Wymiana telefoniczna
.jpg)
Centrala telefoniczna , centrala telefoniczna lub centrala to system telekomunikacyjny stosowany w publicznej komutowanej sieci telefonicznej (PSTN) lub w dużych przedsiębiorstwach. Łączy telefoniczne linie abonenckie lub obwody wirtualne systemów cyfrowych w celu nawiązywania połączeń telefonicznych między abonentami.
W perspektywie historycznej terminy telekomunikacyjne były używane z różną semantyką na przestrzeni czasu. Termin centrala telefoniczna jest często używany jako synonim centrali , termin Bell System . Często biuro centralne definiuje się jako budynek służący do przechowywania wewnętrznego wyposażenia zakładu potencjalnie kilku central telefonicznych, z których każda obsługuje określony obszar geograficzny. Taki obszar nazywany był również obszarem wymiany lub obszarem wymiany. W Ameryce Północnej centralna lokalizacja biura może być również identyfikowana jako centrum teleinformatyczne , wskazując obiekt, do którego podłączony jest telefon i uzyskuje sygnał wybierania . Do celów biznesowych i rozliczeniowych operatorzy telekomunikacyjni definiują centra taryfowe , które w większych miastach mogą być skupiskami biur centralnych, aby określić określone lokalizacje geograficzne do określania pomiarów odległości.
W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie system Bell ustanowił w latach czterdziestych XX wieku jednolity ogólnokrajowy system numeracji identyfikujący biura centralne za pomocą trzycyfrowego kodu biura centralnego i trzycyfrowego numeru kierunkowego planu numeracji (kod NPA lub numer kierunkowy). Kody centrali były unikalne w każdym obszarze planu numeracji. Kod NPA i kod centrali były używane jako prefiksy w numerach telefonów abonenckich. Wraz z rozwojem międzynarodowych i transoceanicznych łączy telefonicznych, w szczególności napędzanych przez bezpośrednie wybieranie numerów klientów, podobne wysiłki systematycznej organizacji sieci telefonicznych miały miejsce w wielu krajach w połowie XX wieku.
W przypadku zastosowań korporacyjnych lub korporacyjnych prywatna centrala telefoniczna jest często nazywana centralą abonencką (PBX), gdy ma połączenia z publiczną komutowaną siecią telefoniczną . Centrala PBX jest instalowana w obiektach przedsiębiorstwa, zwykle w pobliżu dużych powierzchni biurowych lub w kampusie organizacji, aby obsługiwać telefony organizacji i wszelkie prywatne obwody linii dzierżawionych. Mniejsze instalacje mogą wdrażać centralę PBX lub kluczowy system telefoniczny w biurze recepcjonisty.
Historia
_(14569847558).jpg)
.jpg)
W dobie telegrafu elektrycznego jego głównymi użytkownikami były urzędy pocztowe, dworce kolejowe, ważniejsze ośrodki rządowe (ministerstwa), giełdy papierów wartościowych, bardzo nieliczne gazety ogólnokrajowe, największe korporacje o znaczeniu międzynarodowym oraz osoby zamożne. Pomimo tego, że urządzenia telefoniczne istniały przed wynalezieniem centrali telefonicznej, ich powodzenie i ekonomiczna eksploatacja byłyby niemożliwe na tym samym schemacie i struktura współczesnego telegrafu, ponieważ przed wynalezieniem centrali telefonicznej wczesne telefony były podłączone na stałe i komunikowały się tylko z jednym innym telefonem (na przykład z domu osoby do firmy).
Centrala telefoniczna to system telefoniczny dla małego obszaru geograficznego, który zapewnia przełączanie (połączenie) linii abonenckich dla połączeń wykonywanych między nimi. Centrale telefoniczne zastąpiły małe systemy telefoniczne, które łączyły swoich użytkowników bezpośrednimi liniami między każdą stacją abonencką. Giełdy sprawiły, że telefonia stała się dostępną i wygodną technologią do codziennego użytku i dała impuls do powstania nowego sektora przemysłu.
Podobnie jak w przypadku wynalezienia samego telefonu , zaszczyt „pierwszej centrali telefonicznej” ma kilku pretendentów. Jednym z pierwszych, którzy zaproponowali centralę telefoniczną, był Węgier Tivadar Puskás w 1877 roku, kiedy pracował dla Thomasa Edisona . Pierwsza eksperymentalna centrala telefoniczna została oparta na pomysłach Puskása i została zbudowana przez Bell Telephone Company w Bostonie w 1877 roku. Pierwsza na świecie administrowana przez państwo centrala telefoniczna została otwarta 12 listopada 1877 roku we Friedrichsbergu niedaleko Berlina pod kierunkiem Heinricha von Stephana . George W. Coy zaprojektował i zbudował pierwszą komercyjną centralę telefoniczną w USA, która została otwarta w New Haven w stanie Connecticut w styczniu 1878 roku, a pierwszą budkę telefoniczną zbudowano w pobliskim Bridgeport . Tablica rozdzielcza została zbudowana z „śrub wózka, uchwytów z pokrywek czajników i drucianego drutu” i mogła obsłużyć dwie jednoczesne rozmowy. Charlesowi Gliddenowi przypisuje się również utworzenie giełdy w Lowell w stanie Massachusetts. z 50 abonentami w 1878 roku.
W Europie inne wczesne centrale telefoniczne znajdowały się w Londynie i Manchesterze , które zostały otwarte na podstawie patentów Bella w 1879 roku. Rok później Belgia miała swoją pierwszą międzynarodową centralę Bell (w Antwerpii ).
