Основы построения систем и сетей телекоммуникации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

КАФЕДРА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ И СЕТЕЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Выполнила: Ахмедьярова А.А. Группа: СССк-08-03

Вариант: 04

Руководитель: профессор Якубова М.З.

Алматы

2011

Содержание

Введение

Задания курсовой работы

1. Описание основных принципов построения ЕАСС

2. Основные принципы построения сельской сети

3. Схема разговорного тракта между телефонными аппаратами разных местных сетей

4. Структура сети в двух зонах ОАКТС

5. План распределения каналов вторичной сети

Заключение

Список литературы

Введение

В данной курсовой работе необходимо изучит принципы построения систем и сетей электросвязи, основы управления сетью, построения единой автоматизированной сети связи страны, математических методов анализа и расчета показателей сети. В данной курсовой работе мы должны кратко описать основные принципы построения ЕАСС и привести общий вид схемы с пояснениями.

В работе будет построена схема разговорного тракта между телефонными аппаратами разных местных сетей для организации междугородной связи общегосударственной автоматически коммутируемой телефонной сети (ОАКТС).

Курсовая работа станет основой навыков в грамотном описании структуры сетей различного уровня, способности построения фрагментов сетей, выполнении анализа и расчета их показателей. Будут проведены анализы и расчеты показателей фрагментов сетей.

Задание к курсовой работе

Описать принципы построения ЕАСС.

Описать состав и структуру сетей различного уровня.

Построить схему разговорного тракта и проанализировать затухания сигнала.

Построить структуру сети в двух зонах ОАКТС и произвести расчеты показателей для фрагмента сети, указанного преподавателем.

Построить план распределения каналов вторичной сети. Для первичной сети, структура которой определения графом с учетом дополнительных ограничений.

1. Описание основных принципов построения ЕАСС

Создание ЕАСС представляло собой сложную систему, так как на ее создание требовалось много технических и материальных средств.

Развитие технического прогресса ведет к увеличению объема и разнообразия информационных потоков, передаваемых по сетям электросвязи. В результате непрерывно расширяются существующие информационные сети и по мере появления новых видов информации создаются новые. Эти процессы дополняются процессом слияния функционально различных сетей в единую сеть связи.

Процесс объединения различных информационных сетей, предназначенных для передачи различных видов информации, отличающихся друг от друга структурно и функционально, в единую систему связи, построенную с максимальным использованием общих систем передачи и систем распределения информации, реализуется в виде Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС).

В основу создания и развития ЕАСС положены два требования: экономичность и надежность. Экономичность сети предполагает, что при ее создании и эксплуатации материальные затраты минимальны при условии, что сеть выполняет с заданными качественными показателями возложенные на нее функции. Надежность сети означает, что передаваемые сообщения доставляются к месту назначения вовремя, без искажения содержания, в любое время, при любых случайных повреждениях сети и даже аварийных ситуациях.

При построении ЕАСС учтено, что определенные технические средства участвуют в процессе передачи независимо от вида передаваемых сообщений, т. е. являются общими. Организационно - технически эти средства выделены в состав отдельных структурных элементов ЕАСС: сетевых станций, сетевых узлов и линий передачи. Совокупность этих элементов, рассредоточенных по всей территории страны, образует первичную сеть ЕАСС. Они позволяют организовать сеть каналов передачи и групповых трактов. Каждый канал, и групповой тракт обеспечивают передачу сигналов электросвязи либо в определенной полосе частот, либо в определенный промежуток времени.

Структура первичной сети учитывает административное разделение территории страны. В соответствии с этим первичная сеть состоит из отдельных частей.

Часть сети, ограниченная территорией сельского района или города, называется местной первичной сетью. Часть сети, охватывающая территорию зоны и обеспечивающая соединение между собой каналов разных местных сетей внутри этой зоны, образует внутризонную первичную сеть. Часть сети, соединяющая между собой каналы разных зоновых сетей на всей территории страны, составляет магистральную первичную сеть. Первичная сеть ЕАСС включает в себя одну магистральную первичную сеть, много внутризоновых и местных первичных сетей. Принцип построения первичной сети ЕАСС показан на рис. 1.

