Некоммерческое акционерное общество

Некоммерческое акционерное общество

Алматинский университет энергетики и связи

Кафедра автоматическая электросвязь

СЕТИ СВЯЗИ И СИСТЕМЫ КОММУТАЦИИ

Методические указания к выполнению Расчетно-графических работ

для студентов всех форм обучения специальности

5B071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Алматы 2011

СОСТАВИТЕЛИ: Н.В. Глухова, Е.К. Есназаров Сети связи и системы коммутации. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ для студентов очной формы обучения специальности 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2011. –29с.

Методические указания содержат задания к расчетно-графическим работам, требования по оформлению и выполнению работ, исходные данные для 100 вариантов заданий, а также методические указания по выполнению работ и список рекомендуемой литературы.

Ил. 2, табл. 14, библиогр. – 6 назв.

Рецензент: канд.техн. наук, доцент К. С. Чежимбаева

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011 год.

Введение

Дисциплина «Сети связи и системы коммутации» (СС и СК) изучается на 3 курсе (для студентов специальности 5B071900– Радиотехника, электроника и телекоммуникации очной формы обучения).

По курсу читаются лекции, выполняются расчетно-графические работы, лабораторные работы и практические работы.

Целью курса «Сети связи и системы коммутации» является изучение архитектуры сети связи, основных принципов построения сети, структуры первичной сети, классификации сетей. Мультиплексирование с временным разделением каналов, сети ISDN, NGN, цифровые системы коммутации.

Расчетно-графическая работа №1 охватывает раздел основных принципов построения сетей, а также цифровые системы коммутации.

Расчетно-графическая работа № 2 охватывает теорию цифровых каналов, мультиплексирование с временным разделением каналов и основы построения цифровой сети.

Расчетно-графические работы (РГР), выполняемые студентами в процессе учебы, помогут студентам более основательно освоить разделы курса СС и СК, получить навыки в решении задач, встречающихся в практике.

В расчетно-графические работы вошли пять задач по различным разделам дисциплины «Сети связи и системы коммутации».

Прежде чем приступить к выполнению заданий, ознакомьтесь с

требованиями по выполнению и оформлению РГР и с порядком выбора варианта.

Защита расчетно-графической работы (РГР) проводится до экзамена в назначенное преподавателем время. Без защищенных расчетно-графических работ студент к экзамену не допускается.

Алматинский университет энергетики и связи просит студентов бережно относиться к методической литературе, выпускаемой университетом.

1 Требования к выполнению и оформлению РГР

1.1 Выбор варианта к выполнению расчетно-графической работы

Вариант задания выбирается по таблицам и рисункам, соответствующих номеров задач методических указаний к выполнению расчетно-графической работы.

1.2 Требования к выполнению расчетно-графической работы

1.2.1 Решение каждой задачи следует начать с изучения теоретического материала, относящегося к теме задания. В этом поможет учебная литература, приведенная в методических указаниях к решению каждой задачи. Выполнять задания нужно вдумчиво, четко представляя ход решения, умея обосновать полученный результат. Выполненная работа сдается на проверку (рецензенту) преподавателю кафедры «Автоматическая электросвязь». После проверки, если работа не допущена к защите, она возвращается на доработку. Студент должен или переделать ее, или исправить все отмеченные ошибки и выполнить все указания рецензента в соответствии с его замечаниями, а затем работа вновь отдается на рецензию. Все исправления и дополнения, сделанные по указаниям рецензента, помещаются на чистой стороне листа в том месте, где обнаружены ошибки или заданы вопросы. Рекомендуется использовать в расчетах программу Mathcad, графическую часть выполнять с использованием программы Paint.

1.2.2 Проверенная работа должна быть защищена. После допуска к защите, студент защищает ее в назначенное преподавателем время. Для успешной защиты необходимо: внести исправления по замечаниям рецензента, ответить письменно или устно (в зависимости от требований рецензента) на поставленные вопросы, уметь полностью объяснить ход решения задач, обосновать правильность использования расчетных формул, смысл входящих в них символов, уметь обосновать полученный результат.

1.2.3 Следует помнить, что работа, выполненная небрежно, не полностью или не по своему варианту, не рецензируется и возвращается студенту на переоформление, доработку или переделку по своему варианту.

1.2.4 Рекомендуется выполнять, сдавать на проверку и защищать РГР по частям, по мере изучения материала на теоретических занятиях в сроки, установленные преподавателем, но в окончательном варианте РГР должна быть оформлена единым документом.

1.3 Требования к оформлению расчетно-графической работы

1.3.1 Расчетно-графическая работа выполняется на листах белой бумаги формата А4. Она должна быть аккуратно оформлена, текст разборчиво написан или напечатан (компьютерный набор) на одной стороне листа. Другая сторона листа предназначена для внесения студентом исправлений и дополнений по результатам рецензии.

1.3.2 Титульный лист расчетно-графической работы оформляется в соответствии с правилами оформления расчетно-графических работ и включает название дисциплины, Ф.И.О. студента, номер группы и номер зачетной книжки. Расчетно-графическую работу необходимо начинать с введения.

1.3.3 В начале каждой задачи приводятся условие задачи и исходные данные для своего варианта.

1.3.4 Страницы текста, рисунки, таблицы и формулы нумеруются. Все вычисления приводят достаточно полно. Чтобы можно было проверить правильность вычислений, их сопровождают необходимыми пояснениями.

1.3.5 Расчетные формулы записывают в общем виде с расшифровкой буквенных обозначений и указанием размерностей. Все числовые значения необходимо затем подставлять только в основных единицах.

1.3.6 В конце расчетно-графической работы должно быть заключение, приведен список использованной студентом в работе литературы. В тексте работы должны быть ссылки на использованную литературу при приведении формул, схем, теоретического материала.

1.3.7 Студент подписывает свою работу с указанием даты выполнения.

Внимание! расчетно-графические работы, выполненные без соблюдения перечисленных требований, возвращаются на доработку.

2 Задания, исходные данные и методические указания к выполнению расчетно-графической работы №1

_2.1 Определение пропускной способности цифрового кольца

2.1.1 Выбор варианта заданий (см. таблицу 1) осуществляется по двум последним цифрам зачетной книжки студента при их сложении.

