Проектирование ГТС на базе SDH

Министерство РФ по связи  и информатизации

Сибирский государственный  университет

телекоммуникаций  и информатики

кафедра АЭС

 Курсовой проект

  по курсу сети связи:

       «Проектирование ГТС на базе SDH»

Выполнил:

   ст.гр. АС-73

    Иванова К.В.

Проверил:

     Егунов М.М.

Новосибирск 2011

Содержание

Задание на курсовую работу

Введение………………………………………………………………………….3

1. Разработка схемы построения ГТС…………………………………………..4

1.1. Анализ  способов построения местных  телефонных сетей общего пользования………………………………………………………………………4

1.2. Обоснование  выбора способа построения проектируемой  сети .......8

1.3. Разработка  нумерации абонентских линий………………………....10

2. Расчет интенсивности  нагрузки…………………………………..................12

2.1. Составление  диаграмм распределения нагрузки……….…...………12

2.2. Расчет  исходящей нагрузки……………………………………..........13

2.3. Расчет  нагрузки к узлу спецслужб (УСС)…………………………...17

2.4. Расчет  междугородной нагрузки…………………………….……….17

2.5. Расчет  межстанционной нагрузки………………………..…………..18

3. Расчет емкости пучков  соединительных линий…………………………….21

4. Выбор оптимальной структуры  построения сети на базе SDH………...….23

4.1. Анализ  способов построения сетей на  базе SDH……………….…...24

4.2. Разработка  оптимальной структуры сети МСС……………………...27

5. Выбор типа синхронного  транспортного модуля……………………….….31

5.1. Расчет  числа ИКМ трактов передачи…………………………….…..31

5.2. Выбор типа  модуля STM……………………………………….……..32

5.3. Выбор типа  оптического кабеля……………………………………...35

5.4. Выбор конфигурации  мультиплексоров ввода-вывода…………….36

6. Оценка структурной надежности сети………………………………….......39

Заключение…………………………………………………………...………….43

Литература………………………………………………...……………………..44

Введение

Последний этап развития технологи и коммутации каналов связан исключительно с цифровыми АТС. Цифровизация ТфОП стала важной вехой в развитии всей системы электросвязи. Она позволила решить многие эксплуатационные проблемы, а также ввести ряд новых услуг, в которых были заинтересованы абоненты ТфОП.

Сначала коммутационные станции местных  телефонных сетей связывались между  собой физическими цепями, организуемыми  в воздушных или кабельных  линиях связи. Затем появились аналоговые системы передачи. Тогда стандартными транспортными ресурсами для электромеханических АТС стали каналы ТЧ. Они работали по физическим цепям, радиорелейным линиям и системам спутниковой связи.

Переход к цифровым системам передачи и коммутации стимулировал разработку нового стандарта для канала связи. Им стал основной цифровой канал со скоростью передачи 64 кбит/с. Помимо основного цифрового канала важным для ТфОП стандартом стал цифровой тракт со скоростью передачи 2048 кбит/с. Он хорошо известен по обозначению Е1.

Цифровые системы передачи прошли два этапа развития. Сначала появились системы передачи плезиохронной иерархии (PDH). Их сменили системы передачи синхронной иерархии (SDH). Эти системы предназначены для работы по кабелю с оптическими волокнами или по мощным радиорелейным линиям.

Задача организации цифровых каналов  для связи коммутационных станций входит в перечень функций транспортной сети.

Целью данного курсового проекта  является проектирование ГТС при  внедрении на сети цифровых систем коммутации, цифровых систем передачи SDH и волоконно-оптических линий передачи. Для этого необходимо разработать схему построения ГТС, рассчитать интенсивность нагрузки, поступающей от абонентов данной сети и в зависимости от ее значения рассчитать емкость пучков соединительных линий , выбрать оптимальную структуру построения сети на базе SDH, выбрать тип синхронного транспортного модуля и оценить структурную надежность сети.

1. Разработка схемы построения ГТС.

1.1. Анализ способов построения  местных телефонных сетей общего пользования

По способу организации соединительного  тракта между оконечными абонентскими устройствами сети связи делятся  на коммутируемые и некоммутируемые. Создание некоммутируемой телефонной сети может быть экономически оправдано  только при очень высокой интенсивности  удельной телефонной нагрузки. На телефонных сетях общего пользования (ТфОП) удельная телефонная нагрузка может быть относительно невелика, поэтому эти сети строятся коммутируемыми.