Каждая сеть электросвязи, входящая в ЕАСС, помимо технических средств элементов первичной сети использует ряд устройств, присущих только этой сети. Совокупность средств, обеспечивающая передачу сообщений определенного вида от отправителя к получателю (получателям), называется вторичной сетью ЕАСС. В состав вторичной сети входят: оконечные абонентские устройства; индивидуальные соединительные (абонентские) линии; коммутационные устройства; каналы, выделенные из первичной сети для образования данной вторичной сети.



Рисунок 1 - Принцип построения первичной сети ЕАСС

В зависимости от вида электросвязи вторичная сеть ЕАСС имеет название: телефонная, телеграфная, передачи данных, факсимильная, передачи газет, звукового вешания, телевизионного вещания.

К основным принципам построения ЕАСС можно отнести следующие:

1 Единство. Первый аспект - должен быть использован единый комплекс технических средств передачи всех видов информации. Второй аспект - для нужд всех ведомств применяются типовые средства электросвязи, за исключением специальных технологий связи. Но и на технических линиях должна применяться унифицированная элементная база. Третий аспект - все финансовые средства всех ведомств должны использоваться в рамках единой сети связи;

2 Автоматизация. В автоматизации всех процессов соединения, управления, технического обслуживания заключается принцип автоматизации. Автоматизация предполагает определенный уровень развития сети, темпы и росту сети, которые связаны и соответствуют развитию потребности в связи;

3 Пропорциональность развития. Анализ информации потоков показал, что в местной сети, зоновой и магистральной величина потоков информации соответствует 26:1,5:1;

4 Интеграция. Первый аспект - слияние средств связи с ЭВТ, ЭВМ - управление, обработка. Второй аспект - объединение сетей различных типов. Третий аспект - единая компонентная база;

5 Надежность сети. Первый аспект - обеспечение определенного времени доставки информации. Второй аспект - отсутствие полного искажения информации. Пути решения вопросов надежности разнообразны, но наиболее эффективным является дублирование путей передачи информации;

6 Эффективность. Первый аспект - эффективность с точки зрения пользователя. Второй аспект - эффективность с точки зрения оператора связи;

7 Иерархичность. Отличает административно-территориальное построение ЕАСС;

8 Способность сети к развитию. Первый аспект - увеличение численности абонентов, повышение плотности, ширина территории, охваченной услугами связи. Второй аспект - развитие и внедрение новых видов услуг;

9 Совместимость (с национальными сетями и с общемировым содружеством сетей связи).

2. Основные принципы построения сельской сети

Связь между абонентскими устройствами осуществляется с помощью узлов коммутации, в которых информация концентрируется и затем направляется по определенным путям. Для этого узлы коммутации соединяются между собой линейными сооружениями (соединительными линиями), в которые входят системы каналообразующего оборудования, организующие необходимые пучки каналов по кабельным, радиорелейным и спутниковым линиям связи.

Совокупность узлов коммутации, оконечных абонентских устройств и соединяющих их каналов и линий связи называют сетью телефонной связи.

Телефонная связь является одним из видов электрической связи. Для совершенствовании системы электрической связи в стране ведется большая работа по созданию Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС). Сеть ЕАСС предназначена для передачи различных видов информации: телефонных и телеграфных сообщений программ звукового вещания и телевидения, передачи газет, данных и фототелеграмм.

Для качественной передачи различных видов информации организуют стандартные (типовые) каналы, которые характеризуются определенными параметрами. Одним из таких параметров является ширина эффективно передаваемой полосы частот, составляющая 300-3400 Гц для передачи телефонных сообщений. Для передачи программ телевидения, газет, высокоскоростной передачи данных необходимы каналы с более широкой полосой частот-групповые тракты.

