранные цифры. Ранняя форма под названием Индикатор вызова панели Используется импульсный четвертичный импульсы для установления вызовов между переключатель панели и ручной коммутатор. Вероятно, наиболее распространенной формой передачи набранных цифр между электромеханическими переключателями была отправка импульсы набора, что эквивалентно поворотный циферблат пульсирует, но передается по магистральным каналам между переключателями.

В соединительных линиях Bell System обычно использовалось 20 импульсов в секунду между переключателями перекладин и тандемами перекладин. Это вдвое больше, чем у телефонных номеров Western Electric / Bell System. Использование более высокой частоты импульсов сделало использование магистрали более эффективным, поскольку коммутатор потратил вдвое меньше времени на прослушивание цифр. DTMF не использовался для передачи сигналов по магистрали.

Многочастотный (MF) был последним из доцифровых методов. Он использовал другой набор тонов, отправляемых парами, например DTMF. Дозвону предшествовал специальный keypulse (KP), за которым следует Начните (СТ). Вариации тональной схемы Bell System MF стали CCITT стандарт. Подобные схемы использовались в Северной и Южной Америке и в некоторых европейских странах, включая Испанию. Строки цифр между переключателями часто сокращались для дальнейшего улучшения использования.

Например, один переключатель может отправлять только последние четыре или пять цифр номер телефона. В одном случае семизначным номерам предшествовала цифра 1 или 2, чтобы различать два кода города или офисные коды (экономия двух цифр на звонок). Это повысило доход от каждой магистрали и уменьшило количество приемников цифр, необходимых в коммутаторе. Каждая задача в электромеханических переключателях выполнялась большими металлическими деталями. Каждая дробная секунда сокращения времени установления вызова означала, что меньше стоек оборудования для обработки трафика вызовов.

Примеры сигналов, сообщающих о наблюдении или ходе вызова, включают: E и M сигнализация, Сигнализация SF и сигнализация с отнятыми битами. В физических (не несущих) магистральных цепях E и M магистрали были четырехпроводными. Например, для 50 соединительных линий потребуется кабель длиной 100 пар между коммутаторами. Проводники в одной общей схеме были названы наконечником, кольцом, ухом (E) и устьем (M). Наконечник и кольцо были парой, передающей голос, и названы в честь наконечника и кольца на трех проводных шнурах на ручном пульте оператора.

В двусторонних сундуках с E и M сигнализация, произошло рукопожатие, чтобы предотвратить конфликт обоих коммутаторов при одновременном наборе вызовов по одной и той же магистрали. Изменяя состояние этих выводов с земли на -48 В, переключатели пошагово выполняли протокол установления связи. Используя изменения напряжения постоянного тока, локальный коммутатор отправит сигнал о готовности к вызову, а удаленный коммутатор ответит подтверждением (подмигиванием), чтобы продолжить импульсный набор номера. Это было сделано с помощью релейной логики и дискретной электроники.

Эти изменения напряжения в магистральной цепи вызовут хлопки или щелчки, которые слышны для абонента, когда электрическое квитирование проходит через его протокол. Другое рукопожатие, чтобы начать отсчет времени для выставления счетов, вызвало второй набор хлопков, когда вызываемая сторона ответила.

Вторая распространенная форма сигнализации для наблюдения была названа одночастотный или SF сигнализация. В наиболее распространенной форме использовался устойчивый тон 2600 Гц, чтобы идентифицировать магистраль как свободную. Магистральные цепи, слышащие тон 2600 Гц в течение определенного времени, будут бездействовать. (Требование продолжительности уменьшено фальсификация.) Некоторые системы использовали тональные частоты выше 3000 Гц, особенно на SSB. мультиплексирование с частотным разделением микроволновые радиореле.

На Т-авианосец В цифровых системах передачи биты в потоке данных T-1 использовались для контроля передачи. При тщательном проектировании присвоенные биты существенно не изменили качество голоса. Ограбленные биты были преобразованы в изменения в состояниях контактов (размыкание и замыкание) электроникой в ​​аппаратном обеспечении банка каналов. Это позволяло передавать сигналы постоянного тока E и M или импульсы набора номера между электромеханическими переключателями через цифровую несущую, которая не имела непрерывности постоянного тока.

