Расчет интенсивности нагрузки

Введение

Можно выделить 3 основных этапа развития сетей  и услуг связи:

• телефонизация страны;
• цифровизация телефонной сети;
• интеграция (объединение) услуг на базе цифровых сетей связи.

Развитие  телефонной связи нашей страны связано  с созданием коммутационной техники трех поколений.

К первому  поколению относятся автоматические телефонные станции декадно-шаговой системы (АТС ДШ) в процессе эксплуатации которых выявился ряд серьезных недостатков. К ним относятся:

• низкое качество обслуживания;
• невысокая надежность коммутационного оборудования;
• ограниченное быстродействие;
• наличие большого числа обслуживающего персонала;
• малая проводность линий.

Наличие этих недостатков явилось серьезным  препятствием для значительного  увеличения емкости ГТС и автоматизации телефонной связи.

Ко второму  поколению систем коммутации относятся  автоматические телефонные станции координатного типа (АТС КУ). Станции этого типа обладают рядом преимуществ по сравнению с АТС ДШ:

• лучшее качество разговорного тракта;
• уменьшение числа обслуживающего персонала;
• увеличение использования линий;
• увеличение проводности и доступности.

Однако, несмотря на эти улучшения АТС  КУ все же имеют ряд недостатков, присущих АТС ДШ. Это и явилось предпосылкой для создания третьего поколения телефонных станций.

Третье  поколение систем коммутации - квазиэлектронные и электронные телефонные станции. Квазиэлектронные станции устранили  ряд недостатков присущих АТС ДШ и АТС КУ и используются во многих странах мира. Создание же полностью электронных систем стало возможным лишь после применения в них принципа коммутации информации  в цифровом виде (импульсно кодовая модуляция). Цель создания нового поколения коммутационной техники на основе цифровых систем передачи (ЦСП) заключается в повышении гибкости и экономичности системы, сокращение затрат и трудоемкости эксплуатации, упрощение и удешевление в производстве, а так же предоставление новых видов услуг абонентам.

Цифровая  техника коммутации с управлением  по записанной программе (SPC) для передачи текстов и данных была создана  на фирме Siemens уже в начале 70-х годов. В начале 80-х годов на смену электромеханическим коммутационным системам пришла Цифровая электронная коммутационная система EWSD. С самого начала в основу системы EWSD была заложена концепция, позволяющая ее дальнейшее развитие, как, например, использование EWSD в качестве коммутационной  станции в сетях  ISDN  (цифровая сеть интегрального обслуживания).

EWSD - это  уникальная система на все  случаи применения с точки зрения размеров телефонных станций, их производительности, диапазона предоставляемых услуг и окружающей сеть среды. Благодаря своей унифицированной системной архитектуре EWSD идеально отвечает требованиям различных областей применения. Система EWSD может в равной мере использоваться как небольшая сельская телефонная станция минимальной емкости, так и в качестве большой местной или транзитной станции максимальной емкости, например, в плотно населенных городских зонах.

В настоящее  время в Республике Беларусь завершено  техническое перевооружение и модернизация международной и междугородной сети республики с переводом основных коммутационных узлов на цифровое оборудование  типа EWSD и AXE-10, связанных между собой цифровыми каналами связи  с применением оборудования SDH. Исходящая международная телефонная связь осуществляется  через две международные АМТС. Включены прямые каналы связи на основные экономически развитые страны мира. 96% абонентов сетей общего пользования имеют возможность доступа к автоматической международной и междугородной сети связи.

Созданы волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) магистральной сети общей протяженностью около 2000 км с применением оборудования синхронной цифровой иерархии на 622 и 155 Мбит/с типа STM-4 и STM-1, позволившие включить около 8 тысяч цифровых каналов, соединить областные центры республики между собой, а также областные центры с МнТС-2, областные центры и отдельные узлы электрической связи.