Исходные данные для расчетов приведены в таблице 1.

Т а б л и ц а 1 - Исходные данные для расчетов

№ ОПС	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	МТС	УСС
1	-	540	378	1123	762	985	3265	639	1348	1531	963	432
2	975	-	2754	2630	369	974	862	3821	2390	4096	1254	983
3	1287	983	-	1386	2345	2875	2764	1962	2864	1370	1843	1840
4	2875	1347	1269	-	863	985	1246	2580	1469	1596	964	753
5	4865	1236	2389	2530	-	2164	1368	2651	2531	1793	842	530
6	3642	1974	2640	3167	1483	-	1754	2368	1632	1974	975	674
7	894	985	1746	1358	2684	2961	-	3086	1956	3846	1013	955
8	509	1693	2085	2649	1973	3852	1370	-	2902	1854	983	851
9	2985	2095	2818	3197	2087	1540	1507	2356	-	3258	1348	973
10	1749	1064	2048	3900	4974	1006	1963	2370	3591	-	963	581
МТС	3652	4692	2064	3951	1850	2006	1963	2053	2693	1274	-	-

_{2.1.2 Задание:}

Для заданной структуры ГТС (см. рисунок 1):

- составить таблицу ПЦТ кольцевой структуры;

- произвести расчет пучков ПЦТ, вводимых и выводимых (в соответствующих мультиплексорах A, B, C, D);

- произвести расчет суммарного числа ПЦТ на каждом участке кольца;

- используя полученное значение и данные таблицы 2 выбрать требуемый тип синхронного транспортного модуля STM.

Рисунок 1 - Кольцевая структура ГТС

Т а б л и ц а 2 - Стандартные системы синхронной цифровой иерархии SDH

Тип системы SDH	STM-1	STM-4	STM-16	STM-64
Количество каналов	1920	7680	30720	122880
Скорость, Мбит/с	155.520	622.080	2488,320	9953,280

_{Методические указания к выполнению задания 2.1}

В настоящее время на ГТС основным транспортным средством являются средства связи синхронной цифровой иерархии SDH, которые имеют возможность выделения сигналов цифровых сетевых трактов из сигналов вышестоящих цифровых сетевых трактов без демультиплексирования последних. Стандартные системы SDH приведены в таблице 2.

При описании систем SDH принято использовать округленные значения скорости уровней синхронной иерархии: 155 Мбит/с, 622 Мбит/с, 2.5 Гбит/с и 10 Гбит/с. К важным особенностям сетей, построенным на основе SDH, относятся:

- эффективный контроль за работой сети;

- эффективное управление сетью;

- рентабельность эксплуатации сети.

При использовании оборудования SDH сети строятся в виде волоконно-оптических колец, на которых в пунктах концентрации нагрузки устанавливаются мощные транзитные центры, а вдоль по кольцу — мультиплексоры и кроссовое оборудование для выделения цифровых потоков по мере необходимости.

Системы SDH могут вводить отдельный канал или группу каналов в высокоскоростной поток данных (а также ответвлять их из него), который не требуется в процессе передачи на разных уровнях иерархии вновь разделять на отдельные потоки и объединять в общий поток. Таким образом, исключается сложный процесс, ограничивающий прежде использование оптических кабелей непосредственно между сетевыми узлами. К тому же система SDH совместима с существующими плезиохронными сетями (PDH) и позволяет развивать и моделировать существующие цифровые сети без перерывов в их работе.

Все станции ГТС могут включаться в цифровое кольцо синхронной сети только двух мегабитовыми цифровыми потоками. Межстанционные связи на ГТС реализуются, как правило, с помощью цифровых систем передачи более высокого порядка. Для включения станций в синхронное цифровое кольцо используются соответствующие мультиплексоры, обеспечивающие мультиплексирование высокоскоростного потока из низкоскоростных и выделение из высокоскоростных низкоскоростных потоков.

Для построения синхронных сетей применяются две разновидности синхронных мультиплексоров:

- цифровые кроссовые узлы (ЦКУ) или кроссконнекторы;

- мультиплексоры ввода-вывода (МВВ).

Цифровые кроссовые узлы позволяют осуществлять полупостоянные (кроссовые) соединения для мультиплексирования и демультиплексирования цифровых трактов и создания определенной структуры первичной сети ГТС. Причем эта структура, а также пропускная способность первичной сети может быть легко оперативно изменена. Основными элементами ЦКУ являются цифровое коммутационное поле и устройство управления.

Мультиплексоры ввода-вывода можно рассматривать как упрощенный ЦКУ, в котором отсутствует устройство управления и нет возможности оперативного управления пропускной способностью первичной сети (все соединения цифровых трактов реализуются с помощью обычного механического кросса).

Важным аспектом проектирования сетей SDH является обеспечение их надежности и живучести. Сама по себе аппаратура SDH весьма надежна. Кроме того, встроенные средства контроля и управления облегчают и ускоряют обнаружение неисправностей и переключения на резерв. Однако используемые волоконно-оптические связи (ВОЛС) обладают огромной пропускной способностью, и отказ даже одного участка может привести к разрыву связи для большого числа абонентов и значительным экономическим потерям. Отмеченные обстоятельства привели к концепции построения так называемых самозалечивающихся сетей на основе SDH.

Методика проектирования сети SDH для ГТС предусматривает повторное использование каналов на различных участках кольца. Расчет цифрового потока в кольце производит для структуры кольца, состоящей из четырех оптических волокон (ОВ). Выбор данного числа оптических волокон основан на следующих положениях :

1) По одному ОВ организуется только симплексная связь, т.е. передача информации в одном направлении (например, по часовой стрелке). Для возможности дуплексной связи используется другое ОВ, в котором передача информации осуществляется в обратном направлении (например, против часовой стрелки). При этом задействованы одни и те же участки кольца.

2) По одному и тому же кольцу можно организовать как входящую, так и исходящую связь относительно одной станции. При этом участвуют разные участки кольца. Таким образом, для организации дуплексной входящей и исходящей связи в кольце должно быть задействовано два ОВ. За прямое направление циркулирования информационного потока принято направление исходящей связи (например, по часовой стрелке).

