Спроектировать многофункциональную систему связи на базе цифровой системы коммутации 5ESS для абонентов Ворошиловского района г.Донецка

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТУЄМОЇ МЕРЕЖІ ЗВ'ЯЗКУ НА БАЗІ ЦИФРОВОЇ СИСТЕМИ КОМУТАЦІЇ 5ESS

На даний момент , відповідно даним статистики по м. Донецьку існує більш ніж 150 тисяч абонентів різних категорій, що мають доступ до різних видів мереж зв'язку.

Зокрема, Ворошиловський район, як один з районів, що має дуже велику щільність по кількості абонентів, має показник близький до 30-40 тисяч. До них можна віднести як абонентів телефонної, мобільної, пейджингової мереж, так і абонентів, що мають доступ до глобальних та локальних обчислювальних мереж, а також віддалений доступ до інших корпоративних мереж.

Необхідно також враховувати, що часто один абонент може одночасно мати доступ до декількох мереж, що  веде до появи різноманіття різного устаткування і каналів зв'язку.

Для Ворошиловського району, як одного з великих ділових районів м. Донецька, можливе застосування мережі зв'язку на базі цифрової системи комутації 5ESS . Це обумовлено тим, що серед абонентів, поряд з постійними квартирними абонентами, існує велика кількість таких абонентів, як наприклад, державні установи, різні підприємства, що пред'являють більш високі вимоги до якості й оперативності доставки інформації. Усі ці вимоги можуть бути задоволені завдяки широким можливостям багатофункціональної мережі зв'язку на базі цифрової системи комутації 5ESS.

Згідно з [1] архітектура 5ESS базується на трьох головних елементах: комутаційних модулях SM, модулі зв'язку CM і модулі керування й експлуатації AM. Структурна схема 5ESS зображена на мал.1.1.

Комутаційний модуль SM - основна одиниця нарощування ємності системи. Тільки до SM підключаються АЛ і зовнішні відносно 5ESS ЗЛ і SM виконує більшість функцій з обслуговування  зроблених ними викликів, забезпечуючи як комутацію каналів, так і комутацію пакетів.

Малюнок 1.1 - Структурна схема 5ESS

Внутрішнє навантаження замикається в SM, а з'єднання між АЛ і ЗЛ, підключені до різних SM, установлюються через модуль зв'язку CM по внутрішньо системним опто-волоконним лініям зв'язку, керування і синхронізації , так званих лініях NCT. Між СМ і кожним SM чотири двуволоконні лінії NCT(2 резервні) зі швидкістю передачі інформації в кожній 32,768 Мбіт\с, що відповідає 256 16-розрядним KI. Модуль SM комутує максимум 512х512 тимчасових каналів, а між SM і CM - 512 основних і 512 резервних каналів. Модифікація модуля(SM-2000) має просторово-часовий комутатор на 12288х12288 KI і дозволяє використовувати як 256, так і 512 канальні лінії NCT.

Модуль SM може знаходитися поза приміщенням опорного устаткування (Опо) системи. Такий виносний комутаційний модуль може мати прямі зв'язки з іншими RSM і в мережі зв'язку фактично виконує усі функції самостійної АТС. В бік опорного устаткування Host RSM має до 16 стандартних 32-канальних лінійних трактів ІКМ зі швидкістю передачі 2048 кбіт/з (ЛТ 2048), організованих у будь-якім середовищі передачі. Ці тракти включаються в локальний SM опорного устаткування.

До чотирьох RSM можуть поєднуватися в багатомодульний виносний комутаційний модуль MMRSM.

Абонентські лінії двупроводні. Вони безпосередньо включаються в інтегральні блоки абонентських ліній ISLU чи в інтерфейсні блоки доступу AIU, що входять до складу SM. Ці блоки можуть бути і виносними, розміщеними в місцях концентрації абонентів. Між RISLU і SM установлюється від 4 до 24 ЛТ 2048 кбіт\с у будь-якому середовищі передачі. Від ISLU (RISLU)  за допомогою трактів 2048 кбіт\с можливо додаткове винесення групового обладнання 32 чи 64 аналогових чи цифрових АЛ, так званої виносної абонентської групи RLG. Припустимі відстані між RISLU і SM (RSM) і між RSM і опорною станцією - до 160 км.

У кожен ISLU включається до 2048 індивідуальних ААЛ чи 1024 ЦАЛ. Для аналогових АЛ виконуються функції BORSCHT, для цифрових виділяється основний доступ BRA до цифрової мережі з інтеграцією служб ЦМІС, тобто канали 2В+D₁₆ (2x64+16=144 кбіт/c). Функції блоків AIU такі ж, як ISLU, але завдяки новій технології ємність абонентських плат збільшена до 32 ААЛ чи 12 ЦАЛ і тому загальна ємність блоку досягає 3584 ААЛ чи 1440 ЦАЛ.

У SM може бути до 8 ISLU (AIU) чи RISLU (RAIU), але при цьому загальна чисельність АЛ для SM не повинна перевищувати 5120 аналогових чи 2048 цифрових. У цілому SM має шістнадцять 32-канальних групових трактів для підключення ISLU (AIU), RISLU (RAIU) і зовнішніх цифрових ЗЛ.

Модуль зв'язку СМ за допомогою блоку тимчасової комутації TMS і комутатора повідомлень MSGS відповідно забезпечує комутацію каналів між SM і комутацію пакетів для обміну керуючими повідомленнями між процесорами SM чи SM і АМ.