Различают четыре основных способа построения коммутируемых телефонных сетей: «каждая  с каждой», радиальный, радиально-узловой  и комбинированный.

При построении телефонной сети по принципу "каждая с каждой" (рисунок 1) достаточно соединить телефонные станции между собой прямыми каналами связи. Такая сеть надежна и мобильна, но ее строительство и эксплуатация обходятся дорого. Она, как правило, применяется на большой территории, с большой телефонной плотностью.

Рисунок 1. Схема построения сети по принципу "каждая с каждой"

При построении телефонной сети по радиальному принципу (рисунок 2) все телефонные станции можно соединить с одной, которая будет узловой. В этом случае достигается большая экономичность, но сеть становится немобильной и в случае повреждения узловой станции выходит из строя вся сеть.

Рисунок 2. Схема построения сети по радиальному принципу

При построении сети по радиально-узловому принципу (рисунок 3) несколько телефонных станций, являются узловыми и соединяются по принципу «каждая с каждой», а остальные подключаются к ним по радиальному принципу. При выходе одной узловой станции из строя связь может осуществляться через другую, что позволяет при относительно небольшом числе .линий получить большую надежность телефонной сети. 

Рисунок 3. Схема построения сети по радиально - узловому принципу

Комбинированный способ построения сети сочетает в себе принципы радиально – узловой и «каждая с каждой».

Рисунок 4. Схема построения сети комбинированным  способом

При модернизации местной телефонной сети следует делать упор на разработку такой перспективной структурной  схемы сети, при которой:

1) капитальные затраты на станционные  и линейные сооружения при  вводе новых телефонных станций  были как можно меньше;

2) максимально бы использовались  преимущества цифровых телефонных  станций над аналоговыми АТС.

Для выполнения этих условий при цифровизации местной сети используется стратегия  «наложенной сети». Основные правила  построения наложенной сети следующие:

• все связи между цифровыми АТС должны осуществляться только через цифровые АТС и узлы;
• при связи между цифровыми АТС должны использоваться стандартные тракты цифровых систем передачи;
• в пределах одной местной сети при любых соединениях допускается только один переход между «наложенной» и существующей аналоговой сетью;
• вновь вводимые цифровые АТС должны включаться только в «наложенную сеть»;
• связь между цифровыми и аналоговыми АТС должна осуществляться по линейным трактам стандартных цифровых систем передачи с установкой аналого-цифрового преобразования и согласования систем сигнализации на стороне аналоговых АТС;
• цифровые станции и узлы могут размещаться на одной территории или даже в одном здании с аналоговыми АТС и узлами.

Рекомендуется производить развитие отдельных  местных сетей на однотипных цифровых системах коммутации (не более двух типов). По структурному принципу построения ГТС классифицируется следующим  образом:

• нерайонированные;
• районированные без узлообразования;
• районированные с узлами входящих сообщений (УВС);
• районированные с узлами входящих и исходящих сообщений (с УИС и УВС).

При использовании цифровых АТС, в условиях применения выносных концентраторов, нерайонированная структура может  быть экономически целесообразна при  емкости сети до сотен тысяч номеров (аналоговых − до 20000 номеров). С увеличением емкости ГТС нерайонированная сеть оказывается неэкономичной из-за большой протяженности абонентских линий, (эксплуатация которых высока, а использование мало), а также высокой стоимости строительства. 

Повышение использования линейных сооружений может быть достигнуто районированием (децентрализацией станционного оборудования). Протяженность абонентских линии на районированной ГТС сокращается, так как АТС приближается к местам установки телефонных аппаратов. Районные АТС соединяют между собой линиями (СЛ) по принципу "каждая с каждой", при этом достигается более высокое использование пучков СЛ. Так как телефонное сообщение, возникающее на каждой РАТС, распределяется по небольшому числу направлений, пучки СЛ между РАТС получаются крупными.

Районированная  структура цифровой ГТС без узлообразования  экономически целесообразна при  емкости сети в несколько сотен  тысяч номеров (аналоговых − до 80000 номеров).

Районированные  ГТС с узлами входящих сообщений  делятся на узловые районы, в каждом из которых для концентрации нагрузки к АТС узлового района устанавливаются  один или несколько УВС. Каждая РАТС телефонной сети соединяется с УВС других узловых районов сети исходящими, а со своим УВС - входящими СЛ. Все АТС узлового района имеют общий стотысячный (двухсоттысячный) код. Цифровые районированные ГТС с УВС могут иметь емкость до нескольких миллионов номеров (аналоговые − до 800000 номеров).