3) Для обеспечения надежности связи предусмотрена возможность организации связи в обратном направлении (в случае обрыва одного из участков кольца или отдельного ОВ). Для этих целей используются два других ОВ. Переключение на резерв осуществляется службой оперативного управления сетью (автоматически или вручную).

Таким образом, для организации надежного функционирования кольца требуются четыре оптических волокна, два из которых —для основного и два —для резервного кольца.

Пропускная способность цифрового кольца выбирается по максимальной требуемой скорости цифрового потока в основном кольце.

В качестве примера рассмотрим общий случай сети, в которой имеются станции, непосредственно включаемые в кольцо через кроссконнекторы или мультиплексоры (назовем их пунктами ввода-вывода нагрузки) и станции, осуществляющие связь по кольцу через транзитные для них станции (опорно-транзитные станции — ОПТС).

Определяются межстанционные нагрузки на сети (учитывая связи с АМТС и УСС). Данные помещаются в таблицу межстанционных нагрузок, которая служит основой для дальнейших расчетов (см. таблицу 3)

Т а б л и ц а 3 - Пример таблицы межстанционных нагрузок

№ ОПС	1	2	3	4	5	6	7	МТС	УСС
1	-	V_1-2	V_1-3	V_1-4	V_1-5	V_1-6	V_1-7	V_1-_мтс	V_1-_усс
2	V_2-1	-	V_2-3	V_2-4	V_2-5	V_2-6	V_2-7	V_2-_мтс	V_2-_усс
3	V_3-₁	V_3-₂	-	V_3-₄	V_3-₅	V_3-₆	V_3-₇	V_3-_мтс	V_3-_усс
4	V_4-₁	V_4-₂	V_4-₃	-	V_4-₅	V_4-₆	V_4-₇	V_4-_мтс	V_4-_усс
5	V_5-1	V_5-2	V_5-3	V_5-4	-	V_5-6	V_5-7	V_5-мтс	V_5-усс
б	V_6-1	V_6-2	V_6-3	V_6-4	V_6-5	-	V_6-7	V_6-мтс	V_6-усс
7	V_7-₁	V_7-₂	V_7-₃	V_7-₄	V_7-₅	V_7-₆	-	V_7-_мтс	V_7-_усс
МТС	V_мтс-1	V_мтс-2	V_мтс-3	V_мтс-4	V_мтс-5	_Vмтс-6	_Vмтс-7	-	-

Методика расчета требуемой пропускной способности цифрового кольца сводится к выполнению следующего :

1) Вычисляются нагрузки от (к) АТС Y_ij - АТС, вводимые в i-м и выводимые в j-м пунктах, путем суммирования всех межстанционных нагрузок, циркулирующих между указанными пунктами кольца, где i = 1, 2, …, N; j = 1, 2, N; N — количество пунктов ввода-вывода в кольце.

2) Отдельно определяются нагрузки от АМТС, к АМТС и к УСС

(Y_ij – АТС), (Y_ij - АМТС, Y_ij – УСС), вводимые в i -м и выводимые в j -м пунктах (если они имеются), путем суммирования всех соответствующих нагрузок, циркулирующих между указанными пунктами кольца.

3) По методике, приведенной в разделе 2.3, рассчитывается число каналов, необходимое для обслуживания каждой из найденных выше нагрузок (Y_ij – АТС), (Y_ij - АМТС, Y_ij – УСС).

4) Полученные результаты емкостей пучков соединительных линий округляются до 30 в большую сторону для определения числа первичных цифровых потоков Е1 в каждом участке межстанционной связи.

5) Подсчитывается необходимое число первичных цифровых потоков на каждом к-м участке кольца V_k путем суммирования числа всех первичных цифровых потоков, задействованных на соответствующем участке, где А; — номер участка кольца, к = 1, 2, .... К; К — общее число участков кольца.

6) Выбирается участок кольца, на котором требуется наибольшее количество первичных цифровых потоков V_kmax.

7) С учетом запаса на развитие сети полученное число V_kmax увеличивается на 30-40% (запас емкости кольца может быть другим при соответствующем обосновании специфических условий развития сети).

8) Выбор типа системы передачи SDH для реализации цифрового кольца осуществляется с учетом максимального количества первичных цифровых потоков, которые может обеспечить соответствующая система:

- STM-1 — 63 потока Е1;

- STM-4 — 252 потока Е1;

- STM-16 — 1008 потоков Е1.

Если требуемая канальная емкость цифрового кольца выше одной из стандартных емкостей системы SDH, то выбирается система более высокого уровня или на сети образуются два или несколько колец. В случае нескольких колец все станции на сети распределяются приблизительно поровну (с учетом их емкости) между кольцами, чтобы емкости цифровых потоков разных колец были бы, по возможности, одинаковыми. Для связи двух колец используется один или два шлюзовых мультиплексора ввода-вывода. При определении емкости цифровых потоков каждого кольца необходимо учитывать цифровые потоки от (к) станциям другого кольца.

2.2 Определения пропускной способности цифрового кольца

Необходимая пропускная способность цифрового кольца, обеспечивающего межстанционную связь на ГТС без опорно-транзитных станций (см. рисунок 2), рассчитывается в следующей последовательности.

В кольце используются четыре мультиплексора ввода-вывода нагрузки (или кросс коннектора), обозначенные на рисунке 2 как А, В, С и D. В мультиплексор А включены ОПС-1 и ОПС-4. В мультиплексор В включены АМТС, ОПС-2, ОПС-5, ОПС-6. Мультиплексор С соединен с ОПС-3, а мультиплексор D — ОПС-7 и УСС. Участки кольца между мультиплексорами обозначены I, II, III и IV.

Так как в рассматриваемой сети отсутствуют транзитные и опорно-транзитные станции, обеспечивающие групповое использование пучков соединительных линий на отдельных участках сети, то все пучки между всеми станциями сети можно считать независимо на основании соответствующих нагрузок.

ОПС-7 ОПС- 3

Рисунок 2 - Пример кольцевой структуры ГТС

Значения емкостей пучков округляются в большую сторону до числа, кратного 30, и полученные числа делятся на 30. Таким образом, получается таблица емкостей пучков соединительных линий в первичных цифровых трактах (ПЦТ) 2,048 Мбит/с. Для рассматриваемого примера сети такая таблица будет иметь следующий вид (см. таблицу 4).

