КЛАССИФИКАЦИЯ КВАЗИЭЛЕКТРОННЫХ АТС

В настоящее время ведутся интенсивные разработки по созданию и внедрению квазиэлектронных АТС различного назначения (городских, учрежденческих, сельских и междугородных). Классификация КЭАТС может быть произведена по большому числу признаков, основными из них являются способы построения коммутационной системы КС и управляющих устройств УУ. Нарис. 10.1 приведена классификация КЭАТС по указанным признакам. Основной характеристикой коммутационной системы являются тип коммутационного прибора, используемого для ее построения,

проводность КС, способ отображения состояния КС и способ удержания соединения.

Для построения КС могут использоваться герконовые реле, ферриды, реле Е5К, мини-МКС, объединяемые в соединители соответствующих типов, из которых строятся коммутационные блоки КС с требуемыми структурными параметрами.

Коммутационные системы могут иметь разную проводность линий (2, 3, 4, 5, 6 и более), которая зависит от назначения АТС, типа используемого коммутационного прибора и способа отражения состояния объектов коммутационной системы (входов, выходов, промежуточных линий, точек коммутации). Коммутационные системы могут иметь электрический, магнитный или механический способ удержания соединения, который зависит от типа применяемого коммутационного прибора. Если в коммутационных системах применяются коммутационные приборы, не обладающие свойством памяти (например, герконовые реле), то в такой КС соединение удерживается электрическим путем. В тех КС, где используются приборы, обладающие свойством памяти (например, ферриды), удержание осуществляется, магнитным способом. В процессе установления и разъединения соединений необходимо иметь информацию о состоянии объектов КС, например, свободна или занята та или иная линия. Информация может храниться (записываться) либо на служебных проводах и контактах в коммутационной системе, либо в специальном оперативном запоминающем устройстве ОЗУ.

Под служебными проводами понимают дополнительные коммутируемые провода, по которым не осуществляется передача разговорных сигналов, а производится проба выходов, удержание — соединения или выполняются другие функции, в процессе установления соединения, удержания его и разъединения. При использовании оперативных запоминающих устройств проводность коммутационной системы определяется проводностью разговорного тракта (двух или четырех проводная КС). Квазиэлектронные АТС различаются между собой по способу : построения управляющих устройств. Управляющие устройства могут быть выполненными с непосредственными (иногда говорят «жесткими») связями между функциональными блоками ФБ или. Структура УУ с непосредственными функциональными связями зависит от алгоритма функционирования УУ в процессе установления соединений и реализуется в виде автоматического устройства, логика работы которого характеризуется его схемой. Очередность работы функциональных блоков УУ определяется постоянными (жесткими) связями между этими блоками и закладывается при монтаже УУ. Подобную структуру УУ имеют электромеханические системы АТС, поэтому последние являются аналогами КЭАТС с непосредственными связями между блоками. Основным недостатком УУ с непосредственными связями между ФБ является необходимость перемонтажа схем управляющих устройств в случае изменения алгоритма функционирования АТС.

Программные КЭАТС имеют управляющие устройства,- алгоритм функционирования которых определяется специальным программным устройством, в котором заложена программа работы по установлению соединения. Если программа работы обеспечивается за счет определенных (монтажных) соединений между функциональными блоками самого программного устройства, то такие КЭАТС называют АТС с замонтирвванной программой. Для изменение программы требуется изменение (перемонтаж) соединений внутри программного устройства. Если программа работы записывается в специальном запоминающем устройстве, то в этом случае УУ, по существу, представляет собой специализированную электронную управляющую машину (ЭУМ), которая может строиться с использованием элементной базы и методов синтеза электронных вычислительных машин (ЭВМ). Такие АТС называют КЭАТС с записанной программой.