Классификация телефонных сетей. Сети связи создаются для передачи информации между абонентами и бывают коммутируемыми и некоммутируемыми. Сеть называется коммутируемой, когда тракт передачи информации создается по запросу абонента на время передачи сообщения, и некоммутируемой, когда тракт передачи информации обеспечивается постоянным соединением между определенными абонентами и нет необходимости в коммутации. Телефонные сети являются коммутируемыми.

Зоновая телефонная сеть состоит из местных телефонных сетей, расположенных на территории зоны и внутризоновой телефонной сети. Местные телефонные сети разделяются на городские, обслуживающие город и ближайшие пригороды (ГТС), и сельские (СТС), обеспечивающие связь в пределах сельского административного района.

Построение телефонных сетей. Зоновая телефонная сеть включает всех абонентов определенной территории, охватываемой единой семизначной нумерацией, и является частью ОАКТС. Территории зоновых сетей совпадают с территориями административных областей (республик). В зависимости от конфигурации области и телефонной плотности территории нескольких областей могут быть объединены в одну зону и, наоборот, одна область может быть разделена на две зоны и более. Зоновая сеть включает в себя ГТС и СТС, причем на территории одной зоны может быть несколько ГТС и СТС. Крупные города с семизначной нумерацией выделяются в самостоятельные зоны.

Сельские телефонные сети охватывают более обширные территории, чем городские, но плотность телефонных аппаратов значительно меньше. Поэтому емкость автоматических телефонных станции АТС в сельских местностях значительно меньше, чем в городах.

Рисунок 2. Схемы построения сельской телефонной сети: а - одноступенчатая, б - двухступенчатая

В районном центре сельской местности устанавливается центральная станция (ЦС), которая является коммутационным узлом и выполняет одновременно функции городской телефонной станции районного центра. Из-за большой территории СТС и малой плотности телефонных аппаратов непосредственное включение всех абонентских линий в ЦС экономически не оправдано. Поэтому на СТС применяют узлообразование с различной степенью децентрализации станционного оборудования.

В настоящее время используют одно- и двухступенчатое построение СТС.

При одноступенчатом построении СТС (рис. а) кроме ЦС имеются оконечные телефонные станции ОС, включаемые непосредственно в ЦС районного центра. В этом случае в соединении между сельскими абонентами двух различных ОС участвует только один узел автоматической коммутации - станции ЦС.

На СТС, занимающих большую территорию из экономических соображений, применяют двухступенчатое построение с различными коммутационными узлами (рис. б). В этом случае на СТС устанавливают ЦС, ОС и узловые станции (УС). Наибольшее количество станций, через которые могут соединяться абоненты на СТС, достигает пяти (ОС - УС - ЦС - УС - ОС).

Рисунок 3. Схема построения зоновой сети

3. Схема разговорного тракта между телефонными аппаратами разных местных сетей

Построить схему разговорного тракта между абонентами разных местных сетей.

Исходящая местная сеть - районированная ГТС;

Входящая сеть - СТС;

Междугородная сеть - АМТС-УАКII -УАКI-УАКI-УАКII-АМТС;

L = 3+0,5*4=5 км

M = 1+0.3*4=2,2 км

При распределении величины остаточного затухания следует учитывать следующие рекомендации:

- Остаточное затухание междугороднего канала между двумя телефонными аппаратами на частоте 800 Гц не должно превышать 30 дБ;

- Остаточное затухание четырехпроводной части зонового канала равно 7 дБ, абонентской линии - 4,5 дБ, СЛМ и ЗСЛ - 4 дБ;

- ОС, УС, ЦС, АТС, УИС, УВС, АМТС при двухпроводной коммутации не более 1 дБ, при четырехпроводной - 0 дБ;

- Все УАК имеют остаточное затухание 0,5 дБ

На СТС норма в 4 дБ приходиться на 2 коммутируемых участка ОС - УС и УС - ЦС, что при значительной протяженности сельских линий реализовать трудно, поэтому четырехпроводный канал следует доводить до УС и даже ОС, что определяется следующими расчетами. Расстояние между ЦС и УС равно L=5 км, а между УС и ОС-равно М= 2,2 км. Тогда применение симметричного низкочастотного кабеля с диаметром проводников, равным 0,8 мм позволит получить общее затухание на этих участках равное

(L+M)*0.65дб/м=(5+2,2)*0.65=4.68 дБ.