У максимальній комплектації система 5ESS повинна обслуговувати до 350000 АЛ при відсутності зовнішніх ЗЛ чи до 90000 ЗЛ (каналів) при відсутності абонентів. Реальні граничні ємність і чисельність ЗЛ залежать від конкретних умов роботи системи в мережі зв'язку й обмежуються її максимальною пропускною здатністю 45000 Ерл і 1,5 мільйона викликів на годину найбільшого навантаження

Висока надійність функціонування 5ESS повинна забезпечуватися  спеціальним Пз, що виконує необхідні функції , а також дублюванням тих вузлів і пристроїв, відмовлення яких впливає на понад чому 32 АЛ чи СЛ. Усі системи комутації, керування і синхронізації повинні бути цілком продубльовані. Повинна існувати гарантія , що при нормальних умовах експлуатації (температура 0...45^ос, відносна вологість 10...75%) наробіток на відмовлення складе не менш 40 років, а для окремої АЛ тривалість обслуговування через системні несправності в середньому не більше 28 хвилин за рік.

2 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ МЕТОДІВ І РІШЕНЬ

У сучасному складному і багатоликому світі жодну велику технологічну проблему не можна вирішити без переробки значних обсягів інформації і комунікаційних процесів. На даний момент існує безліч різних мереж зв'язку, в тому числі і традиційна телефонна мережа, а також спеціалізовані інформаційно-обчислювальні мережі. Для обслуговування абонентів телефонних мереж застосовуються АТС різного типу, такі як координатні, декадно-крокові, електронні АТС. Абоненти обчислювальних мереж мають можливість використати технології X.25, Frame Relay, а також ISDN. Кожне рішення характеризується своїми потенційними можливостями, а також областю застосування. Розглянемо детальніше найбільш стандартні з них.

2.1 Рішення для абонентів телефонних мереж

2.1.1 Декадно-крокові АТС

Декадна-крокова АТС характеризується використанням основних комутаційних приладів - шукачів типу КШ і ДКШ [2].

Шукачі називають кроковими (КШ) тому, що їх контактні щітки пересуваються по ламелям контактного поля крок за кроком при кожному тяжінні якора електромагніту і здійснюють тільки обертальне рушення.

Для АТС великої ємності розроблений декадний-кроковий шукач, щітки якого здійснюють підіймальний і обертальний рухи. Декадний-кроковий шукач, складається з контактного поля, в яке можна включити до 100 абонентських ліній, і рушійного механізму (див. мал. 2.1):

1, 3 - обертальний і підіймальний електромагніти; 2, 4 – якори; 5 - храповий півциліндр; 6 - підіймальна рейка; a, b, з -  контактні щітки

Малюнок 2.1 - Кінематична схема декадного-крокового шукача ДКШ-100

На мал. 2.2 зображена функціональна схема АТС на 100 номерів, де кожна абонентськая лінія, вімкнена в щітки лінійного шукача і паралельно в ламели контактного поля всіх лінійних шукачів даної станції.

Малюнок 2.2 - Функціональна схема АТС на 100 номерів

Для скорочення кількості ДКШ-100 і збільшення ємності АТС до необхідного числа номерів застосовують спосіб послідовного (групового) шукання. Функціональна схема побудови АТС на 1000 номерів за такому способом зображені на мал. 2.3:

Малюнок 2.3 - Функціональна схема АТС на 1000 номерів:

У АТС на 1000 номерів використовуються десять груп виходів від десяти декад контактного поля ГШ по десять лінії в кожному виході (від кожної декади). Десять ліній від першої декади групових шукачів з'єднуються з щітками десяти лінійних шукачів (ДКШ-100) першої сотенної групи чи першої сотні абонентських ліній, багато разів вімкнених в ламелі контактних полів. Аналогічно з'єднуються лінії інших 9 декад групового шукача з щітками відповідних сотень.

Десятковий спосіб утворення ємності АТС характеризується тим, що в ДК АТС використовуються градації ємності, кратні десяти. Мінімальна ємність ДК АТС становить 100 номерів. У цьому випадку на АТС є тільки рівні попереднього і лінійного шукання (ПШ чи ЛШ ).

До достоїнств ДК АТС можна віднести:

-       Обладнання ДК АТС дозволяє здійснювати зв'язок з міжміською телефонною станцією, з вузлами спеціальних служб, дозволяє включати лінії таксофонів, з'єднувальні лінії установчих телефонних станцій і підстанцій, а також абонентскі лінії зі спареними телефонними апаратами

До недоліків ДК АТС можна віднести:

-Пристрій декадного-крокового шукача досить складний, вимагає значних витрат ручної праці в процесі виготовлення і експлуатації, що утрудняє автоматизацію його виробництва і технічне обслуговування.

-Контакти шукачів, що створюються рухомими щітками з ламелямі поля, недостатньо надійні і можуть бути джерелами перешкод, погіршуючих якість телефонної передачі.

-       Декадні-крокові шукачі пристосовані для комутації трьох проводів (шукач має три щітки: a, b, з ), а при автоматичному міжміськомуо зв'язку необхідно комутувать більше число проводів, що пов'язано зі значним дорожчанням і зниженням надійності роботи ДКШ.

