1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Связь, как часть инфраструктуры общества, которая определяет жизнедеятельность страны, является одним из источников подъема экономики государства.

Связь Республики Казахстан представляет собой совокупность сетей и служб связи и функционирует на ее территории как взаимосвязанный производственно-хозяйственный комплекс.

Сеть телекоммуникаций Республики Казахстан вступила в фазу существенных качественных изменений, обусловленных широким внедрением цифровой техники передачи и коммутации.

Развитие телефонной связи нашей страны связано с созданием коммутационной техники трех поколений.

К первому поколению относятся автоматические телефонные станции декадно-шаговой системы (АТС ДШ) в процессе эксплуатации которых выявился ряд серьезных недостатков. К ним относятся:

- низкое качество обслуживания;

- невысокая надежность коммутационного оборудования;

- ограниченное быстродействие;

- наличие большого числа обслуживающего персонала;

- малая проводность линий.

Наличие этих недостатков явилось серьезным препятствием для значительного увеличения емкости ГТС и автоматизации телефонной связи.

Ко второму поколению систем коммутации относятся автоматические телефонные станции координатного типа (АТСКУ). Станции этого типа обладают рядом преимуществ по сравнению с АТС ДШ:

- лучшее качество разговорного тракта;

- уменьшение числа обслуживающего персонала;

- увеличение использования линий;

- увеличение проводности и доступности.

Однако, несмотря на эти улучшения АТСКУ все же имеют ряд недостатков, присущих АТСДШ. Это и явилось предпосылкой для создания третьего поколения телефонных станций.

Третье поколение систем коммутации - квазиэлектронные и электронные телефонные станции. Квазиэлектронные станции устранили ряд недостатков присущих АТСДШ и АТСКУ и используются во многих странах мира. Создание же полностью электронных систем стало возможным лишь после применения в них принципа коммутации информации в цифровом виде (импульсно кодовая модуляция). Цель создания нового поколения коммутационной техники на основе цифровых систем передачи (ЦСП) заключается в повышении гибкости и экономичности системы, сокращение затрат и трудоемкости эксплуатации, упрощение и удешевление в производстве, а так же предоставление новых видов услуг абонентам.

Внедрение электронных станций на территории Республики Казахстан позволит существенно изменить ситуацию на сетях связи. Так как применение электронных коммутационных станций позволит не только модернизировать существующие телефонные сети, но и позволит передавать по сетям различные виды информации, создавать полностью цифровые сети связи, включая сети SDH и ISDN.

1. Анализ существующей городской телефонной сети

1.1 Структурная схема ГТС. Характеристика станционных сооружений

В настоящее время на телефонной сети города Шымкент принята шестизначная нумерация. В данный момент город полностью цифровизирован. В Шымкенте межстанционная связь построенная с применением технологий SDH.На сети используется сигнализация ОКС7. Сведения о станционных сооружениях города Шымкент приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1- Сведения о станционных сооружениях города Шымкент:

РУТ,ГЦТ Город	Номер станции	Админ. значен.	Индекс станции или нумерация	Тип станции	Емк. монтир. (номерн.)	Емк. задейств. (номерная)
г.Шымкент	А-21	ОЦ	21хххх	S-12	4607	4586
г.Шымкент	SSA-221	ОЦ	221ххх	S-12	3840	3835
г.Шымкент	SSA-231	ОЦ	231xxx	S-12	1960	1953
г.Шымкент	SSA-541	ОЦ	541ххх	S-12	3840	3821
г.Шымкент	MLE-53	ОЦ	53хххх	S-12	11392	11390
г.Шымкент	RSU-531	ОЦ	531ххх	S-12	976	973
г.Шымкент	RSU-538	ОЦ	538ххх	S-12	976	976
г.Шымкент	RSU-533	ОЦ	533ххх	S-12	488	458
г.Шымкент	RSU-553	ОЦ	553ххх	S-12	1464	1400
г.Шымкент	RSU-552	ОЦ	552ххх	S-12	1464	1455
г.Шымкент	RSU-556	ОЦ	556ххх	S-12	1464	1459
г.Шымкент	RSU-557	ОЦ	557ххх	S-12	488	482
г.Шымкент	RSU-5334	ОЦ	5334хх	S-12	488	488
г.Шымкент	MLE-57	ОЦ	57xххх	S-12	13144	13142
г.Шымкент	SSA-513	ОЦ	513ххх	S-12	3840	3838
г.Шымкент	SSA-525	ОЦ	525ххх	S-12	3840	3800
г.Шымкент	SSA-521	ОЦ	521ххх	S-12	2048	2035
г.Шымкент	RSU-321	ОЦ	321ххх	S-12	4392	4390
г.Шымкент	RSU-554	ОЦ	554ххх	S-12	488	487
г.Шымкент	RSU-529	ОЦ	529ххх	S-12	512	478
г.Шымкент	ATC-511	ОЦ	511ххх	КВАНТ	256	253
г.Шымкент	АТС-5114	ОЦ	5114хх	М-200	256	250
г.Шымкент	MLE-56	ОЦ	56xххх	S-12	10752	10750
г.Шымкент	RSU-501	ОЦ	501ххх	S-12	976	970
г.Шымкент	RSU-502	ОЦ	502ххх	S-12	1464	1458
г.Шымкент	RSU-505	ОЦ	505ххх	S-12	976	970
г.Шымкент	RSU-506	ОЦ	506ххх	S-12	976	973
г.Шымкент	ATC-972	ОЦ	972ххх	ATCK	300	290
г.Шымкент	AMTC	ОЦ	541xхх	S-12	512	407
г.Шымкент	ГТС				78179	77767

1.2 Модернизация телефонной сети общего пользования

Концепцией развития рынка телекоммуникационных услуг в ближайшее десятилетие предусматривается возрастание числа телефонов. Одновременно предполагается увеличить количество пользователей Интернета. Все это потребует нетривиальных подходов к модернизации ТФОП, в том числе и в области системно-сетевых решений.

Вопросы модернизации ТФОП возникали и ранее и были связаны в основном с тем, что срок службы систем коммутации (СК) составляет 40 лет. Естественно, в процессе эксплуатации возникали технические проблемы, которые необходимо было решать. Однако, все решения, включая цифровизацию оборудования, проводились в рамках предоставления базовой услуги и безусловного преобладания речевого трафика.