При еще большей емкости ГТС даже при наличии на сети УВС число пучков СЛ становится очень большим, емкость и использование их уменьшаются. В этом случае использование СЛ увеличивают образованием на районированной телефонной сети, кроме УВС - УИС. Территория города делится на миллионные зоны, каждая из которых может включать в себя до десяти узловых районов емкостью до 100 000 номеров каждый. Концентрируемая на УИС исходящая телефонная нагрузка по крупным пучкам СЛ поступает к УВС других узловых районов. Число и протяженность пучков СЛ значительно уменьшаются, а использование их возрастает.

Цифровые  станции позволяют реализовать  более экономичные структуры  ГТС по сравнению с аналоговыми  АТС. Основные особенности перспективных  структур ГТС с цифровыми станциями  следующие:

• широкое использование выносных концентраторов;
• комбинированное использование оборудования АТС (РАТС, РАТС и УВС, УИВС, РАТС и УИВС, РАТС и АМТС и т.д.);
• возможность использования двухсторонних соединительных линий;
• применение обходных направлений;
• широкое использование общеканальной системы сигнализации ОКС№7;
• предоставление абонентам значительного числа дополнительных видов обслуживания;
• создание на сети центров технической эксплуатации.

Варианты  построения «наложенной» цифровой сети зависят от емкости и структуры  существующей аналоговой сети.

При создании «наложенной сети» на аналоговой ГТС без узлов, вновь вводимые цифровые АТС должны быть связаны  со всеми РАТС данной ГТС цифровыми  трактами с установкой оборудования АЦП на стороне аналоговых станций. При введении следующих станций  необходимо решать вопрос рационального  подключения данных станций к  существующей ГТС. Возможно три основных способа подключения вновь вводимых РАТС:

• организация прямых пучков каналов соединительных линий между каждой цифровой и каждой аналоговой РАТС («каждая с каждой»);
• использование ранее введенных в сеть цифровых РАТС в качестве транзитных станций для вновь вводимых станций. При этом связь вводимых РАТС с аналоговой ГТС будет осуществляться через транзитную станцию;
• комбинированное решение, основанное на сочетании перечисленных ранее вариантов.

Связь со спецслужбами.

Для приема информации от населения в  экстренных службах, а также для  предоставления населению определенных услуг (справка, информация, заказы) на ГТС должны быть организованы справочные, заказные и экстренные службы. На районированной ГТС могут применяться как  централизованные, так и децентрализованные службы. Доступ к централизованным службам от абонентов ГТС осуществляется через узел спецсвязи (УСС).

Выбор того или иного варианта организации  доступа определяется при проектировании.

Связь с АМТС.

Связь станций ГТС с АМТС, расположенной  в том же или другом городе, осуществляется с использованием линий городской  и внутризоновой сети. Исходящая  связь от РАТС к АМТС должна осуществляться по заказно-соединительным линиям (ЗСЛ) либо непосредственно, либо через узел ЗСЛ (УЗСЛ) или через УИВС-Э. Входящие междугородные соединения от АМТС к  АТС должны осуществляться по соединительным линиям междугородной связи (СЛМ) либо непосредственно, либо через узел УВСМ.

1.2. Обоснование выбора способа построения проектируемой сети

Проектируемая нами сеть содержит пять АТС (как цифрового, так и координатного типа), узел спецслужб (УСС) и  АМТС (цифрового типа).

Через узел спецсвязи (УСС) абонентами ГТС  осуществляется доступ к централизованным службам 

Способ построения сети выберем  по принципу «каждая с каждой», так  как количество станций небольшое  и емкость их значительная, а значит и тяготение между станциями  будет большое. Так же способ построения «каждая с каждой» имеет следующие достоинства: высокая структурная надежность сети за счет избыточного числа пучков соединительных линий, для связи станций используются кратчайшие по длине пути, минимальное время установления соединения, минимальное время задержки передаваемой информации.

Для связи координатной станции с цифровыми станциями используются пучки линий одностороннего занятия. Для связи цифровых станций используются линии двустороннего занятия, которые позволяют сократить затраты за счет концентрации нагрузки. Для связи станций с АМТС экономически целесообразно использовать линии одностороннего занятия, это объясняется тем, что ЗСЛ (Р₁) и СЛМ (Р₂) имеют разное качество обслуживания, Р₁>Р₂.