Шум

Характерной чертой электромеханического коммутационного оборудования является то, что обслуживающий персонал может слышать механический грохот Strowger, панельных переключателей или поперечных реле. Во время периодов интенсивного использования может быть трудно разговаривать в коммутаторе центрального офиса из-за грохота вызовов, обрабатываемых на большом коммутаторе. Например, в День матери в США или в пятницу вечером около 17:00 металлический грохот может вызвать необходимость в повышенных тонах. Для проволочное пружинное реле маркеры эти шумы напоминали град, падающий на металлическую крышу.

В предрассветное воскресное утро обработка звонков может замедлиться до такой степени, что можно будет слышать отдельные звонки, которые набираются и устанавливаются. Были также шумы от завывания инверторов мощности и жужжания звенящих генераторов. Некоторые системы издавали непрерывный ритмичный щелчок-щелчок-щелчок. проволочные пружинные реле это сделало Изменение порядка (120 изображений в минуту) и занятости (60 изображений в минуту).

В установках Bell System обычно были сигнальные колокола, гонги или колокольчики для оповещения о сигналах тревоги, привлекающих внимание к неисправному элементу переключения. Для переключения общих элементов управления была подключена система аварийных сообщений. Эти системы сообщений о проблемах прокололи картон открытки с кодом, фиксирующим характер сбоя. Герконовое реле технологии в сохраненное управление программой обмен окончательно успокоил окружающую среду.

Задачи обслуживания

Панель ручного тестирования в электромеханической коммутационной станции, укомплектованной техническим специалистом

Электромеханические коммутационные системы требовали источников электричества в виде постоянного тока (DC), а также переменного кольцевого тока (AC), которые генерировались на месте с помощью механических генераторов. Кроме того, телефонные переключатели требовали регулировки многих механических частей. В отличие от современных коммутаторов, цепь, соединяющая набранный вызов через электромеханический переключатель, имела непрерывность постоянного тока в пределах локальной коммутационной зоны через металлические проводники.

В процедурах проектирования и обслуживания всех систем использовались методы, позволяющие избежать неоправданных изменений качества обслуживания абонентами или замеченных ими сбоев. Разнообразные инструменты, называемые заниматьсявставлялись в элементы электромеханического переключателя при выходе из строя и во время ремонта. При включении определено, что деталь, над которой идет работа, используется как используемая, в результате чего логика переключения перемещается вокруг нее. Подобный инструмент получил название Инструмент TD. Абонентам, просрочившим оплату, было временно отказано в обслуживании (TDed). Это было достигнуто путем подключения инструмента к офисному оборудованию абонента в системах Crossbar или группе линий в пошаговых переключателях. Абонент мог принимать звонки, но не мог дозвониться.

Поэтапные офисы в системе Bell System на базе Строуджера требовали постоянного обслуживания, например, уборки. Световые индикаторы на отсеках для оборудования предупреждали персонал о таких условиях, как перегоревшие предохранители (обычно белые лампы) или постоянный сигнал (состояние зависания, обычно зеленые индикаторы). Step-офисы были более подвержены одноточечным сбоям, чем новые технологии.

В офисах Crossbar использовалось больше общих схем управления. Например, приемник цифр (часть элемента, называемого Исходный регистр) будет подключаться к вызову ровно настолько, чтобы собрать набранные цифры абонента. Ригельная архитектура была более гибкой, чем ступенчатые кабинеты. Более поздние системы перекладин имели системы оповещения о неисправностях на основе перфокарт. К 1970-м годам автоматическая идентификация номера были модернизированы почти для всех пошаговых и поперечных переключателей в системе Bell.

Электронные переключатели

Электронные коммутационные системы постепенно, поэтапно эволюционировал от электромеханических гибридов с сохраненное управление программой к полностью цифровым системам. Используемые ранние системы герконовое реле -коммутируемые металлические дорожки с цифровым управлением. Тестирование оборудования, переназначение телефонных номеров, схемы локауты аналогичные задачи решались вводом данных на терминале.