Сегодня задача модернизации принципиально изменилась. Основной ее целью стала пакетизация сети.

В соответствии с теоретическими исследованиями предел телефонной емкости составляет 40-60% от общей численности населения. Процесс телефонизации будет продолжаться темпами, предусмотренными в концепции, с одной стороны, а с другой -суммарное число пользователей ТФОП и Интернета.

Дополнительные абонентские емкости могут создаваться путем нового строительства, замены оборудования, модернизации и расширения существующей емкости. При новом строительстве необходимо оборудование, обеспечивающее пакетизацию сети.

Для рассмотрения вопросов модернизации и расширения существующей емкости проанализируем потенциальный спрос на новые услуги телекоммуникаций.

Исследование этого вопроса важно с точки зрения технических требований к средствам электросвязи, обеспечивающим пакетизацию сети. Как уже отмечалось, анализ структуры доходов зарубежных операторов, занимающих значительные рыночные позиции (ЗРП), показал, что доля доходов от базовой услуги составляет менее 40%.

Кроме того расширение АТС обусловлено необходимостью развития существующей сети, т.е. увеличение её номерной емкости, а это есть техническое перевооружение сети, замена оборудования на новое, основу которого составляет электроника.

Основными преимуществами цифровых автоматических телефонных станций являются:

а) снижение трудовых затрат на изготовление электронного коммутационного оборудования за счет автоматизации процесса их изготовления и настройки;

б) уменьшение габаритных размеров и повышение надежности оборудования за счет элементной базы высокого уровня интеграции;

в) уменьшение объема работ при монтаже и настройке электронного оборудования в объектах связи;

г) существенное сокращение штата обслуживаемого персонала за счет полной автоматизации контроля функционирования оборудования и создания необслуживаемых станций;

д) значительное уменьшение металлоемкости конструкций станции;

е) сокращение площадей необходимых для установки цифрового коммутационного оборудования;

ж) качества передачи и коммутации;

з) увеличение вспомогательных и дополнительных видов обслуживания абонентов.

1.3 Целесообразность реконструкции сооружений сети телекоммуникаций

В настоящее время ведется строительство и открытие новых предприятий в городе, реконструкция, модернизация и запуск на полную мощность старых, потерпевших кризис предприятий. В связи с этим, растет строительство и открытие офисов в деловой части города, что увеличивает потребность в услугах связи.

На сегодня в городе Шымкент с успехом завершен процесс цифровизации. Установлены станции фирмы ALCATEL S-12.Общая ёмкость монтированных электронных станций составляет 78179номера. Как уже отмечалось ранее, возможность замены станции RSU-321 и расширение номерной емкости. Замена этой станции позволяет видеть сеть города Шымкент, с наиболее улучшенным качеством связи.

К телефонным сетям во всем мире в настоящее время предъявляются следующие требования:

- повышение емкости ТФОП (телефонная сеть общего пользования) до того уровня, когда все заявки на подключение к местным телефонным сетям будут удовлетворены в приемлемое для потенциальных абонентов время;

- доведение показателей качества обслуживание вызовов до общепринятых норм за счет повышения пропускной способности ТФОП и введение услуг, ориентированных на снижение интенсивности повторных попыток;

- улучшение показателей качества речи и другой информации, использующей ТФОП как транспортную систему;

- повышение надежности телефонной связи, несмотря на отказы ее отдельных элементов;

- расширение спектра предоставляемых (платных и бесплатных) услуг;

- постепенное снижение тарифов на услуги всех видов связи.

Все эти требования, предъявляемые к телефонным сетям, сможет удовлетворить только цифровые ТФОП. А для этого необходимо модернизировать сеть так, чтобы каждый тенге вложенный в реконструкцию, окупился и приносил прибыль.

1.4 Обоснование выбора коммутационной системы

Для того, чтобы выбрать конкретный тип цифровой АТС, которую можно использовать для замены, необходимо проанализировать существующие типы цифровых электронных станций, определить их достоинства и недостатки. Хочется отметить, что ОАО Казахтелеком периодически проводит тендеры на поставку коммутационного оборудования, которое могло удовлетворять всем требованиям конкретного региона и специфики телекоммуникационной сети. Так как город Шымкент полностью цифровизирован, с использованием системы ALCATEL 1000 S-12, поэтому вопрос выбора системы не стоит перед заказчиками.

1.4.1 Характеристика Системы ALCATEL 1000 S-12

Система ALCATEL 1000 S-12 фирмы ALCATEL SEL является полностью цифровой коммутационной системой с полностью распределенным управлением, разработанной фирмой ALCATEL (Германия). Причем распределены не только различные функции управления, осуществляемые микропроцессорами, которые распределены по всей архитектуре S-12, но также распределены и основные функции коммутации. Действительно функции управления коммутационной системой в S-12 рассеяны по всей ее архитектуре.

Таким образом, коммутационная система представляет собой полностью управляемое устройство, в котором отдельные управляющие устройства (микропроцессоры), связанные с различными частями системы, способны подключить цифровой соединительный путь через систему коммутации без центрального управляющего устройства. Такое распределенное управление S-12 обеспечивает ряд характеристик системы, которые дают прямую выгоду, как телефонной администрации, так и абонентам. Так как: устойчивость к отказу всей системы, способность плавного увеличения нагрузки и производительности системы управления, ограниченный набор печатных плат на которых построена станция. Все эти аспекты делают систему S-12 выдающимся продуктом в коммутационной индустрии. Разработка системы S-12 была огромной совместной международной работой, в которой принимали также фирмы, в настоящее время являющиеся членами группы, ALCATEL которые теперь на совместных предприятиях по производству системы S-12 во многих странах извлекают свою пользу из данной разработки.

S-12 универсальная система - она может работать как оконечная, транзитная, междугородная, международная, комбинированная АТС.

S-12 включает в себя:

- от 128 до 100000 и выше абонентских линий для городских коммутационных станций;

- от 120 до 60000 и выше соединительных линий;

- 32 или 24 канала ИКМ;

- более чем 750000 вызовов в час наибольшей нагрузки.

- транзитных станций;

К особенностям системы S-12 относятся:

1. Полностью цифровая система, способная обслуживать постоянно возрастающую нагрузку, что является характерной особенностью систем передачи информации в будущем.

Цифровизация возможно будет расширена от станции до абонента, чей телефон будет заменен на многофункциональный информационный терминал.