2.1.2 Координатні АТС

У координатних автоматичних телефонних станціях (АТСК) використовуються для комутації розмовних трактів багатократні координатні з'єднувачі (БКЗ). У поєднанні з електромагнітним реле і елементами електроніки в окремих вузлах багатократні з'єднувачі забезпечують високу якість розмовного тракту, велику швидкість комутації, створення багатопроводних трактів, високу надійність комутаційних пристроїв [2].

З'єднувач БКЗ є основним комутаційним механізмом координатної системи АТС (див. мал. 2.4).

а) - зовнішній вигляд, б) - схема; 1,2  втримуючі і вибираючі планки, 3,4   втримуючі У1 У 10 і вибираючі В1 В10 електромагніти, 5   контактні пружини, 6   контактні струни

Малюнок 2.4 - Багаторазовий координатний з'єднувач

Основними конструктивними елементами БКЗ є вертикальні блоки (вертикалі) і вибираючі планки з вибираючими електромагнітами, число яких залежить від типу БКЗ. Ємність контактного поля БКЗ може бути 100, 120 або 200 номерів.

Схема дії БКЗ приведена на мал. 2.5:

1,6   втримуюча і вибираюча планки, 2   отвір у втримуючій планці, 3.7   вибираючі і втримуючі електромагніти, 4. 12   поворотні пружини, 5   штифт, 8   вибираючий палець, 9   отвори для рухомих контактних пружин, 10   нерухомі вертикальні струни, 11   рухомі гребінки

Малюнок 2.5   Схема дії БКЗ

Принцип дії БКЗ полягає в наступному: замикання рухомих контактних пружин з нерухомими вертикальними струнами 10 здійснюється при спрацюванні одного з вибираючих 3 і одного з втримуючих 7 електромагнітів. Спочатку спрацьовує один з вибираючих електромагнітів, і вибираюча планка 6 разом з всіма вибираючими пальцями 8 повертається на певний кут (поворот планки обмежений ходом якора вибираючого електромагніту). Вільний кінець вибираючого пальця попадає в поглиблення рухомої гребінки. Услід за вибираючим електромагнітом спрацьовує втримуючий електромагніт і повертає втримуючу планку. Час комутації (утворення одного контакту) в межах одного БКЗ - 50 мс.

По закінченні з'єднання втримуючий електромагніт відпускає свій якір і втримуючу планку, під дією поворотної пружини приходить в початкове становище, звільнивши при цьому затиснутий вибираючий палець. Внаслідок цього рухома гребінка з рухомими контактними пружинами повертається в початкове положення.

Багаторазові координатні з'єднувачі діляться на двох- і трьохпозиційні. Двохпозиційними називають такі БКЗ, в яких підключення будь-якого входу до виходу здійснюється спрацюванням вибираючого і втримуючого електромагнітів. У трьохпозиційних БКЗ будь-який вхід до виходу підключається внаслідок спрацювання трьох електромагнітів.

Координатна АТС типу АТСК використовується на нерайонованих і районованих міських телефонних мережах МТС, а також на районованих МТС з вузлами вхідного і вихідного повідомлення (МТС з УВС і УИС), і забезпечують:

-         Можливість багатопроводної комутації, створення чотирьохпроводних розмовних трактів у разі використання ущільнених ліній між окремою АТС і вузлами;

-         Можливість управління станціями різних систем шляхом видачі з регістрів АТСК відповідних сигналів управління;

-         Можливість електричного розподілу поля, тобто можливість утворення різного числа напрямків з різною доступністю в залежності від ємності пучка з'єднувальних ліній (каналів), включених в ці напрями, і їх вартості;

-         Можливість вибору напрямку на рівні групового шукання кодами різної значності, можливість вибору при транзитному зв'язку одних і тих же напрямів різними кодами, можливість повторення в процесі встановлення з'єднання як окремих цифр абонентського номера, так і повного номера абонента;

-         Незалежність числа рівнів групового шукання від значності абонентського номера, а отже, і можливість розвитку мереж без зміни абонентської нумерації.

У результаті, до достоїнств АТСК можна віднести те, що:

-         Обладнання АТСК дозволяє здійснювати спільну роботу АТСК з АТС декадної-крокової і машинної систем і більш ефективно будувати міські телефонні мережі;

-         Обладнання АТСК дозволяє здійснювати зв'язок з міжміською телефонною станцією, з вузлами спеціальних служб, дозволяє включати лінії таксофонів, з'єднувальні лінії установчих телефонних станцій і підстанцій, а також абонентські лінії зі спареними телефонними апаратами.

До недоліків АТСК відноситься:

-         Телефонні мережі з комутацією каналів мало пристосовані для передачі даних, оскільки вони принципово проектуються для обслуговування менш частих вимог при порівняно великому часі заняття.

2.1.3 Електронні АТС

Згідно з [2] електронні АТС можна класифікувати по способам побудови комутаційного поля (КП) і керуючого пристрою (КП).

За способом побудови КП все ЕАТС діляться на дві великі групи: аналогові і цифрові. У аналогових ЕАТС комутація сигналів в КП відбувається із зберіганням їх первинної форми, в якій вони поступають від джерела інформації. У цифрових ЕАТС початкова інформація перетворюється в єдину цифрову форму, а потім комутується.

