Проектирование сети местной телефонной станции

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЕЧНОЙ ЕМКОСТИ СТАНЦИИ

1.2 ВЫБОР НУМЕРАЦИИ АБОНЕНТОВ И СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

1.3 СВЕДЕНИЯ ОБ УСЛОВИЯХ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И НАЛИЧИЯ ПОМЕЩЕНИЙ

2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СЕТИ МЕСТНОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ УЗЛА

3. РАСЧЕТ СРЕДНИХ ТЕЛЕФОННЫХ НАГРУЗОК ПРИБОРОВ АТС И СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

4. РАСЧЕТ ЧИСЛА ПРИБОРОВ И СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

5. ОПТИМАЛЬНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОЙ АТС

6. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОСТРОЕНИЯ МЕСТНОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СЕТИ

8. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОЙ АТС

9. РАЗРАБОТКА ПЛАНА ПОМЕЩЕНИЙ И РАЗМЕЩЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ АТС

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОИМОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА ПРОЕКТИРУЕМОЙ АТС

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Переход от электромеханических к электронным системам коммутации и цифровым сетям характеризуется образованием единой системы передачи и коммутации информации. При этом на первых этапах система обычно охватывает лишь телефонные сети, обеспечивая «прозрачность» (возможность передачи и коммутации), а для других видов информации (дискретных сообщений, изображений и др.) переход осуществляется за счет организации универсальных цифровых коммутируемых каналов. Поскольку действующие в настоящее время телефонные сети оснащены аналоговыми (электромеханическими) системами коммутации, предстоит преодолеть значительный по времени переходный период эксплуатации смешанных аналого-цифровых сетей, что предъявляет к вновь создаваемому оборудованию ряд специфических требований.

Оборудование цифровой или аналого-цифровой сети представляет собой сложный комплекс, объединяющий множество технических систем различного назначения и разной структуры.

Определение оптимальных вариантов реализации этих технических систем усложняется многообразием возможностей, предоставляемых современной элементной базой микроэлектроники, а также многообразием аналоговых и цифровых способов передачи и коммутации информации.

Цель создания нового поколения коммутационной техники на основе использования цифровых способов передачи и коммутации заключается в повышении гибкости и экономичности системы связи, сокращении затрат и трудоемкости эксплуатации, упрощении и удешевлении производства, а также в расширении видов услуг для абонентов.

По функциональному признаку электронная коммутационная станция содержит следующие системы: коммутационных устройств, управления, сигнализации, передачи информации по соединительным и абонентским линиям, синхронизации, оконечных устройств, программного обеспечения, технической эксплуатации. Каждая из этих систем содержит, в свою очередь, несколько подсистем, проектирование которых требует постановки и решения многих задач.

В настоящее время на автоматически коммутируемых сетях находят применение как отечественные, так и зарубежные цифровые системы коммутации.

1. Характеристика объекта

1.1 Определение конечной емкости станции

При проектировании АТС построение структурной схемы и расчет числа оборудования производится исходя из ёмкости станции, количества видов внешней связи, применяемой системы нумерации абонентских и соединительных линий, типов встречных телефонных станций и дополнительных видов обслуживания.

Расчет оборудования производится для монтируемой и конечной ёмкости станции.

Монтируемая емкость — число абонентских линий, которые могут быть подключены к станции непосредственно либо через устройства спаренного включения, либо через выносные станции или УПАТС и которым присвоены индивидуальные номера, входящие в нумерацию данной ATC. B монтируемую емкость не включаются линии таксофонов, исходящие и входящие соединительные линии подстанций, УПАТС.

Конечная ёмкость — максимальное число номеров, которые могут быть задействованы в течении всего срока эксплуатации станции. По ее величине определяется площадь помещений и мощность источников электропитания.

Конечная ёмкость определяется на основании перспективных планов развития объекта, для которого проектируется станция и превышает на 30−50% монтируемую емкость АТС.

Исходя из того, что проектируемая АТС обслуживает управление и отделение дороги, резерв для развития принимаем равным 30%.

Монтируемая емкость Nм = 3800 номеров.

Конечная ёмкость Nк = Nм 1,3 = 4940 номеров.

Распределение ёмкости по группам следующее:

· 20% квартирный сектор (Nкв = Nм 0,2 = 760 номеров);

· управление дороги (Nд = Nм-Nкв = 3040 номеров).

Конечная ёмкость (по группам абонентов):

· Nк_кв = Nкв 1,3 = 988 номеров;

· Nк_д = Nд 1,3 = 3952 номеров.

1.2 Выбор нумерации абонентов и соединительных линий

Система нумерации представляет собой совокупность принятых комбинаций десятичных цифр и установленный порядок их использования для образования номера вызываемого абонента. Система нумерации должна отвечать требованиям создания удобств абонентам и эффективного использования оборудования телефонной сети. C этой целью стремятся уменьшить число цифр номера абонентов, что ускоряет набор номера.

В целях повышения оперативности на сетях связи железнодорожного транспорта применяется единая система нумерации абонентских и соединительных линий. Абонентским линиям в зависимости от ёмкости и типа АТС присваиваются трёхи четырёхзначные номера. При управлениях железных дорог, отделениях и крупных станциях используется четырёхзначная нумерация.

Применение единой системы нумерации облегчает пользование автоматической телефонной связью. Первая цифра номера указывает на принадлежность абонента к административному центру и установлена: для абонентов управления дороги — 4, отделения — 3 и железнодорожной станции — 2. Определённым группам руководящих и оперативных работников, часто вызываемым по сети дальней связи, присваиваются номера, закреплённые за должностями этих работников.

Номера присваиваются с таким расчетом, чтобы в номере содержалось минимальное число цифр 0, 7, 8, 9 (для уменьшения времени набора дисковыми номеронабирателями номера).