Т а б л и ц а 4 - Емкости пучков межстанционных связей

№ ОПС	1	2	3	4	5	6	7	МТС	УСС
1	-	V_1-2	V_1-3	V_1-4	V_1-5	V_1-6	V_1-7	V_1-_мтс	V_1-_усс
2	V_2-1	-	V_2-3	V_2-4	V_2-5	V_2-6	V_2-7	V_2-_мтс	V_2-_усс
3	V_3-₁	V_3-₂	-	V_3-₄	V_3-₅	V_3-₆	V_3-₇	V_3-_мтс	V_3-_усс
4	V_4-₁	V_4-₂	V_4-₃	-	V_4-₅	V_4-₆	V_4-₇	V_4-_мтс	V_4-_усс
5	V_5-1	V_5-2	V_5-3	V_5-4	-	V_5-6	V_5-7	V_5-мтс	V_5-усс
б	V_6-1	V_6-2	V_6-3	V_6-4	V_6-5	-	V_6-7	V_6-мтс	V_6-усс
7	V_7-₁	V_7-₂	V_7-₃	V_7-₄	V_7-₅	V_7-₆	-	V_7-_мтс	V_7-_усс
МТС	V_мтс-1	V_мтс-2	V_мтс-3	V_мтс-4	V_мтс-5	V_мтс-6	V_мтс-7	-	-

Далее заполняется таблица ПЦТ, вводимых в i-м и выводимых в j-м мультиплексорах цифрового кольца. Для рассматриваемого примера таблица ПЦТ будет иметь вид (см. таблицу 5):

Т а б л и ц а 5 - Межстанционные ПЦТ кольцевой структуры

Мультиплексоры ввода ПЦТ	Мультиплексоры вывода ПЦТ				Сумма вводимых ПЦТ
Мультиплексоры ввода ПЦТ	А	В	С	D	Сумма вводимых ПЦТ
А	-	V_A-B	V_A-C	V_A-D	V_∑A
В	V_B-A	-	V_B-C	V_B-D	V_∑B
С	V_C-A	V_C-B	-	V_C-D	V_∑C
D	V_D-A	V_D-B	V_D-C	-	V_∑D

В последнем столбце таблицы 5 приведены суммы всех элементов каждой строки, которые определяют суммарное число ПЦТ, вводимых в соответствующих мультиплексорах. Для рассматриваемого примера формулы для расчета пучков ПЦТ, вводимых и выводимых в соответствующих мультиплексорах, имеют вид:

V_А-В = V_1-2+V_1-5+V_1-6+V_1-АМТС+V_4-2+V_4-5+V_4-6+V_{4- АМТС};

V_А-С = V_1-3+V_4-3;

V_А-D = V_1-7+V_{1- УСС} +V_4-7+V_4-УСС;

V_B-A= V_2-1+V_2-4+V_5-1+V_5-4+V_6-1+V_6-4+V_АМТС _-1+V_АМТС _-4;

V_B_-C = V_2-3+V_5-3+V_6-3+V_АМТС _-3;

V_B_-D = V_2-7+V_{2- УСС} +V_5-7+V_{5- УСС} +V_6-7+V_6-
УСС + V_{6- УСС} +V_АМТС _-7;

V_C-A= V_3-1+V_3-4;

V_{C- B}= V_3-2+V_3-5+V_3-6+V_3-_АМТС;

V _C-D = V_3-7+V₃-_УСС;

V _D-A = V_7-1+V_7-4;

V _D-B = V_7-2+V_7-5+V_7-6+V₇-_АМТС;

V _D-C = V_7-3;

Общее число ПЦТ на каждом участке кольца определяется суммарным значением ПЦТ. вводимых на данном участке (в мультиплексоре начала участка), и ПЦТ, проходящих транзитом по данному участку от мультиплексоров других участков кольца. Для рассматриваемого примера в кольце имеются четыре участка. Формулы для расчета суммарного числа ПЦТ на каждом участке кольца имеют вид:

V_I = V_∑A + V_D_-B + V_C_-B + V_D_-C;

V_II= V_∑B + V_A-C + V_D-C + V_A-D;

V_III = V_∑C + V_A-D + V_B-D + V_A-B;

V_IV = V_∑D + V_C-A a+ V_B-A + V_C-B;

Требуемая пропускная способность цифрового кольца определяется максимальным значением пропускной способности отдельного участка. Используя полученное значение и данные таблицы 2, выбирается требуемый тип синхронного транспортного модуля STM.

Задача 2.3 Расчет возникающих и межстанционных нагрузок

Расчет интенсивности возникающей от абонентов нагрузки на ГТС, а также распределение интенсивности нагрузки по направлениям должны основываться на статистических данных, при отсутствии которых на сетях малой и средней емкости допускается рассчитывать интенсивность возникающих нагрузок по данным таблицы 6. Выбор варианта производить по последней цифре номера зачетной книжки.

Т а б л и ц а 6 – Варианты заданий

Параметр	Последняя цифра номера зачетной книжки
Параметр	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Нумерация сети	5-ти зн.	6 – ти зн.	6 -ти зн.	5- ти зн.	6 -ти зн.	5-ти зн.	6 -ти зн.	5-ти зн.	5-ти зн.	6 -ти зн.
Численность населения городов	До 20 тыс. чел.	От 100 до 500 тыс. чел.	От 20 до 100 тыс. чел.	От 500 до 1 млн. чел.	До 20 тыс. чел.	От 20 до 100 тыс. чел.	От 500 до 1 млн. чел.	От 100 до 500 тыс. чел.	От 20 до 100 тыс. чел.	До 20 тыс. чел.
Число станций сети	10	12	15	20	15	12	20	12	15	10

Задание :

Произвести расчет возникающих нагрузок на проектируемой АТС для утреннего и вечернего ЧНН:

- рассчитать внутристанционную нагрузку;

- произвести расчет исходящей нагрузки;

Т а б л и ц а 7 - Средняя исходящая нагрузка для абонентов

Тип АЛ

Среднее количество

вызовов в ЧНН на 1 АЛ (С)

Средняя продолжительность занятия (t), с

Средняя интенсивность исходящей

нагрузки на 1 АЛ в ЧНН (у), Эрл

Время,

Исп. для расчета

нагрузки

5-зн.

