Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет и проектирование систем коммутации TDM-сетей. Курсовое проектирование

ВВЕДЕНИЕ

модельный атс интеллектуальный сеть

Курсовой проект завершает изучение курса «Системы коммутации» и посвящен анализу, проектированию и расчету систем коммутации TDM-сетей (Time-Division Multiplexing) с коммутацией каналов. Узлам и станциям с коммутацией каналов для сетей TDM посвящена книга [1], являющаяся основным литературным источником по курсовому проектированию. В задачи курсовой работы входят: развитие у студентов навыка научно-исследовательской и проектно-конструкторской работы в области систем с коммутацией каналов; ознакомление с протоколами стека ОКС7, DSS1, 2ВСК; построение SDL-спецификаций процессов обслуживания вызовов, АОН, приоритетного обслуживания междугородного вызова и других процессов и процедур сети связи общего пользования (ССОП); расчет вероятностно-временных характеристик трафика; разработка SDL-диаграмм программного обеспечения цифровой системы коммутации; принятие экономически и технически обоснованных инженерных решений; анализ научно-технической литературы, а также использование книг, стандартов, справочников и технической документации по системам коммутации сетей TDM.

Для курсовой работы кафедра назначает руководителя, который следит за ее выполнением, проводит консультации, составляет задание на курсовую работу по типовой форме (глава 8) и намечает график ее подготовки, помогает студенту решать принципиальные вопросы, проверяет готовность студента и помогает студенту подготовиться к защите курсовой работы. Каждому студенту выдается задание, утвержденное заведующим кафедрой, содержащее текстовое описание курсовой работы и численные данные. Студент, заканчивая очередной этап работы (согласно графику подготовки курсовой работы), представляет готовый материал (описания, схемы алгоритмов, результаты расчетов и т.п.) для проверки правильности получения промежуточных результатов и направления хода дальнейших работ по курсовому проектированию.

В ходе курсовой работы студент должен выполнить:

1) сравнительный системный анализ структурной схемы модельной АТС и одной из распространенных в Единой сети электросвязи РФ системы коммутации мобильной или фиксированной электросвязи;

2) описание функций и вариант реализации модуля/подсистемы/устройства модельной АТС;

3) разработку SDL-спецификаций одного из процессов обслуживания вызовов и/или протокола сигнализации в программном обеспечении модельной АТС;

4) расчет параметров, вероятностно-временных характеристик потоков нагрузки, обслуживаемой модельной АТС;

5) проектирование и расчет фрагмента Интеллектуальной сети и спецификацию одной из услуг списков CS-1/CS-4

Итоги курсовой работы оформляются в виде пояснительной записки, содержащей результаты проектирования и расчетов.

В качестве персональных исходных данных используются последние три цифры номера зачетной книжки - Х4, Х5 и Х6, где Х6 - самая последняя цифра.

Материал курсового проектирования соответствует программам дисциплин подготовки бакалавров и магистров техники и технологии направления 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и дипломированных специалистов направления 210400 «Телекоммуникации» (специальности 210406 «Сети связи и системы коммутации», 210404 «Многоканальные телекоммуникационные системы», 210402 «Средства связи с подвижными объектами», 210407 «Эксплуатация средств связи»).

При написании учебного пособия использованы опыт и методические материалы авторов, сформировавшиеся при проведении ими курсового проектирования в Санкт-Петербургском университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, учтены пожелания, высказанные в ходе обсуждения материалов пособия на заседаниях кафедры Инфокоммуникационных систем (Систем коммутации и распределения информации), а также обобщен опыт организации выполнения курсовых работ по моделированию систем в ведущих вузах страны соответствующих направлений высшего образования.

1.Модельная АТС

1.1Базовая услуга в ТфОП с коммутацией каналов

Суть базовой услуги в ТфОП с коммутацией каналов заключается в предоставление «прозрачного» канала тональной частоты (КТЧ) в диапазоне 0.3 - 3.4 кГц для транспортировки электрического сигнала, отображающего звуковой и речевой сигнал от одного терминального оборудования, находящегося в помещении абонента, до другого. ТфОП, как система массового обслуживания, обеспечивает выбор и предоставление этого канала на время жизни каждого сеанса связи. Осуществляется это узлами коммутации, соединенными между собой первичной (транспортной сетью).

Техническое решение этой задачи зависит от уровня развития технологий на момент принятия решении и от имеющейся инфраструктуры. Так, до начала 1960-х годов, коммутация и передача информации осуществлялась по КТЧ. Только в конце 1950-х годов технологии позволили создать ИКМ-кодек, преобразующий КТЧ в цифровой канал 64 кбит/c. Такой канал представляет собой бесконечную последовательность байтов с периодом следования 125 мкс. Часто вместо этого длинного названия используют его синоним - временной интервал ВИ (time slot). В связи с малым быстродействием элементной базы на тот период времени в симметричной паре удалось организовать 32 подобных канала. Таким образом появилась цифровая линия формата первичной ИКМ, которую сегодня чаще называют Е1 (рис. 1.1). В соответствии с рекомендациями ITU G.703, G.704 этот формат является основным при «стыковке» в сети различного оборудования.



Рис. 1.1. Формат первичной ИКМ

Несмотря на то, что передача речевой информации, начиная с начала 1960-х годов, осуществляется в цифровом виде, принцип коммутации остался прежним, т.е. коммутация электрических цепей (декадно-шаговые, координатные, квазиэлектронные системы коммутации). Это объясняется отсутствием на тот момент времени эффективной элементной базы для оперативных запоминающих устройств ОЗУ (Random Access Memory _ RAM), на которых могли бы быть построены временные коммутаторы, основанные на задержке информации. И как только появились надежные и доступные ОЗУ в интегральном исполнении (в виде микросхем), произошел переход к цифровой коммутации.