Полная цифровизация внутренней сети даст наивысшую ступень возможности интеграции речи и данных.

2. S-12 является цифровой АТС с полностью распределенным управлением. Разработчики системы полностью отказались от принципа обязательного наличия в системе большого центрального процессора. Отказ одного из её функциональных элементов повлияет мало или не повлияет вообще на работу всей системы. Это может быть достигнуто с помощью ряда мер, самой важной из которых является распределения управления. Следующей мерой повышения надежности служит дублирование многих функциональных блоков S-12 , что уменьшает риск отказа системы.

Другой аспект надежности системы является надежность путей через коммутационное поле. Эта надежность обеспечивается абсолютно новым типом цифровой коммутационной системы, в основу которой положена одна патентованная микросхема. Система осуществляется как коммутацию каналов, так и пакетную коммутацию.

3. Цифровая коммутационная система состоит из элементов, которые имеют собственную логику, память и может выполнять три задачи: передачу данных, речи, выбор пути и связь между распределенными по системе микропроцессорами. И, так как каждый элемент может выполнять работу другого элемента, через цифровую коммутационную систему может быть установлено множество путей.

Отказ одного из элементов означает лишь только то, что коммутационный путь может быть установлен через другой элемент. Таким образом, S-12 не блокируема, кратковременный отказ одной микросхемы имеет незначительный эффект.

4. Перспективная система - это достигается с помощью загрузки различных программных модулей с одним определенным стандартным интерфейсом в каждый аппаратный модуль системы.

Это позволяет S-12 идти в ногу с изменениями в области аппаратной и программной технологии.

5. Cтандартная система - S-12 удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к коммутационным системам Важное свойство в том, что коммутационные станции самой малой емкости могут легко и экономично расширяться до самой большой мощности с помощью одинаковых аппаратных и программных модулей.

Структурная схема системы S-12 приведена на рисунке ниже.

Рисунок - Структурная схема системы S-12:

К основным модулям системы относятся:

- Модуль аналоговых абонентов - ASM (Analog Subscriber Module) - обеспечивает интерфейс между 128 аналоговыми абонентами и S-12. Количество модулей зависит от общего числа абонентов, обслуживаемых станцией.

- Модуль цифровых каналов - DTM (Digital Trunk Module) - обеспечивает интерфейс между 32-х канальным цифровым трактом и S-12. Один цифровой тракт включает в себя две линии, где каждая линия представляет собой односторонний путь для передачи РСМ сигналов.

- Модуль подключения блока удаленных абонентов - RIM (Remote Interface Module) - обеспечивает интерфейс между блоком удаленных абонентов RSU (Remote Subscriber Unit) и S-12 посредством 30-ти канальной цифровой линии. К модулю может быть подключен одиночный, обслуживающий 88 абонентов, а также до 8 RSU, образующих многоточечную конфигурацию с максимальным количеством абонентов 1000.

- Модуль сервисных цепей - SCM (Service Circuits Module) - обеспечивает предоставление услуг для абонентов, имеющих телефонные аппараты с частотным набором и для АТС, которые используют многочастотную межстанционную сигнализацию. Иногда, дополнительно модуль снабжается вторичными функциями, например, конференц-связью, которая позволяет осуществить конференц-связь между 5-ю абонентами.

Модуль общего канала сигнализации ОКС №7 - НССМ (High Сommon Channel Module) - разработан для использования в сети, где абонентам предлагают услуги ISDN. Применяется как в транзитных АТС (пункт передачи сигнализации), так и в оконечных АТС (пункт сигнализации).

- Модуль тактового генератора и зуммера - СТМ (Сlock and Tone Mo-dule) - обеспечивает основную тактовую частоту для станции (8,192 Мгц). Кроме того, модуль генерирует все аудио зуммеры в цифровой форме, информацию текущего времени дня и оповещения.

- Модуль компьютерной периферии и технического обслуживания - МРМ (Maintenance Support and Peripherals Module) - предназначен для обмена данными между компьютерной периферией и памятью отдельных модулей АТС.

Компьютерная периферия включает в себя внешние запоминающие устройства и оборудование, предназначенное для связи типа «человек-машина». Также содержит программное обеспечение технического обслуживания, которое постоянно следит за аварийными состояниями на станции.

Система S-12 фирмы ALCATEL имеет следующие преимущества по сравнению с другими типами станций:

Значительно меньшие расходы.

Более высокую гибкость.

Огромное повышение емкости трафика.

Простое наблюдение за системой, техническое обслуживание и оп- ределение ошибок.

Малое количество типов ТЭЗов.

Большая экономия площади.

Гибкое присвоение вызывных номеров.

Простое расширение для подключения новых абонентов и соединительных линий.

1.5 Разработка варианта модернизации

После проведенного анализа ситуации на ГТС г. Шымкент был сделан вывод о необходимости замены RSU-321 на коммутационную станцию типа ALCATEL 1000 S-12. Поэтому для проектирования нужно выбрать конкретную конфигурацию системы S-12.

Существует три конфигурации коммутационных станций:

- МLE - коммутационные станции большой / средней емкости 10000 номеров.

- SSА - отдельные коммутационные станции малой емкости 3840 номеров.

- RSU - концентраторы 488 номеров. RSU-321 имеет емкость 4392 абонента. С учетом перспективы развития необходимо при расширении установить станцию на 5000 абонентских номеров.

Расширение возможно в двух вариантах:

1.Спроектировать SSA как опорную станцию (максимальная емкость 3840 абонентов).

Станция SSA является цифровой коммутационной станцией малой емкости для применения в качестве городских, транзитных и смешанных станций.

Она основывается на широко используемой технологии системы ALCATEL 1000 S-12, использует распределенное микропроцессорное управление и уникальное в своем роде интеллигентное цифровое коммутационное поле.

2. Спроектировать MLE на 5000 номеров.

Установка АТСЭ S-12 (MLE) на 5000 номеров.

Во время проектирования кроме качества, надежности, необходимо учитывать все экономические затраты и трудоемкость работы.

Согласно первому варианту необходимы дополнительные площади для установки цифрового коммутационного оборудования, техники передачи, электропитания RSU.

В дополнение к выше сказанному, RSU обычно устанавливаются для удаленных абонентов.

Практически он состоит из расширенных абонентских линий (ASM), подключенных к вышестоящей коммутационной станции. К одному концентратору RSU могут подключаться максимально 488 аналоговых абонентских линии.