нумер.

6-зн.

нумер.

5-зн.

нумер.

6-зн.

нумер.

5-зн.

нумер.

6-зн.

нумер.

Индивидуального

Пользования (кв.)

0,65

0,9

0,8

1,1

99,6

100

0,018

0.025

0,022

0,030

Утренний. ЧНН

Вечерний ЧНН

Народно-хозяйст-

венного сектора:

а) «делового»

6)«спального» района города

3,5

1,1

4,0

1,2

56,6

82,0

0,055

0,025

0,070

0,030

Утренний ЧНН вечернее время или

Вечерний ЧНН утреннее время

Таксофон местной

связи

7,5

8,0

9,5

10,5

144

0,15

0,2

0,27

дневной ЧНН

вечерний ЧНН

Таксофон междугородный (исх. связи)

0,65

дневной ЧНН вечернее время

Районный ПГП с серийным исканием

0,6

Вечерний ЧНН утреннее время

Линии от малых

УАТС, на правах абонента

0,075

Утренний ЧНН вечернее время

Устройство передачи данных (соединение по телефонному алгоритму)

0,075

Факс гр. 2, 3 (соединение по телефонному алгоритму)

0,15

утренний ЧНН вечернее время

Продолжение таблицы 7

Тип АЛ

Среднее количество

вызовов в ЧНН на 1 АЛ (С)

Средняя продолжительность занятия (t), с

Средняя интенсивность исходящей

нагрузки на 1 АЛ в ЧНН (у), Эрл

Время,

Исп. для расчета

нагрузки

5-зн.

нумер.

6-зн.

нумер.

5-зн.

нумер.

6-зн.

нумер.

5-зн.

нумер.

6-зн.

нумер.

Абонент ЦСИС. УПАТС ЦСИС-ОПТС

а) нагрузка на доступ (2B+D)

б) нагрузка на доступ (30B+D)

0,25

утренний ЧНН вечернее время

Средняя интенсивность исходящей нагрузки для утреннего и вечернего времени рассчитывается по формулам (1) и (3).

_{Методические
указания к выполнению задания 2.2}

Для расчета объема оборудования проектируемых станций необходимо знать величины нагрузок, поступающих на станцию от других АТС сети, а также величину внутристанционной нагрузки.

Определение возникающей нагрузки проектируемых АТС проводится отдельно для утреннего и вечернего ЧНН, затем выбирается из двух значений максимальное, которое принимается за расчетную нагрузку.

Утренний ЧНН вычисляется по формуле:

Y_утр. _чнн=Yi_{утр. чнн}+_{Yутр. время} , (1)

где Y_i_{утр.чнн} — суммарная нагрузка для всех категорий абонентов, имеющих максимальный утренний ЧНН;

Y_i_{утр.чнн}=N_i*Y_i , (2)

где N_i — количество абонентов i-й категории; Y_i — интенсивность нагрузки абонента i-й категории (см. таблицу 7);

Y_{утр.время} — добавочная суммарная нагрузка, создаваемая во время утреннего ЧНН, абонентами тех категорий /, которые имеют вечерние ЧНН:

Y_{утр. время} = , (3)

Y_j_{веч. чнн} — суммарная нагрузка для абонентов категорий j, имеющих максимальный ЧНН — вечерний;

Y_j_{веч. Чнн} = N_j*y_j , (4)

где N_j - количество абонентов j-й категории; у_j - удельная интенсивность нагрузки абонента j-й категории (смотри таблицу 7);

К - коэффициент концентрации нагрузки; T = 24 ч — период суточной нагрузки, но с учетом того, что в вечернее время нагрузка значительно меньше дневной, Т можно принять равным 16 ч.

При отсутствии статистических данных К = 0,1, т.е.

. (5)

Аналогичным образом подсчитывается возникающая нагрузка в вечерний ЧНН:

. (6)

При проектировании цифровых АТС следует учитывать включение телефонных аппаратов с многочастотным набором номера DTMF, количество которых определяется оператором сети путем прогнозирования:

, (7)

где k_DTMF – доля телефонных аппаратов с многочастотным набором в общей емкости станции;

Y_возн.р– возникающая нагрузка проектируемой АТС, Эрл;

t_DTMF = 0,08 n – время набора номера частотным способом (n – число цифр номера);

t_ОС = 3-4 с – время слушания сигнала «Ответ станции»; ti – среднее время одного занятия, с (см. таблицу 7).

Таким образом, общая нагрузка определяется выражением

, (8)

где Y_возн.р. – максимальное значение, выбранное из Y_{утр.чнн} и Y_{веч.чнн}.

Для определения внутристанционной нагрузки рассчитывается доля возникающей нагрузки каждой АТС в общей возникающей нагрузке сети (без учета нагрузки к АМТС):

, (9)

, (10)

где n – число станций сети.

Используя m_i, (см. таблицу 8), определяется доля внутристанционного сообщения К_вн._i.

Т а б л и ц а 8 - Нормы, используемые при расчете интенсивности исходящей и входящей нагрузки по различным направлениям связи и пучкам каналов на ГТС

Интенсивность возникающей абонентской нагрузки АТС в процентах от общей интенсивности возникающей абонентской нагрузки сети m_i	Процент интенсивности внутристанционной нагрузки от интенсивности возникающей нагрузки АТС K_внi	Интенсивность возникающей абонентской нагрузки АТС в процентах от общей интенсивности возникающей абонентской нагрузки m_i	Процент интенсивности внутристанционной нагрузки от интенсивности возникающей нагрузки АТС K_внi
0,5	16,0	11,0	28,3
1,0	18,0	12,0	30,0
1,5	18,7	13,0	31,5
2,0	19,0	14,0	32,9
2,5	19,2	15,0	33,3
3,0	19,4	20,0.	38,5
3,5	19,7	25,0	42,4
4,0	20,0	30,0	46,0
4,5	20,2	35,0	50,4
5,0	20,4	40,0	54,5
5,5	20,7	45,0	58,2
6,1	21,0	50,0	61.8
6,5	21,7	55,0	66,6
7,0	22,6	60,0	69.4
7,5	23,5	65,0	72,8
8,0	24,2	70,0	76,4
8,5	25.1	75,0	80,4
9,0	25,8	80,0	81,3
9,5	26,4	85,0	88,1
10,1	27,4	90,0	92,2
10,5	27,6	100,0	100.0

Внутристанционная нагрузка для каждой АТС определяется по формуле:

. (11)

Тогда величина исходящей нагрузки :

_, (12)

где Y _УСС – нагрузка к узлу спецслужб (УСС).