Связь с городской АТС осуществляется путем набора однозначного номера 7, а выход на дорожную автоматически коммутируемую телефонную сеть ДАТС УАК — набором цифры 0. Соединительным линиям, идущим к другим учрежденческим телефонным станциям УПАТС 1, УПАТС 2, присваиваются номера «81» и «82» .

Линиям спецслужб присваиваются трехзначные номера, начинающиеся с «1». Например, некоторые из них: стол справок АТС — 131, стол заказов МТС — 121, восстановительный поезд — 157, пожарная охрана — 155, скорая медицинская помощь — 153.

Так как для подключения в АТС необходимо более 1000 абонентских линий от управления дороги, то для их нумерации будем использовать незадействованные номера с первой цифрой 2, 3, 5, 9. Для квартирного сектора номера начинаются с цифры 6.

Информация о нумерации абонентских и соединительных линий разных категорий приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 — Нумерация абонентских и соединительных линий

1.3 Сведения об условиях электропитания и наличия помещений

Электропитающие устройства объединяют источники первичного электропитания (источники снабжения электрической энергией) и вторичного электропитания (преобразователи количественных и качественных характеристик электроэнергии, коммутационные, распределительные и другие устройства).

Комплекс сооружений, обеспечивающих электроснабжение, освещение, питание аппаратуры связи, а также работу различного силового электрооборудования хозяйственного назначения как в нормальных условиях внешнего электроснабжения, так и в аварийных, образует электроустановку предприятия (объекта) связи. Электроустановки объектов связи должны строиться на базе применения современного промышленного оборудования, быть максимально автоматизированными и экономичными в эксплуатации и строительстве, обладать высокими значениями КПД и cos ш, допускать возможность развития узла связи без замены основного силового оборудования.

К источникам электропитания предъявляется ряд требований по обеспечению бесперебойности питания, высокой надежности электросна6жения и резервирования.

B соответствии с OCT 32.14−80, устанавливающим деление всех электроприёмников железнодорожного транспорта в отношении надёжности снабжения их электроэнергией на три категории, дома связи отнесены к особой группе приемников первой категории. Приемники этой группы должны обеспечиваться двойным резервированием электропитания, то есть их электроснабжение должно осуществляться от трех независимых источников электроэнергии.

На крупных станциях, как правило, имеется возможность обеспечить электроснабжение узла связи по двум раздельным линиям (фидерам) от двух независимых источников внешних сетей переменного тока. B этом случае в качестве третьего независимого источника переменного тока предусматривается установка в доме связи автоматизированного дизель-генератора ДГА. Поскольку аппаратура связи не допускает даже кратковременных перерывов питания, возникающих, например, при переключении фидеров, то ДГА дополняется аккумуляторной батареей, ёмкость которой рассчитывается в этом случае исходя из электропитания аппаратуры связи в аварийных условиях в течение одного часа.

Если электроснабжение дома связи представляется возможным организовать лишь от одного внешнего источника электроэнергии, то вторым источником в этом случае считается ДГА, а в качестве третьего источника используется аккумуляторная батарея. Запас емкости батареи в этих условиях рассчитывается с учетом питания аппаратуры связи в часы наибольшей нагрузки в течение двух часов.

Кроме того, для повышения надежности электроснабжения предусматривается прокладка двух питающих линий по возможности от разных точек электросети.

K источникам электропитания электронных ATC предъявляются более жесткие требования обеспечения надежности и высокой стабильности напряжения. Для преобразования сетевого переменного напряжения в постоянное в узлах связи длительное время использовались тиристорные выпрямители. Преобразование трёхфазного напряжения 380 В в более низкое производилось с помощью сетевого трансформатора, затем осуществлялось выпрямление тиристорами и сглаживание пульсаций выходным индуктивно-емкостным фильтром. Достоинствами такого выпрямителя является надежность работы и помехоустойчивость к сетевому напряжению без применения дополнительных схем защиты, даже в условиях плохой сети. Однако в новых системах коммутации сказываются ряд недостатков тиристорных выпрямителей. Некоторые из них можно устранить путем изменений в схеме выпрямителя и применения более сложных устройств со сложными схемами управления, то есть пойти по так называемому экстенсивному пути развития. Однако, в современных цифровых системах должны применяться более компактные и качественные выпрямители. Все оборудование ATC располагается в доме связи. Планирование помещения для установки ATC проводится из расчета конечной емкости станции. Размещения оборудования осуществляется с учетом наименьшего расхода кабелей при монтаже, удобств эксплуатации, а также в соответствии с требованиями охраны труда и пожарной безопасности. Площадь помещения определяется после выбора типа станции. Размеры помещения определяются количеством и габаритными размерами устанавливаемого оборудования и в соответствии с санитарными нормами, согласно которым на каждого работника, находящегося в помещении, должно приходиться не менее 4,5 м² объема данного помещения.

2. Разработка схемы сети местной телефонной связи узла Местная телефонная сеть организуется при управлениях и отделениях железных дорог, на станциях, заводах и других организациях и учреждениях железнодорожного транспорта. На крупном железнодорожном узле может быть несколько автоматических телефонных станций. При этом, как правило, организуются районированные местные сети. АТС размещаются в телефонных центрах тех территорий, которые они обслуживают.

Местные АТС должны обеспечивать:

— внутристанционную автоматическую связь между любыми абонентами;

— внешнюю автоматическую связь с ГАТС типа АТСКЭ емкостью 4100 номеров, УПАТС 1 типа Meridian-1 емкостью 1300 номеров и УПАТС 2 емкостью 800 номеров;

— автоматическую связь со специальными службами;

— выход абонентов АТС местной сети на сеть дальней автоматической телефонной связи;

— выход АТС по заказным соединительным линиям на междугородную телефонную станцию ручного обслуживания РМТС.