В одном стандартном стативе системы S-12 могут размещаться максимально два концентратора. Комплекс концентратора RSU предназначен для использования в качестве:

- удаленный абонентский блок;

- средних и больших местных станций;

- транзитных станций;

Характеристика системы:

- абонентская емкость - 120000 АЛ;

- соединительных линий - 85000;

- нагрузка - 35000 Эрл;

Во втором варианте есть возможность установки оконечной станции большой ёмкости MLE, т.к в дипломном проекте описывается расширение RSU-321 в связи с этим устанавливается указанная станция.

2. Расчет и распределение нагрузок на сети

Исходные данные для расчета проектируемой станции взяты из характеристики ГТС и из ведомственных норм технологического проектирования 12-79 /7/ (таблицы 2.1).

Таблица 2.1:

	Сектор
	Народнохозяйственный	квартирный
Среднее число вызовов в ЧНН на один источник нагрузки Сi	3,6	1,1
Средняя продолжительность одного разговора Т, сек.	85	110
Аппараты, %	60	40
Доля вызовов закончившихся разговором Рр	0,5

2.1 Расчет возникающей нагрузки

Интенсивность возникающей местной нагрузки источников i-й категории, выраженная в Эрлангах, определяется формулой:

(2.1)

Где: - средняя продолжительность одного занятия, сек:

(2.2)

Продолжительность отдельных операций по установлению связи, входящих в формулу (2.2), принимают следующей:

Время слушания сигнала ответа станции - ;

Время набора номера с ТА - ,

Где: n = 1,5 для дискового ТА, n = 0,8 для тастатурного ТА;

Время установления соединения t_у = 2 сек.;

Время посылки вызова вызываемому абоненту при состоявшемся разговоре ;

Коэффициент учитывает продолжительность занятие приборов вызовами, не закончившихся разговором (занятость, не ответ вызываемого абонента, ошибки вызывающего абонента). Его величина в основном зависит от средней длительности разговора и доли вызовов, закончившихся разговором , и определяется по графику 3.1 /5/.

Теперь по формуле (2.2) находим среднюю продолжительность одного занятия для каждой категории источников нагрузки:

Учитывая, то что S-12 позволяет использовать аппараты с тональным набором номера, будем считать, что 50 % абонентов имеют аппараты с дисковым номеронабирателем и 50 % абонентов с тастатурным номеронабирателем.

Согласно исходным данным N_НХ (60%) = 8400 номеров;

N_КВ (40 %) = 5600 номеров.

Поэтому:

N_НХ = 4200 т.н.н. + 4200 д.н.н.

N_КВ = 2800 т.н.н. + 2800 д.н.н.

Поступающая на входы оборудования S-12 от всех категорий абонентов нагрузка, определяется формулой (2.1):

Таким образом на входы оборудования S-12 поступает нагрузка определяемая по формуле:

(2.3)

2.2 Определение внутристанционной и исходящей нагрузок на проектируемой станции и остальных АТС сети

Далее найдем нагрузку Y'_П на входах, которая затем будет распределена между всеми станциями сети, включая проектируемую. Для этого из возникающей нагрузки Y”_П вычитают нагрузку, направляемую к узлу спецслужб, которая принимается равной 3% от возникающей:

(2.4)

(2.5)

Определим нагрузку к узлу спецслужб:

.

Теперь вычислим нагрузку на входах S-12:

.

Для определения внутристанционной нагрузки воспользуемся формулой:

(2.6)

Где: - доля или коэффициент внутристанционного сообщения, определяется по значению коэффициента веса _С. Если принять, что величины возникающих нагрузок пропорциональны емкостям станций N, то получим:

(2.7)

(2.8)

Чтобы определить внутристанционную нагрузку по формуле (2.6), вычислим коэффициент веса по формуле (2.8):

Теперь по коэффициенту веса определим коэффициент внутристанционного сообщения, как = 20%.

.

Остальная, исходящая от АТС-66\65 нагрузка, определяется по формуле:

(2.9)

Полученная нагрузка должна распределяться между другими станциями сети, пропорционально доли исходящих потоков этих станций в их общем исходящем сообщении.

Далее, используя электронные таблицы найдем возникающие нагрузки для всех остальных АТС сети:

После определения возникающих нагрузок для всех АТС сети необходимо найти коэффициент веса, коэффициент внутристанционного сообщения, внутристанционную нагрузку и исходящую нагрузку для этих станций.

2.3 Расчет исходящих по направлениям нагрузок для проектируемой АТСЭ

Найдем нагрузки исходящие от проектируемой АТСЭ к станциям ГТС по формуле:

(2.10)

При расчете межстанционных потоков необходимо учесть, что при прохождении нагрузки со входа на выход станции её величина уменьшается, поэтому необходимо ввести коэффициенты _К и _Д. Данные коэффициенты зависят от доли состоявшихся разговоров Р_Р и их продолжительности Т_i, числа знаков в номере и в коде станции.

В связи с тем, что сеть города Шымкент полностью цифровизирована и на сети города внедрена технология SDH, то посчитаем нагрузку от проектируемой АТС к станциям сети и наоборот.

Теперь определим междугороднюю исходящую нагрузку от одного абонента, т.е. нагрузку на заказно-соединительные линии (ЗСЛ). Данную нагрузку принимают при проектировании равной 0,003 Эрл.

Нагрузку входящую от АМТС к АТС по междугородным соединительным линиям (СЛМ) принимают равной исходящей Yґ_СЛМ = Yґ_ЗСЛ.

=

2.4 Расчет входящих на проектируемую АТСЭ нагрузок

Для определения входящих на S-12 нагрузок от остальных АТС сети, воспользуемся формулой 2.10.

Нагрузка от станций сети на АТСЭ- 66\65:

Нагрузка поступает со входов коммутационного поля станции на её выхода, при этом она уменьшится на 2 %, тогда:

 (2.13)

С учетом потерь 1% на входах действующих АТС значение нагрузки равно:

Для определения величины внутристанционной нагрузки на входах S-12, необходимо:

(2.15)

Результаты расчетов сведены в матрицу нагрузок таблица 2.4.