На сетях средней и малой емкости при отсутствии статистических данных от операторов интенсивность нагрузки к УСС следует принимать 2 % общей абонентской нагрузки.

Интенсивности исходящих нагрузок от каждой АТС распределяются пропорционально интенсивностям исходящих нагрузок других АТС сети, т.е.

Y_i_j= , (13)

Нагрузка к АМТС определяется по формулам:

Y_зсл=a_зсл * N , (14)

Y_слм=a_слм * N , (15)

где а_зсл и а_слм — удельные междугородние нагрузки, определяемые по

таблице 9;

N — число абонентов АТС.

Т а б л и ц а 9 - Нагрузка на ЗСЛ и СЛМ

Численность населения городов	Средняя нагрузка от одного абонента по исходящим (ЗСЛ) и входящим (СЛМ) междугородным линиям, Эрл
Численность населения городов	a_зсл	а_слм
До 20 тыс. чел.	0,0025	0,0020
От 20 до 100 тыс. чел.	0,0025	0,0020
От 100 до 500 тыс. чел.	0,0020	0,0015
От 500 до 1 млн. чел.	0,0015	0,0010
Примечания. 1. Среднее время занятия ЗСЛ — 150 с. 2. Среднее время занятия СЛМ —126 с.

При использовании данных таблицы 7 необходимо принимать во внимание следующее:

- факсимильные аппараты группы два и три включаются в АТС по аналоговым двухпроводным АЛ. В нагрузке, указанной в таблице 7, учтена нагрузка, создаваемая передачей изображения, и нагрузка, создаваемая телефонными соединениями и разговорами. Факсимильные аппараты группы четыре включаются по цифровым АЛ, нагрузка от этих аппаратов включена в нагрузку от абонента ЦСИС;

- в нагрузке оконечных установок передачи данных, подключаемых к аналоговым двухпроводным АЛ, указанной в таблице 7, учтена нагрузка, создаваемая передачей данных, а также нагрузка, создаваемая телефонными соединениями и разговорами;

- средняя суммарная нагрузка на абонента сотовой сети связи с учетом прогнозирования развития этой услуги составляет 0,02 Эрл. Процент нагрузки, направленный от (к) ТфОП, определяется по данным оператора сети. Ориентировочно на ГТС этот показатель может быть от 50 до 80%.

Средняя суммарная нагрузка на аналоговую абонентскую линию транкинговой системы, подключаемой по абонентскому доступу, составляет 0,01 Эрл.

Средняя суммарная нагрузка на абонентскую аналоговую линию или линию ЦСИС, или радиоканал персонального радиовызова (ПРВ) — 0,3 Эрл.

Средняя суммарная нагрузка на абонентскую аналоговую линию, используемую для включения радиодоступа не более 0,1 Эрл.

В таблице 7 приводится средняя исходящая нагрузка для абонентов, включенных по аналоговым абонентским линиям, и доступу (2B+D) и (30B+D) для пользователей ЦСИС.

2.2.3 Расчет оборудования электронной системы - DRX 4

_{Задание:}

- рассчитать количество основных модулей : МХС, DTC, UTR. вариант определяется по предпоследней цифре номера зачетной книжки (см. таблицу 10).

Т а б л и ц а 10 – Варианты заданий

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
Параметр	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Кол-во АЛ	320	780	648	248	1024	256	521	848	568	348
Кол-во СЛ	324	512	224	256	512	448	564	600	464	228

_{Методические указания к выполнению задания 2.3}

Расчет оборудования DRX-4 может быть произведен, исходя из функциональных возможностей используемых плат и модулей.

Так как линейные абонентские платы Lc обеспечивают подключение до 8 абонентских линий, то количество этих плат рассчитывается по формуле:

N_lc=N/8, (16)

где N-количество абонентов, обслуживаемых данной станцией.

В каждом модуле (полке) устанавливается приемопередатчик UTR, который выпускается в двух вариантах:

-UTRM –для обслуживания MXC

-UTRD -для обслуживания DTC

Каждый UTRM обслуживает до 8 периферийных плат LC,поэтому количество приёмников UTRM определяется по формуле.

N_UTRM=N_LC/8, (17)

Число плат UTRD определяется числом плат DTC и DLC: для каждой платы DTC и DLC предусматривается один UTRD поэтому

N_UTRD= (N_DTC+N_DLC), (18)

где N_DTC и N_DLC – число соответствующих плат.

Плата MXC может обслуживать до 20 периферийных плат LC иUTR и устанавливается в каждом модуле . Количество плат MXC рассчитывается по формуле :

N_MXC=N_LC+N _UTRM \20, (19)

где N_LC и N _UTRM - количество плат LC и UTRM соответственно.

Число контроллеров межгрупповой связи GNS зависит от числа плат MXC,DTC и DLC. Один GNS обслуживает до 8 плат DTC или DLC.

Однако, следует заметить, что один GNS обслуживает максимум четырех MXC, поэтому контролеров межгрупповой связи GNS определяется по формуле:

N _GNS = N_MXC /4. (20)

_{3 Расчетно-графическая работа №2}

3.1 Методики суммирования показателей эффективности с различными весовыми коэффициентами.

Задание:

- оценить варианты сетей связи с точки зрения соответствия их характеристик заданным требованиям;

- сравнить объекты по выбранному основному критерию (например, время ожидания абонентом соединения не должно превышать требуемое);

-записать достоинство данной методики.

Все необходимые данные приведены в таблице 11, согласно варианту по последней цифре номера зачетной книжки.