Серед аналогових ЕАТС з програмним керуванням поширені системи комутації з просторовим розділенням каналів. Вони характерні тим, що з'єднувальний шлях між абонентами в КП надається на весь час встановлення з'єднання тільки єдиній парі користувачів. Тому для встановленого з'єднання одні і ті ж комутаційні елементи обслуговують тільки це з'єднання. Схема комутації з просторовим розділенням каналів представлена на мал. 2.6:

Малюнок 2.6 - Схема комутації з просторовим розділенням каналів

Аналогові ЕАТС з часовим розподілом каналів представляють інтерес при роботі з аналоговими системами передачі, оскільки в цьому випадку проводиться тільки дискретизація сигналів за часом без подальшого цифрового кодування. Комутація з часовим розділенням передбачає спільне використання точок комутації шляхом розділення часу на більш короткі інтервали так, що окремі комутаційні елементи і відповідні ним проміжні лінії періодично закріпляються за існуючими з'єднаннями. При такому спільному використанні точок комутації можна отримати значну економію їх числа. Схема комутації з часовим розподілом каналів представлена на мал. 2.7:

Малюнок 2.7 - Схема комутації з часовим розподілом каналів

2.1.4 Квазіелектронні АТС

У квазіелектронних системах АТС (КЕАТС) комутація розмовного тракту здійснюється герконовими реле, феррідами, реле ESK або БКЗ, а управління - електронними керуючими пристроями (КП) [2].

По структурі керуючих пристроїв квазиелектронні АТС можна розділити на два класи: із вмонтированою програмою і із записаною (накопиченої) програмою. У першому випадку порядок встановлення з'єднання (алгоритм) визначається схемною логікою, у другому - записаними програмами (командами), що зберігаються в довготривалому запам'ятовуючому пристрої (ДЗУ). Для зміни програми необхідно зробити перезапис інформації в ДЗУ [2].

На мал. 2.8 приведена структурна схема КЕАТС ємністю 65000 номерів.

Малюнок 2.8 - Структурна схема КЕАТС ємністю 65000 номерів.

Комутація розмовного тракту в цій системі здійснюється багаторазовими феррідними з'єднувачами (матрицями) типу 8х8х2. У КП, а також у всіх абонентських комплектах і комплектах з'єднувальних ліній (АК і КСЛ) використовуються електронні і магнітні елементи. Керуючий пристрій має записану програму. Визначник (О) абонентських, з'єднувальних і службових ліній періодично через кожен інтервал випробує стан комплектів.

Результати випрбовування через центральне УУ фіксуються в оперативному запам'ятовуючому пристрої (ОЗУ), який зберігає інформацію, необхідну для процесу встановлення з'єднання (номер викликаючої лінії, або що викликається, зайнятість тих або інших шляхів і т.п.).

Центральний керуючий пристрій обробляє службову інформацію, що отримується з визначника, з урахуванням інформації, записаної в ОЗУ і ДЗУ. На основі отриманої інформації ЦУУ видає команди для включення точок комутації комутаційної схеми (КС) і через розподіляючий пристрій (РУ) включає різні службові сигнали. У ДЗУ зберігаються програми управління роботою станції для всіх видів зв'язку, для контролю за роботою станції, а також зведення про склад пріоритетних абонентських груп. Результати виконання програм контролю за роботою станції передаються в центр обслуговування (ЦО), який у разі необхідності може змінити програми, що зберігаються в ДЗУ.

До недоліків ЕАТС можна віднести:

-         телефонні мережі з комутацією каналів мало пристосовані для передачі даних, оскільки вони принципово проектуються для обслуговування менш частих вимог при порівняно великому часі заняття.

2.1.5 Цифрові АТС

Цифрові АТС характеризуються модульною побудовою і розподіленим багатопроцесорним програмним управлінням [3].

Використовуються багатофункціональні модулі, що мають власне керування і програмне забезпечення. Збільшення ємності досягається доданням окремих модулів.

Структура цифрової АТС зображена на рис 2.9:

Малюнок 2.9 - Структура цифрової АТС

Як правило, всі сучасні цифрові АТС реалізовані з використанням наступних загальних принципів побудови:

-        Перетворення аналогових сигналів в цифрову форму виконане із вживанням імпульсно кодової модуляції (ІКМ);

-        Комутаційне поле комутує всі види сигналів у цифровій формі у вигляді 8-мі бітових комбінацій, що передаються по каналах ІКМ;

-        Всі абонентські лінії включаються в АТС через абонентські блоки, які можуть бути як місцевими, так і віддаленими, останні з’єднуються з опорною станцією за допомогою стандартних трактів ІКМ;

-        Віддалені абонентсікі блоки можуть працювати як в зоні нумерації своєї опорної станції, так і інших АТС, із збереженням нумерації того телефонного району, в якій вони встановлюються, оскільки немає жорсткої прив'язки між нумерацією і апаратним забезпеченням;

-        Цифрові системи комутації можуть використовуватися як комутаційні вузли будь-якого рівня ієрархії телефонної мережі;

-         У цифрових станціях не передбачене включення спарених абонентів;

-        Абоненти цих станцій можуть користуватися додатковими видами обслуговування;

-        Передбачена тарифікація з урахуванням тривалості розмови як міжміських так і місцевих з'єднань;

-        Цифрові системи комутації можуть експлуатуватися як на місцях, так і із загального центра експлуатації і техобслуговування. Експлуатація і техобслуговування декількох станцій з одного центра дозволяє раціонально розміщувати персонал і централізовано зберігати дані. Станції автоматично виявляють помилки і збої як в апаратному, так і в програмному забезпеченні і включають коректуючі заходи. З цією метою головні частини системи виконані дубльованими. Загальний нагляд включає в себе контроль під час роботи, індикацію помилок і їх діагностику.

