Станции 5ESS. Решения Lucent Technologies

Первая станция №5 Electronic Switching System (5ESS) была вве­дена в эксплуатацию в 1982 году. Наиболее распространенная сего­дня версия этой станции 5ESS-2000 работает в городских телефон­ных сетях в качестве оконечной и опорно-транзитной АТС с функ­циями ОКС7, ISDN, V5 и др. Архитектура ее системы управления мо­жет классифицироваться какквазираспределенная, поскольку функ­ции управления станцией в значительной степени выполняет адми­нистративный модуль AM (эта архитектура будет более подробно обсуждаться в главе 9, посвященной программному управлению). Управляющие процессоры построены на базе 32-разрядного мик­ропроцессора 3820 и 16-разрядного процессора МС6800, что по­зволяет формировать как станции малой емкости, так и крупные опорно-транзитные коммутационные узлы. Коммутационное поле, согласно классификации, приведенной в предыдущей главе, строится по принципу TST (Время-Пространство-Время). Для взаимо­действия с телефонной сетью общего пользования станция 5ESS-2000 поддерживает сигнализацию следующих типов: линейная сиг­нализация - 2600 Гц, 2ВСК; регистровая - декадный код, импульс­ный челнок, импульсный пакет, безынтервальный пакет (АОН). Под­держивается также система общеканальной сигнализации ОКС №7 (МТР, ISUP) и сигнализация по протоколу V.5. Абонентские интерфей­сы: обычный двухпроводный интерфейс с аналоговым телефонным аппаратом, оборудованным либо импульсным номеронабирателем, либо тастатурой (импульсной или многочастотной), а также кноп­кой R; цифровой интерфейс ISDN (2B+D).

Упрощенная структура станции 5ESS показана на рис.5.4. Тремя ведущими компонентами 5ESS являются модуль административно­го управления AM, модуль связи СМ и коммутационный модуль SM.

Рис. 5.4 Архитектура станции 5ESS

Коммутационные модули SM содержат все программы, необхо­димые для управления периферийными коммутационными устрой­ствами, включая выбор маршрутов в коммутационном поле, назна­чение блоков обслуживания, сигнализацию, сканирование линий и т.п. Фактически производительность станции 5ESS определяется числом установленных модулей SM. Каждый такой модуль обслужи­вает нагрузку интенсивностью примерно 460 Эрлангов (при этом бывает занято 90% временных интервалов). Интенсивность нагруз­ки на всю станцию рассчитывается как 460хп/2, где п - число комму­тационных модулей, и при максимально расширенной конфигура­ции (190 SM) составляет 43700 Эрлангов. Коммутационный модуль SM - это базовый блок наращивания емкости станции 5ESS-2000, который может выполнять функции коммутации каналов и пакетов, а также большую часть функций обработки вызовов. Модуль может быть расположен вне основного комплекса станции, в таком случае он называется вынесенным коммутационным модулем RSM. Наря­ду с модулем RSM (4000 абонентов или 480 с.л.) можно использо­вать кластер вынесенных модулей MMRSM (16000 абонентов или 1920 с.л.) или вынесенный блок абонентских линий с интегральным обслуживанием RISLU (1024 абонента).

Модуль управления AM основан на мэйнфрейме 3B20D (потом -3B21D и т.д.) собственной разработки Bell Laboratories и выполняет функции обслуживания вызовов, запуска и восстановления про­граммного обеспечения, измерения трафика, начисления платы и хранения станционных данных, а также функции взаимодействия с процессорами ввода/вывода, видеотерминалами, накопителями на магнитных носителях, центром технической эксплуатации и мно­жество функций, не связанных непосредственно с процессом обра­ботки вызовов. С помощью модуля AM производится диагностика станции, выявление, локализация и, при возможности, устранение неисправностей. Модуль AM принимает от управляющих элементов модулей SM цифры номера и интерпретирует их, а также взаимо­действует с системой управления базой данных для получения до­полнительной информации. Затем он передает сообщения перифе­рийному управляющему устройству для завершения какого-либо обязательного действия. Подсистема эксплуатационного управле­ния решает задачи технического обслуживания с помощью магист­ральной и линейной рабочей станции TLWS, выполняя, например, тестирование абонентских и межстанционных линий, обеспечивает вывод линий из обслуживания и возвращение их в работу. Через AM обслуживающий персонал станции может получать с терминала как доступ к любым системам станции, так и связь с автоматизирован­ными системами технической эксплуатации и с системой управле­ния трафиком. Для подключения к центрам технической эксплуата­ции или к центрам обработки биллинговой информации предусмат­риваются каналы передачи данных. Файлы передаются по стандарт­ному протоколу доступа и управления передачей данных FTAM.

Модуль связи СМ обеспечивает взаимодействие между AM и все­ми SM, а также взаимодействие между разными SM через каналы управления и синхронизации NCT по протоколу Х.25 с использова­нием волоконно-оптического кабеля. Основным компонентом СМ является коммутатор сообщений, обеспечивающий коммутацию пакетов, которыми обмениваются между собой через NCT модули CMnSM.