W 1887 Puskás wprowadził multipleksową centralę . [ niejasne ] .
Późniejsze centrale składały się z jednej do kilkuset tablic wtykowych obsługiwanych przez operatorów central . Każdy operator siedział przed pionowym panelem zawierającym banki ¼-calowych typu tip-ring-sleeve (3-przewodowe), z których każdy był lokalnym zakończeniem linii telefonicznej abonenta . Przed panelem gniazd leżał poziomy panel zawierający dwa rzędy kabli krosowych, z których każda była podłączona do obwodu kablowego .
Kiedy strona dzwoniąca podniosła słuchawkę, prąd pętli lokalnej zapalił lampkę sygnalizacyjną w pobliżu gniazda. Operator odpowiedział, wkładając tylny przewód ( przewód odbierający ) do gniazda abonenta i włączył zestaw słuchawkowy do obwodu, aby zapytać: „Numer, proszę?” W przypadku połączenia lokalnego operator włożył przedni przewód pary ( przewód dzwoniący ) do lokalnego gniazda osoby dzwoniącej i rozpoczął cykl dzwonienia. Do rozmów międzymiastowych podłączała się do bagażnika obwodu, aby połączyć się z innym operatorem w innym banku tablic lub w odległej centrali. W 1918 r. średni czas realizacji połączenia w przypadku rozmowy międzymiastowej wynosił 15 minut.
Wczesne ręczne centrale wymagały od operatora obsługi klawiszy odsłuchowych i klawiszy dzwonka, ale pod koniec lat 10. rozpocząć, gdy tylko operator włoży przewód dzwoniący do gniazda abonenta dzwoniącego. Operator zostałby odłączony od obwodu, co pozwoliłoby jej obsłużyć kolejne połączenie, podczas gdy dzwoniący usłyszałby słyszalny sygnał oddzwaniania, dzięki czemu operator nie musiałby okresowo zgłaszać, że kontynuuje dzwonienie na linię.
W metodzie ringdown operator inicjujący dzwonił do innego operatora pośredniczącego, który dzwonił do wywoływanego abonenta lub przekazywał go innemu operatorowi pośredniczącemu. Ten łańcuch operatorów pośrednich mógłby zrealizować połączenie tylko wtedy, gdyby pośrednie łącza miejskie były dostępne między wszystkimi ośrodkami w tym samym czasie. W 1943 r., Kiedy połączenia wojskowe miały pierwszeństwo, żądanie i zaplanowanie połączenia między krajami w Stanach Zjednoczonych mogło zająć nawet 2 godziny w miastach, które korzystały z ręcznych central telefonicznych do połączeń płatnych.
10 marca 1891 roku Almon Brown Strowger , przedsiębiorca pogrzebowy z Kansas City w stanie Missouri , opatentował przełącznik krokowy , urządzenie, które doprowadziło do automatyzacji przełączania obwodów telefonicznych. Chociaż było wiele rozszerzeń i adaptacji tego pierwotnego patentu, najbardziej znany składa się z 10 poziomów lub banków, z których każdy ma 10 styków ułożonych w półkole. W przypadku używania z obrotową tarczą telefoniczną , każda para cyfr powodowała, że wałek środkowego styku „ręki” przełącznika krokowego wykonał pierwszy krok (zapadkowy) o jeden poziom w górę dla każdego impulsu w pierwszej cyfrze, a następnie wychylał się poziomo w rzędzie styków z jednym małym obrotem dla każdego puls w następnej cyfrze.
Późniejsze przełączniki krokowe ustawiono w zespoły, których pierwszym stopniem był liniowiec . Jeśli jedna z maksymalnie stu linii abonenckich (dwieście linii w późniejszych wyszukiwarkach) miała słuchawkę podniesioną „podniesioną słuchawką”, wyszukiwarka łączyła linię abonencką z wolnym pierwszym selektorem, który zwracał abonentowi sygnał wybierania, aby pokazać, że to gotowy do odbioru wybieranych cyfr. Tarcza abonenta pulsowała z częstotliwością około 10 impulsów na sekundę, chociaż prędkość zależała od standardu danej administracji telefonicznej.
Giełdy oparte na przełączniku Strowgera zostały ostatecznie zakwestionowane przez inne typy giełd , a później przez technologię krzyżową . Te projekty wymiany obiecywały szybsze przełączanie i akceptowałyby impulsy między przełącznikami szybciej niż typowe 10 pps Strowgera - zwykle około 20 pps. W późniejszym czasie wielu zaakceptowało również DTMF lub inne systemy sygnalizacji tonowej.
Technologia przejściowa (od impulsu do DTMF) miała konwertery do konwersji DTMF na impuls, do zasilania starszych przełączników Strowger, panelu lub poprzeczki. Technologia ta była stosowana dopiero w połowie 2002 roku.
Terminologia
Wiele terminów używanych w technologii telekomunikacyjnej różni się znaczeniem i zastosowaniem w różnych regionach anglojęzycznych. Na potrzeby niniejszego artykułu przyjęto następujące definicje:
- Usługa ręczna to usługa telefoniczna, w której operator telefoniczny kieruje połączenia zgodnie z instrukcjami abonenta z aparatem telefonicznym nieposiadającym tarczy.
- Usługa wybierania ma miejsce, gdy centrala kieruje połączenia, interpretując cyfry wybierane przez abonenta.
- Centrala telefoniczna to sprzęt przełączający centrali.