Цифрові ЕАТС з просторово-часовою комутацією каналів вимагають наявності принаймні двох ланок: просторової комутації і часової комутації.

Схема комутації з просторово-часовим розподілом каналів зображена на мал. 2.10:

Малюнок 2.10 - Схема комутації з просторово-часовим розділенням каналів

Принцип часової комутації зводиться головним чином до запису інформації і читання її із запам'ятовуючого пристрою. У процесі комутації інформація, що поступає по одному вхідному часовому каналу, передається в іншому часовому каналі. Однак швидкодія запам'ятовуючого пристрою обмежує допустимі розміри блоку часової комутації, тому в комутаційних схемах великої ємності обов'язково вводиться просторова комутація. Для того щоб забезпечити бажану часову комутацію каналів, ланки часової комутації принципово вимагають наявності деякого вигляду елементів затримки, які легше усього реалізовуються за допомогою запам'ятовуючого пристрою з довільною вибіркою. Запис в них проводиться по мірі надходження біт інформації, а читання при необхідності їх передачі.

До достоїнств ЦАТС можна віднести:

-         Електронний контакт нерухомий і не схильний до впливів навколишнього середовища, тому, цифрові АТС здатні працювати в більш важких умовах, ніж електромеханичні;

-         Для цифрової АТС характерні невеликі розміри.

До недоліків ЦАТС можна віднести:

-         Електронні елементи не можуть передавати ні сигнали постійного струму, ні могутні сигнали;

-         Передаючий тракт не пропускає частоти, що знаходяться поза звуковим діапазоном;

2.2 Рішення для абонентів обчислювальних мереж

2.2.1 Мережі X.25

Специфікація Х.25 визначає взаємодію між термінальним обладнанням (DTE) і обладнанням завершення дії інформаційного пристрою (DCE) [4]. Пристрої DTE (термінали і головні обчислювальні машини в апаратурі користувача) підключаються до пристроїв DCE (модеми, комутатори пакетів і інші порти в мережу PDN, звичайно розташовані в апаратурі цієї мережі), які з'єднуються з  "комутаторами перемикання пакетів" (packet switching exchange) (PSE або просто switches ) і інших DCE всередині PSN і, нарешті, до іншого пристрою DTE. Взаємовідношення між об'єктами мережі Х.25 показані на мал. 2.11:

Малюнок 2.11 - Взаємовідносини між об'єктами мережі Х.25

DTE може бути терміналом, який не цілком реалізовує всі функціональні можливості Х.25. Такі DTE підключаються до DCE через трансляційний пристрій, званий пакетний асемблер/дизассемблер - packet assembler/disassembler - (РAD).

Специфікація Х.25 складає схеми Рівнів 1-3 еталонної моделі OSI. Рівень 3 Х.25 описує формати пакетів і процедури обміну пакетами між рівноправними об'єктами Рівня 3. Рівень 2 Х.25 реалізований Протоколом Link Access Procedure,  Balanced (LAPB). LAPB визначає кадрировання пакетів для ланки DTE/DCE. Рівень 1 Х.25 визначає електричні і механічні процедури активації і дезактивації фізичної середи, що з'єднує дані DTE і DCE. Це взаємовідношення представлене на мал. 2.12:

Малюнок 2.12 - Схеми рівнів 1-3 еталонної моделі OSI

Крізна передача між пристроями DTE виконується через зв'язок, званий віртуальним ланцюгом. Віртуальні ланцюги дозволяють здійснювати зв'язок між різними елементами мережі через будь-яке число проміжних вузлів без призначення частин фізичної середи. Віртуальні ланцюги можуть бути або перманентними, або комутуємими (часово).

Після того, як віртуальний ланцюг організований, DTE посилає пакет на інший кінець зв'язку шляхом відправки його в DCE, використовуючи відповідний віртуальний ланцюг. DCE переглядає номер віртуального ланцюга для визначення маршруту цього пакету через мережу Х.25. Протокол Рівня 3 Х.25 здійснює мультиплексну передачу між всіма DTE, які обслуговують пристрій DCE, розташований в мережі з боку пункту призначення, внаслідок чого пакет доставляється до DTE пункту призначення.

До достоїнств X.25 можна віднести:

-         Мережі дозволяють в режимі реального часу розділяти один і той же фізичний канал декільком абонентам

-         Використання мережі X.25 ефективне для широкого спектра задач передачі даних. Серед них і обмін повідомленями між користувачами, і звертання великої кількості користувачів до віддаленої бази даних, а також до віддаленому хосту електронної пошти, зв'язок локальних мереж (при швидкостях обміну не більше за 512 Кбіт/з), об'єднання віддалених касових апаратів і банкоматів.

-         Дозволяють передавати дані по каналах телефонної мережі загального користування (виділеним і коммутуємим) оптимальним чином.

До недоліків X.25 можна віднести:

-         неможливість передавати по мережах X.25 такі види інформації, як голос і відео.

2.2.2 Мережі frame relay

Frame Relay забезпечує можливість передачі даних з комутацією пакетів через інтерфейс між пристроями користувача DTE ( маршрутизаторами, мостами, головними обчислювальними машинами) і обладнанням мережі DCE ( перемикаючими вузлами) [5]. У ролі мережевого інтерфейсу, Frame Relay є таким же типом протоколу, що і Х.25. Однак Frame Relay значно відрізняється від Х.25 по своїм функціональним можливостям і по формату.