Примеры этих систем включают Western Electric Переключатель 1ESS, Северный Телеком SP1, Ericsson AX, автоматические электрические EAX-1 и EAX-2, Philips PRX / А, ИТТ Метаконта, Британский GPO / BT TXE серия и несколько других дизайнов были похожи. Эрикссон также разработал полностью компьютеризированную версию своей коммутационной панели ARF под названием ARE. В них использовалась матрица коммутации с полностью компьютеризированной системой управления и предоставлялся широкий спектр дополнительных услуг. Местные версии назывались ARE11, а тандемные версии назывались ARE13.Они использовались в Скандинавии, Австралии, Ирландии и многих других странах в конце 1970-х и в 1980-х годах, когда на смену им пришли цифровые технологии.

Эти системы могут использовать старые методы электромеханической сигнализации, унаследованные от перекладин и пошаговых переключателей. Они также представили новую форму передачи данных: два обмена 1ESS могут связываться друг с другом, используя канал передачи данных, называемый Межстанционная сигнализация по общему каналу (CCIS). Этот канал передачи данных был основан на CCITT 6, предшественнике SS7.В европейских системах обычно использовалась сигнализация R2.

Цифровые переключатели

Типичная спутниковая УАТС со снятой передней крышкой

Первые концепции цифровой коммутации и передачи были разработаны различными лабораториями в США и Европе, начиная с 1930-х годов.[нужна цитата ] Первый прототип цифрового коммутатора был разработан Bell Labs в рамках проекта ESSEX, а первая настоящая цифровая АТС, объединенная с системами цифровой передачи, была разработана LCT (Центральная лаборатория телекоммуникаций) в Париже.[нужна цитата ] Первым цифровым коммутатором, который был помещен в сеть общего пользования в Англии, был Empress Exchange в г. Лондон который был разработан Главное почтовое отделение исследовательские лаборатории.[нужна цитата ] Это был тандемный переключатель, соединяющий три Строуджер обмены. Первое коммерческое внедрение полностью цифровой системы локальной коммутации. Alcatel система E10, которая начала обслуживать клиентов в Бретань на северо-западе Франции в 1972 году.[нужна цитата ]

Яркие примеры цифровых переключателей включают:

  • Ericsson с Телефонная станция AX - это наиболее широко используемая платформа цифровой коммутации в мире, которую можно найти по всей Европе и в большинстве стран мира. Он также очень популярен в мобильных приложениях. Эта высокомодульная система была разработана в Швеции в 1970-х годах в качестве замены очень популярной серии Ericsson. поперечные переключатели ARF, ARM, ARK и ARE используются многими европейскими сетями с 1950-х годов.
  • Alcatel-Lucent унаследовал три из самых знаковых в мире систем цифровой коммутации: Alcatel E10, 1000-S12, а Western Electric 5ESS.
Alcatel разработал систему E10 во Франции в конце 1960-х и 1970-х годах. Это широко используемое семейство цифровых коммутаторов было одним из первых коммутаторов TDM, которые широко использовались в сетях общего пользования. Абоненты были впервые подключены к коммутаторам E10A во Франции в 1972 году. Эта система используется во Франции, Ирландии, Китае и многих других странах. Он претерпел множество изменений, а текущие версии даже интегрированы в Все IP сети.
Alcatel также приобрел Система ITT 12 когда она купила европейские подразделения ITT. Система S12 и системы E10 были объединены в единую платформу в 1990-х годах. Система S12 используется в Германии, Италии, Австралии, Бельгии, Китае, Индии и многих других странах по всему миру.
Наконец, когда Alcatel и Lucent объединились, компания приобрела Lucent 5ESS и 4ESS системы, используемые на всей территории Соединенных Штатов Америки и во многих других странах.
  • Nokia Siemens Networks EWSD первоначально разработан Сименс, Bosch и DeTeWe [де ] для немецкого рынка используется во всем мире.
  • Nortel тогда Genband, а теперь Ribbon Communications DMS100и другие версии очень популярны у операторов по всему миру.
  • GTD-5 EAX, разработанный GTE Automatic Electric, GTD-5 был приобретен Lucent, который стал Alcatel-Lucent, который затем стал Nokia.
  • NEC NEAX используется в Японии, Новой Зеландии и многих других странах.
  • Маркони Система X первоначально разработанный GPT и Plessey - это тип цифрового обмена, используемый BT Group в телефонной сети общего пользования Великобритании.
Цифровая биржа (Nortel ДМС-100 ) используется оператором для предоставления услуг местной и междугородной связи в Франция. Каждый коммутатор обычно обслуживает 10 000–100 000+ абонентов в зависимости от географической области.