- Centrum przewodowe to obszar obsługiwany przez określony przełącznik lub centralę.
- Koncentrator to urządzenie, które koncentruje ruch, zarówno zdalny , jak i znajdujący się w pobliżu przełącznika.
- Stan podniesionej słuchawki reprezentuje obwód, który jest w użyciu, np. podczas rozmowy telefonicznej.
- Stan odłożonej słuchawki oznacza bezczynność obwodu, tj. brak trwającej rozmowy telefonicznej.
Centrala pierwotnie była główną centralą w mieście z innymi częściami obsługującymi giełdy w okolicy. Termin ten zaczął oznaczać dowolny system przełączający, w tym jego urządzenia i operatorów. Jest również używany ogólnie w budynku, w którym znajdują się przełączniki i powiązany wewnątrz zakładu . W żargonie telekomunikacyjnym Stanów Zjednoczonych biuro centralne (CO) to centrala telefoniczna klasy 5 , w której łącza dalekosiężne i pętle lokalne są zakańczane i przełączane. W Wielkiej Brytanii centrala telefoniczna oznacza budynek centrali, a także jest nazwą centrali telefonicznej.
Ręczne wymiany serwisowe
W przypadku obsługi ręcznej klient podnosi słuchawkę i prosi operatora o połączenie z żądanym numerem. Jeżeli numer znajduje się w tej samej centrali i znajduje się na centrali operatora, operator łączy połączenie poprzez wpięcie przewodu dzwoniącego do gniazda odpowiadającego linii dzwoniącego klienta. Jeśli linia dzwoniącego znajduje się na innej centrali w tym samym biurze lub w innej centrali, operator podłącza się do łącza miejskiego docelowej centrali lub biura i prosi operatora odbierającego (znanego jako operator „B”) o połączenie telefon.
Większość central miejskich zapewniała obsługę wspólnej baterii , co oznaczało, że centrala zasilała obwody telefoniczne abonenckie do pracy nadajnika, a także do automatycznej sygnalizacji za pomocą tarcz obrotowych . W systemach ze wspólną baterią para przewodów z telefonu abonenta do centrali przewodzi przez przewody potencjał 48 V (nominalny) prądu stałego z końca firmy telefonicznej. W telefonie występuje przerwa w obwodzie, gdy jest odłożona lub bezczynna.
Gdy telefon abonenta jest podniesiony, w poprzek linii występuje opór elektryczny, który powoduje przepływ prądu przez telefon i przewody do centrali. W rozdzielnicy obsługiwanej ręcznie prąd ten przepływał przez cewkę przekaźnika i uruchamiał brzęczyk lub lampkę na rozdzielnicy operatora, sygnalizując operatorowi wykonanie czynności obsługowych.
W największych miastach przestawienie każdego biura na urządzenia automatyczne, takie jak przełącznik panelowy , zajęło wiele lat . W tym okresie przejściowym, po ujednoliceniu numerów do 2L-4N lub 2L-5N (dwuliterowa nazwa centrali i cztery lub pięć cyfr), można było wybrać numer znajdujący się w centrali ręcznej i połączyć się bez żądania pomoc operatora. Polityka Bell System stanowiła, że klienci w dużych miastach nie powinni martwić się rodzajem biura, niezależnie od tego, czy dzwonią do biura ręcznego, czy automatycznego.
Kiedy abonent wybierał numer stacji ręcznej, operator w biurze docelowym odbierał połączenie po zobaczeniu numeru na wskaźniku i łączył połączenie, podłączając przewód do obwodu wyjściowego i dzwoniąc do stacji docelowej. Na przykład, jeśli klient dzwoniący z TAylor 4725 wybrał numer obsługiwany przez centralę ręczną, np. ADams 1383-W, połączenie zostało zakończone, z perspektywy abonenta, dokładnie tak, jak połączenie z LEnnox 5813, w centrali automatycznej. Litery linii partii W, R, J i M były używane tylko w ręcznych wymianach z liniami partii typu jack-per-line.
W przeciwieństwie do formatu wykazu MAin 1234 dla zautomatyzowanego biura z dwoma dużymi literami, biuro ręczne z wykazami takimi jak Hillside 834 lub East 23 było rozpoznawalne po formacie, w którym druga litera nie była pisana wielką literą.
Zarówno tereny wiejskie, jak i najmniejsze miasta miały obsługę ręczną, a sygnalizację realizowano za pomocą magnetotelefonów , które miały korbę do generatora sygnalizacji. Aby zaalarmować operatora lub innego abonenta na tej samej linii, abonent przekręcił korbę, aby wygenerować prąd dzwonienia. Centrala zareagowała przerwaniem obwodu, co spowodowało upuszczenie metalowej zakładki nad gniazdem linii abonenckiej i włączenie brzęczyka. Suche komorki baterie, zwykle dwie duże nr. 6 ogniw w telefonie abonenckim, dostarczało prąd stały do nadajnika. Takie systemy magneto były używane w Stanach Zjednoczonych dopiero w 1983 roku, jak w małym miasteczku Bryant Pond w Woodstock w stanie Maine .
Wiele systemów magneto w małych miastach zawierało linie imprezowe , od dwóch do dziesięciu lub więcej abonentów współdzielących jedną linię. Dzwoniąc do abonenta, operator stosował dzwonienie kodowe, charakterystyczną sygnałów dzwonienia , na przykład dwa długie dzwonki, po których następuje jeden krótki dzwonek. Wszyscy na linii słyszeli sygnały i mogli odbierać i monitorować rozmowy innych osób.
