Занятие №1 Структурные схемы межстанционных связей аналого-цифровых городских телефонных сетей Методические указания

Аналого-цифровые городские телефонные сети (ГТС) строятся с использованием технологии коммутации каналов (КК). При этом от исходящего оконечного устройства (ОУ), в рассматриваемом случае это телефонный аппарат (ТА), к входящему ОУ устанавливается соединение на все время сеанса связи. Канал связи на время сеанса остается занятым, даже если сообщение по нему не передается. Между ОУ организуется аналоговый, составной аналогово-цифровой или цифровой так называемый «прозрачный» канал связи.

Аналоговый канал с фиксированной полосой частот  f = 0,3 3,4 кГц называется каналом тональной частоты (ТЧ).

Цифровой канал с фиксированной скоростью передачи =64 кбит/с называется основным цифровым каналом (ОЦ). Составной аналого-цифровой канал связи образуется путем последовательного соединения каналов ТЧ и ОЦ.

Основным достоинством технологии КК является возможность передачи сообщений в режиме реального времени без задержек.

Основные недостатки технологии КК:

• ниже по сравнению с технологией коммутации пакетов (КП) пропускная способность каналов;

• невозможность в течение одного сеанса связи динамически изменять ширину полосы частот или скорость передачи, что необходимо, например, при передаче мультимедийных сообщений.

По структуре различают следующие типы ГТС:

• нерайонированные;

• районированные без узлов;

• районированные с одним узлом в соединительном тракте (с УВС);

• районированные с двумя узлами в соединительном тракте (с УИС и УВС).

На аналого-цифровых ГТС средняя величина интенсивности суммарной исходящей и входящей нагрузки в час наибольшей нагрузки (ЧНН) по одной абонентской линии (АЛ) составляет 0,10,12 Эрл., т.е. в течение часа наибольшей нагрузки одна АЛ занята по исходящей и входящей связи всего 67 минут. При емкости ГТС менее 8 тыс. номеров на сети строится одна АТС и сеть называют нерайонированной (рис.1.1).

Для сокращения длины абонентских линий на ГТС применяются концентраторы (К), подстанции (ПС), учрежденческо-производственные АТС (УПАТС).

При прочих равных условиях с ростом емкости АТС увеличивается средняя протяженность АЛ. При емкости аналого-цифровой ГТС более 8 тыс. номеров обычно применяется районирование, т.е. территория города делится на телефонные районы, в каждом из которых строится районная АТС. При этом сокращается средняя протяженность АЛ. Соединительные линии межстанционной связи имеют более высокое среднее использование, по сравнению с АЛ.

Обозначения:

АТС – автоматическая телефонная станция;

АТМС - автоматическая междугородная телефонная станция;

УПАТС - учрежденческо-производственная АТС;

ПС - подстанция;

УСС - узел специальных служб;

К - концентратор;

АЛ - абонентская линия;

СЛ - соединительная линия;

СЛМ - соединительная линия междугородная;

ТА - телефонный аппарат;

ЗСЛ - заказно-соединительная линия;

МГК - междугородный канал.

Рис. 1.1. Схема нерайонированной ГТС

Между собой АТС обычно связываются по полносвязной схеме («каждая с каждой»). Такие сети называются районированными без узлов (рис.1.2). Оценим среднее использование одной соединительной линии (СЛ) между АТС на такой ГТС.

Пусть емкость ГТС равна 80 тыс. номеров, емкость каждой АТС – 10 тыс. номеров, т.е. на ГТС всего 8 АТС. Нумерация абонентских линий в этом случае пятизначная х₁х₂х₃х₄х₅; х₁  0,8. Первая цифра номера (за исключением цифр 8 и 0) – код АТС. Между аналоговыми АТС обычно организуются линии одностороннего занятия. Между цифровыми АТС могут организовываться СЛ одностороннего занятия, а при использовании сигнализации по общему каналу (ОКС-7) – двустороннего занятия.

Пусть средняя исходящая от одного абонента нагрузка в ЧНН равна а_исх = 0,05 Эрл. Тогда от всех абонентов одной АТС интенсивность исходящей нагрузки равна А_исх = 0,05  10000 = 500 Эрл. Для простоты рассуждений будем считать, что эта нагрузка распределяется равномерно между всеми АТС. Тогда интенсивность нагрузки на пучок исходящих межстанционных СЛ от АТС_i к АТС_j составит У_ij = А_исх / 8 = 500/8 60 Эрл.