Для односторонних СЛ с раздельными пучками СЛ и СЛМ в городских телефонных сетях при организации связи между декадно-шаговыми и координатными АТС, а также между цифровыми и электромеханическими АТС используется сигнализация 2ВСК для передачи линейных сигналов. А для передачи сигналов управления используется многочастотный код 1,5 («2 из 6»). Любой знак передается в виде двухчастотного импульса длительностью 40 мс. Многочастотным кодом информация может передаваться способами импульсный челнок, импульсный пакет, безинтервальный пакет.

Централизованная система сигнализации - ОКС№7 экономически оправдана при большом числе СЛ в пучке. В этом случае выделяется ОКС, который используется для передачи всех сигналов. Централизованная система обеспечивает высокую скорость передачи служебных сигналов. ОКС №7 предназначена для обмена сигнальной информацией в цифровых сетях связи с цифровыми программно-управляемыми станциями. Она работает по цифровым каналам со скоростью 64 Кбит/с, управляя установлением соединений, передавая информацию для технического обслуживания и эксплуатации и может быть использована для передачи других видов информации между станциями и специализированными центрами сетей электросвязи. 

Рисунок 5. Схема построения ГТС

1.3. Разработка нумерации абонентских  линий

Система нумерации – это система знаков (цифр или букв), используемых вызывающим абонентом при автоматической телефонной связи. К системам нумерации предъявляются  следующие основные требования:

• отсутствие совпадающих номеров абонентских линий на единой сети связи;
• минимальная значность номера;
• неизменность системы нумерации в течении длительного времени;
• достаточные запасы емкости нумерации с учетом развития местных, зоновых, междугородних сетей;
• простота структуры номера, облегчающая его запоминание и пользование связью абонентами.

Различают два вида систем нумерации: закрытая и открытая.

Для нумерации абонентских линий  на ГТС используется закрытая нумерация  пяти-, шести- или семизначная в  зависимости от емкости сети. При  выборе значности следует учитывать  коэффициент использования номерной емкости сети, составляющей 40-50% на ближайшее  десятилетие и 60-80% в перспективе  при широком использовании цифровых систем коммутации. В качестве первого  знака абонентского номера могут  использоваться любые цифры кроме  «0» и «8».

Алгоритм  выбора числа знаков в абонентском  номере местной сети с учетом вновь  вводимых АТС:

1. Определим монтируемую емкость  сети:

,

где i = 1, 2, …, m − номер АТС, N_АТСi − монтированная емкость i-ой РАТС.

N_монт = 10000 + 16000 + 18000 + 20000 + 22000 = 86000 номеров.

2. Определим номерную емкость перспективной  сети:

N_ном = N_монт/k_и,

где k_И − коэффициент использования номерной емкости (k_И = 0.6).

N_ном = 86000/0,6 = 143333 номеров.

3. Определим минимально необходимую  значность номера (n_min) с учетом реализации экстренных служб и выхода на АМТС:

N_ном ≤ 8×10^n-1,

где n − минимально необходимое число знаков в местном абонентском номере.

143333 ≤ 8×10^6-1, таким образом, получили n_min = 6.

Зоновый номер для абонентов ГТС имеет структуру – авххххх, где ав – внутризоновый код (код стотысячной группы);

ххххх – абонентский номер на местной телефонной сети емкостью не более 100000 номеров.

При вызове абонентов ГТС с 6 – значным местным номером при внутризоновой связи последний должен дополняться до зонового (семизначного) номера. При этом «а»  не может принимать значения «8» или «0»(в перспективе 0 и 1):

«8» – индекс выхода к АМТС;  «0» – выход к УСС.

При автоматической междугородной  телефонной  связи абонент должен набирать 8 –АВСавххххх, где  АВСавххххх – междугородный номер национальной сети;

АВС – междугородный код;

  8А – междугородный индекс.

В качестве «А» могут быть использованы любые цифры, кроме 1 и 2, а в качестве «В» и «С» – любые цифры.

При автоматической международной  телефонной связи абонент должен набирать – 810 №мн, где 810 – индекс автоматической международной связи;

№мн – международный номер вызываемого  абонента.

Международный номер для абонентов  России имеет следующую структуру: aАВСавххххх,

где a - международный код, который присвоен национальной телефонной сети России (a = 7).

Следует отметить, что в дальнейшем на базовой телефонной сети России предполагается изменение индекса  выхода на АМТС- «8» на цифру «0», а  также изменение первой цифры  кода выхода к УСС- «0» на «1». В  связи с этим цифры «0» и  «1» не будут использоваться в  качестве первой цифры местного  абонентского номеров.