Т а б л и ц а 11 - Характеристика сетей связи

Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0
	Требования	Сеть связи № 1		Сеть связи № 2	Сеть связи № 3
Коэффициент .исправного действия	0,96	0,98		0,97	0,94
Время ожидания, с	160	155		140	135
Коэффициент потерь, %	30	20		10	12
Количество обслуживающего персонала	126	116		121	134
Количество каналов связи	180	94		166	91
Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	1
	Требования		Сеть связи № 1	Сеть связи № 2	Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,96		0,97	0,95	0,98
Время ожидания, с	190		140	180	175
Коэффициент потерь, %	30		15	60		20
Количество обслуживающего персонала	127		125	125		130
Количество каналов связи	105		94	100		97

Продолжение таблицы 11

Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	2
	Требования	Сеть связи № 1	Сеть связи № 2	Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,98	0,96	0,95	0,98
Время ожидания, с	170	145	180	190
Коэффициент потерь, %	35	25	60	40
Количество обслуживающего персонала	129	124	127	132
Количество каналов связи	102	98	104	97
Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	3
	Требования	Сеть связи № 1	Сеть связи № 2	Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,94	0,96	0,95	0,98
Время ожидания, с	180	145	186	165
Коэффициент потерь, %	40	19	61	25
Количество обслуживающего персонала	127	125	125	130
Количество каналов связи	105	94	100	97
Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	4
	Требования	Сеть связи № 1	Сеть связи № 2	Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,93	0,94	0,91	0,97
Время ожидания, с	160	146	181	175
Коэффициент потерь, %	20	51	65	40
Количество обслуживающего персонала	126	127	120	130
Количество каналов связи	106	96	108	94
Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	5
	Требования	Сеть связи № 1	Сеть связи № 2	Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,96	0,97	0,95	0,98
Время ожидания, с	180	140	187	175
Коэффициент потерь, %	30	15	60	20
Количество обслуживающего персонала	130	125	112	133
Количество каналов связи	115	94	110	97

Продолжение таблицы 11

Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	6
	Требования	Сеть связи № 1			Сеть связи № 2		Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,98	0,97			0,94		0,98
Время ожидания, с	180	140			186		175
Коэффициент потерь, %	10	15			26		20
Количество обслуживающего персонала	117	120			115		130
Количество каналов связи	145	94			150		97
Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	7
	Требования		Сеть связи № 1		Сеть связи № 2		Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,94		0,96		0,93		0,98
Время ожидания, с	170		140		180		172
Коэффициент потерь, %	20		15		10		22
Количество обслуживающего персонала	107		125		105		130
Количество каналов связи	117		94		106		117
Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	8
	Требования	Сеть связи № 1		Сеть связи № 2				Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,97	0,96		0,98				0,90
Время ожидания, с	160	140		170				175
Коэффициент потерь, %	13	15		26				20
Количество обслуживающего персонала	141	125		139				130
Количество каналов связи	95	94		100				97
Показатель	Последняя цифра номера зачетной книжки
	9
	Требования		Сеть связи № 1			Сеть связи № 2	Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,97		0,99			0,85	0,91
Время ожидания, с	180		145			160	175
Коэффициент потерь, %	20		15			30	27
Количество обслуживающего персонала	108		125			105	130
Количество каналов связи	125		194			105	197

Методические указания к выполнению работы 3.1

Методика ограничений.

Сущность методики ограничений заключается в двухэтапном оценивании сравниваемых сетей связи. На первом этапе все сети проверяются на соответствие минимальным требованиям системы более высокого уровня иерархии (условно). Сети связи, не соответствующие этим требованиям, на втором этапе не рассматриваются. Второй этап заключается в определении наилучшей сети по одному важнейшему критерию.

В качестве примера проведем оценку трех типов структур сетей телефонной связи по этой методике. Предположим, что для обслуживания абонентов необходима сеть телефонной связи, отвечающая требованиям, приведенным в таблице 12.

Очевидно, что основным функциональным назначением проектируемой сети связи является своевременная передача поступающих сообщений с требуемой безопасностью и достоверностью.

В общем случае показателем своевременности связи является время установления соединения (t_уст), определяемое временем ожидания (t_ож.) и временем непосредственного предоставления установленного соединения

(t_прс ).

t _уст. = t _ож. + t _прс , (21)

Т а б л и ц а 12 - Характеристика сетей связи

Показатель	Требования	Сеть связи № 1	Сеть связи № 2	Сеть связи № 3
Коэффициент исправного действия	0,95	0,96	0,97	0,98
Время ожидания, с	180	145	140	175
Коэффициент потерь, %	50	30	10	20
Количество обслуживающего персонала	125	120	125	130
Количество каналов связи	100	95	96	93

При проведении расчетов будем считать, что для телефонной сети связи определяющим является время ожидания абонентом соединения. Основным критерием оценки в этом случае служит время ожидания абонентом соединения, не превышающим требуемого

(Т_ож^тр). t _ож ≤ Т_ож^тр . (22)

Таким образом, оценивание производится не по показателю качества функционирования сети (пропускной способности, устойчивости, мобильности и др.), а по показателю качества связи: своевременности (внешнему показателю сети связи).

На первом этапе оцениваются варианты сетей связи с точки зрения соответствия их характеристик заданным требованиям. Из таблицы 12 видно, что сеть связи №…не удовлетворяет требованию по критерию количества обслуживающего персонала (L< L_Tp), поэтому для дальнейшего рассмотрения остаются сети связи № … и № …..

На втором этапе сравниваются объекты по выбранному основному критерию (например, время ожидания абонентом соединения не должно превышать требуемое). В соответствии с этим критерием предпочтение отдается сети связи № ….

Это обусловлено тем, что после первого этапа все объекты, отвечающие требованиям, ставятся в равные условия, хотя могут иметь существенные различия по частным показателям. В данном примере, предпочтение по времени ожидания в …..секунд сыграло решающую роль при сравнении сетей № …и № …. Худшая была признана сеть связи №…., имеющая время ожидания всего на ….секунд больше, чем сеть связи № …, но меньшие затраты по обслуживающему персоналу и количеству каналов. очевидно, что по совокупности показателей сеть связи № …уступает сети № …, но в соответствии с выбранным критерием ей отдается предпочтение. По этой причине методика ограничений применяется исключительно редко. В основном используется синтез двух методик: сначала выполняется первый этап методики ограничений, а затем объекты сравниваются с помощью методик расчета абсолютных или относительных показателей эффективности.