Цифровые переключатели кодируют происходящую речь в 8000 квантов времени в секунду. На каждом временном отрезке цифровой PCM представление тона сделано. Затем цифры отправляются на принимающий конец линии, где происходит обратный процесс, чтобы произвести звук для принимающего телефона. Другими словами, когда кто-то пользуется телефоном, голос говорящего «кодируется», а затем реконструируется для человека на другом конце. Голос говорящего при этом задерживается на малую долю секунды - он не «живой», он реконструируется - задерживается только на минутку.

Физическое лицо местная петля телефонные линии подключены к удаленный концентратор. Во многих случаях концентратор располагается в том же здании, что и коммутатор. Интерфейс между удаленными концентраторами и телефонными коммутаторами стандартизирован ETSI как V5 протокол. Концентраторы используются, потому что большинство телефонов простаивают большую часть дня, следовательно, трафик от сотен или тысяч из них может быть сконцентрирован только в десятках или сотнях общих соединений.

Некоторые телефонные коммутаторы не имеют напрямую подключенных к ним концентраторов, а используются для соединения вызовов между другими телефонными коммутаторами. Эти сложные машины называются коммутаторами "операторского уровня" или тандемные переключатели.

Некоторые здания телефонных станций только в небольших городках. удаленный или спутниковое переключатели и размещены на «родительском» переключателе, обычно на расстоянии нескольких километров. Удаленный коммутатор зависит от родительского коммутатора для маршрутизации. В отличие от несущая цифровой петли удаленный коммутатор может сам маршрутизировать вызовы между локальными телефонами без использования соединительных линий к родительскому коммутатору.

Карта расположения центров проводов в США
Карта расположения центрального офиса в США

Место коммутатора в сети

Телефонные коммутаторы - это небольшой компонент большой сети. Основная часть с точки зрения затрат, обслуживания и логистики телефонной системы составляет внешний завод, то есть проводка за пределами центрального офиса. В то время как в середине 20 века многие абоненты обслуживались по партийным линиям, цель заключалась в том, чтобы каждая абонентская телефонная станция была подключена к отдельной паре проводов от системы коммутации.

Типичный центральный офис может иметь десятки тысяч пар проводов, которые появляются на клеммных колодках, называемых главный распределительный щит (МДФ). Составной частью МДФ является защита: предохранители или другие устройства, защищающие выключатель от молнии, короткого замыкания с линиями электропередач или других посторонних напряжений. В типичной телефонной компании большая база данных отслеживает информацию о каждой паре абонентов и состоянии каждой перемычки. До компьютеризации записей Bell System в 1980-х годах эта информация писалась от руки карандашом в бухгалтерских книгах.

Чтобы сократить расходы на установку внешнего оборудования, некоторые компании используют "пара выигрыш «устройства для предоставления телефонных услуг абонентам. Эти устройства используются для предоставления услуг там, где существующие медные мощности исчерпаны, или, размещаясь по соседству, могут уменьшить длину медных пар, обеспечивая такие цифровые услуги, как Цифровая сеть с интегрированными услугами (ISDN) или цифровая абонентская линия (DSL).

Прирост пары или несущие цифровой петли (DLC) расположены за пределами центрального офиса, обычно в большом районе, удаленном от CO. DLC часто называют Несущие абонентского шлейфа (SLC), после Lucent фирменный продукт.

DLC могут быть сконфигурированы как универсальные (UDLC) или интегрированные (IDLC). Универсальный DLCs имеют два терминала, терминал центрального офиса (COT) и удаленный терминал (RT), которые работают одинаково. Оба терминала взаимодействуют с аналоговыми сигналами, преобразуются в цифровые сигналы и передаются на другую сторону, где выполняется обратное.