Структура модельной АТС представлена на рис. 1.2. Следует подчеркнуть, что на рис. 1.2 представлена функциональная схема АТС, которая не зависит от фирмы-изготовителя конкретной системы коммутации. Основной задачей при анализе конкретной системы коммутации является определение, как и в каком структурном блоке реализована каждая из функций каждой из подсистем. Остановимся более подробно на функциях подсистем и принципах их реализации.



Рис. 1.2. Структура модельной АТС

1.2Основные подсистемы модельной АТС

Прежде дадим определение изображенной на рис. 1.2 модельной АТС.

Модельная АТС представляет собой совокупность программно-аппаратных средств, предназначенных для обработки вызовов, поступающих по абонентским и соединительным линиям сети, для предоставления инициаторам этих вызовов основных и дополнительных услуг связи, а также для учета и для начисления платы за услуги связи. Это определение охватывает автоматические телефонные станции всех типов, используемые в Единой сети электросвязи РФ, а именно: городские автоматические телефонные станции (АТС), учрежденческие телефонные станции (УАТС), узлы входящего (УВС) и исходящего (УИС) сообщения городских телефонных сетей, узлы спецслужб (УСС), междугородные станции (АМТС), узлы автоматической коммутации (УАК), центральные (ЦС), узловые (УС) и оконечные (ОС) сельские телефонные станции и другие устройства распределения информации.

Все функции модельной АТС на рис. 1.2, необходимые для реализации услуг с заданным качеством, можно разделить на следующие подсистемы:

· подсистема управления, принимающая логические решения относительно реализации услуг. Подсистема управления представляет собой вычислительную сеть, работающую в режиме разделения функций, источников нагрузки, нагрузки;

· подсистема коммутации, которая обеспечивает по командам, получаемым от подсистемы управления, соединение любого ВИ любой входящей цифровой линии с любым ВИ любой исходящей цифровой линии. Подсистема коммутации строится на цифровых дискретных элементах, и допустимый уровень сигнала определяется элементной базой, на которой она реализована;

· подсистема доступа, реализующая функции, которые могут (должны) быть реализованы только и только на участке внешних линий (абонентских, соединительных) - цифровых линий, включенных в подсистему коммутации;

· подсистема сигнализации служит «посредником» между подсистемой управления и внешним окружением (абонентские линии от терминального оборудования, соединительные линии от смежных узлов коммутации) при обмене сигналами в процессе реализации услуг. В направлении приема она обеспечивает достоверный прием сигнала и преобразование его в форму, «понятную» подсистеме управления. В направлении передачи - по команде подсистемы управления передается сигнал в виде, «понятном» внешнему окружению;

· подсистема синхронизации, задачей которой является обеспечение синхронной работы как подсистем между собой, так и всех цифровых схем каждой из подсистем. Это достигается за счет выработки четко синхронизированных импульсных последовательностей, заставляющих работать каждую из цифровых схем;

· подсистема ОА&М управления ресурсами O=Operation, администрирования A=Administration и техобслуживания M=Maintenance. Подсистема обеспечивает работу модельной АТС в моменты возникновения внештатных ситуаций (коэффициент готовности 0.99999). Кроме того, она обеспечивает возможность получения обслуживающим персоналом аварийных сообщений и дает ему «инструмент» для локализации неисправностей, перераспределения оборудования, его ремонта или замены и администрирования баз данных.

1.3Подсистема коммутации

Для построения подсистемы коммутации, которую чаще называют цифровым коммутационным полем (ЦКП), используются цифровые коммутаторы двух типов: пространственные и комбинированные. Пространственный коммутатор (space switch) реализуется на базе мультиплексоров (Mx) или демультиплексоров (Dx), обеспечивает коммутацию только одноименных ВИ разных цифровых линий. Основным достоинством этого коммутатора является отсутствие задержки информации в процессе коммутации. Комбинированный коммутатор соединяет любой ВИ любой входящей цифровой линии с любым ВИ любой исходящей цифровой линии и строится на принципах временного коммутатора. Учитывая это, в англоязычной литературе он называется временным (time switch). При этом он является основным коммутационным элементом. Подсистема коммутации (ЦКП) должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Осуществлять соединение любого входа с любым выходом.

2. Иметь модульное построение, позволяющее строить ЦКП разной емкости.

3. Вероятность внутренних блокировок не должна превышать 0.001.

4. Обеспечивать дуплексные соединения, т.е. предусматривать коммутацию двух трактов: прямого и обратного направлений передачи.

5. Время задержки информации в процессе коммутации не должно превышать допустимую величину.

6. Быть надежной, т.к. выход из строя ЦКП приводит к выходу из строя узла коммутации.

ЦКП может строиться как по звеньевому принципу, так и по матричному.

Звеньевой принцип построения ЦКП показан на рис. 1.3. Основным достоинством такого подхода является экономичность, т.е. начиная с определенной емкости, ЦКП требуется меньшее число комбинированных коммутаторов (КК). Однако с ростом емкости ЦКП необходимо увеличивать число каскадов, что будет приводить к увеличению времени задержки информации в процессе коммутации. Для устранения этого недостатка между каскадами, построенными на комбинированных коммутаторах, используются каскады, которые строятся на пространственных коммутаторах (ПК). При таком подходе к построению ЦКП особое внимание надо обращать на вероятность внутренних блокировок и на время задержки информации.

Рис. 1.3. Звеньевой принцип построения ЦКП

Для построения ЦКП по матричному принципу используются только комбинированные коммутаторы (рис. 1.4). При этом принципе построения ЦКП вероятность внутренних блокировок равна нулю, а время задержки информации минимально. Однако, он ведет к тому, что с ростом емкости ЦКП требуемое число КК возрастает экспоненциально. Частично устранить такой недостаток можно за счет использования общих запоминающих устройств управления (ЗУУ) для КК горизонтали, как это показано на рис. 1.4. При этом в ячейках ЗУУ дополнительно должен быть указан номер информационного запоминающего устройства (ИЗУ) горизонтали.