Таблица 2.4-Матрица нагрузок:

	Куда
Откуда	АТС сети	Вход АТСЭ	Выход АТСЭ	УСС	АМТС
АТС сети
С выхода АТСЭ
АМТС

2.5 Расчет нагрузки на блоки частотных приемопередатчиков

Блоки многочастотных приемопередатчиков (БМП) комплектуются из приемопередатчиков и служат для приема и передачи номерной информации многочастотным способом при установлении соединений как по исходящей, так и по входящей связи.

Продолжительность занятия приемопередатчика по исходящей связи зависит от количества цифр, передаваемых многочастотным способом. Учитывая, что система S-12 электронная, позволяющая передавать номер абонента пакетом, количество цифр будем считать равным 13, так как: Номер абонента А , его категория, номера абонента В и проходит запрос пакета.

Таким образом, количество цифр определяется: количество цифр * 0,4 с + время посылки сигнала «окончание передачи» (0,4с) + время освобождения БМП (0,5 с), т.е. время занятия БМП по исходящей связи.

Зная величины нагрузок и среднее время занятия соединительных устройств в направлениях, обслуживание которых осуществляется с помощью приемопередатчиков, можно определить нагрузку на БМП по формуле:

(2.16)

Где: t_{БМП,исх} = t_БМП,вх - время занятия приемопередатчика при исходящем, входящем соединениях.

В этой формуле надо подсчитать лишь исходящую нагрузку от проектируемой АТС ко всем электронным и координатным станциям и входящую нагрузку.

Пользуясь, матрицей нагрузок найдем:

Тогда:

2.6 Расчет нагрузки на модули сервисных цепей SCM

Каждый вызов, поступающий на станцию, обслуживается модулем сервисных цепей.

Нагрузка на SCM определяется по формуле:

(2.17)

В этой формуле из местной нагрузки не выделена нагрузка к спецслужбам Y_СП. и исходящая междугородная нагрузка Y_ЗСЛ суммируется с местной, хотя продолжительности занятия SCM вызовами при исходящей междугородней связи и с узлом спецслужб не зависят от нумерации ГТС и по величине отличаются от аналогичного времени вызовов, направляемых к абонентам сети.

Средняя длительность занятия входа оборудования S-12 определяется как средневзвешенная длительностей занятия входов источниками разных категорий.

(2.18)

Тогда из формулы (2.18) получим:

В формуле (2.17) есть нагрузка, поступающая на выходы оборудования S-12, то согласно схеме распределения нагрузки имеем:

Подставляя в формулу (2.17) значения получим:

Где: t_{Р,ВН,ИСХ} = 13 - среднее значение продолжительности занятия SCM с учетом нумерации приведенной в таблице 3.3 /5/.

3. Расчет объема станционного оборудования

3.1 Модули системы S-12

Прежде чем приступать к расчету объема оборудования, зависящего от величины нагрузки, необходимо подсчитать количество вызовов, поступающих в час наибольшей нагрузки (ЧНН) на коммутаторы доступа проектируемой станции, по формуле:

(3.1)

Численные значения нагрузок, входящих в последнюю формулу, нанесены на схему распределение нагрузок. Это все потоки сообщения, поступающие на коммутаторы доступа проектируемой станции.

- это сумма нагрузок от всех координатных и электронных к (за исключением проектируемой) на входе оборудования АТСЭ-66\65. Остальные величины в формуле (3.1) были определены ранее.

Произведя подстановку и делая вычисления, получим:

Полученное число вызовов меньше допустимой величины. Если бы найденное число вызовов было больше 750000, то следовало бы уменьшить емкость проектируемой АТС.

3.2 Расчет числа модулей АSM (АNALOG SUBSCRIEBER MODULE)

В АТСЭ S-12 число некоторых обслуживающих устройств определяется не расчетом, а задано конструкцией, т.е. при разработке системы и не может быть изменено в процессе проектирования или превзойти установленную величину. В этих случаях надо сделать проверочный расчет, и если за монтированных устройств недостаточно, принять предусмотренные системой меры по уменьшению поступающей на них нагрузки до величины, не превышающей пропускную способность, рассматриваемых соединительных устройств.

Например, при расчете количества абонентских линий в одном модуле АSМ необходимо, чтобы суммарная средняя удельная нагрузка от одного абонента - это сумма исходящей, входящей местных и междугородней нагрузок не превышала 0,28 Эрл.

Кроме того необходимо равномерное распределение абонентских линий с большей удельной нагрузкой (линии народнохозяйственного сектора) по различным абонентским модулям (АSM). Заметим, что S-12 позволяет подключать абонентскую линию к любому АSМ без изменения ёе абонентского номера.

Найдем среднюю удельную нагрузку на одного абонента в нашем примере, разделив общую нагрузку проектируемой станции на ёе емкость:

(3.2)

Это значительно меньше допустимой величины, равной 0,28 Эрл.

В один стандартный АSM включается 128 абонентов.

Согласно проекту число абонентских линий 14000. Согласно этому количеству АSМ будет:



3.3 Расчет количества модулей цифровых каналов (DTM - DIGITAL TRUNK MODULE)

Произведем расчёт числа блоков соединительных линий S-12, необходимых для реализации всей поступающей нагрузки с заданным качеством обслуживания. Сведения об интенсивности нагрузок во всех направлениях приведены в виде схемы распределения нагрузок на рисунок 2.1, а значения потерь указаны на схеме рисунок 3.2 /5/.

3.3.1 Расчет числа соединительных линий по направлениям

Для расчета проектируемой станции S-12 можно применить метод, действительный для полнодоступной системы (ПД) с явными потерями.

Полнодоступной называется система, если любая обслуживаемая линия доступна для всех источников нагрузки своей нагрузочной группы.

В системе с явными потерями сообщение и соответствующий ему вызов при получении отказа в немедленном соединении полностью теряются и на обслуживание больше не подаются. Любую цифровую АТС можно рассматривать как ПД систему, так как каждый модуль дублируется, что обеспечивает свободное обслуживание поступающей нагрузки с большой гарантией исключения внутренних блокировок. Данный метод заключается в расчете по первой формуле Эрланга вероятности потерь нагрузки, поступающей на ПД систему:

(3.3)

Где: А - интенсивность поступающей нагрузки в состоянии системы i, Эрл;

V - число занятых линий.

Существуют несколько способов вычисления вероятностей P_i:

1. Для простейшего потока вызовов:

Таким образом вероятность потерь вызова совпадает с вероятностью потерь по времени для бесконечного интервала времени. Для конечного же интервала совпадение Р_V и P_t - необязательны.