Wczesne automatyczne wymiany
Centrale automatyczne , które zapewniały usługę wybierania numerów , zostały wynalezione przez Almona Strowgera w 1888 roku. Po raz pierwszy użyte komercyjnie w 1892 roku, nie zyskały powszechnego zastosowania aż do pierwszej dekady XX wieku. Wyeliminowali potrzebę zatrudniania operatorów central telefonicznych , którzy wykonywali połączenia wymagane do rozmowy telefonicznej . Automatyzacja zastąpiła ludzkich operatorów systemami elektromechanicznymi, a telefony zostały wyposażone w tarczę, za pomocą której dzwoniący przekazywał docelowy numer telefonu do automatycznego systemu przełączającego.
Centrala telefoniczna automatycznie wykrywa stan podniesienia słuchawki, gdy użytkownik zdejmuje słuchawkę z widełek lub podstawki. Centrala zapewnia sygnał wybierania , aby wskazać użytkownikowi, że centrala jest gotowa do odbioru wybieranych cyfr. Impulsy lub DTMF generowane przez telefon są przetwarzane i nawiązywane jest połączenie z telefonem docelowym w ramach tej samej centrali lub z inną odległą centralą.
Centrala utrzymuje połączenie, dopóki jedna ze stron się nie rozłączy. To monitorowanie stanu połączenia nazywa się nadzorem. Dodatkowe funkcje, takie jak sprzęt rozliczeniowy, mogą również zostać włączone do giełdy.
Usługa wybierania numeru Bell System zaimplementowała funkcję zwaną automatyczną identyfikacją numeru (ANI), która ułatwiła takie usługi, jak automatyczne fakturowanie, bezpłatne numery 800 i usługa 9-1-1 . W przypadku obsługi ręcznej operator wie, skąd pochodzi połączenie, dzięki lampce na polu gniazda centrali. Przed ANI połączenia międzymiastowe były umieszczane w kolejce operatora, a operator pytał o numer dzwoniącego i zapisywał go na papierowym bilecie opłat.
Wczesne wymiany to systemy elektromechaniczne wykorzystujące silniki, napędy wałów, przełączniki obrotowe i przekaźniki . Niektóre typy automatycznych wymian to przełącznik Strowgera lub przełącznik krokowy, przekaźnik All, przełącznik panelowy , system obrotowy i przełącznik poprzeczny .
Sygnalizacja elektromechaniczna
Obwody łączące przełączniki nazywane są trunkami . Przed Systemem Sygnalizacji 7 przełączniki elektromechaniczne Bell System w Stanach Zjednoczonych pierwotnie komunikowały się ze sobą przez magistrale przy użyciu różnych napięć prądu stałego i tonów sygnalizacyjnych, które dziś zastąpiono sygnałami cyfrowymi .
Niektóre sygnalizujące komunikowały wybierane cyfry. Wczesna forma o nazwie Panel Call Indicator Pulsing wykorzystywała czwartorzędowe impulsy do nawiązywania połączeń między przełącznikiem panelowym a ręczną centralą. Prawdopodobnie najpowszechniejszą formą komunikacji wybieranych cyfr między przełącznikami elektromechanicznymi było wysyłanie impulsów wybierania , równoważnych pulsowaniu tarczy obrotowej , ale przesyłanych przez obwody magistrali między przełącznikami.
W pniach Bell System często stosowano 20 impulsów na sekundę między przełącznikami poprzecznymi a tandemami poprzecznymi. To było dwa razy więcej niż w przypadku numerów telefonicznych Western Electric / Bell System. Korzystanie z szybszej częstotliwości pulsowania sprawiło, że wykorzystanie łącza było bardziej wydajne, ponieważ przełącznik spędzał o połowę mniej czasu na słuchaniu cyfr. DTMF nie był używany do sygnalizacji trunkingowej.
Metoda wieloczęstotliwościowa (MF) była ostatnią z metod sprzed ery cyfrowej. Używał innego zestawu tonów wysyłanych parami, takich jak DTMF. Wybieranie numeru poprzedzone było specjalnym impulsowym (KP), po którym następował start (ST). Odmiany schematu tonów Bell System MF stały się CCITT . Podobne schematy były stosowane w obu Amerykach i niektórych krajach europejskich, w tym w Hiszpanii. Ciągi cyfr między przełącznikami były często skracane, aby jeszcze bardziej poprawić wykorzystanie.
Na przykład jeden przełącznik może wysłać tylko ostatnie cztery lub pięć cyfr numeru telefonu . W jednym przypadku numery siedmiocyfrowe zostały poprzedzone cyfrą 1 lub 2, aby rozróżnić dwa numery kierunkowe lub kody biurowe (dwucyfrowe oszczędności na połączenie). Zwiększyło to przychody na łącze szerokopasmowe i zmniejszyło liczbę odbiorników cyfrowych potrzebnych w przełączniku. Każde zadanie w przełącznikach elektromechanicznych było wykonywane w dużych metalowych częściach sprzętu. Każdy ułamek sekundy odcięcia czasu nawiązywania połączenia oznaczał mniej stojaków na sprzęt do obsługi ruchu połączeń.
Przykłady sygnałów komunikujących nadzór lub postęp połączenia obejmują sygnalizację E i M , sygnalizację SF i sygnalizację zrabowanego bitu. W fizycznych (nie nośnych) obwodach magistrali E i M magistrale były czteroprzewodowe. Na przykład pięćdziesiąt pni wymagałoby stu par kabli między przełącznikami. Przewodniki w jednej wspólnej konfiguracji obwodu nazwano końcówką, pierścieniem, uchem (E) i ustami (M). Końcówka i pierścień były parą przenoszącą głos i zostały nazwane na cześć końcówki i pierścienia na trzech przewodach na ręcznej konsoli operatora.