Получится следующая схема разговорного тракта (рис 5)

Рисунок 5 - Схема разговорного тракта между абонентами СТС и ГТС

Это превышает допустимый предел (4.68 > 4), поэтому необходимо продлить четырехпроводный тракт до УС. Тогда на участке УС - ОС, длиной 2,2 км можно применить проводник с меньшим сечением;

2,2·1,39=3,058 (затухание 1,39 дБ/км соответствует кабель диаметром 0,4 мм)

Общее остаточное затухание тракта связи равно 26 дБ (<30 дБ).

Схема разговорного тракта приведена на рис 6

Рисунок 6 - Схема разговорного тракта между абонентами СТС и ГТС

4. Структура сети в двух зонах ОАКТС

Описать структуру сети в двух зонах ОАКТС, в каждой зоне располагается по 2 местных сети:

в Й зоне - СТС на 7,4 тыс. абонентов и ГТС на 24 тыс. абонентов;

в ЙЙ зоне - ГТС на 128 тыс. абонентов и ГТС на 41 тыс. абонентов.

Пусть СТС I зоны включает ЦС на 2000 номеров, два УС на 1500 номеров, шесть ОС по 400. Структура сети - радиально - узловая.

ГТС I зоны имеет 24 тыс. абонентов, следовательно, включает 3 РАТС по 8000, станции соединены «каждая с каждой». Каждая РАТС для соединения с АМТС имеет ЗЛ (заказные линии) и СЛ (соединительные линии). Абоненты СТС и ГТС первой зоны соединяются через АМТС.

Обратная связь (АМТС - РАТС) осуществляется через соединительные линии (СЛ) и узел входящих междугородных сообщений УВСМ. Междугородняя связь осуществляется или по прямым линиям, соединяющим АМТС, или через узлы автоматической коммутации (УАК I).

На II зоне имеется два ГТС - первый ГТС имеет 128 тыс. номеров, следовательно, может быть организована в виде двух узловых районов - первый район образован 6 РАТС (10 000 номеров), второй район 7 РАТС (6 по 10 000 и 7-й 8000 номеров). Каждый район имеет УВС, а также УВСМ. Второй ГТС имеет 41 тыс. номеров, включает 5 РАТС (4 по 8000 номеров и 5-й 9000 номеров).



Рисунок 6 - фрагмент сети.

Таблица 3. Структурная матрица.

	1	2	3	4	5	6	7	8
1	1	a	b	0	0	0	0	0
2	а*	1	c	0	0	0	0	0
3	b*	c*	1	d	0	0	0	0
4	0	0	d*	1	e	0	0	0
5	0	0	0	e*	1	f	0	0
6	0	0	0	0	f*	1	h	g
7	0	0	0	0	0	h*	1	i
8	0	0	0	0	0	g*	i*	1

Для построения множества путей вычеркнем в структурной матрице 1 столбец и 8 строку:

Подсчитаем полученный определитель по первой строке:



Длина полученных путей складывается из длин составляющих ребер:

L_м¹ = L₁₂ + L₂₃ + L₃₄ + L₄₅ + L₅₆+ L₆₇+ L₇₈;

L_м² = L₁₂ + L₂₃ + L₃₄ + L₄₅ + L₅₆+ L₆₈;

L_м¹ = L₁₃+ L₃₄ + L₄₅ + L₅₆+ L₆₇+ L₇₈;

L_м¹ = L₁₃+ L₃₄ + L₄₅ + L₅₆+ L₆₈;

Для построения множества сечений между вершинами 1 и 8 в множестве путей произведем замену дизъюнкций на конъюнкции и обратно и упростим полученное выражение:

Проведем эти операции сначала для первых двух скобок, потом для двух остальных, упростим и снова проведем расчет для двух новых множеств. Получим следующее:

Получилось семь сечений, ранг которых меняется от 1 до 2.