Общая структурная схема узла связи представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 — Общая схема узла связи Краткая характеристика ГАТС, УПАТС 1 и УПАТС 2 и процесс установления соединения между проектируемой ЖАТС типа АТСЭ и встречными АТС представлены ниже.

ГАТС и УПАТС 2 типа ATCKЭ «Квант».

Проектируемая станция должна иметь соединения по соединительным линиям с ГАТС и УПАТС 2 типа ATCKЭ «Квант» ёмкостью 13 300 и 900 номеров соответственно. На АТСКЭ «Квант» в качестве коммутационного прибора применяются ферриды, коммутируются два или четыре провода, электронная управляющая машина — централизованная, с записанной программой и резервированием.

Станция «Квант» может быть использована в качестве учрежденческой и сельской оконечной АТС малой и средней емкости, узловой или центральной, а также в качестве ведомственного узла автоматической коммутации.

В любой АТСКЭ можно выделить три основные группы устройств и приборов: коммутационное поле, линейные комплекты (абонентских и соединительных линий), включаемые в коммутационное поле, и управляющее устройство.

Коммутационное поле работает в трех режимах искания — свободного, группового и линейного. В первом режиме работают ступени абонентского и регистрового искания, во втором — блоки ступеней группового искания, отыскивающие свободную линию в заданном направлении, в третьем — блоки ступеней линейного искания. В целях экономии коммутационных приборов на многих современных АТС ступени предыскания и линейного искания объединяют в так называемую ступень абонентского искания АИ. В АТСКЭ на ступени АИ применяются блоки абонентских линий БАЛ, а на ступени группового искания — блоки соединительных линий БСЛ. Теоретически легко доказать, что коммутационные блоки, работающие в режиме свободного искания, должны быть построены со сжатием (концентрацией): число выходов меньше, чем число входов требуется много коммутационных элементов. Например, чтобы построить однозвенный коммутационный блок на 100 входов и 100 выходов, требуется 105 коммутационных элементов. При двухзвенном включении число коммутационных элементов уменьшается в 5 раз. Однако с ростом числа звеньев увеличивается общее число межзвеньевых промежуточных линий.

Основным коммутационным узлом АТСКЭ является соединитель, имеющий несколько входов. Каждому входу доступен каждый выход. При равном числе входов и выходов схема работает без потерь. Так как число управляющих устройств кратно двум, количество входов и выходов в соединителях, а также абонентских линий должно быть равно 2n (где n = 1, 2, 3, …).

Для коммутации входа с выходом используются коммутационные элементы: геркон, феррид, малогабаритное реле и др. Место размещения коммутационного элемента в соединителе называется точкой коммутации. Соединитель, рассчитанный на 4 входа и 4 выхода, имеет 16 точек коммутации. Включение точки коммутации производит управляющее устройство по выделенным (служебным) проводам.

В качестве управляющего устройства используется специализированная электронная вычислительная машина, получившая название электронной управляющей машины (ЭУМ). С целью обеспечения надежной работы АТС применяются две ЭУМ. Они могут работать в двух режимах: с разделением нагрузки или синхронно со сравнением результатов. В первом случае ЭУМ работают поочередно. При выходе из строя одной всю нагрузку обслуживает другая. В синхронном режиме работают обе ЭУМ и непрерывно сравнивают полученные результаты. При несовпадении полученных данных производится повторный анализ исходных данных и выработка новой команды. Это позволяет достигать высокого качества обслуживания. В случае выхода из строя одной ЭУМ до исправления повреждения работает другая ЭУМ. Комплекс технических средств, обеспечивающий управление работой АТС, называется управляющим комплексом.

Ввиду того, что ЭУМ обрабатывает поступающие вызовы очень быстро, а также того, что любая команда, выдаваемая ЭУМ, имеет небольшую продолжительность, необходимо согласовать по времени быстрые команды с относительно медленно работающими коммутационными элементами. Поэтому между коммутационными блоками (периферией) и ЭУМ устанавливаются периферийные управляющие устройства ПУУ, которые обмениваются информацией с ЭУМ. При этом производится согласование команд по времени и мощности. Кроме того, в ПУУ могут быть установлены сканирующие устройства. Этим с ЭУМ снимается задача сканирования многих точек периферийного оборудования.

УПАТС 1 типа АТСЭ «Мегidian-1» .

Станция «Мегidian-1» имеет пять модификаций (опций), позволяющих эффективно строить железнодорожные сети связи с емкостью отдельных АТС от 30 до 8000 номеров. Любая опция станции может выполнять функции ОС, УС и УАК.

Опции отличаются максимальной емкостью, числом ЦУУ, производительностью системы управления, числом модулей и штативов. В станцию могут включаться аналоговые и цифровые телефонные аппараты, терминалы передачи данных. Станция обеспечивает согласование с цифровыми и аналоговыми соединительными линиями. При работе по ЦСЛ может использоваться сигнализация по индивидуальным выделенным сигнальным каналам или по общему сигнальному каналу по стандарту QSIG. Станция позволяет строить интегральные сети с функциями ISDN.

На станции «Meridian-l» (опция 51) с включением в нее аналоговых и цифровых АЛ и СЛ абонентские линии включаются в платы LC (LineCard), no 16 в одну плату. Используются платы цифровых (DLA) и аналоговых (AAL) линий.

Аналоговые СЛ подключаются к платам ТС (TrunkCards), в каждую из которых можно включать па четыре или по восемь физических линий или каналов ТЧ.