Иногда транспортировка осуществляется отдельным оборудованием. В Интегрированный DLC, СОТ исключается. Вместо этого RT подключается цифровым способом к оборудованию в телефонном коммутаторе. Это снижает общее количество необходимого оборудования.

Коммутаторы используются как в местных центральных офисах, так и в длинная дистанция центры. Есть два основных типа в Телефонная сеть общего пользования (PSTN), Телефонные коммутаторы класса 4 предназначены для платных подключений или переключателей, а Телефонные коммутаторы класса 5 или абонентские коммутаторы, которые управляют подключениями с абонентских телефонов. С 1990-х годов стали обычным явлением гибридные коммутационные системы класса 4/5, которые выполняют обе функции.

Другой элемент телефонной сети - время и время. Коммутационное, передающее и биллинговое оборудование может работать с очень высокой точностью. Стандарты 10 МГц которые синхронизируют временные события с очень близкими интервалами. Оборудование для эталонов времени может включать эталоны на основе рубидия или цезия и спутниковая система навигации получатель.

Дизайн переключателя

Коммутаторы на большие расстояния могут использовать более медленный и более эффективный алгоритм распределения коммутаторов, чем местные центральные офисы, потому что их входные и выходные каналы загружены почти на 100%. В центральных офисах неиспользовано более 90% пропускной способности каналов.

Традиционные телефонные коммутаторы соединяют физические цепи (например, пары проводов), в то время как современные телефонные коммутаторы используют комбинацию Космос- и переключение с временным разделением. Другими словами, каждый голосовой канал представлен Временной интервал (скажем, 1 или 2) на физической паре проводов (A или B). Чтобы соединить два голосовых канала (скажем, A1 и B2) вместе, телефонный коммутатор обменивается информацией между A1 и B2. Он переключает как временной интервал, так и физическое соединение. Для этого он обменивается данными между временными интервалами и соединениями 8000 раз в секунду под управлением цифровой логики, которая циклически просматривает электронные списки текущих соединений. Использование обоих типов переключения делает современный коммутатор намного меньше, чем пространственный или временной переключатель, который мог бы быть сам по себе.

В структура переключателя представляет собой нечетное количество слоев более мелких и более простых переключателей. Каждый уровень соединен сетью проводов, идущих от каждого субпереключателя к набору следующего уровня субпереключателей. В некоторых схемах физический (пространственный) уровень коммутации чередуется с уровнем временной коммутации. Уровни симметричны, потому что в телефонной системе абоненты также могут называться. В других конструкциях используется только временное переключение по всему коммутатору.

Подпереключатель с временным разделением считывает полный цикл временных интервалов в память, а затем записывает их в другом порядке, также под управлением циклической памяти компьютера. Это вызывает некоторую задержку сигнала.

Подпереключатель с пространственным разделением переключает электрические пути, часто используя какой-либо вариант неблокирующий переключатель минимального охвата, или переключатель кроссовера.

Алгоритмы управления переключателем

Полностью подключенная ячеистая сеть

Один способ - получить достаточно коммутационная ткань чтобы гарантировать, что попарное распределение всегда будет успешным, путем построения полностью подключенная ячеистая сеть. Этот метод обычно используется в коммутаторах центрального офиса, которые имеют низкое использование своих ресурсов.

Алгоритм неблокирующего переключателя Clos

Основная статья: Неблокирующий переключатель минимального диапазона

Связи между уровнями субкоммутаторов системы телефонной коммутации представляют собой дефицитные ресурсы, выделяемые специальной логикой управления в отказоустойчивой манера. Clos Networks часто используются.

Отказоустойчивость

Комбинированные переключатели по своей сути отказоустойчивы. Если субпереключатель выходит из строя, управляющий компьютер может обнаружить это во время периодической проверки. Компьютер помечает все подключения к вспомогательному переключателю как «используемые». Это предотвращает новые вызовы и не прерывает старые вызовы, которые продолжают работать. Когда выполняющиеся вызовы заканчиваются, субпереключатель становится неиспользуемым, а новые вызовы обходят субпереключатель, потому что он уже "используется". Спустя некоторое время технический специалист может заменить печатную плату. Когда следующий тест завершится успешно, соединения с отремонтированной подсистемой помечаются как «не используются», и коммутатор возвращается в режим полной работы.

