Автоматическая телефонная станция

Автоматическая телефонная станция (АТС) — это комплекс технических средств, предназначенный для автоматического (без участия человека-телефониста) соединения (коммутации) абонентов телефонной сети друг с другом, а также для обеспечения установления, поддержания и разъединения соединений. АТС является центральным узлом телефонной сети, обеспечивающим маршрутизацию вызовов между абонентскими линиями и соединительными линиями с другими станциями.

История

Ручные телефонные станции

Первые телефонные станции были ручными. Абонент, снимая трубку, связывался с телефонисткой, которая физически вставляла штекер в соответствующее гнездо коммутатора для соединения с вызываемым абонентом. Первая коммерческая ручная станция была открыта в 1878 году в Нью-Хейвене (США). Такая система требовала большого числа операторов, была медленной и подверженной ошибкам.

Изобретение автоматической коммутации

Необходимость автоматизации процесса коммутации стала очевидной по мере роста числа абонентов. В 1889 году американский изобретатель Алмон Браун Строуджер (Almon Brown Strowger), владелец похоронного бюро, запатентовал первый автоматический телефонный коммутатор. По легенде, он подозревал, что телефонистка на ручной станции перенаправляла вызовы его клиентов конкуренту. Коммутатор Строуджера использовал декадно-шаговые искатели (ДШИ) — электромеханические устройства, которые перемещались по контактам под действием импульсов, генерируемых вращением дискового номеронабирателя. Первая АТС системы Строуджера была введена в эксплуатацию в 1892 году в городе Ла-Порт (Индиана, США).

Электромеханические АТС

Системы Строуджера (декадно-шаговые) доминировали в телефонной связи первой половины XX века. Однако они были громоздкими, шумными и требовали частого обслуживания из-за износа механических контактов. В 1910-х годах шведская компания Ericsson разработала машинные искатели, а в 1930-х годах появились координатные АТС (АТСК), использующие многократные координатные соединители (МКС). В них контакты замыкались с помощью электромагнитов, что было надёжнее и компактнее. Координатные АТС широко применялись в СССР с 1950-х по 1990-е годы.

Квазиэлектронные АТС

С развитием полупроводниковых технологий в 1960-1970-х годах появились квазиэлектронные АТС (АТСКЭ). В них управление вызовом осуществлялось электронными схемами (процессорами), но сама коммутация оставалась электромеханической (герконовые или язычковые реле). Это позволило существенно уменьшить размеры станций и расширить их функциональность (например, ввести услуги переадресации, конференц-связи).

Цифровые АТС

Настоящей революцией стало внедрение цифровых АТС в 1980-х годах. В таких станциях голосовой сигнал преобразуется в цифровой поток (ИКМ — импульсно-кодовая модуляция), который коммутируется не механическими контактами, а цифровыми коммутаторами (например, на основе шин или матриц). Первой крупной цифровой АТС стала система EWSD (разработка Siemens) и система 5ESS (AT&T). В цифровых АТС управление полностью осуществляется программным обеспечением, что позволяет легко добавлять новые услуги (ожидание вызова, определитель номера, голосовая почта) и интегрировать станции в сети передачи данных.

Классификация

Автоматические телефонные станции классифицируются по нескольким признакам:

По типу коммутации

С пространственным разделением каналов: Каждое соединение занимает отдельную физическую линию (механический контакт). Характерно для электромеханических и квазиэлектронных АТС.
С временным разделением каналов: Цифровые потоки от разных абонентов передаются по одному физическому кабелю, но в разные временные слоты. Характерно для цифровых АТС.

По принципу управления

Прямое (непрограммное) управление: Коммутационное устройство управляется непосредственно импульсами от номеронабирателя (декадно-шаговые АТС).
Программное управление: Управление осуществляется процессором по заложенной программе (все современные АТС, начиная с квазиэлектронных). Такие станции называются также SPS (Stored Program Control).

По месту в сети

Районные АТС (РАТС): Обслуживают абонентов в пределах одного района города. Соединяются между собой через узлы.
Учрежденческие АТС (УАТС, PBX — Private Branch Exchange): Устанавливаются на предприятиях, в офисах, гостиницах. Обеспечивают внутреннюю связь и выход на городскую телефонную сеть (ГТС) через ограниченное число соединительных линий.
Междугородные и международные АТС (МТС, МнТС): Предназначены для коммутации каналов между различными городами и странами.
Транзитные узлы: Предназначены для соединения нескольких АТС между собой, не обслуживая напрямую абонентов.