При допустимой величине потерь сообщений на пучке СЛ между АТС Р_ij=1% среднее использование одной СЛ в пучке с односторонним занятием линий составит:

- при неполнодоступном включении линий с доступностью Д =10 число СЛ

_НПД = У_ij + = 1,5860 +2,9 =98,

а среднее использование одной СЛ в пучке

Эрл;

- при полнодоступном включении линий по таблицам 1-ой формулы Эрланга соответственно Эрл.

В пучке с двусторонним занятием линий интенсивность нагрузки на пучок удваивается У_дв = У_ij + У_ji = 120 Эрл. Число СЛ _дв = 138, среднее использование СЛ Эрл.

Во избежание перегрузки СЛ при случайных колебаниях интенсивности нагрузки предельное среднее использование СЛ в пучке не должно превышать в соответствии с рекомендацией Q.543 Международного союза электросвязи (МЭС-Т) значения Эрл. Поэтому в рассматриваемом случае число СЛ в пучке двустороннего занятия будет рассчитываться путем деления интенсивности нагрузки, обслуженной пучком линий двустороннего занятия , на величину предельно допустимого использования одной линии

.

Как видно из этой оценки, среднее использование СЛ в 6 – 8 раз выше среднего использования АЛ (двухпроводная АЛ является линией двустороннего занятия).

Емкость цифровых АТС может достигать нескольких десятков тысяч номеров. При прочих равных условиях с ростом емкости АТС растет интенсивность нагрузки, поступающей на пучки СЛ межстанционной связи. Поэтому полносвязная схема в цифровых ГТС с коммутацией каналов может быть экономически оправданной при емкости ГТС в несколько сот тысяч номеров.

Однако вернемся к аналого-цифровым ГТС. Пусть емкость такой ГТС равна 800 тыс. номеров, а емкость АТС – 10 тыс. Тогда число АТС на сети составит 80.

Рис.1.2. Схема районированной ГТС без узлов

В предположении равномерного распределения нагрузки между всеми АТС интенсивность нагрузки, поступающей на пучок СЛ одностороннего занятия при полносвязной схеме связи АТС, составит

При неполнодоступном включении линий с доступностью D = 10 и Р=0,01 число СЛ

и среднее использование одной линии в пучке

Эрл.

В полнодоступном пучке двустороннего занятия число линий V_дв = 20,

Эрл.

Столь низкое среднее использование СЛ для ГТС такой емкости делает экономически не оправданным применение полносвязной схемы связи всех АТС сети. Поэтому в аналого-цифровых ГТС емкостью свыше 80 тыс. номеров применяется узлообразование. На сети образуются узловые районы емкостью 100 тыс. номеров. АТС, расположенные на территории одного узлового района, обычно связываются по полносвязной схеме, а связь к АТС других узловых районов организуется через узлы входящих сообщений (УВС) (рис. 1.3).

Легко рассчитать, что в предположении равномерного распределения нагрузки от АТС к восьми узловым районам интенсивность нагрузки на направлении АТС – УВС составит порядка 60 Эрл и среднее использование СЛ приближается к максимально допустимому. Пучок СЛ от АТС к УВС обслуживает сообщения от 10 тыс. абонентов к 100 тыс. На ГТС емкостью от 80 тыс. номеров и до 800 тыс. номеров используется шестизначная нумерация абонентских линий: х₁х₂х₃х₄х₅х₆; х₁  0,8.

По первой цифре абонентского номера выбирается группа абонентов емкостью 100 тысяч номеров. Код УВС – однозначный. По второй цифре выбирается абонентская группа емкостью 10 тыс. номеров. Код АТС – двузначный.

Рассмотрим структуру аналого-цифровой ГТС с двумя узлами в соединительном тракте.

В общем случае при цифровизации телефонных сетей могут использоваться стратегии замещения, цифровых островов и наложения. В условиях нашей страны принята стратегия наложения. При использовании этой стратегии цифровая составляющая сети может строиться по принципам, отличным от принципов построения аналоговой составляющей сети. При этом цифровые и аналоговые станции могут располагаться в одном здании и обслуживать абонентов, расположенных на одной и той же территории.

При проектировании и построении межстанционных связей аналого-цифровых ГТС с УИС и УВС необходимо придерживаться следующих принципов:

1. Ёмкости АТС должны быть кратны 10 тыс. номеров.

2. Ёмкости узловых районов должны быть кратны 100 тыс. номеров.

3. В соединительном тракте должно быть, как правило, не более одного

перехода с одной системы сигнализации на другую.

Например, АТС ДШ → УИС ДШ → УВС ДШ  АСТКУ; АТСКУ → УИСК → УВСК  АТС ДШ;

АТС ДШ → УИС ДШ  УВСК → АТСКУ;

АТСКУ → УИСК  УВС ДШ → АТС ДШ.