2. При больших значениях V вычисление P_V по первой формуле Эрланга затрудняется из-за больших размерностей, поэтому применяется рекуррентная формула Эрланга:

(3.4)

Данное уравнение решается приближенным методом итерации (метод последовательных приближений):

1) задается погрешность К=0,0010,004;

2) пусть Р₀=0, тогда A₀=Y;

3) вычисляем:



Затем:

4) далее:

Затем:

5) от:

6) затем находим:

7) при Q<К вычисления закончены.

в) Наиболее часто встречающаяся задача при проектировании систем и сетей распределения информации - вычисление емкости пучка.

Задача формулируется так:

Пусть на полнодоступный пучок поступает нагрузка с интенсивностью А. Требуется определить, какое число линий V необходимо в ПД пучке, чтобы поступающая нагрузка обслуживалась с заданными потерями Р.

Как показывает анализ из первой формулы Эрланга 3.3, невозможно получить зависимость V=f, поэтому для вычисления V требуется применение приближенных методов расчета.

Рассмотрим алгоритм вычисления емкости пучка соединительных линий (каналов) методом половинного деления.

Как видно из рисунка 3.3 функция P=E_V непрерывна.

Для нахождения корня уравнения 3.3 определим отрезок [V_min, V_max] на котором находится этот корень V.

Далее поделим отрезок пополам и вычислим значение:

Для него найдем Р1=ЕV.

Если Р₁=Р, то V₁ является искомым V.

Если Р₁ не равно Р, то определяем, превышает ли значение V₁ искомое V или нет. Это можно определить путем сравнения Р₁ и Р. Как видно из рисунка 3.3, если Р₁>Р, то V₁<V и наоборот, если P₁<P, то V₁>V.

После этого, процесс вычислений повторяется, но суженный отрезок [V_min, V_max] отличается от прежнего тем, что изменилось значение верхней или нижней границы:

(3.5)

Недостатком этого метода является то, что для выполнения условия Р₁=Р, требуется значительное количество машинного времени. Кроме того, в инженерных расчетах не требуется вычисления точного значения V, а достаточно вычислить значение V₁ с такой абсолютной погрешностью, чтобы можно было округлить V₁ до ближайшего целого V. Поэтому целесообразно ввести в алгоритм проверку абсолютной погрешности Q двух соседних значений V₁:

(3.6)

С заданной абсолютной погрешностью Е. И если Q<=E, то дальнейшее уточнение корня уравнения 3.3 прекратить.

Однако при написании программы по алгоритму возникает проблема при реализации блока:

P₁=E_V * (A)

Дело в том, что вычисление вероятности потерь по рекуррентной формуле Эрланга 3.4 невозможно, так как V₁ не целое.

Поэтому здесь необходимо проводить вычисления по интегральной формуле Эрланга:

Где: V₁ - целая часть V₁;

_i - рабочая переменная.

Интегральная формула Эрланга позволяет вычислить потери в ПД пучке при нецелом V₁ /5/.

Как было сказано выше цифровую АТС S-12 можно рассматривать как полнодоступную, следовательно, для вычисления числа соединительных линий (каналов), обслуживающих нагрузку между проектируемой станцией и другими АТС сети целесообразно использование метода половинного деления.

На основе данного алгоритма составим программу:

Где:

Р - вероятность потерь;

Е - абсолютная погрешность;

А - нагрузка, Эрл.

Результаты вычислений приведем в таблицах 3.3, 3.4.

Таблица 3.3:

А, Эрл	103,58	42	21.81
Р	0,005	0,001	0,001
Е	0,001	0,001	0,001
VСЛ

Таблица 3.4:

А, Эрл		42
Р	0,005	0,001
Е	0,001	0,001
VСЛ

Для определения числа модулей DTM необходимо сложить все исходящие и входящие ИКМ линии:

3.5 Расчет количества модулей сервисных цепей SCM (SIERVICE CIRCUIT MODULE)

Число SCM определяется по первой формуле Эрланга (по приложению 1) /5/ для ранее рассчитанной поступающей на них нагрузки Y_SCM = 69,86 Эрл и принятой нормы потерь Р = 0,1 %,

А необходимое число блоков SCM с учетом резервирования будет равным:

Где: 32 - число блоков в SCM, частное от деления округляется до следующего целого числа и прибавляется ещё один резервный блок.

Таким же способом определяется число блоков многочастотных приемопередатчиков:

3.6 Выбор модуля тактового генератора и зуммеров CTM (CLOСK AND TONE MODULE)

Модуль тактового генератора и зуммеров обеспечивает:

1. основную тактовую частоту для станции (8,192 Мгц);

2. генерирует все аудио зуммеры в цифровой форме;

3. сигналы времени суток;

4. сигналы оповещения.

Станция оборудуется двумя СТМ, причем оба выполняют идентичные функции и работают в активном режиме. Они имеют несколько входов набор локальных управляющих соединений между ними и независимо распределенных выходов, каждый модуль включает в себя ТСЕ и терминал СТМ.

3.7 Выбор модуля периферии и технического обслуживания МРМ (MAINTENANCE SUPPORT AND PERIPHERALS MODULE)

МРМ это один из наиболее важных модулей в системе S-12. Станция оборудуется двумя такими модулями. Один модуль (обычно МРМА) работает в активном режиме, пока другой модуль (МРМВ) находится в режиме «готовность». Причем активный модуль постоянно снабжает данными второй модуль, таким образом, чтобы при переключении модулей не терялись обслуживаемые вызовы и другая информация системы.

Модуль периферии и технического обслуживания состоит из:

- модуля компьютерной периферии (СРМ - Computer Peripheral Module);

- модуля аварийной сигнализации (SUM - Defence Suppot Module).

СРМ - (также называемый модулем компьютерной периферии и наг-рузки) предназначен для обмена данными между компьютерной периферией и памятью отдельных модулей АТС. Компьютерная периферия включает в себя внешние запоминающие устройства и оборудование, предназначенное для связи типа “человек машина“.

Внешними запоминающими устройствами служат накопители на жестких магнитных дисках и накопители на магнитной ленте (Magnettic Tape Units).

3.8 Размещение и комплектация оборудования

Оборудования АТС системы S-12 выполнено в виде стативов шкафного типа из жесткого металлического каркаса сварного исполнения, Каждый статив закрывается съемными передними и задними панелями. Стативы устанавливаются в ряды и крепятся по бокам один к другому. В конце каждого ряда устанавливаются торцевые панели с устройствами сигнализации.