Использование программного управления в КЭАТС обеспечивает практически выполнение всех требований, которые предъявляются к современной технике автоматической коммутации и, в частности, к автоматической телефонной связи. Эти требования следующие: возможность оперативного изменения алгоритмов функционирования управляющих устройств, вызываемого, например, необходимостью предоставления абонентам дополнительных видов обслуживания, присвоения им различных категорий обслуживания и приоритетов, введения в случае необходимости ограничений в отдельных видах связи; увеличения скорости выполнения процессов управления соединениями, что особенно важно для автоматизации междугородной и международной связи; возможность создания узлов и станций коммутации большой емкости (городские АТС емкостью несколько десятков тысяч номеров и АМТС емкостью несколько тысяч каналов), что необходимо в условиях быстрого увеличения телефонной плотности и широкой автоматизации междугородной связи; введение программ контроля и диагностики работы оборудования АТС, что существенно облегчает процесс технического обслуживания АТС и повышает производительность труда обслуживающего технического персонала;

возможность организации динамического управления сетями связи с целью оперативного управления потоками информации,

Выполнение перечисленных технических требований КЭАТС с программным управлением должны обеспечиваться при одновременном снижении капитальных затрат на изготовление, установку и монтаж оборудования за счет автоматизации процесса производства, применения прогрессивной технологии производства, а также за счет автоматизации монтажных работ и тренировки.

Квазиэлектронные АТС по сравнению с электромеханическими обеспечивают большие возможности при построении телефонных сетей, так как являются более гибкими системами. Кроме того, КЭАТС имеют меньшие габариты, поэтому требуют меньших площадей и кубатуры зданий, меньших затрат на электроэнергию и на эксплуатационное обслуживание.

Оборудование КЭАТС состоит из следующих основных частей (рис. 10.2): коммутационной системы, различного вида комплектов,

регистров и управляющего устройства. Коммутационная система КС предназначена для установления соединений между линиями (или каналами), включенными в ее входы и выходы. Комплекты, включенные в КС, предназначены для передачи и приема управляющих и линейных сигналов. Комплекты подразделяются на абонентские АК, связанные через абонентскую линию с телефонным аппаратом абонента; шнуровые ШК, служебные СК или вспомогательные ВК, регистры Рег или комплекты набора номера КНН, комплекты входящих ВКСЛ и исходящих ИКСЛ соединительных линий. Управляющее устройство КЭАТС состоит из центрального управляющего устройства ЦУУ и периферийных управляющих устройств ПУУ. Последние представляют собой промежуточное оборудование, обеспечивающее взаимную работу КС с включенными в нее комплектами и ЦУУ и предназначенное для согласования временных и электрических параметров сигналов, которыми обмениваются между собой КС и ЦУУ.

Центральное управляющее устройство представляет собой комплекс оборудования, в который входит программное устройство. Этот комплекс обеспечивает вместе с ПУУ управление установлением соединения на АТС в соответствии с заданной программой.

В многозвенных КС для образовании цепей удержания герко новых реле используются схемы параллельного и последователь. ного включения. При последовательном включении обмоток число звеньев ограничено допустимой величиной напряжения и током удержания. Параллельное включение обмоток удержания не имеет указанного недостатка, однако требует более дорогих реле

из-за необходимости иметь на каждом реле две обмотки. Тот или иной тип герконовых реле при построении МГС выбирается при разработке КЭАТС в соответствии с ее назначением.

При построении КС с электрическим удержанием имеет место значительный расход электроэнергии, поскольку при каждом соединении в рабочем состоянии находятся обмотки удержания реле на каждом на звеньев коммутации. С целью уменьшения расхода электроэнергии для образования условий удержания в КС используются герконовые реле с магнитной блокировкой, получившие название ферридов.