Рис. 1.4. Матричный принцип построения ЦКП

Дуплексные соединения могут быть реализованы двумя структурами: разделенной и неразделенной.

Принцип организации дуплексных соединений по разделенной структуре представлен на рис. 1.5. При таком способе реализации дуплексных соединений, создается два идентичных ЦКП. Одно ЦКП обеспечивает установление соединений прямого направления передачи, а другое - обратного. Достоинством подобного принципа является простота управления, т.к. координаты устанавливаемых соединений в обоих ЦКП идентичны. Однако часть цифровых линий необходимо выделить для соединения этих ЦКП между собой при установлении внутристанционных и транзитных соединений. Поэтому такой принцип используется, как правило, когда нет внутреннего замыкания шлейфа.

Рис. 1.5. Разделенная структура для дуплексных соединений в ЦКП

Указанный недостаток отсутствует при создании дуплексных соединений по неразделенной структуре (рис. 1.6). Несмотря на это он значительно сложнее в управлении, т.к. координаты трактов прямого и обратного направлений передачи всегда различны.

Время задержки информации определяется как сумма времени задержки в каждой из последовательно включенных точек с временной коммутацией коммутируемого тракта.

Как правило, обеспечение надежности реализуется либо регулированием, либо с помощью структурного резервирования.

Рис. 1.6. Неразделенная структура для дуплексных соединений в ЦКП

Рис. 1.7. Дублирование

При синхронном режиме дублирования создается два ЦКП (рис. 1.7). Одно в каждый момент времени осуществляет коммутацию разговорных сигналов, другое же находится в резерве. При этом одно и то же соединение устанавливается одновременно в двух ЦКП. В случае выхода из строя рабочего ЦКП, цифровые линии переключаются на резервное с помощью элементов переключения (ЭП). После переключения цифровых линий все установленные соединения сохраняются, и не происходит снижения качества обслуживания. Однако такой подход к обеспечению надежности ЦКП требует 100% избыточности его оборудования.

При структурном резервировании (рис. 1.8) требуемые возможности ЦКП разделены между несколькими независимыми равноправными «слоями» (обычно не более четырех). Все «слои» участвуют в коммутации разговорных сигналов. Все цифровые линии с помощью дополнительной ступени, построенной на цифровых коммутаторах доступа (ЦКД), имеют доступ к каждому из «слоев». При выходе из строя одного из «слоев» все установленные соединения, которые он обеспечивал, теряются, а все оставшиеся «слои» берут на себя дополнительную нагрузку. Это приводит к некоторому снижению качества обслуживания. Однако такой подход не требует 100% избыточности.

Рис. 1.8. Структурное резервирование

1.4Подсистема доступа

1.4.1Подключение аналоговых абонентских линий

При подключении аналоговых абонентских линий на участке абонентская линия - цифровая линия, включаемая в подсистему коммутации, должны быть реализованы функции, обусловленные сигналами, которые невозможно передать через подсистему коммутации. Основными такими функциями являются:

В - Battery - обеспечение электропитания терминального оборудования (телефонного аппарата) постоянным током.

О - Over voltage - защита оборудования узла коммутации от сигналов уровня, выше допустимого для элементной базы, на которой построена данная АТС.

R - Ringing - подключение к абонентской линии генератора вызывного сигнала для передачи сигнала «Посылка вызова» (ПВ) частотой 25 2 Гц и напряжением 95 5 В.

S - Supervision - контроль состояния шлейфа абонентской линии с целью обнаружения сигналов «Вызов», «Ответ» «Отбой», цифра номера, передаваемая декадными импульсами.

С - Coding - аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигнала.

H - Hybrid - переход от двухпроводной схемы дуплексной связи к четырехпроводной, в которой разделены тракты прямого и обратного направлений передачи.

Т - Test - подключение испытательного оборудования для проверки, как минимум, основных параметров абонентской линии, таких как сопротивление каждого провода, емкость, сопротивление изоляции.

Первые буквы английских названий этих семи функций, реализуемых в модельной АТС как и во всех современных системах коммутации, составляют аббревиатуру BORSCHT, созвучную хорошо известному русскому слову (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Функции BORSCHT

Батарейное питание	Battery	(B)
Защита от перенапряжения	Overload protection	(O)
Посылка вызова	Ringing	(R)
Контроль состояния шлейфа	Supervision	(S)
Кодирование	Coding	(C)
Дифсистема	Hybrid	(H) H)
Тестирование	Test	(T)

Более подробное описание функций из таблицы 1.1 можно найти в главе 4 учебника [1] и в главе 1 тома 2 [3].

Все функции BORSCHT, как правило, реализуются в каждом абонентском комплекте (АК), за исключением функции C-coding (кодирования/декодирования).

Кроме указанных основных функций, на этом участке могут быть реализованы и дополнительные функции, которые необходимы, например, при подключении абонентских линий от таксофонов.

Рис. 1.9. Модуль аналоговых абонентских линий

1.4.2Подключение цифровых абонентских линий (BRI)

Доступ BRI (Basic Rate Interface) используется только в тех случаях, когда система коммутации поддерживает функции цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN). Учитывая, что ISDN создавалась на базе цифровой телефонной сети, для реализации этого доступа часто используется обычная двухпроводная абонентская линия. Поэтому возникает проблема организации дуплексной передачи по двухпроводной линии цифровой информации.

Переход с двухпроводного тракта на четырехпроводный и обратно осуществляется с помощью дифсистемы с компенсацией эхо-сигнала, возникающего из-за ее не идеальности. Для увеличения скорости передачи цифровой информации по двухпроводной абонентской линии используется линейный код 2B1Q. В этом случае за один такт передается значение двух битов.