Для анализа надежности сети будем использовать формулы для последовательного и параллельного соединений.

Для всех P_x, используется 0.8 дБ/км.

P₃₆=P₃₄·P₄₅ ·P₅₆ , P_х=0.8

P₁₃=[1-(1-P₁₂·P₂₃) · (1-P_х13)]=[1-(1-0.64) · (1-0.8)]=1- 0.36·0.2=1-0.078=0.928

P₆₈=[1-(1-P₆₇·P₇₈) · (1-P_х68)]=[1-(1-0.64) · (1-0.8)]=1- 0.36·0.2=1-0.078=0.928

P₁₈=P₁₃·P₃₆·P₆₈=0.8³·0.928·0.928=0.441.

Надежность разговорного тракта 1 - 8 без дополнительных связей (3 - 4) равна

с(м₁₃₄₅₆₈) = 0,8⁵ = 0,327.

5. План распределения каналов вторичной сети

Структура первичной сети будет изображена в виде графа, ребрам которого приписываются некоторые значения - веса (стоимости, длина) и пропускные способности в числе каналов.

Для первичной сети, структура которой представлена графом, заданы емкости ребер в числе каналов и число необходимых прямых каналов Y_ij между узлами i и j. Требуется построить план распределения каналов вторичной сети, при этом число транзитных участков не должно превышать трех - ( ранг пути )

Емкости ребер: Y₁₄=24, Y₂₅=20,Y₃₆=15.

Рисунок 9 - Структура первичной сети

Шаг 1. Для каждой пары вершин (ij), для которой необходимо построить пучок прямых каналов, строиться множество путей и выбираются те из них, чей ранг удовлетворяет ограничению.

Построим множества путей рангом ? 3:

µ¹₁₄ ={1,6,4}; µ²₁₄ ={1,2,6,4}; µ³₁₄ ={1,5,4}; µ⁴₁₄ ={1,2,3,4}

µ¹₂₅ ={2,1,5}; µ²₂₅ ={2,6,1,5}; µ³₂₅ ={2,6,4,5}; µ²₂₅ ={2,3,4,5}

µ¹₃₆ ={3,2,6}; µ²₃₆ ={3,4,6}; µ³₃₆ ={3,2,1,6};

Шаг 2. Требуемое количество каналов Y_ij делиться поровну между путями. сеть телефонный телекоммуникация

Х₁₆₄=Х₁₂₆₄=Х₁₅₄=Х₁₂₃₄=24/4=6;

Х₂₁₅=Х₂₆₁₅=X₂₆₄₅=X₂₃₄₅= 20/4=5

Х₃₂₆=Х₃₄₆=X₃₂₁₆=15/3=5;

Шаг 3. Строиться матрица емкостей допустимых путей, представляющая собой таблицу, строки которой соответствуют путям м_i..k ,а столбцы - ребрам графа. На пересечении строки м_i,j..k и столбца (ij) записывают число каналов х этого ребра, выделенных для данного пути, т.е.

Х^ij м_i,j..k

Сумма элементов каждого столбца показывает количество каналов этого ребра. Этот план распределения каналов построен без учета ограничений на количество каналов и называется идеальным.