Frame Relay забезпечує:

-       засоби для мультиплексировання великого числа логічних інформаційних діалогів (званих віртуальними ланцюгами) через один фізичний канал передачі, які виконуються за допомогою статистики. Frame Relay використовує:

-       новітні досягнення технології передачі глобальних мереж. Вони включають в себе алгоритм перевірки за допомогою циклічного надмірного коду (CRC) для виявлення пошкоджених бітів, але в ньому відсутні які-небудь механізми для коректування пошкоджених даних засобами протоколу. У Frame Relay передбачені дуже прості механізми повідомлення про перевантаження, дозволяючі мережі інформувати який-небудь пристрій користувача про те, що ресурси мережі знаходяться близько до стану перевантаження. Таке повідомлення може попередити протоколи вищих рівнів про те, що може знадобитися керування потоком.

До достоїнств Frame Relay можна віднести:

-         Frame Relay може бути використана як інтерфейс до послуг або загальнодоступної мережі зі своєю несучою, або мережі з обладнанням, що знаходиться в приватному володінні.

-         Для будь-якого типу мережі лінії, що підключають пристрої користувача до обладнання мережі, можуть працювати на швидкості, вибраній з широкого діапазону швидкостей передачі інформації. Типовими є швидкості в діапазоні від 56 Kb/с до 2 Mb/с, хоч технологія Frame Relay може забезпечувати також і більш низькі і більш високі швидкості

До недоліків Frame Relay можна віднести:

-         ретрансляція кадрів є досить простим механізмом інформаційного обміну, але при більш глибокому аналізі виявляється надзвичайно складною. Frame Relay властиві практично всі проблеми, пов'язані із забезпеченням надійності і якості передачі сигналів

2.3 Інтегральні мережі ISDN

Термін ISDN розшифровується як цифрова мережа з інтеграцією послуг (Integrated Services Digital Network), це стандартний набір інтерфейсів і сигнальних протоколів для передачі голосу і даних по звичайним телефонним лініям [6]. Завдяки ISDN різні пристрої типу телефонів, комп'ютерів, факсу-апаратів можуть одночасно передавати і приймати цифрові сигнали після встановлення комутуємого з'єднання з абонентом на протилежному кінці. Таким чином, ISDN дозволяє зробити все з'єднання між кінцевими вузлами цифровим.

Стандартне підключення ліній ISDN здійснюється по інтерфейсам BRI (Basic Rate Interface) або PRI (Primary Rate Interface). Перший з них забезпечує два дуплексних В-канали по 64 Кбіт/с кожний. Кожному В-каналу надається номер, аналогічний телефонному.

Цифрові мережі з інтеграцією послуг ISDN можна використати для рішення широкого класу задач по передачі інформації в наступних областях:

-       Телефонія. Для цього в цифрові телефонні станції вбудовується підтримка ISDN-сервісу, а як кінцеві пристрої використовуються ISDN-термінали. Вони дозволяють обмінюватися мовними і текстовими повідомленнями, підтримують аудиоконференції декількох абонентів, практично вмить виробляють набір номера, забезпечують високу якість передачі мови і мають ще цілий ряд додаткових функцій. Також в мережах ISDN існує спеціальний сервіс під назвою Centrex. За його допомогою компанії, що не мають офісної АТС, можуть надавати користувачам широкий набір послуг. Для цього застосовується спеціалізований пристрій - термінальний А/В-адаптер, який підтримує функції міні-АТС. До нього підключається аналоговий телефон (факс, автовідповідач).

-         Об'єднання віддалених ЛМ. Для об'єднання ЛМ на основі мережі ISDN як пристрої доступу звичайно застосовуються активні або пасивні адаптери ISDN, які встановлюються в файловий сервер, виділений маршрутизатор або звичайну робочу станцію

-       Доступ до глобальної комп'ютерної мережі (Internet). Для доступу в Internet одиночних користувачів можна застосовувати ISDN BRI-адаптери, які встановлюються в стандартне гніздо шини ПК (ISA, PCI або PC-Card). Для зв'язку з провайдером звичайно використовується Point-to-Point Protocol (PPP), а для аутентификація користувачів, що входять в мережу, - протоколи PAP і CHAP. Крім внутрішніх адаптерів, існують зовнішні термінальні адаптери (TA) або зовнішній ISDN-модем, які призначені для конвертації послідовного інтерфейсу ПК, звичайного моста/маршрутизатора або іншого не ISDN-пристрою в формат ISDN BRI.

-       Передача трафіка, чутливого до затримок (відео, звук). Недорогі апаратні засоби для відеоконференцій включають в себе спеціальні плати, що забезпечують кодування/декодування відео- і аудиосигналів, адаптер ISDN, звичайно підтримуючий інтерфейс BRI, зовнішні відеокамери, мікрофони або телефони. Основою для ISDN-видеоконференций є стандарт H.320 комітету ITU-T, в який увійшов цілий набір рекомендацій по кодуванню (компресії) аудиосигнала (G.711, G.722, G.728), відеосигнала (H.261), мультиплексировання каналів (H.221) і ряд інших.

-         Передача даних;

-         Інтеграція різних видів трафіка.

Кінцевим пристроєм мережі ISDN може бути цифровий телефонний апарат, окремий комп'ютер з встановленим ISDN-адаптером, файловий або спеціалізований сервер, міст або маршрутизатор ЛМ, термінальний адаптер з голосовими інтерфейсами (для підключення звичайного аналогового телефону або факсу) або з послідовними інтерфейсами (для передачі даних).