Реализация вышеуказанного осуществляется с помощью линейного терминала (LT) и сетевого терминала (NT), которыми оснащается абонентская линия с двух сторон (рис. 1.10). Следует отметить, что от терминального оборудования (ТЕ) до сетевого терминала NT используется четырехпроводный тракт передачи, четырехпроводной является и цифровая линия, включаемая в подсистему коммутации.

На момент принятия решения в двухпроводной абонентской линии удалось организовать два дуплексных канала типа В со скоростью передачи 64 кбит/c и один дуплексный канал типа D со скоростью передачи 16 кбит/с. Максимально к одному NT (одной абонентской линии) можно подключить до 8 ТЕ.

Для создания структуры цифрового потока, определяемого цифровой линией, которая включается в подсистему коммутации, цифровые потоки от нескольких LT мультиплексируются. Это выполняется в станционном окончании ЕТ, что показано на рис. 1.10.



Рис. 1.10. Структура базового доступа (BRI)

1.4.3Подключение цифровых соединительных линий

Под цифровой соединительной линией (ЦСЛ) понимают цифровую линию формата первичной ИКМ (Е1), удовлетворяющую рекомендациям ITU G.703, G.704.

При согласовании цифровых потоков ЦСЛ и узла коммутации, в первую очередь, необходимо обеспечить прием цифрового потока, поступающего по ЦСЛ, с требуемой достоверностью. Тактирование при приеме не может осуществляться тактовой частотой узла коммутации и, тактируя ею, принимать цифровой поток. Для выделения тактовой частоты необходимы «метки» («изменения уровня сигнала»), т.е. отсутствие больших пачек «Ф». Также необходимо осуществлять дистанционное питание пунктов регенерации за счет постоянной составляющей. Таким образом, передача сигнала по линии должна осуществляться в линейном коде, который не имеет постоянной составляющей и длинных пачек «Ф». Таким линейным кодом является код HDB3. Таким образом, при согласовании цифровых потоков ЦСЛ и узла коммутации в первую очередь необходимо реализовать линейное кодирование (RZ HDB3) для выделения и обеспечения питания пунктов регенерации.

После приема цифрового потока необходимо четко определить временное положение каждого ВИ и выяснить, не превышает ли коэффициент ошибок допустимую норму (10^-5/10^-6), т.е. можем ли мы пользоваться данной ЦСЛ, либо должны изъять ее из обслуживания. Эта задача решается за счет цикловой синхронизации при использовании нулевого ВИ.

Далее необходимо согласовать (развязать) тактовые частоты и . Согласование тактовых частот осуществляется благодаря применению проскальзываний. Проскальзывания бывают с потерей цикла информации и с повторным чтением цикла информации. Тип проскальзывания определяется направлением расхождения тактовых частот и . Частота проскальзываний регламентируется. Функциональная схема комплекта цифровых соединительных линий представлена на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Комплект цифровых соединительных линий

1.5Подсистема сигнализации

1.5.1Приемник многочастотного набора DTMF

Приемник многочастотного набора предназначен для приема цифр номера, поступающих в виде двухгруппового многочастотного кода «1 из 4 и 1 из 4» от телефонных аппаратов с номеронабирателями DTMF и передачу цифр номера в двоичном виде подсистеме управления. Приемник многочастотного набора подключается только на время приема цифр номера. Следует отметить, что двухчастотные сигналы поступают на этот приемник в цифровом виде. Аналого-цифровое преобразование осуществляется в модуле аналоговых абонентских линий. Двухчастотный сигнал считается принятым достоверно, если: поступило только две частоты, при этом одна из верхней группы частот, а другая из нижней; уровень сигнала каждой из частот не ниже порогового; длительность двухчастотной посылки не менее 30мс.

1.5.2Генератор тональных сигналов

Тональные сигналы предназначены для извещения абонента об этапах обслуживания вызова. Основными сигналами являются: Ответ станции - ОС (непрерывный 425 25 Гц), сигнал занято - СЗ (425 25 Гц, 0.3-0.4 с посылка и пауза), контроль посылки вызова - КПВ (425 25 Гц, 0.8 (1) 0.1 с посылка, 3.2 (4) 0.3 с пауза). Генератор вырабатывает эти сигналы в цифровом виде, и каждый из них всегда передается по конкретному ВИ цифровой линии, соединяющей генератор с подсистемой коммутации. При необходимости передачи сигнала по абонентской линии осуществляется подключение к соответствующему ВИ (рис. Х.2). Цифро-аналоговое преобразование осуществляется в модуле аналоговых абонентских линий. На узле коммутации имеется, как правило, один дублированный генератор.

1.5.3Многочастотный приемопередатчик (2 из 6)

Сигналы в коде «2 из 6» (сигналы управления) используются для передачи номера подсистемами управления узлов коммутации сети. Обмен такими сигналами осуществляется только на этапе установления соединения. Передача их производится по «пользовательским» ВИ цифровых соединительных линий. Задачами же многочастотного приемопередатчика являются: в направлении приема - достоверно принять двухчастотный сигнал и передать его номер в двоичном виде подсистеме управления; в направлении передачи - передать по команде подсистемы управления указанный двухчастотный сигнал. Прием и передача двухчастотных сигналов осуществляется в цифровом виде. Учитывая длительность двухчастотной посылки (40 3 мс), в цифровом виде это будет 320 кодовых комбинаций.

Двухчастотный сигнал считается принятым достоверно, если: поступило две и только две частоты, уровень каждой из них не ниже порогового и длительность их одновременного присутствия не менее заданной величины.

Многочастотный приемопередатчик подключается через подсистему коммутации к занятому для обслуживания вызова пользовательскому ВИ цифровой соединительной линии на период установления соединения (рис. 1.2).