В настоящее  время на местных телефонных сетях  находятся в эксплуатации 3746 АТС, из них цифровых - 445, квазиэлектронных - 196, координатных - 3059 и декадно-шаговых - 46. На сети работают 75 АТС "Квант-СИС", 88 АТС "Бета", 98 АТС F50/1000.

1. Структура городской  телефонной сети г. Бреста

ГТС предназначена для обеспечения телефонной связью населения, предприятий, организаций и учреждений, расположенных на территории данного города.

Сети  ГТС могут быть районированными  и нерайонированными. В первом случае ГТС состоит из нескольких районов, во втором - представляет собой один район.

ГТС большой  емкости строится по узловому способу, то есть с применением узла входящей связи (УВС) и узла исходящей связи (УИС). Это позволяет уменьшать расход кабеля и затраты на организацию межстанционных связей.

При емкости  ГТС от 10 000 до 50 000 номеров территория города делится на районы, обслуживаемые районными АТС (РАТС), и сеть наиболее экономично строить с УВС. При таком построении ГТС делится на узловые районы, в каждом из которых может быть установлено несколько РАТС, соединяющихся между собой по принципу "каждая с каждой". Связь между РАТС одного узлового района может осуществляться через УВС. Для соединения между собой абонентов разных узловых районов в каждом из них устанавливается УВС.

Каждая  РАТС телефонной сети соединяется с  УВС других узловых районов сети исходящими, а со своим УВС - входящими СЛ. При наличии УВС на ГТС пучки СЛ от РАТС к УВС других узловых районов и от УВС к своим РАТС укрупняются. На районированных ГТС с УВС применяют шестизначную нумерацию, первая цифра является кодом узлового района, а вторая - кодом РАТС.

Существует  четыре принципа построения городских  районных телефонных сетей:

1. со  связью между РАТС по принципу "каждая с каждой";

2. с узлами  входящего сообщения (УВС);

3. с узлами  входящего (УВС) и исходящего (УИС)  сообщений;

4. с узлом  входяще-исходящего сообщения (УИВС).

Кроме того, на ГТС имеется узел спецслужб (УСС), в который включаются линии к  экстренным службам города (01, 02, 03...) и справочно-информационные. Для  связи с СТС (сельской телефонной сетью) используются сельско-пригородные узлы УСП. С АМТС связь осуществляется по заказно-соединительным линиям (ЗСЛ), от АМТС к ГТС - по соединительным линиям междугородным (СЛМ).

Все виды линий, включаемых в станционные  сооружения, можно разделить на четыре группы:

1. абонентские  линии и линии таксофонов;

2. соединительные  линии с УАТС и подстанциями (ПС);

3. соединительные  линии с УСС и АМТС;

4. соединительные  линии для связи с другими  РАТС, УВС, УИС.

Городская телефонная сеть (ГТС) - это совокупность станционных и линейных сооружений, а также оконечных абонентских устройств (телефонных аппаратов). К основным станционным сооружениям ГТС относятся: коммутационное оборудование автоматических телефонных станций (АТС), подстанций (ПС) учрежденческо-производственных АТС (УПАТС) и различных узлов автоматической коммутации, а также оборудование электропитания, устанавливаемое на этих станциях и аппаратура системы передачи.

В состав линейных сооружений входят линейные кабели, телефонная канализация, распределительные шкафы, и коробки проводки в абонентских пунктах. На ГТС имеются абонентские линии (АЛ), с помощью которых телефонные аппараты (ТА) подключаются к АТС, ПС или УПАТС и соединительные линии (СЛ), которые связывают между собой станции или узлы ГТС.

Каждому абоненту ГТС присваивается определенный абонентский номер. Совокупность номеров всех абонентов города называется нумерацией ГТС. Под системой нумерации понимают определенную комбинацию цифр, характеризующую телефонный адрес вызываемого абонента и передаваемую на телефонную станцию абонентом.