W dwukierunkowych łączach miejskich z sygnalizacją E i M odbywał się uścisk dłoni, aby zapobiec kolizji obu przełączników poprzez jednoczesne wybieranie połączeń na tym samym łączu. Zmieniając stan tych przewodów z uziemienia na -48 woltów, przełączniki przeszły przez protokół uzgadniania. Korzystając ze zmian napięcia stałego, lokalny przełącznik wysyłałby sygnał, aby przygotować się do połączenia, a zdalny przełącznik odpowiadałby potwierdzeniem (mrugnięciem), aby rozpocząć pulsowanie wybierania. Dokonano tego za pomocą logiki przekaźnikowej i dyskretnej elektroniki.
Te zmiany napięcia w obwodzie magistrali powodowałyby trzaski lub kliknięcia, które były słyszalne dla abonenta, gdy elektryczne uzgadnianie przechodziło przez jego protokół. Kolejny uścisk dłoni, aby rozpocząć odliczanie czasu do celów rozliczeniowych, spowodował drugi zestaw stuków, gdy dzwoniący odpowiedział.
Drugą powszechną formą sygnalizacji do nadzoru była sygnalizacja jednoczęstotliwościowa lub SF . Najpowszechniejsza forma tego wykorzystywała stały ton 2600 Hz do identyfikacji bagażnika jako bezczynnego. Obwody magistrali słyszące dźwięk o częstotliwości 2600 Hz przez pewien czas przestałyby działać. (Wymagany czas trwania zmniejszył fałszowanie .) Niektóre systemy wykorzystywały częstotliwości tonów powyżej 3000 Hz, szczególnie w mikrofalowych przekaźnikach radiowych z multipleksem z podziałem częstotliwości SSB .
W cyfrowych systemach transmisji T-carrier bity w strumieniu danych T-1 były używane do transmisji nadzoru. Dzięki starannemu projektowi odpowiednie bity nie zmieniły znacząco jakości głosu. Okradzione bity zostały przetłumaczone na zmiany stanów styków (otwarcia i zamknięcia) przez elektronikę w sprzęcie banku kanałów. Umożliwiło to przesyłanie sygnałów prądu stałego E i M lub impulsów wybierania między przełącznikami elektromechanicznymi przez cyfrową nośną, która nie miała ciągłości prądu stałego.
Hałas
Instalacje Bell System zazwyczaj miały dzwonki alarmowe, gongi lub kuranty, które ogłaszały alarmy zwracające uwagę na uszkodzony element przełącznika. Do przełączania wspólnych elementów sterujących podłączono system kart zgłaszania awarii. Te systemy zgłaszania problemów przebijały kartonowe karty z kodem rejestrującym charakter awarii.
Zadania konserwacyjne
Elektromechaniczne układy przełączające wymagały źródeł energii elektrycznej w postaci prądu stałego (DC) oraz przemiennego prądu pierścieniowego (AC), które były wytwarzane na miejscu za pomocą generatorów mechanicznych. Ponadto centrale telefoniczne wymagały regulacji wielu części mechanicznych. W przeciwieństwie do nowoczesnych przełączników, obwód łączący wybierane połączenie przez przełącznik elektromechaniczny miał ciągłość prądu stałego w lokalnym obszarze centrali za pośrednictwem metalowych przewodników.
Procedury projektowania i utrzymania wszystkich systemów obejmowały sposoby, aby abonenci nie doświadczyli nieuzasadnionych zmian w jakości usług lub zauważenia awarii. Różnorodne narzędzia określane jako make-busy były podłączane do elektromechanicznych elementów przełączających w przypadku awarii i podczas napraw. Zajęty zidentyfikował część, nad którą pracuje, jako w użyciu, powodując obejście logiki przełączania. Podobne narzędzie nazwano narzędziem TD. Zalegającym abonentom tymczasowo odmówiono świadczenia usług (TDed). Odbywało się to poprzez wpięcie narzędzia do sprzętu biurowego abonenta w systemach Crossbar lub grupie linii w przełącznikach krokowych. Abonent mógł odbierać połączenia, ale nie mógł wybierać numerów.
Biura w Strowger, krok po kroku w systemie Bell, wymagały ciągłej konserwacji, takiej jak sprzątanie. Lampki sygnalizacyjne na wnękach na sprzęt ostrzegały personel o stanach, takich jak przepalone bezpieczniki (zwykle białe lampki) lub stały sygnał (stan podniesionej słuchawki, zwykle zielone wskaźniki). Biura schodkowe były bardziej podatne na awarie pojedynczych punktów niż nowsze technologie.
Biura Crossbar wykorzystywały bardziej wspólne, wspólne obwody sterujące. Na przykład odbiornik cyfrowy (część elementu zwanego rejestrem inicjującym ) byłby podłączony do połączenia na tyle długo, aby zebrać wybrane cyfry abonenta. Architektura Crossbar była bardziej elastyczna niż biura schodkowe. Późniejsze systemy z poprzeczką miały systemy zgłaszania problemów oparte na kartach perforowanych. W latach siedemdziesiątych XX wieku automatyczna identyfikacja numerów została doposażona w prawie wszystkie przełączniki krokowe i poprzeczne w systemie Bell.