Коммутационное поле станции построено из плат ENET или SuperLoop. В плату ENET можно включить до двух 30-канальных цифровых линий, а в плату SuperLoop — до двух 120-канальных цифровых линий. Со стороны ЦУУ каждая плата КПЦ подключена к управляющей, сигнальной и коммутационной шинам. В платы ENET цифровые потоки поступают со стороны периферии от интерфейсов ЦСЛ (DTI) или от буфера (Buffer), объединяющего в себе цифровые потоки от восьми плат LC. Интерфейс DTI служит для согласования с цифровым линейным потоком и обеспечивает регенерацию линейного сигнала, преобразование линейного кода (HDB3) в станционный (двоичный) и другие функции оконечного линейного оборудования. Цифровые потоки к платам SuperLoop поступают от контроллера (Contr-2 или Contr-4). Последние выполняют мультиплексирование потоков для 8 (Contr-2) или 16 (Contr-4) плат LC. Для связи с КПЦ контроллер имеет до двух линии, которые могут включаться в одну или две платы SuperLoop.

Станция «Meridian-l» имеет распределенное коммутационное поле, в котором платы ENET и SuperLoop, подключенные к одним шинам (половинная или полная группа), образуют один мультипорт. При этом сообщения (речь, данные) между платами или внутри одной платы коммутационного поля передаются через коммутационную шину. В каждую плату ENET или SuperLoop от ЦУУ передаются по управляющей шине данные управления соединениями между платами или внутри одной платы коммутационного поля.

Некоторые периферийные устройства могут непосредственно подключаться к шинам. Центральное устройство управления состоит из блока центрального процессора CPU, постоянного ПЗУ и оперативного ОЗУ запоминающих устройств, накопителя на магнитном диске НМД и платы периферийной сигнализации PSC. В CPU используются микропроцессоры со следующей длиной кодовых слов: опция И — 16 бит; опции 51 — 71 — 24 бита; опция 81 — 32 бита. Программы работы станции, постоянные и полупостоянные данные хранятся на жестком и гибких дисках (емкость жесткого диска до 120 Мбайт, гибкого — до 2,88 Мбайт). Объем ОЗУ в зависимости от опции изменяется от 1536 кбайт до 4608 кбайт.

Питание может осуществляться от сети переменного тока напряжением 220 В или от источника постоянного тока напряжением 48 В.

Оборудование опций 51 — 81 размещается также в модулях, которые образуют стативы. На одном стативе можно установить до четырех модулей (размер статива с четырьмя модулями 2083×813×660 мм). Питание должно осуществляться от первичного источника постоянного тока напряжением 48 В. На одну абонентскую линию оборудование станции потребляет от первичного источника мощность в среднем 1,5 Вт.

Станция «Meridian-1» предоставляет абонентам множество традиционных дополнительных видов обслуживания (конференцсвязь, уведомление о новом входящем вызове во время разговора, передача вызова другому абоненту, наведение справки во время разговора, постановка вызова на ожидание при занятости вызываемого абонента, сокращенный набор номера и др.), а также новые услуги, к которым следует отнести речевую почту (VoiceMail) и систему автоматического распределения вызовов (ACD). Речевая почта представляет собой систему хранения речевой информации на жестком магнитном диске. Вызывающий абонент, используя код данной услуги, может записать сообщение на магнитный диск. Абоненту, которому адресовано это сообщение, станция посылает извещение (на ТА зажигается светодиод). Получатель может в любое время прослушать по своему аппарату адресованное ему сообщение. Организация речевой почты достигается: в опции 11 — установкой до трех плат, в опциях 51 — 81 — установкой одного модуля. Речевая почта может хранить сообщения общей продолжительностью: опция 11 — от 2 до 10 ч, опции 51 — 81 — от 5 до 400 ч. Система ACD позволяет на железных дорогах организовать: обслуживание прямых абонентов для предоставления им междугородных разговоров; справочные службы (справки о расписании поездов, наличии билетов и др.); прием заказов на железнодорожные билеты. В системе ACD происходит равномерное распределение вызовов между рабочими местами операторов. При занятости всех операторов вызовы от абонентов ставятся на ожидание. С помощью дисплея, входящего в рабочее место, оператор имеет возможность контролировать обслуживание вызовов.

Развернутая схема организации местной телефонной связи приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 — Структурная схема сети местной телефонной связи

3. Расчет средних телефонных нагрузок приборов АТС, абонентских и соединительных линий и числа соединительных линий Расчет нагрузок на абонентские линии и соединительные линии.

Целью расчёта телефонной нагрузки является определение потоков сообщений, которые поступают на отдельные пучки соединительных устройств, определение числа внутристанционных комплектов и комплектов соединительных линий.

Граф распределения нагрузки на проектируемой станции изображен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 — Граф распределения нагрузок При проектировании и эксплуатации сетей связи актуальной задачей является установление соответствия между поступающей нагрузкой и пропускной способностью системы автоматической коммутации. Заниженные нагрузки ведут к «омертвлению» капитальных вложений на приобретённое оборудование, а завышенные нагрузки — к ухудшению качества обслуживания на станциях и сети в целом.

Расчеты телефонной нагрузки производятся для монтируемой и конечной емкостей станции. Значение телефонной нагрузки для монтируемой емкости определяет объем оборудования; для конечной емкости — размеры станционных помещений ЖАТС и устройств электропитания.

Нагрузка, поступающая от источника нагрузки Yин, состоит из двух составляющих: управляющей нагрузки Yу и разговорной — Yр:

Yин= Yу+ Yр, (3.1)

Управляющая нагрузка имеет место при установлении всех видов соединений: внутристанционных, исходящих к встречным станциям, входящих от встречных станций.

При исходящем соединении нагрузка, поступающая на абонентские линии проектируемой ATC, будет состоять из разговорной и управляющей, при входящем соединении — только из разговорной. Нагрузка, поступающая на соединительные линии проектируемой ATC, как при исходящем, так и при входящем соединении будет состоять из разговорной и управляющей.