В г.Бресте используется шестизначная нумерация. ГТС является районированной, что позволяет значительно уменьшить общую протяженность АЛ. Принято считать, что емкость одной РАТС не превосходит 10000 номеров. Каждой РАТС присваивается определенный номер. Для Бреста значимость номера - две цифры. Первая цифра - номер  узла, вторая- номер станции этого узла.

На Брестской ГТС организованы узлы входящего сообщения (УВС). Они объединяют входящую нагрузку к станциям этого узла и распределяют ее по направлениям к другим РАТС. Станции одного такого узла внутри связаны по принципу "каждая с каждой". Территория, обслуживаемая коммутационным узлом, называется узлом района (УР).

Брестская ГТС состоит из двух узловых районов (УР). Связь между РАТС, расположенными в разных узловых районах, осуществляется только через УВС, а между РАТС одного УР - по принципу "каждая с каждой". Каждый УР включает в себя станции, номера которых начинаются с одинаковой цифры.

Входящая  связь от АМТС к РАТС организована на прямую через СЛМ к каждой РАТС. Все РАТС и УАТС ГТС оборудованы аппаратурой АОН электронного типа.

Связь с  учрежденческо-производственными телефонными  станциями организована через узел ведомственных телефонных станций, построенный на оборудовании узла спецслужб. Для этих станций выделена нумерация на 27.

Станции городской сети построены на оборудовании различного типа: АТСДШ, АТСК, АТСКУ, Пентаконта, Квант, EWSD, SDE, F-50/1000.

Межстанционная  связь на ГТС построена как  с использованием физических  двух- и трехпроводных соединительных линий (как правило, в пределах одного узлового района), так и с использованием систем передачи ИКМ-30, ИКМ-120. При этом уплотняются как многопарные кабели ТПП, так и высокочастотные (типа МКС) и оптические.

В исходных данных по структуре ГТС г. Бреста количество узловых районов 2. В таблице 1 указаны параметры автоматических  телефонных  станций узловых районов 20,22,23,24,25,26,41,42,43,44,45,46. Структура связей между станциями сети приведена в графическом материале.

Таблица 1.1 Состав Брестской ГТС

2. Техническая  характеристика проектируемой станции

EWSD представляет  собой систему, предназначенную  для всех видов применения  с точки зрения узла, его емкости,  диапазона предоставляемых услуг и сетевого окружения. Она может использоваться как в качестве местной станции малой емкости, так и в качестве крупной местной или транзитной (междугородной) станции. Кроме того, она может предоставлять новейшие услуги для систем с операторским обслуживанием, интеллектуальных сетей и  сетей подвижной связи. Модульность и прозрачность аппаратных и программных средств обеспечивают возможность адаптации EWSD к любой сетевой среде. Система EWSD соответствует требованиям международных стандартов и рекомендаций.

Основные  преимущества системы EWSD:

• телефонные станции всех типов и емкостей;
• каждая телефонная станция EWSD – это потенциальный коммутационный центр ЦСИО;
• соответствует стандартам МСЭ и СЭПТ;
• модульность аппаратного и программного обеспечения;
• высокое удобство в эксплуатации для коммутационной компании и абонентов;
• зрелая технология языка CHILL;
• стандартизированные внутренние и внешние интерфейсы;
• простота, удобство и быстрота монтажа и ввода в эксплуатацию за счет системного тестирования стативов на заводе;
• широкий диапазон возможностей обслуживания;
• компактная экономичная площадь, полностью съемная система компоновки механической конструкции.

Основные  технические  характеристики  системы   EWSD  представлены  в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Основные  технические  характеристики  системы   EWSD

3. Функциональная схема  проектируемой станции

Аппаратное обеспечение

Аппаратное  обеспечение представляет собой  физические элементы системы. В современной коммутационной системе, такой как EWSD, аппаратное обеспечение построено по модульному принципу, что обеспечивает надежность и гибкость системы.