Przełączniki elektroniczne
Elektroniczne systemy przełączające stopniowo ewoluowały, od elektromechanicznych hybryd z zapisanym sterowaniem programowym do systemów w pełni cyfrowych. Wczesne systemy wykorzystywały kontaktronem pod kontrolą cyfrową. Testy sprzętu, zmiany przypisań numerów telefonów, blokady obwodów i podobne zadania były wykonywane przez wprowadzanie danych na terminalu.
Przykładami takich systemów były przełącznik Western Electric 1ESS , Northern Telecom SP1 , Ericsson AXE, Automatic Electric EAX-1 i EAX-2, Philips PRX /A, ITT Metaconta, brytyjski GPO/BT TXE seria i kilka innych projektów było podobnych. Ericsson opracował również w pełni skomputeryzowaną wersję swojej giełdy poprzeczek ARF o nazwie ARE. Wykorzystywały one matrycę przełączania poprzeczek z w pełni skomputeryzowanym systemem sterowania i zapewniały szeroki zakres zaawansowanych usług. Wersje lokalne nosiły nazwę ARE11, podczas gdy wersje tandemowe były znane jako ARE13. Były używane w Skandynawii, Australii, Irlandii i wielu innych krajach pod koniec lat 70. i do lat 80., kiedy zostały zastąpione technologią cyfrową.
Systemy te mogłyby wykorzystywać stare elektromechaniczne metody sygnalizacji odziedziczone po przełącznikach poprzecznych i krokowych. Wprowadzili także nową formę komunikacji danych: dwie giełdy 1ESS mogły komunikować się ze sobą za pomocą łącza danych zwanego Common Channel Interoffice Signaling (CCIS) . To łącze danych było oparte na CCITT 6, poprzedniku SS7 . W systemach europejskich standardowo stosowano sygnalizację R2.
Przełączniki cyfrowe
Pierwsze koncepcje cyfrowego przełączania i transmisji były opracowywane przez różne laboratoria w Stanach Zjednoczonych i Europie począwszy od lat trzydziestych XX wieku. [ potrzebne źródło ] Pierwszy prototypowy przełącznik cyfrowy został opracowany przez Bell Labs w ramach projektu ESSEX, podczas gdy pierwsza prawdziwie cyfrowa centrala połączona z cyfrowymi systemami transmisji została zaprojektowana przez LCT (Laboratoire Central de Telecommunications) w Paryżu. [ potrzebne źródło ] Pierwszym przełącznikiem cyfrowym, który został umieszczony w publicznej sieci w Anglii, była Empress Exchange w Londynie który został zaprojektowany przez laboratoria badawcze Poczty Głównej . [ potrzebne źródło ] Był to przełącznik tandemowy, który połączył trzy centrale Strowgera . Pierwszym komercyjnym wdrożeniem w pełni cyfrowego lokalnego systemu przełączania był system E10 firmy Alcatel , który zaczął obsługiwać klientów w Bretanii w północno-zachodniej Francji w 1972 roku. [ Potrzebne źródło ]
Wybitne przykłady przełączników cyfrowych obejmują:
- Centrala telefoniczna AX firmy Ericsson jest najczęściej używaną cyfrową platformą komutacyjną na świecie i można ją znaleźć w całej Europie oraz w większości krajów na całym świecie. Jest również bardzo popularny w aplikacjach mobilnych. Ten wysoce modułowy system został opracowany w Szwecji w latach 70-tych jako zamiennik bardzo popularnej gamy przełączników poprzecznych firmy Ericsson ARF, ARM, ARK i ARE używanych przez wiele europejskich sieci od lat 50-tych.
- Alcatel-Lucent odziedziczył trzy z najbardziej kultowych cyfrowych systemów przełączających na świecie: Alcatel E10, 1000-S12 i Western Electric 5ESS .
- Alcatel opracował system E10 we Francji pod koniec lat 60. i 70. XX wieku. Ta szeroko stosowana rodzina przełączników cyfrowych była jednym z pierwszych przełączników TDM szeroko stosowanych w sieciach publicznych. Abonenci zostali po raz pierwszy podłączeni do przełączników E10A we Francji w 1972 roku. Ten system jest używany we Francji, Irlandii, Chinach i wielu innych krajach. Przeszedł wiele zmian, a obecne wersje są nawet zintegrowane z All IP .
- Alcatel nabył również ITT System 12 który kupił europejską działalność ITT. System S12 i systemy E10 zostały połączone w jedną platformę w latach 90. System S12 jest używany w Niemczech, Włoszech, Australii, Belgii, Chinach, Indiach i wielu innych krajach na całym świecie.
- Wreszcie, kiedy Alcatel i Lucent połączyły się, firma przejęła systemy 5ESS i 4ESS firmy Lucent , używane w Stanach Zjednoczonych i wielu innych krajach.
- Nokia Siemens Networks EWSD, pierwotnie opracowany przez firmy Siemens , Bosch i DeTeWe [ de ] na rynek niemiecki, jest używany na całym świecie.
- Nortel, potem Genband , a teraz Ribbon Communications DMS100 i inne wersje są bardzo popularne wśród operatorów na całym świecie.
- GTD-5 EAX opracowany przez GTE Automatic Electric, GTD-5 został przejęty przez Lucent, który stał się Alcatel-Lucent, który następnie przekształcił się w Nokia
- NEC NEAX używany w Japonii, Nowej Zelandii i wielu innych krajach.
- Marconi System X, pierwotnie opracowany przez GPT i Plessey, jest rodzajem cyfrowej centrali używanej przez BT Group w brytyjskiej publicznej sieci telefonicznej.