1.5.4Линейная сигнализация 2ВСК

С помощью линейных сигналов две подсистемы управления узлов коммутации сети обмениваются информацией об этапах использования ВИ (СЛ) цифровых соединительных линий в процессе реализации услуг. Учитывая случайный процесс поступления линейных сигналов, их необходимо своевременно обнаруживать для того, чтобы обеспечить требуемое качество обслуживания вызовов. Следует отметить, что каждый «пользовательский» ВИ цифровой соединительной линии имеет свой индивидуальный сигнальный канал. В цифровых соединительных линиях индивидуальные сигнальные каналы создаются в 16 ВИ за счет организации сверхцикла, как это показано на рис. 1.1.

В системе сигнализации 2ВСК алфавит сигналов получают не за счет состояния битов сигнального канала в конкретный момент времени, а за счет отличия предыдущего состояния битов от поступившего. Таким образом, вышесказанное позволяет сформулировать задачи перед устройством подсистемы сигнализации, отвечающим за прием и передачу линейных сигналов системы сигнализации 2ВСК. Основными задачами этого устройства являются: сверхцикловая синхронизация с целью определения номеров сигнальных каналов; в направлении приема осуществлять контроль каждого сигнального канала для обнаружения изменений; фильтрацию поступившего сигнала от случайных ошибок, т.е. наступившее изменение должно подтвердить заданное число сверхциклов; передачу в двоичном виде номера цифровой соединительной линии, номера сигнального канала и номера поступившего сигнала подсистемы управления; в направлении передачи по команде подсистемы управления обеспечивать передачу заданной битовой комбинации по указанному сигнальному каналу конкретной цифровой соединительной линии.

Для реализации поставленных задач это устройство постоянно (полупостоянное соединение в подсистеме коммутации) должно быть подключено к 16 ВИ цифровой соединительной линии.

1.5.5Сигнализация ОКС7

Система сигнализации №7 по общим каналам сигнализации (ОКС) обеспечивает обмен сигнальной информацией в пакетном виде между подсистемами управления узлов коммутации сети без деления сигналов на управляющие и линейные. Для ее реализации создается «вложенная» пакетная сеть. Подсистемы управления узлов коммутации являются «пользовательскими» данной сети и получили название «пункты сигнализации (SP)». Система сигнализации №7 определяет стек протоколов, обеспечивающий доставку сигнальной информации с заданной достоверностью.

Функционально стек протоколов разделен на две части - часть (подсистема) переноса сообщений (МТР) и пользовательская часть (UP). В качестве сигнального оборудования подсистемы сигнализации, как правило, выступает оборудование, реализующее функции МТР, UP обычно реализуется в подсистеме управления.

Подсистема переноса сообщений имеет три уровня: МТР3, МТР2 и МТР1, осуществляет маршрутизацию сигнальных сообщений в сети ОКС и поддерживает ее работоспособность. МТР2 обеспечивает перенос сигнальных сообщений по звену сети ОКС с достоверностью не хуже 10¹⁰ и контролирует пригодность звена ОКС для передачи сигнальных сообщений. МТР1 определяет характеристики канала (ОКС). Функциональная схема реализации ОКС7 в системе коммутации представлена на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Функциональная схема ОКС7 системы коммутации

1.5.6Сигнализация DSS1

Протокол цифровой абонентской сигнализации №1 (DSS1 _ Digital Subscriber Signaling 1) между пользователем ISDN и сетью ориентирован на передачу сигнальных сообщений через интерфейс «пользователь-сеть» по D-каналу этого интерфейса. Международный союз электросвязи определяет канал D в двух вариантах: a) канал 16 Кбит/с, используемый для управления коммутируемыми связями по двум В-каналам; б) канал 64 Кбит/с, используемый для управления коммутируемыми связями по нескольким (до 30) В-каналам.

Концепции общеканальной сигнализации протоколов DSS1 и ОКС7 весьма близки, но эти две системы были специфицированы в разное время и разными Исследовательскими комиссиями ITU-T, а потому используют различную терминологию. Описания этих двух систем для курсового проекта размещены в разных томах [3], а сами эти разночтения не должны мешать. Тем не менее, некоторые пояснения в отношении сходства концепций и различий в терминах DSS1 и ОКС7 представляются полезными. На рис. 1.13 показаны модельная АТС с ISDN, звено сигнализации ОКС7, оборудование пользователя ISDN и D-канал в интерфейсе «пользователь - сеть». Функции D-канала сходны с функциями звена сигнализации ОКС7. Информационные блоки в D-канале, называемые кадрами, аналогичны сигнальным единицам (SU) в системе ОКС7.



Рис.1.13. Функциональные объекты протоколов DSS1 и ОКС7

(a) _ примитивы DSS1 и (б) _ примитивы ОКС7

1.6Подсистема технической эксплуатации

Подсистема технической эксплуатации модельной АТС содержит управление ресурсами Operation - O, администрирование administration - А и техническое обслуживание Maintenance - M. Поэтому сокращенно подсистема технической эксплуатации называется OA&M. Функции и реализация этой подсистемы рассмотрена в главе 10 учебника [1].

ЗАДАНИЕ 1.1

Построить структурную схему модельной системы коммутации и структурную схему системы коммутации из таблицы 1.2. Провести сравнительный инженерный анализ модельной станции с системой коммутации из таблицы 1.2. Форма произвольная. Объем 2-5 страниц.