До достоїнств ISDN відноситься:

-         Повністю цифрова мережа, що забезпечує високу надійність передачі інформації.

-         Висока швидкість передачі інтегрованої інформації різної природи.

-         Широкий набір функцій для телефонії, висока якість звуку.

-         Швидкий набір номера (менше за 1 с).

-         Широка доступність і поширеність в світі.

До недоліків ISDN відноситься:

-         Проблеми сумісності ISDN-обладнання різних поставщиків.

-         Складність модернізації центральних комутаторів і побудови нової цифрової інфраструктури.

-         Складність замовлення сервісу.

-         Необхідність великих фінансових вкладень.

2.3 Порівняльна характеристика перелічених рішень

Всі характерні достоїнства і нестачі перелічених систем і рішень приведені в табл.2.1:

Таблиця 2.1 - Характерні достоїнства і нестачі перелічених рішень

2.4 Загальні вимоги, що пред'являються до мереж зв'язку

З урахуванням всього вищесказаного, можна пред'явити наступні загальні вимоги, які будуть задовольняти вимогам абонентів до мереж зв'язку:

-         Вид навантаження. Для абонентів телефонних мереж як навантаження виступає кількість викликів, що поступають на станцію в одиницю часу (час найбільшого навантаження). Чим вище цей показник, тим більша кількість з'єднань станція здатна забезпечити. Для абонентів обчислювальних мереж навантаженням є мережевий траффік, тобто кількість інформації, що приймається або,що передається в одиницю часу. Аналогічно, пропускна спроможність системи пропорційна величині траффіка.

-         Швидкість передачі. Даний параметр застосуємо до обчислювальних мереж, швидкість передачі даних визначає пропускну спроможність, і загалом впливає на якість системи.

-         Надійність. Характеризує здатність системи нормально функціонувати з урахуванням імовірності різних відмов, збоїв , обумовлених в передбачених вимогах(вимоги до надійності, критерій відмови).

-         Підтримка різних видів послуг, що надаються абоненту. Даний чинник, є одним з тих, що найбільш визначають використання системи. Як правило, чим ширше спектр послуг, що надаються, тим більше можливість залучення абонентів різних категорій. Необхідно помітити, що це також можливо позначається на економічній стороні цього питання.

-         Здібність до нарощування. Обумовлює подальший розвиток і модернізацію системи.

Всім цим вимогам задовольняє мережа зв'язку, що проектується, на основі цифрової системи комутації 5ESS. Система дозволяє об'єднувати в собі вимоги, що пред'являються абонентами телефонних і обчислювальних мереж, має достатні показники надійності і швидкості передачі, здібність до нарощування, а також надає цілий ряд різних послуг.

3 ПРОЕКТУВАННЯ МЕРЕЖІ ЗВ'ЯЗКУ ВОРОШИЛОВСЬКОГО РАЙОНУ

Об'єктом проектування в даному дипломному проекті є багатофункціональна система зв'язку, область застосування якої поширюється на територію Ворошиловського району м. Донецька.

Доцільно проектування подібної системи розбити на кілька основних етапів:

-       Необхідно підготувати дані про планування району, що містять у собі кількість абонентів, їхню щільність, тип забудови району;

-       Визначити місце розташування станції;

-       Зробити вибір обладнання, що містить у собі станційну і лінійну частини;

-       Зробити відповідні математичні розрахунки, зв'язані з різного роду навантаженнями на станційне і лінійне обладнання;

У загальному випадку, головна проблема проектування абонентських кабельних мереж для міста полягає у визначенні оптимального місця розташування мережевих вузлів абонентського кабелю, оптимізації напрямків прокладки трас абонентського кабелю і встановленні для великих ділянок місцевої мережі границь районів підключення за економічними критеріями. Проблема визначення місця розташування джерел і приймачів інформації, тобто питання, де й у якій кількості вони з'являться в деякому районі чи підключення зони місцевої мережі, має велике значення для вибору структури абонентських кабельних мереж.

Дані про наявні та майбутні джерела і приймачі одержуются з плану розвитку території.

При цьому під джерелом і приймачем інформації розуміють абонентські пристрої, для експлуатації яких повинний даватися шлях передачі, тобто пару жил абонентського кабелю (кабельну пару).

У нашому випадку в якості інформації для проектування можуть виступати наступні дані:

-       площа Ворошиловського району близько 10 км²;

-       населення Ворошиловського району складає 103,6 тисяч чоловік;

3.1 Визначення необхідного числа каналів передачі

Згідно з [7] розглянемо потребу в зв’язку індивідуальних користувачів. Якщо припускають, що наприкінці планового періоду в кожній квартирі буде встановлений телефонний апарат, то необхідна кількість ПЖК для житлового району визначається виразом (3.1):

                                                 (3.1)

де ПЖК для установки телефонних апаратів у житловому районі, шт;

а - число індивідуальних уведень,шт;

b_i - число колективних уведень категорії i, шт;

V_i - співвідношення ліній між індивідуальними і колективними введеннями для категорії i;

ЖР - кількість жителів розглянутого району, чол;

N - середнє число людин у квартирі, чол.