Архитектура аппаратного обеспечения имеет  четко определенные интерфейсы и позволяет иметь много гибких комбинаций подсистем.   Это создает основу для  эффективного и экономически выгодного использования EWSD во всех областях  применения,

Аппаратные  средства (АС) подразделяются на подсистемы. Пять основных   подсистем   составляют   основу   конфигурации    EWSD    (см. приложение 2).  К  ним относятся:

- цифровой  абонентский блок (DLU);

- линейная  группа (LTG);

- коммутационное  поле (SN);

- управляющее  устройство сети сигнализации  по общему каналу (CCNC);

- координационный  процессор (CP).

Каждая  подсистема имеет, по крайней мере, один  собственный микропроцессор. Принцип распределенного управления в системе обеспечивает распределение функций между отдельными ее частями с целью обеспечения равномерного распределения нагрузки и минимизации потоков информации между отдельными подсистемами.

Функции, определяемые окружающей средой сети, обрабатываются цифровыми абонентскими блоками (DLU) и линейными группами (LTG). Управляющее устройство сети общеканальной сигнализации (CCNC) функционирует как транзитный  узел сигнального трафика (MTR) системы сигнализации номер 7. Функция коммутационного поля (SN) заключается в установлении межсоединений между абонентскими и соединительными линиями в соответствии с требованиями абонентов. Устройства управления подсистемами независимо друг от друга выполняют практически все задачи, возникающие в их зоне (например, линейные группы занимаются приемом цифр, регистрации учета стоимости телефонных разговоров, наблюдением и другими функциями). Только для системных и координационных функций, таких как, выбор маршрута, им требуется помощь координационного процессора (CP).

На рис. 3.1 показано распределение по всей системе  наиболее важных устройств управления. Принцип распределенного управления не только снижает до минимума необходимый обмен информацией между различными процессорами, но также способствует высокодинамичному рабочему стандарту EWSD. Гибкость, присущая распределенному управлению, облегчает также ввод и модификацию услуг, и их распределение по специальным абонентам.

Рис.3.1.  Распределение по всей системе наиболее важных устройств управления

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) организовано с ориентацией на выполнение определенных задач соответственно подсистемам EWSD. Внутри подсистемы ПО имеет функциональную структуру. Операционная система (ОС) состоит из  программ, приближенных к аппаратным средствам и являющихся обычно одинаковыми для всех коммутационных станций. Программы пользователя зависят от конкретного проекта и варьируются в зависимости от конфигурации станции.

Современная автоматизированная технология, жесткие  правила разработки ПО, а также  язык программирования CHILL (в соответствии с рекомендациями МККТТ) обеспечивают функциональную ориентированность программ, а также поэтапный контроль процесса их разработки.

Механическая конструкция

Механическая  конструкция обеспечивает простой  и быстрый монтаж, экономичное техобслуживание и гибкое расширение системы. Ее главными блоками являются:

- съемные  модули стандартизированных размеров;

- модульные  кассеты, в которых модули устанавливаются  с передней стороны, а кабели с задней;

- стативы с защитной обшивкой, организованные в стативные ряды;

- съемные  кабели, изготовленные требуемой  длины, оснащенные соединителями и прошедшие испытание.

Доступ

Абоненты  включаются в систему EWSD посредством  цифрового абонентского блока (DLU).

Блоки DLU могут эксплуатироваться как  локально, в станции, так и дистанционно, на удалении от нее. Удаленные DLU используются в качестве концентраторов, они устанавливаются вблизи групп абонентов. В результате этого сокращается протяженность абонентских линий, а абонентский трафик к коммутационной станции концентрируется на цифровых трактах передачи, что приводит к созданию экономичной сети абонентских линий с оптимальным качеством передачи.