Cyfrowe przełączniki kodują trwającą mowę w 8000 przedziałów czasowych na sekundę. ( Częstotliwość próbkowania 8 kHz). W każdym przedziale czasowym tworzona jest cyfrowa reprezentacja dźwięku PCM . Cyfrowe sygnały PCM są następnie przesyłane do odbiorczego końca linii, gdzie zachodzi proces odwrotny za pomocą przetwornika DAC ( przetwornik cyfrowo-analogowy ), aby wygenerować dźwięk dla telefonu odbierającego. Innymi słowy, gdy ktoś korzysta z telefonu, głos mówiącego jest „kodowany” za pomocą PCM do przełączania, a następnie rekonstruowany dla osoby po drugiej stronie. Głos mówiącego jest przy tym opóźniony o ułamek sekundy — nie jest „na żywo”, jest rekonstruowany — opóźniony tylko o minutę.
Poszczególne linie telefoniczne lokalnej pętli są podłączone do zdalnego koncentratora . W wielu przypadkach koncentrator znajduje się w tym samym budynku co przełącznik. Interfejs pomiędzy zdalnymi koncentratorami a centralami telefonicznymi został znormalizowany przez ETSI jako protokół V5 . Koncentratory są używane, ponieważ większość telefonów jest nieaktywna przez większą część dnia, stąd ruch z setek lub tysięcy z nich może być skoncentrowany na zaledwie dziesiątkach lub setkach współdzielonych połączeń.
Niektóre centrale telefoniczne nie mają bezpośrednio podłączonych do nich koncentratorów, ale służą raczej do łączenia połączeń między innymi centralami telefonicznymi. Te złożone maszyny są określane jako przełączniki „poziomu nośnej” lub przełączniki tandemowe .
W niektórych budynkach central telefonicznych w małych miastach znajdują się tylko centrale zdalne lub satelitarne i są one umieszczone na centrali „macierzystej”, zwykle oddalonej o kilka kilometrów. Routing przełącznika zdalnego jest zależny od przełącznika nadrzędnego. W przeciwieństwie do operatora pętli cyfrowej przełącznik zdalny może samodzielnie kierować połączenia między telefonami lokalnymi, bez korzystania z łączy dalekosiężnych do przełącznika nadrzędnego.
Miejsce przełącznika w sieci
Centrale telefoniczne to mały element dużej sieci. Główna część, pod względem kosztów, konserwacji i logistyki systemu telefonicznego, znajduje się na zewnątrz zakładu , czyli okablowania poza centralą. Podczas gdy wielu abonentów było obsługiwanych za pomocą linii partyjnych w połowie XX wieku, celem było podłączenie każdej stacji telefonicznej abonenta do indywidualnej pary przewodów z systemu komutacyjnego.
Typowa centrala może mieć dziesiątki tysięcy par przewodów, które pojawiają się na listwach zaciskowych zwanych główną ramką rozdzielczą (MDF). Elementem MDF jest ochrona: bezpieczniki lub inne urządzenia chroniące przełącznik przed wyładowaniami atmosferycznymi, zwarciami z liniami elektrycznymi lub innymi obcymi napięciami. W typowej firmie telefonicznej duża baza danych śledzi informacje o każdej parze abonentów i statusie każdej zworki. Przed komputeryzacją zapisów Bell System w latach 80. XX wieku informacje te były pisane odręcznie ołówkiem w księgach rachunkowych.
Aby zmniejszyć koszty instalacji zewnętrznej, niektóre firmy używają urządzeń typu „ pair gain ” do świadczenia usług telefonicznych abonentom. Urządzenia te są wykorzystywane do świadczenia usług tam, gdzie istniejące instalacje miedziane zostały wyczerpane lub poprzez lokalizację w sąsiedztwie mogą zmniejszyć długość par miedzianych, umożliwiając usługi cyfrowe, takie jak zintegrowana sieć cyfrowa usług (ISDN) lub cyfrowa linia abonencka (DSL).
Nośniki pary lub pętli cyfrowej (DLC) znajdują się poza biurem centralnym, zwykle w dużym sąsiedztwie odległym od CO. DLC są często określane jako nośniki pętli abonenckiej (SLC), na cześć zastrzeżonego produktu Lucenta .
DLC można skonfigurować jako uniwersalne (UDLC) lub zintegrowane (IDLC). Uniwersalne DLC mają dwa terminale, centralny terminal biurowy (COT) i zdalny terminal (RT), które działają podobnie. Oba terminale współpracują z sygnałami analogowymi, konwertują je na sygnały cyfrowe i przesyłają na drugą stronę, gdzie wykonywany jest ruch odwrotny.
Czasami transport jest obsługiwany przez osobny sprzęt. W zintegrowanym DLC COT jest eliminowany. Zamiast tego RT jest podłączony cyfrowo do sprzętu w centrali telefonicznej. Zmniejsza to całkowitą ilość wymaganego sprzętu.
Przełączniki są używane zarówno w lokalnych biurach centralnych, jak iw centrach dalekobieżnych . Istnieją dwa główne typy publicznych komutowanych sieci telefonicznych (PSTN): centrale telefoniczne klasy 4 przeznaczone do połączeń płatnych lub międzyprzełącznikami oraz centrale telefoniczne klasy 5 lub centrale abonenckie, które zarządzają połączeniami z telefonów abonenckich. Od lat 90. powszechne stały się hybrydowe systemy przełączające klasy 4/5, które pełnią obie funkcje.