Вариант	Тип системы коммутации	Компания-разработчик	Примечание
X5+X6=11	5ESS	Alcatel-Lucent
X5+X6=2	АЛС	АЛС и ТЕК
X5+X6=4	АТС-NGN	ПРОТЕЙ
X5+X6=12	АТСЦ-90	ЛО ЦНИИС
X5+X6=13	AXE-10	Ericsson
X5+X6=14	C&C 08	Huawei
X5+X6=5	DMS-100	Nortel
X5+X6=15	DX-200	Nokia-Siemens
X5+X6=16	EWSD	Nokia-Siemens
X5+X6=6	КраЗар	Красная заря
X5+X6= 7	Linea-UT	Italtel
X5+X6=1, 18	М-200	МТА
X5+X6=9	NEAX61	NEC
X5+X6=3	Омега	Раскат
X5+X6=8	S12	Alcatel-Lucent
X5+X6=10	SI-2000	Iskratel
X5+X6=0,17	ZXJJ10	ZTE

ЗАДАНИЕ 1.2

Построить общую структурную схему модельной АТС и выделить на ней модуль, соответствующий указанному в таблице 1.3 варианту. Разработать описания функций и общую схему реализации модуля/подсистемы/устройства системы коммутации из таблицы 1.3. Описание не должно быть ограничено конкретной реализацией в системе коммутации из предыдущего задания. Форма произвольная. Объем 2 - 5 страниц.

Таблица 1.3. Модуль/подсистема/устройство модельной системы коммутации

Вариант батарейное питание	Модуль/подсистема/устройство	Примечание
X4+X6=1	Генератор АОН
X4+X6=2	Дифсистема, Hybrid (H)
X4+X6=3	Защита, Overload protection (O)
X4+X6=4	Кодирование, Coding (C)
X4+X6=5	Модуль V5.2
X4+X6=6	Модуль первичного доступа PRI
X4+X6=7	Модуль СОРМ
X4+X6=8	Питание абонентского комплекта, Battery (B)
X4+X6=9	Подсистема пространственно-временной коммутации
X4+X6=10	Подсистема синхронизации
X4+X6=11	Подсистема управления
X4+X6=12	Подсистема технической эксплуатации
X4+X6=13	Посылка вызова, Ringing (R)
X4+X6=14	Приемник DTMF
X4+X6=15	Приемник информации АОН
X4+X6=16	Приемо-передатчики «2 из 6»
X4+X6=17	Контроль состояния шлейфа абонентской линии, Supervision (S)
X4+X6=18	Станционное окончание ET
X4+X6=19	Тестирование, Test (T)

2.Язык спецификаций и описания SDL и сценарии MSC

2.1Основы SDL

На рис. 2.1 представлена последовательность описания и спецификации системы коммутации с учетом рекомендаций Международного союза электросвязи (ITU). Эта последовательность состоит из трех базовых способов: текстовое неструктурированное описание телекоммуникационной системы, диаграммы SDL, специфицирующие и/или описывающие режимы поведения этой системы; сценарии обмена сообщениями и сигналами на языке MSC, описывающие информационные потоки между блоками телекоммуникационной системы.

Рис. 2.1. Способы описания и спецификаций систем коммутации

Задание 3 курсового проекта предусматривает следующие шаги:

*определение границ SDL-системы модельной АТС;

*определение каналов SDL-системы и передаваемых по этим каналам сигналов;

*разбиение системы на SDL-блоки;

*разбиение SDL-блоков на взаимодействующие процессы;

*определение входных и выходных сигналов, состояний и внутренних переходов для каждого из SDL-процессов;

*составление SDL-диаграмм процессов.

На рис. 2.2 представлен пример SDL-системы, называемой «Соединение», состоящей из двух SDL-блоков: «Телефон» и «Станция», к которым подключены каналы «абонент», «абонентская линия» и «соединительная линия». В квадратных скобках около каналов помещены списки сигналов, которые могут быть переданы по каналу. Каждый сигнал подлежит точному определению в спецификации SDL с указанием значений типов данных, которые могут быть переданы этим сигналом.

Рис. 2.2. Диаграмма взаимодействия блоков

Каждый блок в диаграмме SDL-системы может быть в дальнейшем разделен либо еще на блоки, либо на набор процессов. Процесс описывает поведение в SDL и является наиболее важным объектом в языке.

Процесс в SDL-спецификации имеет конечное число состояний, в каждом из которых он может принимать ряд отправленных этому процессу допустимых сигналов (от других процессов или от таймера). Процесс может находиться в одном из состояний или в переходе между состояниями. Если во время перехода поступает сигнал, предназначенный этому процессу, то он ставится в очередь.

Действия, выполняемые во время перехода, могут заключаться в преобразовании данных, в посылке сигналов к другим процессам и т.д. Сигналы могут содержать информацию, которая определяется на основании данных процесса, посылающего сигнал, и используется процессом-получателем вместе с той информацией, которой располагает сам этот процесс. Помимо процессов, содержащихся в рассматриваемой системе, сигналы могут также направляться за пределы системы во внешнюю среду, а также поступать из внешней среды. Под внешней средой понимается все, находящееся вне SDL-системы.

Отправка и получение сигналов, передача с их помощью информации от одного процесса к другому, обработка и использование этой информации определяют сценарий функционирования SDL-системы. Предполагается, что после выполнения заданного сценария должен быть достигнут определенный результат в поведении специфицируемой системы. Как правило, ожидаемый результат будет заключаться в том, что в ответ на ряд сигналов, поступающих из внешней среды (например, из оконечного станционного комплекта соединительной линии), система совершит определенные действия, оканчивающиеся передачей сообщений во внешнюю среду (в этот же станционный комплект соединительной линии и/или в другой программный процесс управления посылкой тональных сигналов, в процесс запроса информации АОН и т.п.).

Пример процесса «Тастатура» приведен на рис. 2.3. Пустой символ в верхнем левом углу означает начало процесса. Он ведет к исходному состоянию, в котором процесс может принять два входных сигнала: «Клавиша» или «Готово».

Все переменные являются локальными для процесса. Символы ниже входных сигналов являются символами задачи для внутренних действий процесса. Задача может быть формальной или содержать неформальный текст в одинарных кавычках, как это имеет место на рис. 2.3.

Под правым символом задачи находится символ выхода «Передача», который означает передачу сигнала. Содержанием сигнала является значение локальной переменной.