Подача кабелей в статив может быть осуществлена снизу или сверху. Для прокладки кабелей между стативами без фальшпола, перед стативами и между рядами устанавливаются желоба. В каждом стативе имеется до семи этажей для установки плат. Для отвода теплого воздуха средний этаж не занимается. На этажах устанавливаются печатные платы размерами 210х254 мм. На одном этаже размещается до 32 печатных плат. Размеры стативов 2100х900х450 мм. Поскольку оборудование системы S-12 высокой модульности, то оно может быть смонтировано и настроено на месте в относительно короткое время. Каждый статив (rack) поставляется полностью смонтированным с внутристативными соединениями и прошедшими заводские испытания. Это наиболее подходит с точки зрения надежности оборудования, минимизации повреждений при монтаже. При нормальных условиях стативы монтируются бок о бок с рядами, позволяя получить доступ к обеим сторонам статива: фронтальной и задней части.

Рисунок - План размещения оборудования в автозале:

Абонентский аналоговый интерфейс

Аналоговый интерфейс с абонентской стороны имеет следующие спецификации:

- преобразование A/D А-закон,

- характеристики передачи соответствуют ITU G.712,

- номинальное сопротивление 600Om,

- входной уровень ±OdBr,

- выходной уровень -7dBr,

- напряжение DC ( бестоковое ) ?24V,

- сила тока шлейфа ( DC ) ?mA при 1000 Om,

- генерация звонка обратная частота батареи 25±1 Hz.

TDH <. 5% , при (1.8kOm + 850nF):

- задержка звонка ?150 мсек

Передача абонентского сигнала

Импульсные сигналы передаются с максимальной задержкой в 20 мсек и с искажением длины пульса составляющем ±1 мсек. Сигналы тонального набора распознаются в диапазоне О...-27 дБ. Сигналы звонка передаются с максимальной задержкой в 100 мсек и с искажением длины 50 мсек . Периоды звонка, короче чем 50 мсек, подавляются. Прохождение звонка передается с максимальной задержкой в 50 мсек.

Интерфейс питания

Интерфейс питания выполняет двойную нагрузку: обеспечивает передачу HDSL и служит для удаленной подачи питания.

Спецификации метода передачи HDSL приведены в ETR 152. Код линии - 2B1Om при 784 Kbps.

Этот метод позволяет производить двустороннюю передачу по 11-ти каналам (64 Кбит / сек) и по дополнительному каналу (сигнальный / технический ) для одной пары линий абонентской сети.

Время запуска HSDL менее чем 60 сек (120 сек с устройством REG11). Аналоговый интерфейс деактивируется во время запуска. После активации при подаче питания, линия остается активной даже если ни один из каналов не используется.

Система работает с линейным затуханием до 31 дБ при 150 кГц. Если применяются кабели с изоляцией РЕ, то это означает приблизительно следующие расстояния:

3.1 км с 00.4 мм,

4.5 км с 00.5 мм,

5.8 км с 00.6 мм,

8.1 км с 00.8 мм.

Если используется устройство REG11, то возможна передача по двум линиям при 31 дБ (150 Гц) на каждой из линий.

Структурная схема системы

Система состоит из двух основных узлов:

- блок центрального узла (CU),

- блок удаленного узла (RU).

Блок включает в себя несколько кассет с модулями и управляющим устройством. Кассеты устанавливаются в стандартный шкаф, выполненный в наружном или внутреннем исполнении.

Высокая степень модульности увеличивает гибкость системы и уменьшает затраты на наращивание системы. Добавляя или заменяя карты, конфигурация системы может быть изменена и расширена в любое время.

Количество абонентов может быть достигать 240 внутри единственной кассеты. Расширение до 480 абонентских линий легко производится путем установки второй кассеты в шкаф.

Блок CU - устанавливается внутри помещения, на станции или недалеко от нее. Подключается к станции через 2-х проводные линии или через цифровой порт. Кроме того, CU подсоединяется к сети передачи данных на скоростях до 2 Мбит/с.

Блок RU может встраиваться в шкаф для наружной или внутренней установки. Размещенный на абонентском окончании, один или несколько RU соединяются с CU. RU обеспечивает продвинутые услуги телефонной связи и передачи данных, включая POTS, телефоны - автоматы, передачи данных на скоростях 64 кбит/с и 2 Мбит/с. Шкафы для наружной установки разработаны для быстрого и простого монтажа и сделаны, чтобы противостоять негативным воздействиям окружающей среды. Большинство шкафов разработано для установки на опоры.

Шкаф для наружной установки содержит следующие модули:

- панель кросс-коннекта MDF,

- разрядники,

- панель для укладки оптического кабеля,

- блок питания -48/-60 VDC / зарядное устройство,

- гнездо для связи с генератором тревоги,

- удаленный сигнал для различных тревожных ситуаций,

- батареи для резервирования,

- распределительный щит AC,

- распределительный щит DC,

- отопительный прибор,

- управляемые термостатом вентиляторы,

- открывающиеся двери.

Интерфейсы

Интерфейсы, обеспечивающие передачу по различным линиям связи устраняют потребность в дополнительном оборудовании для передачи, вследствие этого экономя место, энергию и уменьшая расходы на обслуживание.

- оптический интерфейс с системой горячего переключения 1+1 (34 Мбит/с, 155 Мбит/с).

- HDSL по 4-проводной медной линии.

- Стандартный интерфейс Е1 (передача по меди 75 Ом и 120 Ом, радиоканалу и SDH).

- Стандартный интерфейс Е3 (34 Мбит/с G 703/8).

HDSL Интерфейс

Интегрированная карта HDSL позволяет блокам CU и RU организовать связь 2 Мбит/с по двум медным парам, используя линейное кодирование 2B1Q, на расстояние более 3 км без репитеров.

В дополнение к наличию высокого иммунитета к шуму и помехам, HDSL позволяет существенно увеличить дистанцию передачи.

Преимущества HDSL:

- не нужны повторители,

- не нужно подбирать медные пары,

- высокий иммунитет к шуму,

- расширенный диапазон передачи.

Рисунок - HDSL Интерфейс:

3.9 Топология сети

Топология точка-точка

Топология точка-точка состоит из блока CU, соединенного с отдельным блоком RU. CU размещен на центральной станции, и RU может быть установлен в шкафах для внутренней или наружной установки недалеко от абонентов.