Из отдельных ферридов выполняется многократный ферридовый соединитель (МФС), который в каждой точке коммутации имеет феррид с соответствующим числом контактов. Схема коммутации разговорного тракта в МФС аналогична схеме коммутации в герконовом соединителе. Соединение обмоток в МФС, имеющем четыре входа и четыре выхода, приведена на рис. 10.6. Для МФС с указанными структурными параметрами требуется 16 ферридов, которые располагаются в четырех горизонтальных и четырех вертикальных рядах. В каждом горизонтальном ряду обмотки Х н в каждом вертикальном ряду обмотки У соединены последовательно. Обмотки всех горизонталей и обмотки всех вертикалей запараллелены н соединены друг с другом. Для управления работой ферридного соединителя используется общий импульсный генератор ИГ, который может быть подключен к любой горизонтали при помощи реле Г1 — Г4 и к й вертикали посредством реле В1 — В4. Если в МФС треб установить соединение, например, входа выходом Д 4 необходимо обеспечить включение обмоток феррида ФЯ расположенного на пересечении первой горизонтали и четвертой вертикали. Для этого необходимо одновременно включить реле Гф и Bg, которые замкнут свои контакты, и импульс тока от генератора ИГ синхронно и синфазно пройдет через обмотки Х и У феррида , который нет свои контакты. При этом в ферридах 4ф1, горизонтального ряда ток пройдет только по обмоткам У, а в ферридах вертикального ряда — только по обмоткам-л. Поэтому в последовательной цепи из восьми ферридов сработает, только один, у которого ток прошел по обеим обмоткам в данном случае это будет феррид.

После прекращения управляющего импульса и размыкания цепей реле Гд. и % феррид 4ф за счет остаточного намагничивания остается в рабочем состоянии без потребления тока, т. е. обеспечивается магнитное удержание установленного соединения.

Одной из особенностей ферридового соединителя является то, что если какие-либо из ферридов до момента включения находились в состоянии с переключенными контактами, то при прохождении импульса тока только через одну обмотку (Х или У безразлично) происходит перемагничивание сердечников, в результате чего контакты этих ферридов размыкаются. Это свойство ферридов устраняет опасность двойных соединений, поскольку

автоматически обеспечивается установление всегда только одного соединения по любому горизонтальному и вертикальному ряду,. и позволяет не иметь специальных сигналов отбоя, что существенно упрощает процесс управления коммутационной системой. Однако это свойство ферридового соединителя требует записи информации о состоянии. входов и выходов (или точек коммутации) в специальном запоминающем устройстве, поскольку после окончания соединения контакты феррида могут оставаться некоторое время (до установления нового соединения в соответствующем горизонтальном или вертикальном ряде соединителя) в рабочем положении, хотя вход и выход уже считаются свободными и могут заниматься для нового соединения. Следовательно, информация об освобождении входа и выхода должна быть передана в ЗУ.

Для управления работой феррида требуются импульсы тока большой мощности, поэтому амплитуда импульса достигает 10 А. Длительность управляющего импульса для включения феррида составляет 10 — 100 мкс и определяется только временем перемагничивания магнитной системы, так как после прекращения управляющего, импульса движение контактных пружин до момента замыкания происходит под действием остаточной магнитной индукции.

Разновидностью многократного соединителя с магнитным удержанием является многократный интегральная соединитель (МИС), который отличается от МФС тем, что магнит (из полутвердого магнитного материала) в выбираемой точке коммутации намагничивается по способу безгистерезисного намагничивания [7].

Для этого в одну из управляющих обмоток подается прямоугольный импульс тока, а во вторую — серия знакопеременных затухающих импульсов тока. При сложении магнитных полей, создаваемых управляющими токами, магнит намагничивается по безгистерезисной кривой. Начальная: амплитуда переменного затухающего магнитного поля должна быть достаточной для насыщения магнита. Таким образом, магниты - соединителя, на которые одновременно воздействует постоянное магнитное поле и переменное затухающее магнитное поле, намагничиваются; магниты, на которые воздействует только поле Нр, сохраняют свое состояние а магниты, на которые воздействует только переменное затухающее магнитное поле, размагничиваются. На рис. 10.7a показаны основная кривая намагничивания 1 и безгистерезисная кривая 2. Величина магнитного поля Н, при котором начинается намагничивание по основной кривой намагничивания, значительно превышает величину магнитного поля Н, при котором заканчивается намагничивание по безгистерезисной кривой. Это позволяет иметь больший допуск при выборе величины поля Нр (рабочий номинал) между значениями Н1 и Н>. Размагничивание магнита производится только при воздействии серии знакопеременных затухающих импульсов тока. На рис..10.7б показан принцип