Рис. 2.3. SDL-диаграмма процесса “Тастатура”

Графические символы SDL, используемые в этом примере и в других главах книги, приведены в первой колонке таблицы 2.1. Рядом помещены соответствующие этим графическим символам понятия и их обозначения в программоподобной версии SDL. Каждому такому понятию, как, например, состояние процесса, сигнал, задача, решение, запрос создания процесса, старт процесса, его остановка, вызов процедуры, вызов макро, возврат из процедуры, выход из макро, и др. соответствует определенный графический символ (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1. Символы языка SDL

SDL/GR	SDL/PR	Значение символов
	STATE NEXTSTATE	состояние, следующее состояние
	TASK	задача
	INPUT	входной сигнал
	OUTPUT	выходной сигнал
	SAVE	сохранение
	DECISION	решение
	CALL	вызов процедуры
	MACRO	вызов макро
	CREATE	запрос создать процесс
	ALTERNATIVE	Опция
SDL/GR	SDL/PR	Значение символов
	STOP	Остановка
	RETURN	возврат из процедуры
	ENDMACRO	выход из макро
	START	старт процесса
	PROCEDURE	начало процедуры
	MACRO	вход в макро
	EXPANSION	расширение текста
	COMMENT	Комментарий
	X: JOIN X	входной соединитель выходной соединитель
		Все
	[. . .]	все, кроме
	PROVIDED	посылаемый сигнал

Граф процесса в SDL-диаграмме состоит из набора графических символов, которые соединены линиями, указывающими направление потоков. Каждому символу приписывается имя. Если в диаграмме присутствует несколько символов состояния с одним и тем же именем, то все они означают одно и то же состояние. В символах, представляющих ввод, вывод и сохранение сигнала, должно быть указано его имя. Аналогичным образом, текст помещается в символах задачи и решения.

При соединении символов в диаграммы необходимо соблюдать определенные правила. Эти правила следующие:

*за символом состояния может следовать только символ ввода или символы ввода и сохранения;

*символ ввода (сохранения) может следовать только за символом состояния;

*за символом ввода может следовать любой (один) символ, кроме ввода и сохранения;

*за символом задачи или вывода следует любой (один) символ, кроме ввода или сохранения;

*за символом решения следует n (n?2) символов, которые могут быть какими угодно, кроме символов ввода и сохранения;

*за символом сохранения не следует ничего.

Решение - выбор одного из альтернативных действий в зависимости от существенных для дальнейшего функционирования процесса результатов анализа/проверки параметров, связанных с входными сигналами, и информации, хранимой в памяти процесса. Другими словами, символ решения определяет выбор одного среди нескольких (n?2) путей продолжения перехода.

Задача - вопрос, который требует выполнить внутри перехода ряд действий, связанных с манипулированием входными или выходными параметрами, работой с памятью, вычислениями, но не являющихся ни решением, ни выводом, ни созданием процесса, ни вызовом процедуры или макроса.

Дивергенция внутри перехода в диаграмме SDL может возникнуть в одной из следующих ситуаций: между символом состояния и соответствующими ему символами ввода и сохранения; после символа решения; после символа опции.

Более подробно с языком SDL можно познакомиться в главе 2 тома 1 [3].

ЗАДАНИЕ 2.1

Построить общую SDL-систему модельной АТС. Разработать SDL-диаграмму процесса управления обслуживанием вызова из таблицы 2.2 и соответствующие комментарии.

Таблица 2.2. SDL-спецификации процесса обслуживания вызовов в системе коммутации

Вариант Батарейное питание	SDL-процесс	Примечание
Х2+X4+X5=5	ISDN-сигнализация DSS1 уровня 1 на стороне NT	Том 2
Х2+X4+X5=4	ISDN-сигнализация DSS1 уровня 1 на стороне ТЕ	Том 2
Х2+X4+X5=15	Блокировка/разблокировка посылки сообщений ISUP	Рис. H.27/Q.764
Х2+X4+X5=16	Блокировка/разблокировка приема сообщений ISUP	Рис. H.28/Q.764
Х2+X4+X5 =1	Входящий вызов ISUP (Call Processing Control Incoming)	Рис. H.21/Q.764
Х2+X4+X5=6	Входящий междугородный вызов R1.5 с декадным набором	Том 1
Х2+X4+X5=3	Входящий местный вызов R1.5 с декадным набором	Том 1
Х2+X4+X5=12	Входящий местный вызов R1.5 с многочастотным набором	Том 1
Х2+X4+X5=10	Исходящий вызов R1.5 с декадным набором	Том 1
Х2+X4+X5=2	Исходящий вызов R1.5 с многочастотным набором	Том 1
Х2+X4+X5=0	Исходящий вызов R1.5 к АМТС с импульсным пакетом	Том 1
Х2+X4+X5=14	Исходящий вызов ISUP (Call Processing Control Outgoing)	Рис. H.22/Q.764
Х2+X4+X5=8	Многочастотная сигнализация «импульсный пакет 1»	Том 1
Х2+X4+X5=9	Многочастотная сигнализация «импульсный пакет 2»	Том 1
Х2+X4+X5=7	Передача информации АОН	Том 1
Х2+X4+X5=11	Прием информации АОН	Том 1
Х2+X4+X5=18	Сегментация входящих сообщений ISUP	Рис. H.23/Q.764
Х2+X4+X5=19	Сегментация исходящих сообщений ISUP	Рис. H.24/Q.764
Х2+X4+X5=17	Управление распределением сообщений ISUP	Рис. H.20/Q.764
Х2+X4+X5=13	Установление и разрушение соединения SCCP	Том 1

MSC-сценарии протоколов сигнализации

Сценарии обмена сообщениями информационных потоков между блоками телекоммуникационной системы разрабатываются на языке MSC. Получающиеся описания представляются наглядными и удобными для тестирования. Подробнее о языке MSC можно прочитать в параграфе 2.2 тома 1 [3].