Такая конфигурация позволяет обслужить большие и малые группы абонентов, при этом могут использоваться любые среды передачи: медный кабель, оптоволокно, или радиорелейная станция.

Топология звезда

Топология звезда состоит из нескольких блоков RU, каждый из которых соединен непосредственно с одним CU. Используются различные среды передачи до каждого RU, адаптируясь к потребностям сети. Высокая модульность позволяет расширять пропускную способность системы, добавляя новые plug-in карты. Управление через единственный CU.

Рисунок - Топология звезда:

Топология кольцо

Топология кольцо состоит из ряда RU, каскадно соединенных через цифровые линейные тракты к единственному CU. Все RU используют те же самые средства связи. Использование волоконной оптики позволяет организовать транспорт потоков 2Мбит/с одновременно с голосовым трафиком. Волоконно-оптическая система передачи позволяет подключить абонентов на расстояниях более чем 30 км от станции.

Смешанная Топология

Позволяет использовать одновременно все три предыдущие топологии на любых средах передачи.

3.10 Интеграция в сеть SDH

В городе Шымкент, на данный момент успешно функционирует сеть SDH. Система BroadAccess разработана для прозрачной интеграции в сеть SDH, т.е. блоки CU размещены на станции, в то время как различные блоки RU могут быть соединены с CU через сеть SDH (через стандартные порты Е1). Топология точка-точка, звезда или кольцо может быть развернута в таких приложениях.

Центральный блок CU, размещаемый на станции.CU размещены на станции и подключены к RU через сеть SDH. Это позволяет операторам связи пользоваться способностью системы взаимодействовать с любым оборудованием передачи, имеющим стандартный интерфейс E1.CU могут быть размещены недалеко от абонентов.

Это позволяет операторам связи пользоваться способностью системы расширять цифровые и волоконно-оптические технологии на местных линиях, с использованием различных топологий и ряда средств связи.

Кроме того, такая конфигурация системы позволяет расширить услуги удаленным абонентам в сельских или пригородных областях, предоставляя возможность пользоваться преимуществами интерфейсов, обеспечивающих передачу по различным линиям связи.

3.11 Выбор топологии сети

При задействованной емкости станции в 5000 номеров некоторая часть абонементов сконцентрирована вокруг станции на расстоянии менее 500 метров.

Для этих абонементов мы оставим существующий медный кабель. А для удаленных абонементов и абонементов и абонементов нуждающихся в широкополосных услугах связи мы проложим волокно.

Использование существующей медной для предоставления широкополосных услуг затруднительно по следующим причинам.

- низкая полоса пропускания медном кабеле.

- Значительный износ.

- Ограниченная зона охвата.

Использование волоконной оптики кабеля позволит организовать транспорт потоков 2 Мбит/с одновременно с голосовым трафиком. Волоконно-оптическая система с прозрачной интеграцией в сеть SDH т.е. CU размещены на станции, а блоки RU могут быть соединены с CU через сеть SDH, позволит подключить абонементов на длинные расстояния.

Преимущество сети SDH (топология кольца), заключается в том, что при повреждении кабеля на любом участке кольца, связь не обрабатывается, так как происходит мгновенное переключение и поток принимается с другой стороны, что делает сеть самовосстанавливающейся.

Как видно из схемы г. Шымкент, самым оптимальным решением будет одно кольцо на нашей сети. CU размещены на станции и подключены к RU через сеть SDH.

Это позволяет операторам связи пользоваться способностью системы Broad Access взаимодействовать с любым оборудованием передачи имеющим стандартный интерфейс Е1. Система Broad Access со встроенными мультиплексорами SDH.

Расчет нагрузки сети

Расчет межсетевых связей проводится с целью определения необходимого количества линий. Расчет числа каналов, в свою очередь, производятся из расчета интенсивности телефонной нагрузки, а затем ее распределение на МТС, на направление на спутниковую связь, на глобальную информационную сеть «Internet». Телефонная нагрузка является важным параметром, так как она определяет объем всех видов оборудования, в том числе и линейного.

Расчет возникающей нагрузки

Возникающую нагрузку создают вызовы (заявки на обслуживание), поступающие от абонементов (источников) и занимающие на некоторые время различные соединительные устройства станции.

Структурный состав источников, т.е. число аппаратов различных категорий определяется изысканиями, а остальные параметры (Са, Та, Рр) - статистическими наблюдениями на действующей АТС S-12.

Зная количество ISDH телефонов в сети, которые обычно определяются путем изыскания, (в нашем случае при известном количестве аналоговых телефонов, количество телефонов ISDH возьмем равным 31 % от задействованной емкости АТС). Находим по таблице 3.1 [1], параметры нагрузки и сводим их в таблицу.

Таблица 4.2 - Параметры нагрузки:

	Число терминалов, Ni	Ci	Ti	Pp
ISDH телефоны	432	3,1	300	0,9
Аналоговые телефоны	10000	4,2	120	0,5

Для телефонов ISDH: t _ISDH = 1,050,9(3+60,8+2+7+300)=299,4 с.

Нагрузка поступающая от телефонов ISDH широкополосного абонементского доступа, определяется по формуле 1.1 и будет равна: .

Аналогично расчитаем ti иYi для аналоговых телефонов сети абонентского доступа. с.

.

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 Интенсивность нагрузок от различных категорий абонентов:

Категория источников нагрузки		t i	Y i
ISDH телефоны	1,05	299,4	111,35
Аналоговые телефоны	1,22	83,45	1037,6

Общая средняя нагрузка, поступающая от абонентов сети широкополосного абонентского доступа подсчитывается по формуле 1.3:

Местная нагрузка от абонентов сети абонентского доступа, распределяется по различным направлением.

Распределение нагрузки имеет случайный характер, зависящий от неподдающейся учету взаимной заинтересованности абонентов в переговорах и передаче данных. Поэтому точное определение межсетевых потоков нагрузки при проектировании сети невозможно. Это можно сделать лишь после введения станции в эксплуатацию путем анализа произведенных измерений.

Известны приближенные методы распределения нагрузки на основе специальных коэффициентов (r, f и распределения нагрузки, тяготения и специальных коэффициентов). Однако во всех случаях при проектировании новых сетей для прогнозирования значений самих коэффициентов необходимо иметь...