4. Цифровые АТС должны образовывать цифровые узловые районы.

5. Между цифровыми АТС соединительный тракт должен быть цифровым,

т.е. он не должен содержать аналоговых вставок.

6. При связи аналогового коммутационного оборудования с цифровым

аналого–цифровые преобразователи должны устанавливаться на стороне

аналогового оборудования.

7. В цифровые коммутационные станции и узлы должны включаться, как

правило, цифровые СЛ.

Обозначения: УВС – узел входящих сообщений;

УВСМ – узел входящих сообщений междугородный;

УЗСЛ – узел заказно-соединительных линий;

УР – узловой район.

Рис. 1.3. Схема районированной ГТС с УВС

Как и выше, пусть емкость каждой АТС равны 10 тыс. номеров, емкость каждого узлового района – 100 тыс. номеров. Пусть на сети действует семизначная нумерация и ёмкость ГТС равна 8 млн. номеров. На такой сети будет 80 узловых районов. В этом случае структура ГТС с одним узлом в соединительном тракте экономически не оправдана, т.к. от АТС к УВС интенсивность нагрузки не превышала бы 6 Эрл. Для повышения среднего использования СЛ сеть строится с двумя узлами в соединительном тракте (рис.1.4).

Узел исходящих сообщений (УИС) объединяет потоки сообщений от всех АТС «своего» узлового района и распределяет их по направлениям к узлам входящих сообщений других узловых районов. Пучок соединительных линий от УИС к УВС обслуживает сообщения от группы абонентов емкостью 100 тысяч к группе абонентов емкостью 100 тысяч, что обеспечивает среднее использование одной СЛ 0,7 – 0,8 Эрл.

По первой цифре абонентского номера выбирается миллионная группа абонентов. Оборудование АТС по первой цифре номера выбирает пучок СЛ к узлу исходящих сообщений (УИС), обслуживающему исходящее сообщение от 10 тыс. абонентов АТС к одному миллиону абонентов. При принятых предположениях интенсивность нагрузки на этом направлении составит порядка 60 Эрл. К другой миллионной группе абонентов соединение будет устанавливаться через другой УИС.

Оборудование УИС по второй цифре номера выбирает пучок СЛ к УВС, обслуживающему входящие сообщения от 100 тыс. абонентов узлового района, в котором расположен УИС, к 100 тыс. абонентов узлового района, в котором расположен УВС. Узел входящих сообщений собирает сообщения от абонентов всей сети, кроме абонентов своего узлового района.

По третьей цифре номера выбирается направление связи от УВС к АТС. Код УВС на такой сети – двузначный, а код АТС – трехзначный.

Число СЛ на направлении от УВС к АТС при полнодоступном их включении обычно рассчитывается путем деления интенсивности поступающей на это направление нагрузки на предельное среднее использование СЛ – 0,8 Эрл.

Задание.

Используя исходные данные, приведенные в табл.1.1, изобразить структурную схему фрагмента ГТС. На схеме показать три узловых района, в каждом - по две АТС. Станции, расположенные в одном узловом районе (УР), соединить прямыми пучками линий. В каждом аналоговом УР число УИС установить по числу миллионных групп нумерации на сети. В цифровом УР установить один совмещенный узел исходящих и входящих сообщений (УИВСЭ). Каждую АТС связать с цифровой автоматической междугородной телефонной станцией (АМТСЭ) и с узлом спецслужб (УСС). В каждом узловом районе включить по одному телефонному аппарату (ТА), один из которых включить в учреденческо-производственную АТС (УПАТС). На схеме показать допустимую величину потерь сообщений на всех участках сети при связи трех ТА между собой.

На рис. 1.5 приведены допустимые нормы потерь сообщений от абонента до абонента для вновь проектируемых сетей.

Рассчитать суммарную величину потерь сообщений между каждыми двумя телефонными аппаратами, изображенными на схеме.

Присвоить номера телефонным аппаратам, коды всем АТС, УИС, УВС, УР.

Уметь пояснить последовательность передачи цифр номера в оборудование АТС, УИС, УВС и способы кодирования при передаче цифр номера на различных участках соединительного тракта при установлении различных видов соединений на сети. Для любого участка соединительного тракта уметь рассчитать емкости исходящей и входящей абонентских групп, вызовы между которыми обслуживаются пучком СЛ на рассматриваемом участке.

Таблица 1.1. Исходные данные для выполнения задания

Принять емкость каждой АТС – 10 тыс. номеров,

каждого УР – 100 тыс. номеров.

Коэффициент использования нумерации на сети принять не более 0,8.

Так, при емкости ГТС 1 млн. номеров на ГТС должно быть организовано две миллионные группы нумерации.