Главными  элементами DLU являются (рис. 3.2):

- модули  абонентских линий (SLM):

  SLMA для  подключения аналоговых абонентских  линий и / или 

  SLMD для  подключения абонентских линий  ЦСИО;

- два   цифровых  интерфейса   (DIUD)  для  подключения  первичных   цифровых  систем передачи;

- два  устройства управления (DLUC);

- две  сети 4096 кбит/с для передачи информации пользователя  между модулями абонентских линий (SLM) и цифровыми интерфейсами;

- две  сети управления для передачи  управляющей информации между  модулями абонентских линий и управляющими устройствами;

- испытательный  блок (TU) для тестирования телефонов,  абонентских линий и цепей, также удаленных от центра эксплуатации и технического обслуживания.

Рис.3.2. Цифровой абонентский блок (DLU)

Два  контактно - взаимозаменяемых  модуля  абонентских  линий позволяют  иметь смешанную конфигурацию внутри  цифрового абонентского блока.

Отдельные функциональные единицы, такие как DIUD, DLUC, SLMA, SLMD и TU, имеют свои собственные  управляющие устройства для оптимальной  обработки зонально-ориентированных функций.

Емкость подключения отдельного DLU - до 952 абонентских  линий, в зависимости от их типа (аналоговые, ISDN, CENTREX), от предусмотренных функциональных блоков и требуемых значений трафика.

Кроме того, в настоящее время используется новая разработка DLUB - компактный абонентский блок. К нему может быть подключено до 880 аналоговых абонентских линий.

Пропускная  способность одного DLU (DLUB) - до 100 Эрл.

К  DLU могут подключаться аналоговые абонентские  линии как от телефонных аппаратов  с набором номера номеронабирателем, так и с тастатурным набором номера, а также линии от  монетных таксофонов, аналоговых PBX с/без DID, цифровых PBX малой и средней емкости, и абонентские линии для базового доступа ISDN.

Модули  абонентских линий (SLM) являются наименьшей единицей наращивания цифрового абонентского блока. В зависимости от типа модуля DLU может содержать 8 или 16 абонентских комплектов (SLM).

DLU может  подключаться к линейной группе B (LTGB), к линейной группе F (LTGF(B)), к линейной группе G (LTGG(B)) или к линейной группе M (LTGM(B)) по одной, двум или четырем мультиплексным линиям PCM30 (PCM24) (первичный цифровой поток, PDC). Локальное подключение к LTGF(B), LTGG(B) или LTGM(B) может быть реализовано по двум мультиплексным линиям 4096 Кбит/с.

Между DLUB и линейными группами используется сигнализация по общему каналу (CCS).

Высокая эксплуатационная надежность достигается  благодаря подключению DLUB к двум LTG, дублированию компонентов DLUB, выполняющих центральные функции и работающих с разделением нагрузки, постоянному самоконтролю.

При одновременном  отказе всех первичных цифровых систем передачи цифрового абонентского блока  гарантируется то, что все абоненты этого цифрового абонентского блока  все еще смогут звонить друг другу (аварийная работа DLU).

Линейные  группы (LTG) образуют интерфейс между  окружением станции (аналоговым или цифровым) и цифровым коммутационным полем. Все линейные группы выполняют функции обработки вызовов, обеспечения надежности, а также функции эксплуатации и техобслуживания.

Каждая  линейная  группа  содержит  следующие  функциональные  единицы (рис. 3.3):

- групповой  процессор (GP);

- групповой  переключатель (GS) или разговорный  мультиплексор(SPMX);

- интерфейс  соединения с коммутационным  полем (LIU);

- сигнальный  комплект (SU) для акустических сигналов, напряжений постоянного тока, сигнализации МЧК, многочастотного набора и тестового доступа;

- цифровые  интерфейсы (DIU), или в случае цифрового  коммутатора - до восьми модулей цифровых коммутаторов(OLMD).

Рис.3.3. Линейная группа (LTG)

Для оптимальной  реализации различных типов линий  и процедур сигнализации было разработано несколько типов линейных групп.