конструктивного выполнения МИС. В каждой точке коммутации установлены магниты 1, магнитопроводы 4, в которые помещаются герконы 5, управляющие обмотки 2 и 3. На герконы надето короткозамкнутое кольцо 6 из материала с высокой электропроводностью. Магнитопроводы из полутвердого магнитного материала охвачены обмотками управления Х и У. Управляющие обмотки 2 (обмотки У) соединяются последовательно в каждом ряду и выводятся на управляющие входы соответственно. Управляющие обмотки 3 (обмотки Х) наматываются общими для каждого ряда герконов и выводятся на управляющие входы Х соответственно Х1, Х ..., Х. Обмотки используются для управления переключением герконов в точке коммутации. После прекращения управляющих сигналов герконы остаются в переключенном состоянии за счет остаточного намагничивания магнита.

Для размыкания герконов в точке коммутации на одну из управляющих обмоток подается серия знакопеременных затухающих импульсов, обеспечивающих размагничивание магнита. В конструкции интегрального соединителя имеются две платы с печатным монтажом — плата магнитной системы с обмотками и плата герконов. При сборке МИС обе платы крепятся вместе так, чтобы герконы входили в магнитопроводы платы магнитной системы.

При объединении коммутационных элементов (герконов) в соединитель наблюдаются взаимные влияния между ними, что существенно снижает коэффициенты запаса по магнитодвижущей силе МДС и токам управления. Величина этого влияния зависит от расстояния между герконами соседних точек коммутации. Наибольшее влияние имеет место в направлении, перпендикулярном продольным осям магнитов и герконов вследствие того, что магнитная проводимость воздушных промежутков в этом направлении намного больше, чем других. Поэтому знакопеременные затухающие импульсы подаются и обмотки Х, расположенные в направлении наибольшего влияния между коммутационными элементами. Благодаря этому удается резко уменьшить эффект взаимного магнитного влияния. Для устранения возможности кратко- временного срабатывания герконов во время действия только переменного затухающего магнитного поля в конструкции МИС предусмотрено короткозамкнутое кольцо 6. Эффективность защиты зависит от сопротивления кольца, т. е. электропроводности материала и поперечного сечения. Г1ри выбранных размерах кольца допустима длительность управляющих импульсов, подаваемых в обмотку л до 200 мкс.

Многократные интегральные соединители выпускаются в двух модификациях: МИС-10 — четырехпроводной емкостью 4Х4 и МИС-11 — двухпроводной емкостью 4Х8. Габариты соединителя 215X182X18 мм, масса — 900 г. Соединитель типа МИС пред. назначен для коммутации цепей, по которым может передаваться как аналоговая, так и дискретная информация.

Разновидностью многократного герконового соединителя с магнитным удержанием является соединитель, в котором в точке коммутации установлен гезакои. Гезакон — это герметизированный запоминающий контакт (в американской литературе такие контакты называют ремридами, а в японской — меморидами). В гезаконе роль переменных магнитов выполняют сами контактные пружины, которые изготовляются из магнитного сплава с коэрцитивной силой 20 — 30 Э 143]. В процессе работы гезаконов направление намагниченности их пружин может меняться под действием кратковременных магнитных полей, возбуждаемых управляющими импульсами тока в обмотках. Под воздействием импульсов тока одного направления обе пружины оказываются на магниченными в одном и том же направлении, а при импульсе другого направления они на магничиваются в противоположных направлениях. В первом случае контактные пружины окажутся замкнутыми, а во втором — разомкнутыми. Оба состояния гезкона устойчивы, так как в замкнутом и в разомкнутых состояниях гезакои может находиться сколь угодно длительное время, поскольку его контактные пружины намагничены в том или ином направлении. Точка коммутации, выполненная на гезаконах, имеет ряд преимуществ по сравнению с точкой коммутация на ферридах: меньшие размеры, меньшее число деталей, лучшую технологичность, в несколько раз меньшие токи управления и импульсные помехи.