Разговорная нагрузка, Эрл, кроме нагрузки соединений, закончившихся соответственно разговором, содержит нагрузку непроизводительных видов занятий. К ним относятся занятость устройств станции, неответ и ошибка абонента при наборе номера. В учебных проектах с целью упрощения расчета рекомендуется применять формулу, исключающую дифференцированное определение длительности различных видов соединений:

(3.2)

где 1,1 — коэффициент, учитывающий нагрузку, создаваемую вызовами, которые не закончились разговором из-за занятости абонентских линий, нет ответа вызываемого абонента, ошибочно набранного номера и др;

Kр — коэффициент, учитывающий долю вызовов, закончившихся разговором;

N — число источников нагрузки (абонентских линий), включаемых в АТС;

С — среднее число вызовов от одного источника нагрузки;

Тр — средняя длительность занятия абонентской или соединительной линии в секундах. Для вызовов, закончившихся разговором:

Tр= tпв+tр ,

где tпв — слушание сигнала вызова (контроля посылки вызова);

tр — длительность разговора при внутристанционном или внешнем соединении (указывается в задании).

Величина управляющей нагрузки, Эрл, определяется по формуле

(3.4)

где Ту — среднее время занятия абонентской или соединительной линии при установлении соединения рассматриваемого вида:

Ту= tо+ tос+ tнн+ tцуу,

tовремя ожидания обслуживания вызова управляющим устройством;

tосслушание сигнала ответа АТС;

tннвремя набора номера:

tнн=ntн, где nчисло знаков в набираемом номере;

tнвремя набора одного знака номера;

tцуувремя работы ЦУУ с момента окончания набора номера до подключения к линии вызываемого абонента.

При расчетах телефонной нагрузки используются средние величины времени, входящих в формулы для определения Тр и Ту, которые приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1- Средние длительности процессов при установлении соединений

Целью расчёта телефонной нагрузки является определение потоков сообщений, которые поступают на отдельные пучки соединительных устройств, определение числа внутристанционных комплектов и комплектов соединительных линий.

Нагрузка на абонентские линии (Yал) определяется потоками сообщений при установлении как исходящих, так и входящих соединений. При этом учитываются как соединения между абонентами проектируемой станции, так и их связь с абонентами встречных станций:

(3.5)

(3.6)

(3.7)

где — исходящая нагрузка от абонентов на абонентские линии;

— входящая нагрузка на абонентские линии;

— исходящая нагрузка от абонентов при установлении внутристанционного соединения;

m — количество встречных станций;

— исходящая нагрузка на абонентские линии при установлении соединения с абонентами i-й встречной станции;

— исходящая нагрузка на абонентские линии при установлении соединений с линиями специального назначения;

— исходящая нагрузка на абонентские линии при установлении соединений со столом заказов РМТС;

— входящая нагрузка на абонентские линии при внутристанционном соединении между абонентами;

— входящая нагрузка на абонентские линии при установлении абонентами соединений i-й встречной станции к абонентам проектируемой АТС.

Рассмотрим для примера алгоритм расчета исходящей нагрузки на абонентские линии, возникающей при установлении соединений между абонентами проектируемой станции (внутристанционная нагрузка)., как было сказано выше, будет представлять собой сумму управляющей и разговорной нагрузок:

=Yалр+Yалу=, (3.8)

где N, C — принимаются по заданию, а Тр и Ту необходимо определить,

Tр=tпв+tрвн ,

где tпв берётся из таблицы 5.1,

tрнв — время разговора при внутристанционном соединении и определяется по заданию.

Ту=tо+ tос+ ntн+ tцуу, где tо, tос, tн, tцуу берутся из таблицы 3.1;

n — число знаков в абонентском номере, для ЖАТС n= 4 согласно принятой нумерации.

Аналогично определяются нагрузки к узлу спецсвязи, к столу заказов и по исходящим соединительным линиям всех направлений внешней связи с учетом числа исходящих вызовов на одного абонента ЖАТС в i-том направлении связи, соответствующего времени разговора, принятой нумерации соединительных линий и абонентов встречных АТС, а также работы управляющих устройств на встречных АТС.

Так, при определении исходящей нагрузки на абонентские линии при установлении соединений с абонентами встречной АТС временная составляющая

(3.9)

где — количество знаков в индексе выхода на i-ое направление связи;

— количество знаков в номере абонентов на i-й станции;

— время установления соединения на i-й станции и зависит от ее типа.

Входящая нагрузка на абонентские линии будет определяться разговорными нагрузками внутристанционной связи и внешних связей от встречных АТС. Временные составляющие для определения и длительность разговора, берутся по заданию согласно вида соединения.

Телефонная нагрузка, создаваемая абонентскими и соединительными линиями, даже в час наибольшей нагрузки является случайной величиной, которая для простейшего потока вызовов достаточно полно характеризуется математическим ожиданием (средним значением) и величиной отклонения от среднего значения. Учитывая, что вероятность увеличения нагрузки в ЧНН от среднего значения много больше, чем допустимая норма потерь вызовов, все последующие расчеты необходимо производить исходя из расчетного значения телефонной нагрузки :

(3.10)

где — среднее значение нагрузки;

0,6742 — коэффициент, определенный из нормированной функции Лапласа.

Результаты расчета нагрузок, поступающих на абонентские линии, занесем в сводную таблицу 3.2.

Удельная нагрузка на абонентскую линию определяется по выражению:

(3.11)

Расчет нагрузки на абонентские линии произведен в математическом пакете Mathcad 14 Professional, приведён в приложении A.

Таблица 3.2 — Результаты расчета абонентских линий

Общая нагрузка на соединительные линииопределяется исходящей и входящей нагрузкой по всем направлениям внешней связи:

(3.12)

где — нагрузка исходящий соединительных линий i-го направления;

— нагрузка входящих соединительных линий i-го направления.