Чтобы предотвратить разочарование из-за незаметных сбоев, все соединения между уровнями коммутатора распределяются с использованием списки "первым пришел - первым обслужен" (очереди). В результате, если соединение неисправно или зашумлено, а клиент повесит трубку и наберет номер повторно, он получит другой набор соединений и вспомогательных переключателей. А последний пришел - первый ушел (стек) распределение соединений может вызвать продолжающуюся цепочку очень неприятных сбоев.

Пожарное и аварийное восстановление

Биржа на Второй авеню, Нью-Йорк, сайт 1975 Пожар на телефонной станции Нью-Йорка.

Центральная АТС, из-за конструкции системы, почти всегда единая точка отказа для местных звонков. Поскольку мощность отдельных переключателей и оптоволокно соединяющей их, увеличивается, потенциальные нарушения, вызванные разрушением одного местного офиса, будут только увеличиваться. Множественные оптоволоконные соединения могут использоваться для обеспечения резервирования голосовых и информационных соединений между коммутационными центрами, но требуется тщательное проектирование сети, чтобы избежать ситуаций, когда основное оптоволокно и его резервное соединение проходят через один и тот же поврежденный центральный офис в качестве потенциального отказ общего режима.[19]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Общие определения». Сервис Verizon. Решения Verizon для предприятий.
  2. ^ Частные телеграфы, Sydney Morning Herald, зачислено на Времена, 19 апреля 1878 г., стр. 6.
  3. ^ Бо Леуф (2002). Одноранговый: сотрудничество и обмен через Интернет. Эддисон-Уэсли. п. 15. ISBN  9780201767322.
  4. ^ Элвин К. Бенсон (2010). Изобретатели и изобретения Великие жизни из истории Том 4 Великих жизней из истории: изобретатели и изобретения. Салем Пресс. п. 1298. ISBN  9781587655227.
  5. ^ "ТИВАДАР ПУСКАС (1844 - 1893)". 4 февраля 2011. Архивировано с оригинал 4 февраля 2011 г.
  6. ^ «СЗТНХ». Мсж.ху. Получено 2012-07-01.
  7. ^ "Пушкаш, Тивадар". Omikk.bme.hu. Получено 2012-07-01.
  8. ^ "Добро пожаловать, hunreal.com - BlueHost.com". Hunreal.com. Архивировано из оригинал на 2012-03-16. Получено 2012-07-01.
  9. ^ Фрэнк Льюис Дайер: Эдисон, его жизнь и изобретения. (стр: 71)
  10. ^ "120-летний юбилей телефона". cdrecord.org. Архивировано из оригинал 6 ноября 2014 г.
  11. ^ Страница "первого коммутатора" Службы национальных парков.
  12. ^ «Ранние телефонные станции Манчестера» (PDF). mosi.org.uk. Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-06-05. Получено 2013-07-30.
  13. ^ Фрэнсис С. Вагнер: Вклад Венгрии в мировую цивилизацию - стр. 68
  14. ^ а б Калверт, Дж. Б. (07.09.2003). «Базовые телефоны». Архивировано из оригинал на 2003-12-27. Получено 2007-09-13.
  15. ^ "Страница ресурсов компании Stromberg-Carlson Telephone Mfg. Co." (PDF). www.strombergcarlsontelephone.com. Получено 2020-09-09.
  16. ^ Калверт, Дж. Б. (07.09.2003). "Основные телефоны, коммутатор (звонок внизу)". Архивировано из оригинал на 2003-12-27. Получено 2006-09-13.
  17. ^ Источник: от Федеральный стандарт 1037C.
  18. ^ а б При подключении к коммутатору состояние "трубка снята" включает реле для подключения линии к генератору тонального сигнала готовности к линии и устройству для сбора набранных цифр.
  19. ^ Эндрю Поллак (1988-05-26). «Телефонная система опасается более широкого перебоя в обслуживании» (PDF). Газета "Нью-Йорк Таймс. Получено 2013-07-30.

внешние ссылки