Для подключения DLU могут использоваться линейные группы, реализующие B-функцию (могут подключаться как цифровые соединительные линии (через первичные цифровые потоки, PDC), так и цифровые абонентские блоки (DLU) через два или четыре PDC в две группы LTG): LTGB, LTGF, LTGG или LTGM.

Линии доступа  на первичной скорости (PA) для включения  учрежденческих АТС (PABX) подключаются непосредственно в  LTGB, LTGF LTGG.

Соединительные  линии к другим станциям или от них могут подключаться в линейные группы, реализующие B- или C-функцию (включаются только цифровые соединительные линии): LTGB, LTGC, LTGF, LTGG или LTGM.

Соединительные  линии к станциям с межсетевым интерфейсом или к станциям спутниковой связи или от них подключаются в линейную группу LTGD (активизация эхоподавителей).

Подключение коммутаторной системы (OSS) осуществляется посредством LTGB или LTGG.

Линейная  группа H (LTGH) представляет собой особый, новый вариант группы LTG. Она используется в коммутационных станциях, в которых абоненты сети ISDN используют канал D для коммутации пакетов. В LTGH осуществляется концентрация пакетов данных абонентов сети ISDN. Она предоставляет стандартизированный логический  интерфейс в соответствии с ETSI (интерфейс устройства обработки пакетов ETSI) для обеспечения доступа к устройству обработки пакетов.

Вышеуказанные варианты LTG, предназначенные для  различных типов подключаемых линий, имеют единый принцип построения и одинаковый принцип действия. Они отличаются друг от друга только отдельными аппаратными блоками и специальными программами пользователя в групповом процессоре (GP).

Линейные  группы G (LTGG) и M (LTGM) представляют собой  новые разработки. Они отличаются компактной конструкцией.

На телефонной станции линейная группа LTGG используется для автоответчиков и тестовых функций. В оборудовании автоответчика, OCANEQ, реализуется INDAS (индивидуальная система цифрового автоинформатора). INDAS генерирует стандартные извещения, необходимые в EWSD.

Скорость  передачи бит на всех многоканальных шинах (магистралях), соединяющих линейные группы и коммутационное поле, составляет 8192 Кбит/с (8 Мбит/с). Каждая линейная группа подключается к  обеим плоскостям дублированного коммутационного поля.

4. Расчет интенсивности  нагрузки

4.1.  Расчет  возникающей   нагрузки

Возникающую нагрузку создают вызовы (заявки на обслуживание) от абонентов, которые в течение некоторого времени занимают различные приборы станции.

Согласно  ведомственным нормам технологического проектирования (ВНТП 112-86) следует различать  три категории абонентов: народнохозяйственный сектор, квартирный сектор и таксофоны. При этом интенсивность местной возникающей нагрузки может быть определена, если известны следующие её основные параметры:

N_нх,  N_к, N_т  - число телефонных аппаратов народнохозяйственного,

                       квартирного секторов и таксофонов;

С_нх, С_к, С_т   - среднее число вызовов в час наибольшей нагрузки (ЧНН)

                        от одного абонента i-той категории;

Т_нх,  Т_к, Т_т -  средняя продолжительность разговора абонентов i-той

                        категории в ЧНН;

             Р_р - доля вызовов, закончившихся разговором.

Структурный состав источников, т.е. число аппаратов  различных категорий, согласно задания, следующий:

 N_нх - 5300 аппаратов;

 N_к - 11700 аппаратов;

 N_т  - 200 аппаратов.

Остальные параметры (C_i, T_i, P_i) определяются статистическими наблюдениями на действующих АТС данного города. При отсутствии статистического учета на телефонной сети интенсивность возникающей нагрузки рассчитывают в соответствии с нормами технологического проектирования по средним значениям основных параметров нагрузки различных категорий абонентов.

По численности  населения (300000 человек) и составу  источников находим по таблице 3.1 [1] средние значения основных параметров нагрузки (число абонентов квартирного  сектора свыше 65%) и сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 Основные параметры нагрузки Брестской ГТС