Нагрузка исходящих соединительных линий определяется для каждого направления связи по формуле:

(3.13)

где — число исходящих вызовов, приходящихся на одного абонента АТС в i-ом направлении связи;

— время занятия соединительной линии, состоящее из длительностей процессов установления соединения на встречной станции, начиная с момента занятия исходящей соединительной линии, посылки оповестительных сигналов и времени разговора ,

. (3.14)

Значение зависит от типа встречной станции и принятого способа связи.

Нагрузка входящих соединительных линий определяется для каждого направления входящей связи по формуле:

(3.15)

где — число входящих вызовов, приходящихся на одного абонента ЖАТС на i-м направлении связи;

— время занятия входящей соединительной линии i-ой встречной АТС. Зависит от типа и способа связи со встречной АТС и определяется выражением:

. (3.16)

Удельная нагрузка на соединительную линию определяется по формуле:

где — общее число соединительных линий, подключенных к ЖАТС. Расчет производится после определения числа соединительных линий в каждом направлении (определено ниже).

Расчет числа соединительных линий Основанием расчета числа соединительных линий между АТС сети являются величина телефонной нагрузки и показатели требуемого качества обслуживания вызовов. Количество соединительных линий зависит также от вида пучков линий, подключаемых к приборам станции.

Качество обслуживания вызовов характеризуется величиной коэффициента потерь. Допустимые величины потерь для расчета соединительных линий приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 — Величина потерь для расчета соединительных линий

Число линий рассчитывается отдельно для каждого направления.

Выбор методов расчета соединительных линий зависит от схемы их включения. Существуют однои многозвеньевые включения. В свою очередь, каждый из этих видов включений может быть полнодоступным и неполнодоступным. Многозвеньевые включения могут быть блокируемыми и неблокируемыми. Блокируемые пучки обусловлены внутренней блокировкой. Для каждого из названных видов пучков линий используется соответствующий метод расчета.

Расчет числа линий неблокируемых полнодоступных пучков производится по первой формуле Эрланга:

(3.17)

где — расчетная величина телефонной нагрузки, поступающей на приборы пучка;

— число приборов, линий полнодоступного пучка.

Для простоты расчетов первая формула Эрланга табулирована. Графически эта зависимость приведена в приложении А.

Для неполнодоступных неблокируемых пучков разработано несколько приближенных методов расчета. С помощью формулыО’Дэлла можно непосредственно получить необходимое число линий в пучке:

(3.18)

Коэффициенты и в этой формуле зависят от доступности D и вероятности потерь р. Приближенные формулы для неполнодоступных пучков с доступностью 10 и 20 приведены в приложении Б. При расчете неполнодоступных пучков, образованных в декадно-шаговых АТС (D = 10), их значения для p= 0,01 следующие: = 1,58, = 2,9.

В некоторых случаях более удобной оказывается модифицированная формула Пальма-Якобеуса:

Р = ЕV (YФ)/ЕV-D (YФ), (3.19)

где Уф — фиктивная нагрузка;

YФ[1 — ЕV (YФ)] = YР. (3.20)

Расчет числа линий блокируемых полнодоступных и неполнодоступных пучков при звеньевом включении производится с помощью формул, учитывающих потери, обусловленные не только отсутствием свободных линий, но также и внутренней структурой блоков коммутации. Для проведения расчетов составляется расчетная схема блока. Она должна соответствовать действительной схеме и отражать все основные параметры блока.

Расчет звеньевых включений может быть произведен методом Якобеуса. Для полнодоступных блокируемых пучков в режиме группового искания зависимость между коэффициентом потерь p, расчетной нагрузки Yp и числом линий пучка V = mg определяется по формуле

(3.21)

где Yp — расчетная величина нагрузки, поступающей на направление связи;

a — расчетная нагрузка, приходящаяся на один вход рассматриваемого блока;

m, n, g, f — параметры блока.

В числителе и знаменателе этой формулы символ E означает величину потерь, определяемую по формуле Эрланга полнодоступного пучка, содержащего соответственно mg и ng линий. Если в направлении число линий пучка V

Если при звеньевом включении расчетная величина поступающей нагрузки в направлении превышает пропускную способность полнодоступного пучка в mg линий, то для повышения их использования при помощи неполнодоступного включения образуют пучки, содержащие число линий V>mg. При этом число линий, приборов неполнодоступного блокируемого пучка может быть определено при помощи формулы, предложенной ЛОНИИС,

(3.22)

где Yp — расчетная величина нагрузки, поступающей на рассматриваемый пучок линий;

YD — нагрузка, поступающая к полнодоступному неблокируемому пучку, содержащему D = mg линий при условии, что потери равны заданной величине p. YDопределяется по первой формуле Эрланга (приложение А);

YOнагрузка, поступающая через коммутационный блок к блокируемому полнодоступному пучку с D = mg линиями при условии, что потери равны заданной величине p. YOопределяется по соответствующим графикам или по формуле (6.5);

Vн — число линий неполнодоступного неблокируемого пучка при D = mg, нагрузке Yp, допустимой величине p.

Исходя из вышеизложенного определяется нагрузка соединительных линий и число линий для монтируемой и конечной ёмкости. Расчет числа соединительных линий произведен в математическом пакете Mathcad и приведен в приложении Б. Результаты расчёта нагрузок на соединительные линии и их числа приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 — Результаты расчета нагрузок и соединительных линий

4. Расчет числа приборов и соединительных линий Основанием расчета числа соединительных линий между АТС сети являются величина телефонной нагрузки и показатели требуемого качества обслуживания вызовов. Количество соединительных линий зависит также от вида пучков линий, подключаемых к приборам станции.

Качество обслуживания вызовов характеризуется величиной коэффициента потерь. Допустимые величины потерь для расчета соединительных линий приведены в таблице 4,1.

Таблица 4.1 — Величина потерь для расчета соединительных линий

Число линий рассчитывается отдельно для каждого направления.