Программное обеспечение станций 5ESS имеет иерархическую распределенную модульную структуру, схематично представленную на рис.5.5. Операционная система, которая называется операцион­ной системой для распределенной коммутации (OSDS), обеспечивает управление процессами, межпроцессорную связь, синхрони­зацию и планирование заданий как в процессоре AM, так и в про­цессорах SM, причем в AM ядром OSDS является операционная сис­тема UNIX - одно из блестящих созданий Bell Laboratories, стоящих в одном ряду с транзистором, лазером и другими выдающимися вкладами в современную цивилизацию. Примечательно также, что UNIX в ядре AM станций 5ESS имеет название UNIX-RTR, где аббре-ъ\лэт^р& WFk означает ра& от^ в pe/anbviow* «ремеулл VP»T - Р»еа, \ T\w> e^ и надежность (R - Reliability). Об этих аспектах программного обес­печения узлов коммутации мы подробнее поговорим в главе 9.

Функциональное программное обеспечение станции 5ESS-2000, написанное на языках высокого уровня - Си, Ассемблере, - включа­ет в себя примерно 30 подсистем высшего уровня. Большая их часть располагается в административных модулях AM и в коммутацион­ных модулях SM в соответствии с архитектурой распределенной сис­темы, показанной на рис.5.5. Интерфейсы подсистем имеют опре­деленные ограничения, например, программа одной подсистемы может вызвать программу другой подсистемы только в специаль­ных глобальных точках, обмен данными происходит через стек, вы­зов примитива не вызывает прерывания реального времени, вызван­ная программа

выполняется в стеке процесса вызвавшей програм­мы и т.п. Более детально эти вопросы мы также обсудим в главе 9, а здесь лишь приведем очень упрощенное описание обслуживания в 5ESS внутристанционного вызова.

Абонент А, включенный bSM1, вызывает абонента В, включенно­го в SM3 той же АТС. Когда абонент А снимает с рычага микротеле­фонную трубку, устройство сканирования в абонентском блоке об­наруживает замыкание шлейфа линии. Процессор модуля SM перио­дически опрашивает устройства сканирования и детектирует изме­нения состояния линий, сравнивая результат очередного опроса с результатом предыдущего опроса; таким образом, состояние ли­нии абонента А «трубка снята» фиксируется bSM1. На основании ре­зультатов сканирования процессор коммутационного модуля дела­ет вывод о наличии запроса обслуживания и отмечает линию або­нента А занятой. Идентифицируются данные об абоненте А, после чего к его линии подключается приемник цифр, а самому абоненту передается зуммерный сигнал «Ответ станции». Далее анализиру­ются цифры, принимаемые от абонента А, определяется и тестиру­ется линия абонента В, в AM передается запрос подключения к або­ненту В. После приема первой цифры зуммерный сигнал «Ответ стан­ции» отключается, и в процессор коммутационного модуля переда­ется двоично-десятичное представление этой цифры. Следующие цифры обрабатываются таким же образом до тех пор, пока процес­сор модуля SM1 не определит, что все цифры получены. Когда этот процессор обнаружит, что полученных цифр достаточно для выбора маршрута, в процессор административного модуля через блок ком­мутации сообщений передается сообщение о необходимости вы­брать маршрут в направлении к SM3. Для этого AM находит свобод­ный временной интервал и свободные каналы для управления ком­мутационными модулями с целью выбора маршрута и передает к процессору в SM3 инструкцию установить путь к вызываемой ли­нии и опознать временной интервал и канал управления, присвоен­ные данному вызову, а к блоку коммутации - инструкцию установить двухстороннюю связь SM1-SM3 через каналы NCT.

Процессор модуля SM3 проверяет вызываемую линию, изменя­ет ее состояние на «занято» и инициирует выполнение необходимых тестов и посылку сигнала вызова в эту линию. Кроме того, процес­сор передает инструкцию генератору тональных сигналов и блоку обмена временных интервалов послать зуммерный сигнал «контроль посылки вызова» (КПВ) в линию вызывающего абонента А. После этого процессор модуля SM3 через блок коммутации сообщений передает к процессору модуля SM1 сообщение о том, что соедине­ние установлено, и идентифицирует временной интервал в соеди­нении NCT, который был присвоен данному вызову. В свою очередь, процессор модуля SM1 передает в блок обмена временных интер­валов инструкцию подключить временной интервал вызывающей линии к временному интервалу соединения NCT.

Когда процессор модуля SM3 детектирует ответ абонента, он ини­циирует прекращение передачи сигнала посылки вызова, дает генератору тональных сигналов команду прекратить формирование сигнала КПВ, а блоку коммутации временных интервалов - команду подключить временной интервал канала к временному интервалу NCT. После этого процессор модуля SM3 передает сообщение про­цессору модуля SM1, информирующее последний, что ответ полу­чен. Процессор модуля SM1 изменяет состояние линии, начинает отсчет времени для начисления платы и переводит процесс обслу­живания вызова в стадию разговора.