Kolejnym elementem sieci telefonicznej jest czas i synchronizacja. Sprzęt przełączający, transmisyjny i rozliczeniowy może być podporządkowany standardom 10 MHz o bardzo wysokiej dokładności, które synchronizują zdarzenia czasowe w bardzo krótkich odstępach czasu. Wyposażenie wzorców czasu może obejmować wzorce oparte na rubidzie lub cezie oraz Global Positioning System .
Projekt przełącznika
Przełączniki dalekobieżne mogą wykorzystywać wolniejszy, bardziej wydajny algorytm alokacji przełączników niż lokalne centrale , ponieważ mają prawie 100% wykorzystania swoich kanałów wejściowych i wyjściowych. Biura centralne mają niewykorzystane ponad 90% przepustowości swoich kanałów.
Tradycyjne centrale telefoniczne łączyły obwody fizyczne (np. pary przewodów), podczas gdy nowoczesne centrale telefoniczne wykorzystują kombinację przełączania z podziałem czasu i przestrzeni. Innymi słowy, każdy kanał głosowy jest reprezentowany przez szczelinę czasową (powiedzmy 1 lub 2) na fizycznej parze przewodów (A lub B). Aby połączyć razem dwa kanały głosowe (powiedzmy A1 i B2), centrala telefoniczna wymienia informacje między kanałami A1 i B2. Przełącza zarówno szczelinę czasową, jak i połączenie fizyczne. W tym celu wymienia dane między szczelinami czasowymi i połączeniami 8000 razy na sekundę, pod kontrolą logiki cyfrowej, która cyklicznie przegląda elektroniczne listy bieżących połączeń. Zastosowanie obu rodzajów przełączania sprawia, że nowoczesny przełącznik jest znacznie mniejszy niż sam przełącznik przestrzenny lub czasowy.
Struktura przełącznika to nieparzysta liczba warstw mniejszych, prostszych podprzełączników. Każda warstwa jest połączona siecią przewodów, która biegnie od każdego podprzełącznika do zestawu następnej warstwy podprzełączników. W niektórych projektach warstwa przełączania fizycznego (przestrzennego) występuje naprzemiennie z warstwą przełączania czasowego. Warstwy są symetryczne, ponieważ w systemie telefonicznym dzwoniący mogą być również wywoływani . Inne projekty wykorzystują tylko przełączanie czasowe podczas całego przełączania.
Podprzełącznik podziału czasu wczytuje do pamięci pełny cykl szczelin czasowych, a następnie zapisuje go w innej kolejności, również pod kontrolą cyklicznej pamięci komputera. Powoduje to pewne opóźnienie w sygnale.
Przełącznik podrzędny z podziałem przestrzeni przełącza ścieżki elektryczne, często za pomocą pewnego wariantu nieblokującego przełącznika o minimalnym rozpiętości lub przełącznika krzyżowego .
Tolerancja błędów
Przełączniki kompozytowe są z natury odporne na awarie. W przypadku awarii przełącznika podrzędnego komputer sterujący może wykryć awarię podczas okresowego testu. Komputer oznacza wszystkie połączenia do podprzełącznika jako „w użyciu”. Zapobiega to nowym połączeniom i nie przerywa połączeń nawiązanych. Po zakończeniu nawiązanych połączeń przełącznik podrzędny staje się nieużywany i można go naprawić. Gdy następny test zakończy się pomyślnie, przełącznik powróci do pełnej sprawności.
Aby uniknąć frustracji spowodowanej niewykrytymi awariami, wszystkie połączenia między warstwami w przełączniku są przydzielane za pomocą list pierwsze weszło, pierwsze wyszło (kolejki). W rezultacie, jeśli połączenie jest wadliwe lub zaszumione, a klient rozłączy się i ponownie wybierze numer, otrzyma inny zestaw połączeń i przełączników podrzędnych. Alokacja połączeń na zasadzie „ ostatnie weszło, pierwsze wyszło” (stos) może spowodować ciągły ciąg bardzo frustrujących awarii.
Odzyskiwanie po pożarze i katastrofie
Centrala jest prawie zawsze pojedynczym punktem awarii dla połączeń lokalnych. Wraz ze wzrostem przepustowości poszczególnych przełączników i łączącego je światłowodu potencjalne zakłócenia spowodowane zniszczeniem jednego lokalnego biura będą się tylko powiększać. Można zastosować wiele połączeń światłowodowych w celu zapewnienia redundancji połączeń głosowych i transmisji danych między centrami przełączającymi, ale wymagane jest staranne zaprojektowanie sieci, aby uniknąć sytuacji, w których główny światłowód i jego zapasowe przechodzą przez tę samą uszkodzoną centralę, co potencjalna awaria trybu wspólnego .
Zobacz też
- Historia telekomunikacji
- Wykaz central telefonicznych
- System wzmocnienia pary
- Ograniczona dostępność
- Miękki przełącznik
- Plezjochroniczna hierarchia cyfrowa
- Nazwy central telefonicznych
- Automatyczny dystrybutor połączeń
Linki zewnętrzne
- Historia i zdjęcia centrali telefonicznej
- Zdjęcia Centralnego Biurowca Telephone World
- Przewodnik Clive'a Feathera po sieci BT
- Przewodnik Rogera W. Hawortha po nazwiskach dyrektorów w Londynie (Wielka Brytania).
- patent 252,576 na pierwszą centralę telefoniczną w 1881 roku
- Telecom Exchange Tour w Nowej Zelandii