Выбор методов расчета соединительных линий зависит от схемы их включения. Существуют однои многозвеньевые включения. В свою очередь, каждый из этих видов включений может быть полнодоступным и неполнодоступным. Многозвеньевые включения могут быть блокируемыми и неблокируемыми. Блокируемые пучки обусловлены внутренней блокировкой. Для каждого из названных видов пучков линий используется соответствующий метод расчета.

Расчет числа линий неблокируемых полнодоступных пучков производится по первой формуле Эрланга:

(4.1)

где — расчетная величина телефонной нагрузки, поступающей на приборы пучка;

— число приборов, линий полнодоступного пучка.

Для неполнодоступных неблокируемых пучков разработано несколько приближенных методов расчета. С помощью формулы О’Дэлла можно непосредственно получить необходимое число линий в пучке:

(4.2)

Коэффициенты и в этой формуле зависят от доступности D и вероятности потерь р.

В некоторых случаях более удобной оказывается модифицированная формула Пальма-Якобеуса:

Р = ЕV (УФ)/ЕV-D (УФ), (4.3)

где Уф — фиктивная нагрузка, УФ[1 — ЕV (УФ)] = УР, (4.4)

Расчет числа линий блокируемых полнодоступных и неполнодоступных пучков при звеньевом включении производится с помощью формул, учитывающих потери, обусловленные не только отсутствием свободных линий, но также и внутренней структурой блоков коммутации. Для проведения расчетов составляется расчетная схема блока. Она должна соответствовать действительной схеме и отражать все основные параметры блока.

Расчет звеньевых включений может быть произведен методом Якобеуса. Для полнодоступных блокируемых пучков в режиме группового искания зависимость между коэффициентом потерь p, расчетной нагрузки Yp и числом линий пучка V = mg определяется по формуле:

(4.5)

где Yp — расчетная величина нагрузки, поступающей на направление связи;

aрасчетная нагрузка, приходящаяся на один вход рассматриваемого блока;

m, n, g, fпараметры блока.

В числителе и знаменателе этой формулы символ E означает величину потерь, определяемую по формуле Эрланга полнодоступного пучка, содержащего соответственно mg и ng линий. Если в направлении число линий пучка V

Если при звеньевом включении расчетная величина поступающей нагрузки в направлении превышает пропускную способность полнодоступного пучка в mg линий, то для повышения их использования при помощи неполнодоступного включения образуют пучки, содержащие число линий V>mg. При этом число линий, приборов неполнодоступного блокируемого пучка может быть определено при помощи формулы, предложенной Лониис:

(4.6)

где Yp — расчетная величина нагрузки, поступающей на рассматриваемый пучок линий;

YD — нагрузка, поступающая к полнодоступному неблокируемому пучку, содержащему D = mg линий при условии, что потери равны заданной величине p;

YOнагрузка, поступающая через коммутационный блок к блокируемому полнодоступному пучку с D = mg линиями при условии, что потери равны заданной величине p;

Vн — число линий неполнодоступного неблокируемого пучка при D = mg, нагрузке Yp, допустимой величине p.

По заданию курсового проекта все АТС электронного типа, не имеющие звеньевого построения, соответственно пучок линий является полнодоступным неблокируемым. Следовательно, расчет будем производить по первой формуле Эрланга.

Расчет числа приборов представлен в приложении Б.

Результаты расчёта нагрузок на соединительные линии и их числа приведены в таблице 3.4.

5. Оптимальное расположение проектируемой АТС Экономичное построение местной телефонной сети определяется правильным размещением проектируемой ATC на территории населенного пункта, типом применяемого оборудования станции, расстоянием между ATC населенного пункта, величинами межстанционной телефонной нагрузки, нормой потерь телефонного сообщения, способом осуществления межстанционной связи, наличием или отсутствием телефонной канализации. B первом приближении разницей стоимости коммутационного оборудования можно пренебречь, так как она мала по сравнению со стоимостью линейных сооружений, удельный вес которых в капитальных затратах составляет 70−80% от общей стоимости телефонной сети. Поэтому экономическое построение телефонной сети будет определяться правильным размещением проектируемой ATC, то есть наименьшими расходами на абонентскую сеть, а также правильным выбором способа осуществления межстанционной связи в зависимости от длины соединительных линий между существующими и проектируемой ATC.

Для определения оптимального размещения проектируемой ATC наложим на план населенного пункта координатную сетку из взаимно перпендикулярно пересекающихся линий, параллельным осям координат X и Y.

Пусть сторона одной клетки равна одной условной единице — 500 метров. Тогда в соответствии заданными длинами соединительных линий, между имеющимися и проектируемой ATC (4 км к ГАТС, 3 кмУПАТС1 и 3 км к УПАТС2), зададимся следующими условными координатами (рисунок 4.1):

Координаты левого верхнего квадрата сетки x = 0, y = 0, а правого нижнего: x = 20 y = 20.

Пусть абоненты проектируемой ATC располагаются в геометрических центрах элементарных квадратов сетки.

Координаты ГАТС: x = 16, у = 14.

Координаты УПАТС1: x = 4, у = 12.

Координаты УПАТС2: x = 4, у = 8.

Стоимость абонентских линий пропорциональна их суммарной длине (для учета кривизны прокладки кабеля длина линий берется измеренной по двум взаимно перпендикулярным направлениям).

Стоимость абонентских линий телефонной сети определяется по формуле:

(5.1)

где x, у — координаты элементов площади, абоненты которой входят в район проектируемой станции;

mxy — вес элемента площади с координатами x, y;

Сaхy — стоимость единицы длины абонентских линий.

Для определения типа кабеля, прокладываемого к абонентам необходимо рассчитать вес элемента площади среднее количество абонентов в одном элементарном квадрате:

(5.2)

где N — конечная ёмкость проектируемой ATC;

n — количество элементарных квадратов.