Нумерация абонентских линий для  различных видов связи представлена в таблице 1.

Таблица 1. Нумерация абонентских линий для различных видов связи.

2. Расчет интенсивности нагрузки

2.1. Составление диаграмм распределения нагрузки

Диаграмма распределения нагрузки характеризует  различные виды нагрузки, подлежащей определению в процессе расчетов для каждой станции или узла коммутации сети. Диаграммы составляются на основании  разработанной схемы построения ГТС.

При этом приняты следующие обозначения:

А_{исх. мест. i} – исходящая местная телефонная нагрузка, поступающая на входы коммутационного поля (КП) от абонентов квартирного и народно-хозяйственного секторов i-ой  АТС, а также местных таксофонов, включенных в эту АТС. Удельная нагрузка распределяется в пределах местной сети;

А_зсл – нагрузка от абонентов квартирного и народно-хозяйственного секторов, а также кабин переговорных пунктов (КПП) и междугородных телефонов-автоматов (МТА) при вызове ими АМТС;

А_{усс i} − нагрузка, поступающая от абонентов и клиентов i-ой АТС на узел спецслужб (УСС);

А_{вх. j} – нагрузка, поступающая на вход КП i-ой  АТС от абонентов других АТС (j = 2, 3, …, m);

А_{исх. j} – нагрузка, создаваемая на выходе КП при установлении соединений к абонентам других АТС (j = 2, 3, …, m);

А_слм – входящая междугородная нагрузка к абонентам и клиентам i-ой АТС, поступающая от АМТС.

Рисунок 6. Диаграмма распределения нагрузки для АТС 1 и АТС 2.

Рисунок 7. Диаграмма распределения нагрузки для РАТС 3 и РАТС 4.

Рисунок 8. Диаграмма распределения нагрузки для РАТС 5.

Рисунок 9. Диаграмма распределения нагрузки для УСС.

Рисунок 10. Диаграмма распределения нагрузки для АМТС.

2.2. Расчет исходящей нагрузки

Существует  два метода расчета исходящей  нагрузки. Первый метод основан на использовании параметров, характеризующих  нагрузку. Второй метод основан на использовании удельных значений нагрузок.

Расчет местной  исходящей нагрузки произведем по методике, изложенной в НТП 112-2000 (РД 45.120-2000). Согласно данной методике, расчет нагрузки А_{исх i} производится отдельно для утреннего и вечернего ЧНН и из этих значений выбирается максимальное значение, которое принимается за расчетную нагрузку.

А_{исх местн i} = max {А_{утр ЧНН}, А_{веч ЧНН}}, Эрл.

Расчет  нагрузки утреннего ЧНН:

, где  − количество абонентов i-ой категории; − интенсивность нагрузки в утренний ЧНН абонента i-ой категории.

Расчет  нагрузки вечернего ЧНН:

А_{веч ЧНН} = А_{j веч ЧНН} + А_{веч время}, где А_{веч.время} – добавочная суммарная нагрузка, создаваемая во время вечернего ЧНН абонентами тех категорий j, которые имеют ЧНН не вечерний, а утренний.

;

А_{веч время} = А_{i утр ЧНН}/KT, (К = 0.1, Т = 16 ч.);

Нагрузку, создаваемую таксофонами в дневной  ЧНН можно условно отнести  к максимальному ЧНН (утреннему  или вечернему).

Для расчета местной исходящей нагрузки необходимо знать структурный состав абонентов станций на сети.

Таблица 2. Структурный состав абонентов  станций на сети.

Рассчитаем  значение местной исходящей нагрузки для АТС 1:

А_{исх местн 1} = max {А_{утр ЧНН 1}, А_{веч ЧНН 1}}, Эрл.

А_{утр. ЧНН1} = N_к1 × а_{к утр ЧНН} + N_т1 × а_{т утр ЧНН} + N_д1 × а_{д утр ЧНН} = 5680∙0,022 + 56∙0,2 + 2240∙0,07= 124,96 + 11,2 + 156,8 = 292,96 Эрл

А_{веч. ЧНН1} = N_к1 ×а_{к веч ЧНН} + N_т1 × а_{т веч ЧНН} + А_{д веч время1}

А_{д веч время1} = А_{д утр ЧНН1} / 1,6 = 2240*0,07/1,6 = 98 Эрл