Разъединение производится по-разному, в зависимости оттого, какая сторона первой дает отбой - вызывающая или вызываемая. При прекращении разговора вызывающей стороной сигнальный про­цессор модуля SM1 детектирует сигнал отбоя, процессор модуля передает сообщение об этом процессору модуля SM3 и ликвидиру­ет соединение между линией и NCT. В свою очередь, процессор мо­дуля SM3 передает к SM1 сообщение, подтверждающее отбой, и ос­вобождает временной интервал. Затем оба процессора коммутаци­онных модулей передают сообщения о разъединении в процессор административного модуля для фиксации изменения состояния ис­пользовавшегося пути в коммутационном поле.

При прекращении разговора вызываемой стороной сигнальный процессор модуля SM3 детектирует сигнал отбоя, процессор моду­ля передает сообщение об этом kSM1. Процессор модуля SM1 ини­циирует отсчет времени, после которого разрешается разъедине­ние. Если до истечения этого времени не будет получено сообще­ние о повторном ответе вызываемой стороны, процессор коммута­ционного модуля производит разъединение таким же образом, как это было описано выше.

В заключение краткого описания платформы 5ESS рассмотрим предлагаемую Lucent Technologies стратегию развития этой плат­формы при переходе к мультисервисным (речь/данные/видео) кон­вергентным сетям XXI века (рис.5.6.) с весьма удачным названием 7R/E (Revolutionary/Evolutionary). Согласно этой стратегии коммута­тор 5ESS дооборудуется интерфейсом пакетной передачи, что по­зволит операторам создавать масштабируемые пакетные сети и по­степенно преобразовать существующие сети с временным разде­лением каналов (TDM) в сети, основанные на протоколах IP.

Элементами концепции 7R/E являются также:

• 7R/E Call Feature Server, отвечающий за обработку вызова, обес­печивающий преобразование номера и маршрутизацию для ком­мутации речевого трафика через пакетную сеть и поддерживаю­щий все услуги, реализованные в классической платформе 5ESS, включая и рассматриваемые в главе 11 услуги Интеллектуальной сети; серверы мультимедийных ресурсов (MultiMedia Resource Servers), которые поддерживают распознавание речи, сетевые оповещения, речевую почту, универсальную службу обмена сообщениями (unified messaging) и др.;

• модуль 7R/E Packet Driver, который позволит владельцам 5ESS плавно и безболезненно перейти от систем с коммутацией каналов к пакетным системам;

• 7R/E Programmable Feature Server, основанный на Softswitch;

• 7R/E Packet Gateway - шлюз доступа для объединения различных абонентских устройств, включая DSL, кабельные модемы и беспроводный доступ;

• 7R/E Trunk Access Gateway и др.

Рис. 5.6 Стратегия 7R/E

И еще одно, непосредственно не связанное с 5ESS, весьма ост­роумное решение Lucent Technologies - коммутационная платфор­ма EXS (Expandable Switching System), первоначально созданная ком­панией Excel Switching, которая была приобретена впоследствии компанией Lucent Technologies и стала ее подразделением. Типовая система Excel построена по схеме клиент-сервер и функционально разделена на четыре структурные части, представленные на рис.5.7.

Коммутатор Excel представляет собой модульную, интегрирован­ную, масштабируемую платформу с неблокирующим коммутацион­ным полем, поддерживающую, в совокупности, до 30000 портов и строящуюся из более мелких модулей: EXS-1000 поддерживает до 1024 портов, EXS-2000 - до 2048 портов и т.д. Все элементы связа­ны между собой двойным оптическим кольцом EXNET со встречны­ми потоками 1.2 Гбит/с. Excel использует архитектуру клиент-сер­вер, а обмен информацией между хост-компьютерами и процессо­рами коммутационных узлов ведется по протоколу TCP/IP на основе Ethernet. Один хост-компьютер может поддерживать все коммута­ционные узлы в кольце, но возможны и конфигурации с нескольки­ми хост-компьютерами.

EXS 2000

EXS 2000

Рис. 5.7 Коммутационная платформа Excel

Этот коммутатор реализует функции Call-центра, ступени распре­деления вызовов, системы поддержки телефонных карт и т.п., ана­логичные функциям отечественной платформы ПРОТЕЙ, обеспечи­вает прием и обработку вызовов абонентов, начисление платы за связь в режиме онлайн; реляционную базу данных, относящихся к абонентскому учету, начисление платы за услуги и содержащую для этих целей информацию о клиентах, учетных делах, платежах и на­числениях, балансах, картах, совершенных клиентом вызовах и ока­занных ему услугах, о тарифах и многое другое. Но кроме всего про­чего, представленная на рис.5.7 архитектура, как это когда-то было с Системой 12, оказала серьезное влияние на умы разработчиков коммутационной техники. Планы создания аналогичных коммутаци­онных платформ всерьез обсуждались в нескольких российских ком­паниях, и лишь очень быстрая экспансия IP-технологий и решений, относящихся к конвергенции сетей связи, по мнению автора, огра­ничили использование приведенной на рис.5.7 архитектуры.