Для организации абонентской сети потребуется кабель ёмкостью:

(5.3)

где 1,1 — коэффициент учитывающий 10% запас.

То есть нам понадобиться 79 пар.

Для выбора диаметра жил кабеля требуется рассчитать допустимое километрическое затухание на абонентскую линию:

(5.4)

где aАЛ — норма затухания на абонентскую линию (4.35 дБ);

l — максимально возможная длина абонентской линии (равна наибольшему расстоянию от проектируемой ATC до наиболее удаленного квадрата, то есть 4 км).

дБ км дБ/км Таким образом, для прокладки абонентских линий можно выбрать, наиболее подходящий, кабель типа ТПП 100×2×0,5 (телефонный кабель с полиэтиленовой изоляцией и оболочкой ёмкостью 100 пар диаметром токопроводящих жил 0,4 мм и б = 1,22 дБ/км).

Межстанционная связь с ГАТС (ATCЭ «Квант»), УПАТС1 (АТСКЭ"Квант") и УПАТС2 (АТСКЭ «Квант») будет организована с прокладкой оптоволоконных кабелей, используя цифровую систему уплотнения каналов ИКМ, во избежание лишних аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразований.

Количество требуемых каналов связи с имеющимися АТС:

S=1,1(Кисх+Квх); (4.4)

Кисх_ГАТС=25;Квх_ГАТС=29; SГАТС=54;- одна ИКМ-120

Кисх_УПАТС1=33;Квх_УПАТС1=62; SУПАТС1=95;-однаИКМ-120

Кисх_УПАТС2=52;Квх_УПАТС2=54; SУПАТС2=106;-однаИКМ-120

B соответствии с этим, требуется организовать по одной системеИКМ-120, каждая из которых требует два оптоволокна и в качестве резерва возьмем еще2 оптоволокна. Таким образом, будем использовать кабель ОКЛ-01−4-0,34/3,5 (б = 0,34 дБ/км).

Суммарная стоимость организации соединительных линий между проектируемой и существующими ATC составляет:

(5.5)

где С — стоимость 1 км кабеля;

L — длина соединительной линии:

(5.6)

где X0, Y0 — координаты проектируемой ATC;

x, у — координаты встречной ATC.

Оптимальное месторасположение станции определяется минимумом суммарной стоимости организации абонентских и соединительных линий. Программа расчёта оптимального места размещения проектируемой ATC, выполненная на языке BorlandPascal 7.0 приведена в приложении В.

Результаты расчета: минимальные затраты — C = 181 089 y.e.; координаты проектируемой ATC:

x = 5; у = 5.

Оптимальное расположение проектируемой ATC показано на рисунке 5.1. Таким образом, проектируемая ATC смещена относительно центра абонентской зоны из-за стоимости абонентских и соединительных кабелей до ГАТС, УПАТС1, УПАТС2 (определяется минимумом суммарной стоимости). Так как для сокращения расходов на соединительные линии с ГАТС, УПАТС1 и УПАТС2 уменьшается их длина, что и показывает расчет.

При этом стоимость одного км кабеля ТПП диаметром жил 0,4 мм ёмкостью 100 пар составит — 450 y.e., а для кабеля ОКЛ-01−4-0,34/3,5 составит — 800 у.е.

Рисунок 5.1 — Схема расположения проектируемой АТС Результаты расчета:

Размер участка: 4000 м Ч 4000 м Емкость проектируемой АТС: 4940

Оптимальные координаты ЖАТС:

X=1000 м, Y= 1000 м. X=5 Y=5

Средний вес элемента обслуживаемой площади 82.

Стоимость абонентских линий 49 250 у.е.

Стоимость соединительных линий 9225.00 у.е.

6. Расчет надежности управляющих устройств Надежность системы МD-110 обеспечивает распределенные средства обработки и модульная избыточность. Каждый модуль LIM содержит собственный процессор, и неисправность оборудования или программная ошибка влияют на качество работы только того LIM, в котором они появились, не мешая правильному функционированию остальных участков системы. Кроме того, каждый LIM может работать полностью самостоятельно, если он по какой-либо причине отделен от системы. Программное обеспечение системы MD-110 подразделяется на центральную и региональную части. Каждый модуль LIM содержит региональное программное обеспечение необходимое для управления обработкой вызовов в пределах данного LIM. Установлением связи между модулями LIM управляет центральное программное обеспечение, которое дублируется в нескольких модулях LIM с целью повышенной надежности. Кроме модульной избыточности программного обеспечения система MD-110 отличается аппаратной избыточностью аппаратных блоков: LIM, GS, линий связи ИКМ. Модуль LIM можно оснастить несколькими линиями ИКМ, каждая из которых заканчивается в другом модуле GSM или интерфейсом линий связи ИКМ, обеспечивающими автоматическое переключение вызовов на обходные пути.

Основными параметрическими характеристиками надёжности элементов являются:

интенсивность отказов;

плотность отказов;

средняя плотность отказов.

Средней плотностью называется плотность распределения вероятности работы в период между двумя отказами.

Интенсивностью отказов оборудования называется среднее время между двумя отказами.

Средняя плотность отказов — это плотность распределения вероятности между двумя отказами.

Коэффициент готовности КГ — вероятность того, что элемент окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени в период нормальной эксплуатации:

(6.1)

где-То — наработка на отказ;

Твсреднее время восстановления.

В современных системах автоматической коммутации используется два основных способа резервирования: «горячий» и «холодный».

Для «горячего» способа:

(6.2)

Для «холодного» способа:

(6.3)

где m — общее число блоков,

n — количество элементов в каждой группе,

k — количество групп элементов,

— интенсивность отказов одного элемента.

Вопросы по надёжности можно объединить в несколько пунктов:

— Надёжность оборудования зависит от числа используемых элементов, т. е. от и m.