ЗАДАНИЕ 2.2

Разработать MSC-сценарий протокола сигнализации из таблицы 2.3 для модельной АТС с соответствующими комментариями.

Таблица 2.3. MSC-сценарии протокола сигнализации

Вариант Батарейное питание	Сценарий
X6=1	Входящий междугородный вызов к занятому абоненту.Автоматика
X6=2	Входящий междугородный вызов к занятому абоненту. Полуавтоматика
X6=3	Входящий междугородный вызов к свободному абоненту. Отбой А
X6=4	Входящий междугородный вызов к свободному абоненту. Отбой Б
X6=5	Входящий местный вызов к занятому абоненту
X6=6	Входящий местный вызов к свободному абоненту.Отбой А
X6=7	Входящий местный вызов к свободному абоненту. Отбой Б
X6=8	Исходящий местный вызов к занятому абоненту
X6=9	Исходящий местный вызов к свободному абоненту. Отбой А
X6=0	Исходящий местный вызов к свободному абоненту. Отбой Б

3.Расчет нагрузки модельной АТС

3.1Принципы расчета

В этой части курсового проекта следует вернуться к структурной схеме модельной системы коммутации, рассчитать ряд параметров с последующим отображением результатов расчета на структурной схеме.

При определении нагрузки, поступающей на модельную станцию от обслуживаемых ею абонентов, необходимо иметь в виду, что эта нагрузка поступает по абонентским линиям от аппаратов разных категорий. Согласно ВНТП различают три категории источников нагрузки:

Квартирный сектор

Народнохозяйственный сектор

Таксофоны

Обычно считалось, что средняя абонентская нагрузка на одну линию 0.15 эрл, а средняя продолжительность разговора 3 мин.

Более строго интенсивность возникающей нагрузки рекомендуется рассчитывать в соответствии с нормами технологического проектирования по средним значениям основных параметров нагрузки Сi (среднее число вызовов), Ti (средняя продолжительность разговора). Интенсивность возникающей нагрузки, в эрл, каждой i-й категории абонентов:

(3.1)

где

- средняя длительность занятия одним исходящим вызовом абонентской линии категория i в секундах, которая рассчитывается по формуле:

(3.2)

где:

- средняя длительность занятости абонентской линии категории i ;

- коэффициент, учитывающий нагрузку от вызовов, не закончившихся разговором, при выполнении курсового проекта его можно принять равным 1,1;

- доля вызовов, закончившихся в ЧНН разговором, при выполнении курсового проекта её можно принять равной 0,65;

- средняя длительность разговора по телефонному аппарату, при выполнении курсового проекта её можно принять равной 100 с;

- средняя длительность посылки вызова в случае ответа вызываемого абонента, при выполнении курсового проекта её можно принять равной 7 с;

- средняя длительность установления соединения для телефонного аппарата категории i .

Величину для разных категорий можно определить по следующей формуле:

(3.3)

где

- средняя длительность слушания i-m абонентом сигнала ответа станции;

- средняя длительность приема номера вызываемого абонента категории i ;

- средняя длительность времени выполнения коммутационных процессов для вызова, поступающего по абонентской линии категории i .

Для аналоговых абонентских линий с передачей номера импульсами постоянного тока ; при выполнении курсового проекта (время, необходимое для передачи одной цифры номера) можно принять равным 1.5 с, n = 5, а = 3 с.

Для аналоговых абонентских линий с передачей номера методом DTMF

при выполнении курсового проекта можно принять равным 0,2 с, а

Для цифровых абонентских линий ISDN при выполнении курсового проекта и можно принять равными 0.

Кроме того, при курсовом проектировании для всех категорий абонентских линий t_к можно принять равным 0.

Удельная интенсивность нагрузки одной абонентской линии (канала В ISDN) может быть определена по формуле

(3.4)

При выполнении курсового проекта число вызовов от одной АЛ в ЧНН можно принять равным 3.

Интенсивность общей исходящей нагрузки от АЛ категории i можно определить как

(3.5)

Общая нагрузка, поступающая к модельной АТС по всем АЛ, рассчитывается

 (3.6)

Нагрузку, поступающую на коммутационную подсистему для распределения между разными коммутационными центрами можно приближенно определить по следующим формулам:

для аналоговых абонентских линий с импульсным способом передачи информации

(3.7)

для аналоговых абонентских линий с DTMF

(3.8)

для абонентских линий ISDN

(3.9)

Общая нагрузка проектируемой станции, распределяемая по всем направлениям, равна

(3.10)

Для расчета нагрузки во внутристанционном и исходящих направлениях необходимо определить значение коэффициента k_и Этот коэффициент позволяет по таблице 3.1 определить долю интенсивности внутристанционной нагрузки k_в.

Таблица 3.1

0,05	0,204
0,06	0,210
0,07	0,226
0,08	0,242
0,09	0258
0,1	0,274
0,11	0,283
0,12	0,300
0,13	0,316
0,14	0,329
0,15	0,333
0,2	0,385
0,25	0,424
0,3	0,460
0,35	0,544
0,4	0,545
0,45	0,582
0,5	0,618

Интенсивность внутристанционной нагрузки модельной станции рассчитывается по формуле

(3.11)

Остальная нагрузка является исходящей к другим станциям ГТС и равна

(3.12)

Часть этой нагрузки направляется к станции, которая непосредственно связана с проектируемой (по принципу «каждая с каждой»). Эта нагрузка равна

 (3.13)

Остальная исходящая нагрузка отправляется на коммутационный узел связи с другими станциями ГТС:

(3.14)

Нагрузка, входящая на модельную станцию от станции, с которой она соединена непосредственно, и нагрузка от транзитного коммутационного узла для связи с другими станциями при курсовом проектировании могут быть, соответственно, определены как

(3.15)

(3.16)

Нагрузка на приемники многочастотного набора (DTMF) пр...