Таблица 2 - Матрица емкости

Yij	Емкость пути	Ребра
		1-2	1-5	1-6	2-3	2-6	3-4	4-5	4-6
Y14	X164			6/12/11					6/12/11
	X1264	6/-1/1				6/-1/1			6/-1/1
	Х154		6/13					6/13
	Х1234	6/0			6/0		6/0
Y25	X215	5/8	5/8
	X2615		5/4	5/4		5/4
	X2645					5/3		5/3	5/3
	Х2345				5		5	5
Y36	X326				5/6	5/6
	X346						5		5
	X3216	5		5	5
Сумма	22	16	16	21	21	16	16	22
Емкость каждого ребра	15	26	20	16	23	10	21	20
ДXij	-7	+10	+4	-5	+2	-6	+5	-2
ДX^2ij	0	+10	+4	-5	+9	-6	-2	+5
ДX^3ij	+6	+3	-2	+1	+9	0	-2	-1
ДX^4ij	+4	+3	-1	+1	+7	0	-2	-2
ДX^5ij	+1	0	-1	+1	+9	0	0	0
ДX^6ij	+1	+1	0	0	+9	0	0	0

Столбцы матрицы соответствуют ребрам заданной сети: (1-2), (1-5), (1-6), . . . , (4-6), а строки путям м_i..k .

Шаг 4. Просуммируем количество каналов в каждом столбце и , учитывая, емкость каждого ребра а (15, 26, . . . , 20) проверим условие:

Где М - множество всех допустимых путей, проходящих через ребро (i-j), а а - емкость соответствующего ребра.

Посчитаем

И запишем в строку. Отрицательная величина говорит о недопустимости анализируемого плана распределения каналов и необходимости его корректировки.

Например, в столбце, соответствующему ребру (3-4) число каналов равно:

6+5+5=16,

И в строке поставим

10-16=-6,

Следовательно ребро (3-4) перегружено.

Шаг 5. Дальнейшие действия - последовательно перемещать каналы с перегруженного пути - на недогруженный путь того же потока.

Вывод

Во время выполнения данной курсовой работы были изучены основные принципы построения систем и сетей электросвязи. Были применены математические методы анализа и расчета показателей сети.

Выполнение данной работы затрагивает все этапы проектирования сети связи от общей схемы до расчетов характеристик отдельных фрагментов и построения вторичных сетей. Некоторые аспекты анализа сетей связи являются очень важными при построении ОАКТС, при распределении каналов во вторичных сетях.

Была рассчитана структура первичной сети, изображенная в виде графа, ребрам которого приписываются некоторые значения - веса (стоимости, длина) и пропускные способности в числе каналов. Была рассчитана матрица емкости.

Для выделенного сегмента сети, построенной в 4-ом задании рассчитали надежность сети и получили следующие результаты:

Надежность сети от узла 1 к узлу 8 с дополнительными ребрами -

P₁₈=P₁₃·P₃₆·P₆₈=0.8³·0.928·0.928=0.441.

Надежность сети от узла 1 к узлу 8 без дополнительных ребер -

с(м₁₃₄₅₆₈) = 0,8⁵ = 0,327.

Список литературы

1. Давыдов Г.Б., Рогинский В.Н., Толчан А.Я. Сети электросвязи. - М.: Связь, 1997 -260с.

2. Зайончковский Е.А., Пшеничников А.П. и др. Автоматическая междугородная телефонная связь. - М.: Радио и связь, 1984. -296с.

3. Основы построения систем и сетей электросвязи: Методические указания к курсовой работе ( для студентов специальностей 3801, 3802, 3803, 3804). / Сост. Данилина Г.П., Туманбаева К.С. - Алматы: АИЭС, 1998, -21с.

4. Теория сетей связи / Под ред. Рогинского В.Н. - М.: Радио и связь, 1981 -192с.

5. Фирменный стандарт. Работы учебные: Общие требования к оформлению текстового и графического материала. / Сост. Джангозин А.Д. - Алматы: АИЭС, 2002, - 34с.

6. Электросвязь. Введение в специальность. - М.: Радио и связь, 1988.-239с.

Размещено на Allbest.ru

...