По способу передачи сигнала

Аналоговые АТС: Коммутируют аналоговый сигнал (электромеханические и часть квазиэлектронных).
Цифровые АТС: Коммутируют цифровой сигнал (подавляющее большинство современных станций). В таких АТС аналоговый сигнал от абонента преобразуется в цифру на абонентском комплекте (АК) и обратно.

Устройство и принцип работы

Основные функциональные блоки

Любая АТС, независимо от поколения, состоит из следующих ключевых компонентов:

Абонентские комплекты (АК): Интерфейсы для подключения абонентских линий (телефонных аппаратов). Обеспечивают подачу питания, генерацию вызывного сигнала, детектирование снятия/кладки трубки, преобразование сигнала (в цифровых АТС).
Коммутационное поле (КП): Устройство, непосредственно устанавливающее соединение между двумя или более абонентскими или соединительными линиями. В электромеханических АТС это искатели и МКС, в цифровых — интегральные схемы.
Управляющее устройство (УУ): «Мозг» станции. В современных АТС это один или несколько процессоров с программным обеспечением. УУ анализирует адресную информацию (набранный номер), проверяет доступность вызываемого абонента, управляет КП для установления соединения, генерирует сигналы управления (занято, посылка вызова, ответ).
Соединительные линии (СЛ): Каналы связи, соединяющие данную АТС с другими АТС телефонной сети.
Система сигнализации: Протоколы, по которым АТС обмениваются служебной информацией (например, номер вызывающего абонента, состояние линии). В современных сетях используется сигнализация ОКС-7 (Общеканальная сигнализация № 7) или SIP (для IP-телефонии).

Процесс установления соединения (на примере цифровой АТС)

Абонент А снимает трубку. АК фиксирует это и сообщает УУ.
УУ посылает в линию сигнал «ответ станции» (непрерывный гудок).
Абонент А набирает номер. В цифровых АТС обычно используется многочастотный набор (DTMF).
УУ принимает цифры номера, анализирует их и определяет, к какой АТС подключен абонент Б.
Если абонент Б обслуживается этой же АТС, УУ проверяет его состояние (свободен или занят).
Если абонент Б свободен, УУ подает команду на КП для установления соединения между АК абонента А и АК (или СЛ) абонента Б.
УУ посылает абоненту Б вызывной сигнал (звонок), а абоненту А — сигнал «посылка вызова» (длинные гудки).
Когда абонент Б снимает трубку, УУ фиксирует ответ, прекращает вызывные сигналы и переводит соединение в разговорный режим.
Когда один из абонентов кладет трубку, УУ фиксирует отбой и разъединяет КП.

Применение и значение

АТС являются основой любой телефонной сети общего пользования (ТФОП). Они обеспечивают:

Связность: Возможность для любого абонента сети связаться с любым другим абонентом.
Маршрутизацию: Выбор оптимального пути для вызова (особенно в сложных иерархических сетях).
Тарификацию: Учёт длительности и стоимости разговоров.
Дополнительные услуги: Переадресация, конференц-связь, удержание вызова, «горячая линия», автосекретарь и многие другие.

С развитием технологий IP-телефонии (VoIP) классические АТС постепенно вытесняются программными коммутаторами (Softswitch) и IP-АТС (IP-PBX). Однако на многих предприятиях и в сетях общего пользования до сих пор эксплуатируется большое количество цифровых и даже электромеханических АТС.

Критика и недостатки

Основные недостатки традиционных АТС по сравнению с современными IP-решениями:

Сложность масштабирования: Добавление новых абонентов часто требует установки дополнительных плат расширения.
Зависимость от аппаратного обеспечения: Выход из строя ключевого модуля (например, процессора) может парализовать работу всей станции.
Высокая стоимость эксплуатации: Требуется квалифицированный персонал для обслуживания, регулярная замена изнашивающихся деталей (вентиляторы, блоки питания).
Ограниченная гибкость: Внедрение новых услуг часто требует замены программного обеспечения или даже аппаратных модулей.
Энергопотребление: Старые электромеханические станции потребляют значительное количество электроэнергии и выделяют много тепла.

Источники

Гольдштейн Б.С., Соколов Н.А., Яновский Г.Г. «Сети связи». — СПб.: БХВ-Петербург, 2010.
Бакланов И.Г. «Технологии цифровых сетей связи». — М.: Эко-Трендз, 2006.
Беллами Дж. «Цифровая телефония». — М.: Радио и связь, 1999.
История развития телефонной связи. Материалы музея связи имени А.С. Попова.
Стандарты ITU-T (серия Q, серия E).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →