Проект ГТС на базе SDH (СЦИ)

Исходные данные

1. Назначение станций: городские РАТС типа S-12, AXE-10, АТСК

2. Структурный состав абонентов станций:

1. Аппараты квартирного сектора:__50______________%

2. Аппараты делового сектора:_____49______________%

3. Количество таксофонов:___0,6_____% от емкости АТС

4. Кабины переговорных пунктов:_0,1__% от емкости АТС

5. Количество м/г таксофонов:__0,3 ___% от емкости АТС

6. Доли ТА с тастатурными номеронабирателями: от числа квартирного

0,3 и делового 0,6 секторов.

3 Данные о РАТС:

4.Телефонная нагрузка РАТС:

1. Данные об интенсивности — согласно НТП 112−2000

2. Характеристика населенного пункта: город с населением 400 тыс. чел.

5. АМТС типа AXE-10. x =6; y =2 .

6. УСС — централизованный УСЭ.

7. Сетка улиц города (структура ситуационных трасс).

X=8; Y=7

сеть абонентский связь

Главной задачей данного курсового проекта является проектирование ГТС на базе SDH. Интенсивное развитие цифровых систем передачи объясняется существенными достоинствами этих систем по сравнению с аналоговыми системами передачи: высокой помехоустойчивостью, слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи, стабильностью электрических параметров каналов связи, эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений. На смену телеграфной связи приходят такие виды документальной электросвязи как передача данных, электронная почта, факсимильная связь. Одновременно с ростом числа услуг связи будет меняться их качество — от простого телефонного сервиса до мультимедиа, которые будут обеспечиваться интегральными цифровыми сетями связи. Синхронная цифровая иерархия была задумана как скоростная информационная автострада для транспортирования цифровых потоков с разными скоростями. Важной особенностью аппаратуры SDH является то, что в трактовых и сетевых заголовках помимо маршрутной информации создается много информации, позволяющей обеспечить наблюдение и управление всей сетью в целом, дистанционные переключения в мультиплексорах по требованию клиентов, осуществлять контроль и диагностику, своевременно обнаруживать и устранять неисправность, обеспечивать эффективную эксплуатацию сети и сохранить высокое качество предоставляемых услуг.

В курсовом проекте требуется разработать схему ГТС и нумерацию абонентских линий, произвести расчет интенсивности телефонной нагрузки на сети, емкости пучков соединительных линий, объема оборудования системы SDH, а также выбрать оптимальную структуру построения сети на базе SDH. И в завершении курсового проекта рассчитать структурную надежность сети ГТС.

1.Разработка схемы построения ГТС

1.1 Анализ способов построения сетей общего пользования Коммутируемой телефонной сетью называется совокупность телефонных аппаратов, коммутируемых станций и узлов линий и каналов, обеспечивающая соединение телефонных аппаратов между собой на время передачи телефонных сообщений.

Общегосударственная автоматически коммутируемая телефонная сеть относится к классу больших и сложных систем. Для отображения строения сложной технической системы применяется описание, которое включает состав, свойства элементов и структуру. Общегосударственная автоматически коммутируемая телефонная сеть является подсистемой ОГСТфС.

Различают следующие четыре основных способа построения коммутируемых телефонных сетей без обходных направлений:

полносвязный (соединение станций «каждая с каждой»);

радиальный;

радиально — узловой;

комбинированный.

Рассмотрим подробнее каждый из этих способов.

Полносвязный способ (рис. 1) применяется в тех случаях, когда интенсивности нагрузок между станциями имеют такие значения, при которых обеспечивается достаточно высокое использование каналов. Число пучков каналов при таком способе построения равно п (п-1), где п — число станций на сети. Такая сеть обладает высокой структурной надежностью. По такому способу строятся городские телефонные сети средней емкости.

Рис. 1.1

Если на сети имеется только один узел, любые две станции могут соединяться только через него, то такой способ построения сети называется радиальным (рис. 1.2). Число пучков каналов равно 2п. Недостатками этого способа построения являются большая протяженность каналов между близко расположенными станциями и низкая структурная надежность. Этот способ применяется при построении сельских и внутризоновых телефонных сетей с компактной территорией.

Рис. 1.2

Рис. 1.3

Для устранения этих недостатков применяется радиально — узловой способ построения сети (рис. 1.3). при таком способе строятся коммутационные узлы нескольких классов и вводится определенная иерархия между ними.

На междугородной телефонной сети страны с большой территорией в качестве базовой структуры применяют комбинированный способ (рис 1.4), при котором узлы первого класса соединяются между собой по способу «каждый с каждым», являясь в то же время центрами радиально — узлового построения сети.

1.2 Обоснование выбора построения проектируемой сети В курсовом проекте нужно разработать сеть ГТС. Сеть содержит 5 РАТС. Одна из них координатного типа (РАТС1), остальные четыре — цифрового типа (РАТС2 — РАТС5), узел спецслужб (УСС) и АМТС типа АХЕ-10.

Рассмотрим особенности территории, на которой создается сеть, в данном случае это город:

высокая плотность населения;

незначительная территория;

высокий уровень социально-экономического развития;

высокая динамика развития сетей связи;

потребность населения города в современных услугах связи.

Рассмотрим особенности построения ГТС на данном этапе развития:

при построении ГТС используются многообразные коммутационные системы (координатную АТСК, цифровые S-12, AXE-10);

на ГТС широко внедряются цифровые системы, которые выполняют функции транзитных узлов, оконечных станций, РАТС, АМТС, УИВС (в одном узле);

широко внедряются обходные направления;

используются принципы наложенной сети, существуют два слоя: аналоговый и цифровой;

широко используются концентраторы, мультиплексоры. В качестве абонентских линий — цифровые системы передач;

в качестве оборудования первичной сети внедряется оборудование системы синхронной цифровой иерархии SDH. Первичная сеть на базе этой системы строится в виде колец.

Таким образом, сеть, заданную в курсовом проекте, строим без обходных направлений, используем способ соединения станций «каждая с каждой». Учитывая, что количество абонентов 59 000, сеть строим как районированную.

Для связи координатной станций с цифровыми станциями используется пучком линий одностороннего действия. Поэтому нужен другой пучок соединительных линий в обратном направлении. Коммутация каналов цифровых систем передачи происходит без преобразования речевых сигналов в аналоговую форму, а осуществляется в цифровой форме, что достигается путем использования единых принципов и средств, которые обеспечивают функции передачи и обработки сигналов.

Передача цифровых сигналов осуществляется по четырехпроводной схеме с разделением трактов приема и передачи. Поэтому для связи между собой цифровых станций используются соединительные линии двухстороннего действия.

Проектируемую сеть будем строить на линиях, уплотненных системами передачи с ВРК, в качестве которых будем строить системы ИКМ-30. Каналы этой системы создадим на основе ВОЛС.

1.3 Разработка нумерации абонентских линий Система нумерации телефонной сети — система цифровых адресов абонентских линий.

Различают три вида систем нумерации: закрытые, открытые и комбинированные. При открытой системе нумерации для междугородной связи используется междугородний номер, для зоновой — зоновый, для местной — местный абонентский номер.

В России принят зоновый принцип нумерации. В соответствии с этим вся страна разделена на зоны семизначной нумерации. Обычно это территория края, области, республики или города. При соединении в пределах зоны абонент должен набрать семизначный номер abxxxxx, первые две цифры ab являются внутризоновым кодом. Остальные пять цифр — местный номер сельской или городской сети. Для местных и зоновых абонентских номеров первой цифрой номера не могут использоваться цифры 0 и 8.

Каждой зоне присваивается трехзначный междугородный код типа АВС. Таким образом, междугородный номер будет содержать десять цифр (АВСabxxxxx), а зоновый — семь (abxxxxx). Первая цифра междугороднего кода не может принимать значения 1 и 2.

Число знаков местного абонентского номера, набираемого на местной сети, зависит от ее емкости.

На основе вышеперечисленного, разработаем систему нумерации проектируемой сети:

1. Определим реальную емкость сети:

Np= У Nратсi; I=1.5

Nр= 8000 + 11 000 + 12 000 + 13 000 + 15 000 = 59 000

2. Определим номерную емкость сети:

Nном= Np/Kи;

где Kи — коэффициент использования нумерации, Ки = 0,6,

Nном=59 000/0,6=98 333.

3. Определим число знаков (х) в номере:

10 І>Nном => x > lgNном; х >= 5, примем число цифр в номере 6

Таблица 1. Система нумерации проектируемой сети.

Шестизначная нумерация введена для того, чтобы увеличить число номеров незадействованной емкости, при использовании пятизначной нумерации число номеров незадействованной емкости составило бы 5000, что в городе с населением 400 тыс. человек в ближайшем будущем не удовлетворило бы потребности в телефонной емкости.

Итак, мы разработали схему межстанционной связи и систему нумерации проектируемой сети. Для межстанционной связи использовали способ построения «каждая с каждой» и шестизначную нумерацию открытого типа.

Исходные данные.

Таблица 2. Структурный состав абонентов.

2. Расчет интенсивности нагрузки

2.1 Составление диаграмм распределения нагрузки

Диаграмма распределения нагрузки характеризует различные виды исходящей и входящей нагрузки, которые создаются или поступают на данную станцию.

Рисунок 2.1 — Диаграммы распределения нагрузки для РАТС 1- РАТС5

Рисунок 2.2 — Диаграмма распределения нагрузки для АМТС

Рисунок 2.3 — Диаграмма распределения нагрузки для УСС

2.2 Расчет исходящей нагрузки

Для расчета местной исходящей нагрузки используем следующую формулу:

R k

Аисх.м.i =? ? (бi Pp Cij Nij tij)/3600+Aisdn, Эрл,

i=1 j=1

где

j — признак используемого способа передачи абонентского номера;

j=1 — телефонный аппарат с тональным набором

j=2 — телефонный аппарат с декадным набором

i-категория источника нагрузки;

бi-коэффициент, учитывающий увеличение нагрузки за счет вызовов, не закончившихся разговором;

Ррдоля состоявшихся разговоров;

Сi-количество вызовов от абонентов i-той категории;

Nij-количество абонентов данной i-той категории, которые имеют номеронабиратель типа j;

tij-среднее время занятия тракта от абонента до абонента для источника i-той категории, который имеет j-тый номеронабиратель;

Cij Nij tij-средняя поступающая нагрузка;

РрCijNijtij-средняя поступающая нагрузка, которая закончилась разговором (обслуженная нагрузка);

Aisdn — нагрузка, поступающая от абонентов ISDN.

Параметры С и t для различных категорий источников нагрузки зависят от доли состоявшихся разговоров, от количества жителей города, от доли квартирных абонентов в емкости сети.

Для расчета местной исходящей нагрузки параметры возьмем из ниже приведенных таблиц.

Таблица 3. Зависимость коэффициента б от Т при Рр=0,5

где Т — средняя продолжительность разговоров.

Таблица 4. Оценка параметров телефонной нагрузки при доле абонентов квартирного сектора до и свыше 65%.

Среднее время занятия тракта от абонента до абонента для источника i-той категории, который имеет j-тый номеронабиратель, определим по формуле:

tij= tco+tp+tпв+n*tn+tуст.соед.+Ti, c,

где

tco-среднее слушания сигнала «ответ станции»;

tp-реакция системы:

для цифровых станций tp=0,1с;

для координатных станций tp=0,5с;

tn-время набора одной цифры номера:

для дисковых ТА tn=1,5 с;

для тастатурных ТА tn=0,8 с;

tуст.соед.-время установления соединения с момента окончания набора до подключения к линии вызываемого абонента (?3 с);

tпв — среднее время посылки вызова при состоявшемся разговоре (?7−8 с);

Ti-среднее время «чистого» разговора абонента i-той категории.

Рассчитаем нагрузку на сети для одной цифровой (РАТС2) и координатной станций, подставив значения в выше приведенные формулы.

Для АТСК (РАТС1):

Кв. сектор: б1= 1,185; Т1=110; С1=1,1; Рр=0,5; N=4000;

t1=3+6*1,5+8+2+110+0,5=132,5, с;

Аисх.кв.=(1,185*0,5*1,1*132,5*4000)/3600=95,9 Эрл.

Н/х сектор: б2=1,23; Т2=85; С2=4,0; Рр=0,5; N=3920;

t2=3+6*1,5+8+2+85+0,5=107,5 с;

Аисх.н/х.=(1,23*0,5*4*107,5*3920)/3600=287,9 Эрл.

Таксофоны: б3=1,185; Т3=110; С3=10; Рр=0,5; N=48;

t2=3+6*0,8+8+2+110+0,5=128,3 с

Аисх.т.=(1,185*0,5*10*128,3*48)/3600=10,1 Эрл;

Аисх.м.=95,9+287,9+10,5=393,9 Эрл;

Для РАТС2 (S-12):

Кв.сектор: N11=1650; N12=3850;

t11=3+0,8*6+8+2+0,1+110=127,9, с

t12=3+1,5*6+8+2+0,1+110=132,1, с

б1*Рр*С1*N11*t11/3600=1,185*0,5*1,1*1650*127,9/3600=38,2 Эрл

б1*Рр*С1*N12*t12/3600=1,185*0,5*1,1*3850*132,1/3600=92,1 Эрл

Н/х. Сект

N21=3234; N22=2156;

t21=3+0,8*6+8+2+0,1+85=102,9, с

t22=3+1,5*6+8+2+0,1+85=107,1, с

б1*Рр*С1*N21*t21/3600=1,185*0,5*4*3234*102,9/3600=219,1 Эрл

б1*Рр*С1*N22*t22/3600=1,185*0,5*4*2156*107,1/3600=152 Эрл

Таксофоны: N32=66;

t32=3+0,8*6+8+2+0,1+110=127,9, с

б1*Рр*С1*N32*t32/3600=1,185*0,5*10*66*127,9/3600=13,9 Эрл

Нагрузка от абонентов ISDN:

Aisdn=aisdn*Nisdn*0,5,

где: aisdn-удельная нагрузка от абонентов ISDN и составляет 0,3 Эрл

Nisdn-число абонентов ISDN,

Aisdn=0,3*6,44*0,5=0,97 Эрл

Аисх.м.=515,3 Эрл.

Расчет местной исходящей нагрузки для других станций.

Для упрощения расчетов воспользуемся формулой:

Аисх.м.i=Аисх.м.2(Ni+NiT)(Nкв+Nн/х+NT),

где:

Аисх.м.2-нагрузка РАТС2,

Ni-емкость РАТСi кв. и н/х сектора

РАТС3

Аисх.м.3=515,3*12 000/11000=562,1 Эрл

РАТС4

Аисх.м.4=515,3*13 000/11000=608,9 Эрл

РАТС5

Аисх.м.5=515,3*15 000/11000=702,7 Эрл

Расчет интенсивности нагрузки на выходе коммутационного поля.

РАТС2(S-12):

Аисх.м.вых.кп=Аисх.м.э.*К1,

где

К1 — коэффициент, учитывающий снижение нагрузки на выходе КП ЭАТС,

К1=(tвх — tсо — tнн)/tвх; tco?3c

tвх=Аисх.м * 3600/(?Ni * Ci); i=1.3;

tнн=[(Nкв1+Nн/х1+Nт1)*0,8*n+(Nкв2+Nн/х2)*1,5*n] / Nкв+Nн/х+Nт), c

Рассчитаем tвх и tнн

tвх =415,4*3600/(1,1*5500+4*5390+10*66)=52,9 с.

tнн = [(1650+3234+66)*0,8*6+(3850+2156)*1,5*6]/11 000=7,1 с

К1=(52,9−3-7,1)/52,9=0,81

Аисх.м.2вых.кп=515,3*0,81=417,4 Эрл

РАТС3 (S-12):

tвх=52,9; tнн=7,1 с; К1=0,81

Аисх.м.3.вых.кп=562,1*0,81=455,3 Эрл

РАТС4(AXE-10)

tвх=52.9; tнн=7,1 с; К1=0,81

Аисх.м.4.вых.кп=608,9*0,81=493,2 Эрл

РАТС5(AXE-10)

tвх=52.9; tнн=7,1 с; К1=0,81

Аисх.м.5.вых.кп=702,7*0,81=569,2 Эрл

Для координатной станции расчет нагрузки будем производить по следующим формулам:

Аисх.м.вых.кп=Аисх.м.к.*К1,

где

К1 — коэффициент, учитывающий снижение нагрузки на выходе КП АТСК,

К1=(tвх — tсо — tнн)/tвх; tco?3c

tвх=Аисх.м*3600/(?Ni * Ci); i=1.3;

tнн=[(Nкв1+Nн/х1+Nт1)*0,8*n+(Nкв2+Nн/х2)*1,5*n]/Nкв+Nн/х+Nт), c

Рассчитаем tвх и tнн

tвх=393,9*3600/(1,1*4000+4*3920+10*48)=69 с,

tнн=[(1200+2352+48)*0,8*6+(2800+1568)1,5*6]/8000=7,1 с

К1=(69−3-7,1)/69=0,85

РАТС1 (АТСК):

tвх=69с; tнн=7,1 с; К1=0,85

Аисх.м.1вых.кп= 394,3*0,85 = 335,2 Эрл

2.3 Расчет нагрузки к УСС

Нагрузка к УСС составляет 3% от общей местной нагрузки на выходе КП.

Ауссi=0,03 Авых. кп, Эрл

РАТС 1 (АТСК): Ауссi = 0,03 * 335,2 =10,1 Эрл

РАТС 2 (S-12): Ауссi = 0,03 * 417,4 =12,5 Эрл

РАТС 3 (S-12): Ауссi = 0,03 * 455,3 =13,6 Эрл

РАТС 4 (AXE-10): Ауссi = 0,03 * 493,2 =14,8 Эрл

РАТС 5 (AXE-10): Ауссi = 0,03 * 569,2 =17,1 Эрл

2.4 Расчет междугородней нагрузки

Расчет междугородной нагрузки необходимо производить отдельно для связи РАТС с АМТС и АМТС с РАТС.

Расчет интенсивности исходящей междугородной нагрузки.

А_зсл = а_зсл (N_кв + N_н/х) +А_{кпп исх.} + А_мта, Эрл.

А_{кпп исх.} — исходящая нагрузка, создаваемая кабинами переговорных пунктов;

А_{кпп исх.} = (а_кпп/2) N_кпп ,

где а_кпп = 0,45 Эрл — удельная нагрузка от одной кабины ПП;

а_зсл =0,0020 Эрл — удельная нагрузка от одного источника (абонента квартирного или народно/хозяйственного) на ЗСЛ;

А_мта — нагрузка, создаваемая междугородными телефонами-автоматами.

А_мта= а_мта N_мта, Эрл.,

а_мта =(0,42 — 0,65) Эрл. — удельная нагрузка от одного МТА.

Междугородная нагрузка включает в себя междугородную нагрузку в пределах зоны, между различными зонами сети, а также международную нагрузку. Расчет интенсивности входящей междугородной нагрузки.

А_слм = а_слм (N_кв + N_н/х) +А_{кпп вх.}, Эрл а_зсл=0,0015 Эрл А_{кпп вх.} = А_{кпп исх.}

Результаты расчетов сведем в таблицу Таблица 5

2.5 Расчет межстанционной нагрузки В предыдущих разделах рассмотрена методика расчета местной исходящей нагрузки на выходе коммутационного поля (А_вых.КПi), а также нагрузки к узлу спецслужб (А_УСС) для РАТС сети города. Определим значения нагрузки от i-ой станции ГТС, подлежащей распределению на местной сети.

Обозначим эту нагрузку через А_i, i= (m — число РАТС местной сети). Тогда:

А_i = А_вых.КПi — A_УССi, Эрл А1 = 335,2−10,1=325,1 Эрл А2 = 417,4−12,5=404,9 Эрл А3 = 455,3−13,6=441,7 Эрл А4 =493,2−14,8=478,4 Эрл А5 = 569,2−17,1=552,1 Эрл Результаты расчетов сведем в таблицу 6.

1. Для каждой РАТС определим коэффициент _{I :}

_i= (А_вых.КПi 100)/, %

Коэффициент _i характеризует долю исходящей нагрузки для i-ой РАТС сети к суммарной исходящей нагрузки всех РАТС города, выраженных в процентах.

₁=335,2*100/2270,3=15%

₂=417,4*100/2270,3= 18%

₃=455,3*100/2270,3=20%

₄=493,2*100/2270,3=22%

₅=569,2*100/2270,3=25%

2. Рассчитав коэффициент _i, по таблице приложения Б определим значение коэффициента внутристанционного тяготения К_i (i=) для каждой станции ГТС.

Таблица 7

К₁=33,3 К₂=36,4 К₃=38,5 К₄=40,1 К₅=42,4

3. Определим значение нагрузки А_{i расп.}, которая распределяется между станциями сети по формуле:

А_{i расп}= А_i(1- (К_i/100)).

А_{1 расп}= 352,1(1- (33,3/100))=234,8 Эрл А_{2 расп}= 404,9(1- (36,4/100))=257,5 Эрл А_{3 расп}= 441,7(1- (38,5/100))=271,6 Эрл А_{4 расп}= 478,4(1- (40,1/100))=286,6 Эрл А_{5 расп}=552,1(1- (42,4/100))=318 Эрл

4. Распределение нагрузки от выбранной станции А_{i расп} к другим станциям сети осуществим пропорционально распределяемой нагрузки от каждой станции ГТС (А_jрасп). Поэтому для расчета нагрузки от i-ой станции к j-ой воспользуемся формулой:

А_ij = (А_{i расп} А_{j расп})/(A_kрасп.— А_iрасп.), Эрл

где А_ij -межстанционная нагрузка от i-ой станции к j-ой станции ГТС;

А_{i расп}, А_{j расп} — значения распределяемой нагрузки на сети соответственно для i-ой и j-ой станций.

Расчетную нагрузку определим по формуле:

Ap=1,03 Aij + 0,29 vAij, Эрл, Причем, значение расчетной нагрузки между Э-К и К-Э станциями определяется отдельно для исходящей и входящей нагрузок, так как СЛ между ними одностороннего действия. Значение расчетной нагрузки между электронными станциями определяется как сумма исходящей и входящей нагрузок, так как СЛ между ними двухстороннего действия, следовательно, нагрузка рассчитывается только один раз.

3. Расчет емкости пучков соединительных линий Сеть СЛ предназначена для установки соединений между телефонными аппаратами, включенными в разные АТС. Для этого РАТС данной сети связывают между собой прямыми пучками СЛ. Причем для связи РАТС между собой используются пучки СЛ двухстороннего действия.

Одной из важных задач оптимизации МСС ГТС является повышение пропускной способности пучков СЛ. Пропускная способность — интенсивность телефонной нагрузки, обслуженной пучком линий ТФ сети, при заданном качестве обслуживания вызовов.

Расчеты по определению числа линий на всех коммутируемых участках соединительных трактов ГТС ведутся исходя из поступающей нагрузки.

Число пучков СЛ зависит от качества обслуживания, поступающей нагрузки и типа коммутационной системы (полнодоступная или неполнодоступная). Причем с увеличением емкости пучков коэффициент использования каждой линии становится больше, то есть нагрузка пропускаемая пучком при том же качестве обслуживания увеличивается в относительно большей степени, чем число линий пучка и с увеличением полнодоступности коэффициент использования также возрастает.

Качество обслуживания на межстанционных СЛ составляет р=0,01, на ЗСЛ р=0,003, СЛМ р=0,002 и соединительных пучках с УСС р=0,001.

Цифровые станции S-12 и АХЕ-10 создают полнодоступные пучки, а АТСК — неполнодоступные. Поэтому расчет СЛ в направлениях Э-К и Э-Э будем производить, используя таблицы Пальма и зависимость Vcл=f (p, Ap), а расчет СЛ в направлении К-Э, используя метод эффективной доступности.

Для расчета числа СЛ методом МЭД следует:

Расчет Д_эф производится по формуле:

Д_эф = Д_min + Q (-Д_min),

где Д_min — минимальная доступность, — среднее значение доступности.

Д_min = - n_a + f),

где m_a =20- число выходов из одного коммутатора звена А;

n_a=13,3 — число входов в один коммутатор звена А;

f =1- коэффициент связности для рассматриваемого блока коммутации;

q =2- число выходов из одного коммутатора звена В в заданном направлении (Д=40);

Д_min =

Q=0,7 — коэффициент, зависящий от параметров звеньевого включения, величины нагрузки, потерь и доступности в направлении искания.

= q (m_а — А_m),

где А_m — нагрузка, обслуживаемая m_а промежуточными линиями звеньевого включения:

А_m= а_вх· n_A,

где а_вх — удельная нагрузка на один вход блока коммутации (1ГИ или ИГИ), а_вх =0,5 Эрл А_m= 0,5*13,3=6,65 Эрл

= 2(20- 6,65)=26,7

Д_эф = 7,7+0,7(26,7−7,7)=21

Приведенная формула О’Делла имеет следующий вид:

V_ij =A_pij + ,

где A_pij — расчетная нагрузка в направлении от i-ой станции к j-ой станции;

и — коэффициенты, значения которых определяется для заданных потерь в направлении связи и найденному значению Д_эфф по таблице приложения Г. (= 1,24; =4,1).

V₁₂=1,24*57,03+4,1=75

V₁₃=78 V₂₁=73 V₃₁=77 V₄₁=82 V₅₁=92

V₁₄=82 V₂₃=153 V₃₄=171 V₄₅=199

V₁₅=91 V₂₄=163 V₃₅=191

V_1зсл=48 V₂₅=181

V_1слм=26 V_2зсл=61 V_3зсл=66 V_4зсл=70V_5зсл=79

V_1усс=23 V_2слм=34 V_3слм=36 V_4зсл=39V_5зсл=43

V_2усс=27 V_3усс=29 V_4усс=30V_5усс=33

4. Выбор оптимальной структуры сети SDH

SDH — синхронно-цифровая иерархия (СЦИ). Это иерархический набор цифровых транспортных структур, стандартизированных для транспортировки соответственно адаптированной нагрузки по физическим сетям передачи.

СЦИ позволяет организовать универсальную транспортную систему, охватывающую все участки сети и выполняющую функции передачи информации, контроля и управления. Применение СЦИ позволяет существенно сократить объем и стоимость аппаратуры, эксплуатационные расходы, сократить сроки монтажа и настройки оборудования. В то же время значительно повышаются надежность и живучесть сетей, их гибкость, качество связи.

Набор модулей, из которых строятся сети СЦИ — мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминальных устройств определяется следующими операциями, выполняемыми при передаче данных по сетям:

Сбор входных потоков, поступающих в сеть СЦИ;

Распределение выходных потоков, поступающих в сеть СЦИ. Входные и выходные потоки называются каналами доступа. Цифровые потоки каналов формируются в агрегатные блоки. Линейные сигналы СЦИ организованы в транспортные модули STM;

Продвижение синхронных транспортных модулей (при продвижении необходима регенерация);

Коммутация STM;

Концентрация транспортных модулей на сети.

Первые 4 задачи при незначительных емкостях могут решаться мультиплексорами. При значительной мощности узлового оборудования сети SDH возникает необходимость в введении специального коммутационного оборудования, которое называется синхронно-цифровыми тросс-коннекторами (SDXC).

1. Мультиплексор — это основной функциональный модуль сетей СЦИ, с помощью которого осуществляется сборка высокоскоростного потока из низкоскоростных и выделение из высокоскоростного потока низкоскоростных.

Различают два типа мультиплексоров: терминальный и промежуточный.

Терминальный мультиплексор обеспечивает ввод и вывод цифровых потоков в каналы и из каналов доступа, осуществляет местную коммутацию цифровых потоков, формирует и расформировывает агрегатный блок.

Рис. 4.1 Каналы доступа Рис. 4.2 Промежуточный мультиплексор осуществляет транзитные функции.

2. Концентратор — это мультиплексор, объединяющий однотипные потоки нескольких удаленных узлов сети на одном распределительном узле, связанном с главной транспортной магистралью.

3. Регенератор — это мультиплексор, имеющий один вход канала доступа и один или два агрегатных выхода. В его функции входит регенерация.

4. Коммутатор — это устройство, позволяющее связывать различные каналы, закрепленные за пользователями, путем организации перекрестного соединения между ними.

Анализ способов построения сетей на базе SDH

Первичная сеть на базе SDH строится по следующим принципам:

Рис. 4.3 Линейная структура (вырожденное дерево):

Рис. 4.4 Радиальная структура ОК — основное кольцо; РК — резервное кольцо.

Рис. 4.5 Кольцевая структура.

Преимуществами кольцевой структуры по сравнению с линейной и радиальной является то, что данная структура обладает более высокой надежностью и коэффициентом связности, равным 2, т. е. связь между двумя станциями можно осуществить по 2-м путям. Кольца бывают 2-х видов: однонаправленные и двунаправленные.

При однонаправленном кольце входной поток направляется в обоих направлениях, а на приемной стороне осуществляется выбор лучшего сигнала. Для построения кольца используются два волокна. Передача по всем направлениям происходит в одном направлении, а по резервным — в противоположном.

Структура такого кольца:

Рис. 4.6 Однонаправленное кольцо.

В случае двунаправленного кольца с 2-мя волокнами удвоение сигнала не производится. При нормальной работе каждый входной поток направляется вдоль кольца по кратчайшему пути в любом направлении. При возникновении отказа на обоих концах отказавшего участка осуществляется переключение всего потока информации, поступавшего на этот участок, в обратном направлении.

Структура кольца в нормальном режиме:

Рис. 4.7 Двунаправленное кольцо в нормальном режиме.

Рис. 4.8 Двунаправленное кольцо в аварийном режиме.

Двунаправленное кольцо является более экономичным, требуя меньшую пропускную способность. Это объясняется тем, что сигналы, передаваемые на различных непересекающихся участках такого кольца могут использовать одни и те же емкости (как в основном, так и в аварийном режимах). Двунаправленные кольца более выгодны при достаточно равномерном распределении трафика, при котором становится заметным их преимущество в пропускной способности.

4.2 Разработка оптимальной структуры сети МСС Первичную сеть на базе SDH для проектируемой сети построим по кольцевой структуре, т.к. именно кольцевая структура более выгодна для ГТС. Кольцо используем двунаправленное.

Находим кратчайшие пути между различными станциями по плану улиц.

Используя выбранные кратчайшие пути, построим полносвязную сеть.

Цикл: РАТС1 — РАТС5 — РАТС3 — РАТС2 — РАТС4 — АМТСРАТС1

По заданию курсового проекта каждый участок ситуационных трасс характеризуется длиной равной 3 километрам.

Длина 3+3+3+3+3+3=18 км

5. Выбор типа синхронного транспортного модуля

5.1 Расчет числа ИКМ трактов передачи Сеть СЛ строится на линиях, уплотненных системами передачи с ВРК, в качестве которых используются системы ИКМ-30.

При передаче речевых сигналов в цифровой форме, необходимо произвести их преобразование, осуществляемое посредством дискретизации, квантования и кодирования в цифровых системах передачи (ЦСП). В ЦСП ИКМ-30 предусмотрено 30 разговорных каналов К1 — К15 и К17 — К31, один канал К16 для сигнализации и один К0 для синхронизации.

Информация, передаваемая по каналам системы передачи ИКМ, формируется на передающей станции в единый групповой цифровой сигнал. На приемной стороне принимаемый сигнал распознается, выделяется и распределяется по назначению. Длительность каждого КИ составляет 3,9 мкс.

Необходимо организовать два тракта: тракт приема и тракт передачи. Число ИКМ трактов определяется в зависимости от емкости пучков СЛ между станциями сети:

Nij=En[(Vij-1)/30+1],

где Еn-целая часть от полученного числа

Vij=V_i-j+V_j-i

Таблица 10. Количество ИКМ-трактов между станциями сети.

5.2 Выбор типа модуля STM

Линейные сигналы СЦИ организованы в синхронные транспортные модули STM.

Синхронный транспортный модуль STM — это информационная структура, используемая для организации соединений в слое секций СЦИ. Состоит из информационной нагрузки и секционного заголовка (SOH), объединенных в блочную цикловую структуру с периодом повторения 125 мкс. Эта информация соответственно подготовлена для последующей передачи со скоростью, синхронизированной с сетью.

Базовый синхронный модуль STM-1 позволяет собрать потоки со скоростью 2 Мбит/с в один модуль и передавать их со скоростью 155 Мбит/с. Он позволяет объединять 63 потока. Каждому 2 Мбит/с потоку соответствует свой адрес.

Модуль STM-4 имеет скорость 622 Мбит/с и позволяет объединять 252 2 Мбит/с потока.

Модуль STM-16 имеет скорость 2,5 Гбит/с и объединяет 1008 2Мбит/с потока.

Для проектирования сети необходимо выбрать соответствующий транспортный модуль. Для этого необходимо определить скорость передачи цифровых потоков по кольцу.

В первую очередь распределим ИКМ-тракты по кольцу.

Распределение ИКМ-трактов показано в таблице 12 (для повышения надежности при связи РАТС с УСС будем использовать две системы ИКМ).

Таблицы 11−16

Так как максимальное число цифровых потоков на участке составило Е1(S_треб)=127, то согласно условию

S_H К_р · S_треб.

где К_р=1,4 — 1,5

S_H1,5*127

S_H 190

значит в данном курсовом проекте согласно стандартному условию 63 S_H 252, используем синхронный транспортный модуль STM4.

5.3 Выбор типа оптического кабеля Выбор типа оптического кабеля зависит от следующих основных факторов:

— требуемого числа оптических волокон в кабеле;

— используемой оптической системы передачи;

— от условий прокладки кабеля (в кабельной канализации, в грунт, под водой, по опорам ЛЭП и т. д.).

При реализации кольцевой структуры используется не менее 4 оптических волокон (2 основных и 2 резервных). Общее число волокон определяется исходя из емкости цифровых линейных трактов, необходимости резервирования и т. д.

Для соединения мультиплексоров системы SDH, как правило, используются одномодовые волоконно-оптические кабели. Достоинством таких кабелей является возможность передачи информации с высокой скоростью и большие длины регенерационных участков (более 100 км). Использование на ГТС одномодовых оптических кабелей с большим числом волокон дает возможность получить мощные пучки соединительных линий, избегая применения линейных регенераторов.

Выбор типа кабеля зависит от расстояния между узлами первичной сети. При организации первичной сети на территории города и расстоянии между узлами не более 40 км можно использовать одномодовые ОК и длину рабочей волны =1,3 мкм. При этом затухание данного кабеля составляет в_1.3=0,35−0,4 дб/км. При расстоянии между узлами более 40 км целесообразно использовать тот же одномодовый кабель, но длину рабочей волны =1,55 мкм. Затухание кабеля в этом случае составит в_1.55=0,10−0,25дб/км, но стоимость модуля оптического линейного тракта (Opt.155 или Opt.622) для длины волны 1.55мкм существенно больше, чем стоимость модуля оптического линейного тракта для волны 1.3мкм.

В курсовом проекте для построения транспортной сети кольцевой структуры рекомендуется использовать синхронный мультиплексор SM — ¼ фирмы Siemens. Как следует из технического описания, для стыковки мультиплексора М-155 с ОК, можно использовать два типа модулей оптического линейного тракта — Opt.155Мб (SH) или Opt.155Мб (LH). Модуль Opt.155Мб (SH) предназначен для коротких линий и использования длины волны =1.3 мкм. Перекрываемое затухание при этом может достигать величины не более 28 дБ. Opt.155Мб (LH) предназначен для длинных линий (=1.55 мкм) и также перекрывает затухание 28 дБ. Для мультиплексора М-622 также имеются два типа модулей оптического линейного тракта:

Opt.622мб (SH) — =1.3 мкм, В24 дБ;

Opt.622мб (LH) — =1.55 мкм, В24 дБ.

Зная максимальное расстояние между мультиплексорами ввода-вывода, а также тип используемого STM, можно определить оптимальную длину волны и выбрать соответствующий модуль оптического линейного тракта, производя минимальные затраты на построение кольца.

Расстояние между мультиплексорами ввода-вывода кольца составляет 3 км. На сети используется STM-4.

Определим длину волны и тип модуля оптического линейного тракта, при котором стоимость участка сети будет минимальной.

1. Определим затухание участка кольца при использовании кабеля с длиной волны =1.3 мкм. и =1.55 мкм.

В_{уч. =1.3}= 3_1.3=3 км· 0,4 дБ/км =1,2 дБ В_{уч. =1.55}= 3_1.55=3км· 0,10 дБ/км =0,3дБ Поскольку, как в первом, так и во втором случае, затухание участка не превышает значение перекрываемого затухания 28 дБ, целесообразно использовать длину волны =1.3 мкм. и Opt.622Мб (SH).

Как правило, на территории города строится канализация, поэтому при выборе типа ОК учитывают и данный фактор.

С учетом вышеизложенных рассуждений и расчетов выбираем марку кабеля В качестве линии передачи информации по проектируемой сети будем использовать оптический кабель типа ОКК-10−0,1−0,3−4. Это оптический городской кабель, сердечник с одномодовым волокном, центральносиловой элемент из стеклопластикового стержня, диаметр сердцевины d=10 мкм, номер разработки конструкции данного типа ОК-0,1, максимальное затухание 0,3 дБ/км.

5.4 Выбор конфигурации мультиплексоров ввода — вывода Для того, чтобы реализовать мультиплексор, необходимы аппаратные и программные средства.

Состав мультиплексоров может отличаться, хотя задачи, выполняемые ими, могут быть одними и теми же. Для реализации проектируемой сети, в качестве промежуточных мультиплексоров будем использовать синхронный мультиплексор SM¼ фирмы SIMENS. В состав такого мультиплексора входят:

Модули вставки и выделения 2 Мбит/с (ИКМ-30), 34 Мбит/с (ИКМ-480), 140 Мбит/с (ИКМ-1920).

Модуль для сбора и выделения 2 Мбит/с потоков — EL-2. Данный модуль может объединять до 21 системы ИКМ-30.

Коммутационное поле SN-4. С его помощью происходит запоминание и распределение информации. Используются два поля — основное и резервное.

Модуль мультиплексора М622 так как используется транспортный модуль STM4.

Модуль оптического линейного тракта:

Opt-622 (SH) имеющий скорость 622 Мбит/с;

Модуль периферии и загрузки — UCU. Он обеспечивает взаимодействие всех вышеперечисленных модулей с человеком.

Модуль сигнализации — LAD.

Винчестер — необходим для загрузки модулей STM.

Модуль для служебной части — ОНА.

Необходимо рассчитать количество модулей EL-2 для каждого мультиплексора.

Количество модулей EL-2 рассчитывается по формуле:

N EL=En[(Nикм-1)/21+1]

Рис. 5.1 Схема модуля SM-¼

6. Оценка структурной надежности сети Надежностью какого-либо объекта (системы, сооружения, устройства, прибора) называется его свойство, заключающееся в способности выполнять определенные задачи в определенных условиях эксплуатации.

Структурная надежность, которая характеризует качество обслуживания вызовов при условии неограниченной пропускной способности должна быть на порядок выше вероятности связности абонентов, соответствующей заданному качеству обслуживания вызовов.

Структурная надежность сети — свойство сети обеспечивать передачу информации между пользователями сети. В качестве показателя структурной надежности кольца (Н) используем коэффициент связности всех вершин графа сети. При расчете структурной надежности кольца будем считать, что надежность элементов (узлов) сети = 1, а надежность линий связи на 5 км = 0,99. Определим вероятности связности между парой различных станций. Для этого используем полученное в пункте 5.2. кольцо линий связи.

1. Определим список путей, связывающих узлы сети.

¹₁₂={b_1амтс, b_амтс4, b₄₂ }; ²₁₂={b₁₅, b₅₃, b₃₂ };

¹₁₃ = {b₁₅, b ₅₃}; ²₁₃= { b_1амтс, b_амтс4, b₄₂, b₂₃ };

¹₁₄ = { b_1амтс, b_амтс4 }; ²₁₄ = {b₁₅, b_{53 ,} b₃₂, b₂₄ }

¹₁₅ = { b₁₅ }; ²₁₅={ b_1амтс, b_амтс4, b₄₂, b₂₃, b₃₅ };

¹_1амтс={b_1амтс }; ²_1амтс ={b₁₅, b₅₃, b₃₂, b₂₄, b_4амтс };

¹₂₃ = {b₂₃}; ²₂₃ = {b₂₄, b _4амтс, b_амтс1, b₁₅, b₅₃ };

¹₂₄ = {b₂₄ }; ²₂₄ = {b₂₃, b₃₅, b₅₁, b_1амтс, b_амтс };

¹₂₅ = {b₂₃, b₃₅ }; ²₂₅ ={ b₂₄, b _4амтс, b_амтс1, b₁₅ };

¹_2амтс ={b_{24 ,} b_4амтс }; ²_2амтс ={b_{23 ,} b₃₅, b_{51 ,}b_1амтс };

¹₃₄ = {b₃₂, b₂₄ }; ²₃₄ ={b₃₅, b₅₁, b_1амтс, b_амтс4 };

¹₃₅ = {b₃₅ }; ²₃₅ ={b₃₂, b ₂₄, b4_амтс, b_амтс1, b₁₅ };

¹_3амтс ={b₃₂, b₂₄, b_4амтс }; ²_3амтс ={b₃₅, b₅₁, b_1амтс};

¹₄₅ ={ b _4амтс, b_амтс1, b₁₅ }; ²₄₅ ={ b₄₂, b₂₃, b₃₅ };

¹_4амст ={ b _4амтс}; ²_4амтс ={ b₄₂, b₂₃, b₃₅, b₅₁, b_1амтс };

¹_5амтс={ b₅₁, b_1амтс }; ²_5амтс ={ b₅₃, b₃₂, b₂₄, b_4амтс };

2. Определим надежность каждого из указанных путей Н (¹₁₂) = Н (¹₂₁) = К_1амтс, К_амтс4, К₄₂; Н (²₁₂) = Н (²₂₁) = К₁₅, К₅₃, К₃₂

Н (¹₁₃) = Н (¹₃₁) = К₁₅, К ₅₃; Н (²₁₃) = Н (²₃₁) = К_1амтс, К_амтс4, К₄₂, К₂₃

Н (¹₁₄) = Н (¹₄₁) = К_1амтс, К_амтс4; Н (²₁₄) = Н (²₄₁) =К₁₅, К_{53 ,} К₃₂, К₂₄

Н (¹₁₅) = Н (¹₅₁) = К₁₅; Н (²₁₅) = Н (²₅₁) = К₁₅, К₅₃, К₃₂, К₂₄, К_4амтс

Н (¹_1амтс) = Н (¹_амтс1)=К_1амтс; Н (²_1амтс) = Н (²_амтс1) = К₁₅, К₅₃, К₃₂, К₂₄, К_4амтс

Н (¹₂₃) = Н (¹₃₂) = К₂₃; Н (²₂₃) = Н (²₃₂) = К₂₄, К _4амтс, К_амтс1, К₁₅, К₅₃

Н (¹₂₄) = Н (¹₄₂) =К₂₄; Н (²₂₄) = Н (²₄₂) = К₂₃, К₃₅, К₅₁, К_1амтс, К_амтс

Н (¹₂₅) = Н (¹₅₂) = К₂₃, К₃₅; Н (²₂₅) = Н (²₅₂) = К₂₄, К _4амтс, К_амтс1, К₁₅

Н (¹_2амтс) = Н (¹_амтс2)= К_{24 ,} К_4амтс; Н (²_2амтс) = Н (²_амтс2)=К_{23 ,} К₃₅, К_{51 ,}К_1амтс

Н (¹₃₄) = Н (¹₄₃)= К₃₂, К₂₄; Н (²₃₄) = Н (²₄₃) = К₃₅, К₅₁, К_1амтс, К_амтс4

Н (¹₃₅) = Н (¹₅₃)= К₃₅; Н (²₃₅) = Н (²₅₃) = К₃₂, К ₂₄, К4_амтс, К_амтс1, К₁₅

Н (¹_3амтс) = Н (¹_амтс3)=К₃₂, К₂₄, К_4амтс; Н (²_3амтс) = Н (²_амтс3)= К₃₅, К₅₁, К_1амтс

Н (¹₄₅) = Н (¹₅₄)= К _4амтс, К_амтс1, К₁₅; Н (²₄₅) = Н (²₅₄) =К₄₂, К₂₃, К₃₅

Н (¹_4амтс) = Н (¹_амтс4)= К _4амтс; Н (²_4амтс) = Н (²_амтс4)= К₄₂, К₂₃, К₃₅, К₅₁, К_1амтс

Н (¹_5амтс) = Н (¹_амтс5)= К₅₁, К_1амтс; Н (²_5амтс) = Н (²_амтс5)= К₅₃, К₃₂, К₂₄, К_4амтс

3. Определим вероятности связности для каждой пары узлов сети.

Р₁₂ = Р₂₁ = К_1амтс* К_амтс4* К₄₂+ К₁₅* К₅₃ * К₃₂ — К_1амтс* К_амтс4* К₄₂ *К₁₅* К₅₃ *К₃₂=0,97 029+0,97 029−0,94 148= 0,9991

Р₁₃ = Р₃₁ = К₁₅ *К ₅₃ + К_1амтс* К_амтс4 *К₄₂* К₂₃ — К₁₅ *К ₅₃ *К_1амтс* К_амтс4 *К₄₂*К₂₃ =0,9801+0,96 059−0,94 148=0,9992

Р₁₄ = Р₄₁ = К_1амтс* К_амтс4 + К₁₅ *К₅₃ * К₃₂ *К₂₄ — К_1амтс* К_амтс4 * К₁₅ *К₅₃ * К₃₂ *К₂₄=0,9992

Р₁₅ = Р₅₁ = К₁₅+ К₁₅ * К₅₃ *К₃₂ *К₂₄ *К_4амтс — К₁₅* К₁₅ * К₅₃ *К₃₂ *К₂₄ *К_4амтс=0,99+0,95 099−0,94 148=0,9995

Р_1амтс = К_1амтс+ К₁₅ * К₅₃ *К₃₂ *К₂₄ *К_4амтс — К_1амтс* К₁₅ * К₅₃ *К₃₂ *К₂₄ *К_4амтс=0,9995

Р₂₃ = Р₃₂ = К₂₃+ К₂₄* К _4амтс *К_амтс1 *К₁₅ *К₅₃— К₂₃* К₂₄* К _4амтс *К_амтс1 *К₁₅ *К₅₃=0,9995

Р₂₄ = Р₄₂ = К₂₄+ К₂₃*К₃₅* К₅₁ *К_1амтс *К_амтс— К₂₄* К₂₃*К₃₅* К₅₁ *К_1амтс *К_амтс=0,9995

Р₂₅ = Р₅₂ = К₂₃ *К₃₅ + К₂₄* К _4амтс *К_амтс1 *К₁₅— К₂₃ *К₃₅ * К₂₄* К _4амтс *К_амтс1 *К₁₅=0,9992

Р_2амтс = К₂₄* К_4амтс + К₂₃ * К₃₅ *К₅₁ *К_1амтс— К₂₄* К_4амтс * К₂₃ * К₃₅ *К₅₁ *К_1амтс=0,9992

Р₃₄ = Р₄₃ = К₃₂ *К₂₄ + К₃₅ *К₅₁ *К_1амтс *К_амтс4 — К₃₂ *К₂₄ * К₃₅ *К₅₁ *К_1амтс *К_амтс4=0,9992

Р₃₅ = Р₅₃ = К₃₅+ К₃₂ *К ₂₄ * К4_амтс *К_амтс1 *К₁₅ — К_35* К₃₂ *К ₂₄ * К4_амтс *К_амтс1 *К₁₅=0,9995

Р_3амтс = К₃₂ *К₂₄*К_4амтс + К₃₅ *К₅₁ *К_1амтс— К₃₂ *К₂₄*, К_4амтс * К₃₅ *К₅₁ *К_1амтс=0,9991

Р₄₅ = Р₅₄ = К _4амтс *К_амтс1 *К₁₅+ К₄₂* К₂₃ *К₃₅— К _4амтс *К_амтс1 *К₁₅* К₄₂* К₂₃ *К₃₅=0,9991

Р_4амтс = К _4амтс+ К₄₂* К₂₃ *К₃₅ * К₅₁*К_1амтс— К _4амтс* К₄₂* К₂₃ *К₃₅ * *К₅₁*К_1амтс=0,9995

Р_5амтс = К₅₁ *К_1амтс + К₅₃ *К₃₂ *К₂₄ *К_4амтс— К₅₁ *К_1амтс * К₅₃ *К₃₂ *К₂₄ *К_4амтс=0,9992

4. Определим математическое ожидание числа связей в сети М (Х).

М (Х) = Р₁₂ + Р₂₁ + Р₁₃ + Р₃₁ + Р₁₄ + Р₄₁ +Р₁₅+Р₅₁+ Р_1амтс + Р₂₃ + Р₃₂ + Р₂₄ + Р₄₂ + Р₂₅ + Р_2амтс +Р₅₂ +Р₃₄ + Р₄₃+ Р₃₅ + Р₅₃+ Р_3амтс + Р₄₅ + Р₅₄+ Р_4амтс + Р_5амтс

М (Х) =25,9816