3.2 Расчет необходимого количества каналов передачи при планировании телефонной сети

Задание:

- Произвести расчет требуемого количества каналов – таблицы 13 и 14.

- Ответить письменно на вопросы:

- что определяет коэффициент готовности?

- что такое простой канал?

- дать определения канала электросвязи.

Т а б л и ц а 13

Параметр

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

L_i – длина простого

канала передачи

(км)

200

500

700

400

300

550

600

750

800

900

Т а б л и ц а 14

Параметр

Последняя цифра номера зачетной книжки

Количество резервных каналов.

Методические указания к выполнению работы 3.2

Важное значение для обслуживания абонентов с качеством не хуже «данного» имеет расчет необходимого количества каналов передачи на направлениях связи между узлами (центрами коммутации).

Каналы передачи образуются с помощью систем передачи, надежность которых определяется коэффициентом готовности, который в общем случае имеет вид:

К_ГКП= , (23)

где Т_о - среднее время наработки на отказ (между отказами),

Т_в - среднее время восстановления.

Для обеспечения обмена сообщениями между абонентами системы передачи предоставляют либо простой, либо составной типовой канал. Коэффициент готовности составного канала передачи зависит от коэффициентов готовности простых составляющих его каналов К_гпк и коэффициентов готовности центров коммутации К_ГЦК в соответствии с формулой:

К_ГКП = К_ГЦК* К_ГПК . (24)

Каналы передачи, как правило, отличны друг от друга по протяженности, и для того, чтобы можно было провести сравнительную оценку их коэффициентов готовности, введем понятие готовности каналa передачи, отнесенного к единице длины (для первичной сети - обычно к 100 км).

Тогда, используя выражение (1), коэффициент готовности простого канала длиной 100 км можно определить формулой

К_ГПК = _, (24)

где L_t - длина простого канала передачи за единицу измерения принято 100 км, т. е. при стокилометровой протяженности канала L_i_{=100 км} =1

Исходя из этого, коэффициент готовности канала передачи любой длины будет равен

К_ГКП= К_ГЦК* К^Li _ГПК , (25)

В случае, если для направления связи, на котором задействован один канал передачи, коэффициент готовности не соответствует предъявленным требованиям, то дополнительно используются резервные каналы передачи.

Общий коэффициент готовности канала передачи с учетом резерва в этом случае будет равен:

К_{ГКП
рез.}= 1 - [ (1 - К_{ГКП 1}) … (1 - К_{ГКП
n})] , (26)

где п - количество резервных каналов передачи.

Если считать, что все каналы передачи первичной сети междугородной связи образованы однотипной аппаратурой и имеют одинаковые коэффициенты готовности, то выражение (26) упрощается к виду

К_{ГКП рез.}= 1 - (1 - К_{ГКП 1})ⁿ, (27)

Количество необходимых резервных каналов передачи л определяется в результате преобразования выражения (26)

(1 - К_{ГКП 1})ⁿ = 1 - К_{ГКП рез.} , (28)

Перемножив обе части выражения (27) на 10, прологарифмируем:

n lg(1 - К_{ГКП 1}) = lg (1 - К_{ГКП
рез.}), (29)

Отсюда следует, что требуемое количество каналов п будет равно

n= . (30)

При этом п следует рассматривать как необходимое количество взаимонезависимых каналов передачи, которые должны соединять некоторый узел с остальными узлами в междугородной сети связи. Установлено, что п должно быть натуральным числом, и результат, полученный из выражения (29) должен округляться до числа, превышающего десятичную дробь. Например, при полученном по формуле (29) значении n= 2,3 требуемое количество каналов, соединяющих два узла, должно быть не меньше трех (n ≥ 3).

Список сокращений

SDH – синхронная цифровая иерархия (СЦИ)

STM – синхронный транспортный модуль

МВВ – мультиплексор ввода – вывода

ОВ – оптическое волокно

ОПС – опорная станция

ОПТС – опорно-транзитная станция

ПЦТ – первичный цифровой тракт

УСС – узел спецслужб

ЦКУ – цифровой кроссовый узел

ЦСИС – цифровая сеть с интеграцией служб

ЧНН – час наибольшей нагрузки

К_ГЦК– коэффициент готовности центров коммутации

Список литературы

1. Под редакцией В.Г. Карташевского и А.В. Рослякова «Цифровые системы коммутации для ГТС» - М.: Эко – Трендз. 2008 г. -374 с.

2. Гольдштейн Б.С, «Системы коммутации»: учебник для вузов – 2-е изд. – СПб: БХВ – Санкт – Петербург, 2004 г. -318 с.

3. Абилов А.В. Сети связи и системы коммутации. - М.: Радио и связь, 2004 – 288 с.

4. Иванова О.Н. Автоматическая коммутация. - М.: Радио и связь, 1988.-624 с.

5. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи. - М.: Радио и связь, 1998. – 423 с.

6. Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной коммутации. -М.: Эко-Трендз, 2001.- 184 с.

Содержание

Введение 3

1 Требования к выполнению и оформлению РГР 4

2 Задания, исходные данные и методические указания к выполнению расчетно-графической работы №1 5

_{Методические указания к выполнению
задания 2.1 6}

2.2 Определения пропускной способности цифрового кольца 10

_{Методические указания к выполнению
задания 2.2 14}

_{Расчет оборудование электронной
системы DRX-4
18
Методические указания к выполнению задания 2.3                                            18}

_{3 Расчетно-графическая работа
№2 19}

3.1 Методики суммирования показателей эффективности с различными весовыми коэффициентами 19 Методические указания к выполнению работы 3.1 22

3.2 Расчет необходимого количества каналов передачи при планировании телефонной сети 24

Методические указания к выполнению работы 3.2 25

4   _{Список
сокращений

26}

_{Список литературы
27}

6 Содержание ₂₈

Сводный план 2011г., поз. 144