Розглянемо потреби в зв’язку установ і підприємств. Якщо вважають, що для установчих і виробничих потреб будуть використовуватися переважно установчі станції, то потреба в ПЖК може бути знайдена з наступного виразу (3.2):

 ,                                                       (3.2)

де N_G - кількість необхідних ПЖК для основних телефонних апаратів установчого і виробничого секторів у частині району,шт;

РС - кількість працюючих у розглянутій частині району,аб;

f₁ - середня кількість працюючих на кожну установчу станцію, аб;

f₂ - середня кількість включених апаратів на кожен основний телефонний апарат;шт.

Також необхідно враховувати та інші потреби (N_S), такі як таксофони, міжміській зв’язок..

3.2 Підготовка даних про розвиток

Для фіксації місць виникнення джерел і приймачів інформації карта планованого району покривається растровою сіткою, утвореної взаємно перпендикулярним лініями [7]. Площа одного квадрата цієї сітки вибирається з урахуванням реального картографічного матеріалу. Якщо суму потреб ПЖК розділити на площу квадрата, то одержимо щільність ПЖК :

h= ( + N_G + N_S)/A,                                                (3.3)

де ПЖК для установки телефонних апаратів у житловому районі, шт;

N_G - кількість необхідних ПЖК для основних телефонних апаратів установчого і виробничого секторів у частині району,шт;

N_S - інші потреби.

У даному випадку сума потреб ПЖК є відомої й у загальному складає близько 30 тисяч абонентів. Розрахуємо середню щільність ПЖК:

h = 30000 аб/10 км² = 3000 аб/км²

У кожен квадрат сітки записується кількість джерел, що очікується на відповідній частині території. Сітка квадратів з нанесеними зведеннями про кількість джерел і приймачів інформації у відповідності зі своїм змістом називається планом розподілу пар жил кабелю (ПРПЖК) чи абонентською матрицею.

План розподілу пар жил кабелю абонентів Ворошиловського району приведений у Додатку Б.

3.3 Визначення місця розташування мережного вузла абонентського кабелю

Мережний вузол абонентського кабелю являє собою центр зони підключення, в якому у залежності від розглянутого напрямку починаються чи закінчуються абонентські кабелі. В ньому розташувують відповідну телефонну комутаційну станцію, або головний крос [7].

У реальних умовах можуть виникати причини (наприклад, водяні простори, перепад висот, скелястий ґрунт, залізничні спорудження і т.д.), що не дозволяють здійснювати прокладку трас живильного кабелю мережного вузла.

З урахуванням усього вищесказаного можна висунути наступні вимоги:

-       При виборі місця мережного вузла абонентського кабелю необхідно враховувати показники телефонного навантаження, а саме, розташовувати його таким чином, щоб він співпадав з центром навантаження, якщо не існують які-небудь зовнішні перешкоди;

-       Бажано щоб район мав меншу площу і найбільш компактну форму (близьку до кола, правильного багатокутника, квадрата), і абонентські лінії також повинні прокладатися по найкоротших трасах;

-       При розгляді витрат фактичні довжини ліній з'єднань між місцями джерел і приймачів інформації і мережних вузлів абонентського кабелю визначаються по ортогональних трасах.

На малюнку 3.1 зображений план розподілу пар жил кабелю абонентів Ворошиловського району з обраним місцем розташування мережного вузла. Заштрихованими ділянками позначені місця, де показник щільності абонентів рівен нулю.

Малюнок 3.1 - Розташування мережного вузла абонентського кабелю Ворошиловського району

3.4 Формування мереж абонентського кабелю

При організації абонентських сполучних ліній існує велика кількість можливих рішень для кожного району підключення [7]. Виділимо три центральних моменти для створення району підключення:

-       Розміщення трас кабеля живлення в районі підключення, на основі даних про розташування мережного чи вузла головного кроса;

-       Визначення економічно вигідних розмірів підрайонів підключення (ПРП), що являють собою частину району підключення, у якому поєднуються відгалуження абонентського сполучного кабелю (АСК);

-       Застосування пристроїв відгалуження і створення мережі по ділянках.

3.5 Оптимальні розміри підрайону підключення

Велика кількість наявних очікуваних у майбутньому джерел і приймачів інформації вимагає настільки величезної кількості абонентських магістральних ліній, що розподільні кабелі малої ємності повинні систематично об'єднаються. Оскільки при об'єднанні неминуче виникають різні варіанти, то постановка мети оптимізації приводить до питання про економічні розміри підрайону підключення.

При аналізі мереж абонентського магістрального кабелю можна зробити наступні твердження:

-       у розподільному кабелі зосереджені тільки пари жил кабелю (кабельні пари) підрайону підключення;

-       через один кабель живлення у більшості випадків підключаються кілька підрайонів підключення.

В даний час для мереж абонентського кабелю створені дві моделі:

-       Модель прямокутного району підключення характеризується ортогональною прокладкою трас живильного кабелю, прямокутними підрайонами підключення й однорідною щільністю ліній. Ця модель враховує насамперед старі способи забудови у великих містах і відрізняється порівняно простими обчисленнями

-       Модель секторного району підключення характеризується радіальною прокладкою трас живильного кабелю, трапеційними формами ПРП, будь-якими щільностями ліній. Ця модель виникла в результаті аналізу мереж абонентського кабелю в малих містах і дозволяє враховувати неоднорідну щільність ліній

Ми розглянемо застосування моделі прямокутного району, тому що траси вулиць, по яких треба вести кабель, в основному, ортогональні, що визначає цю модель як вдале економічне рішення.

3.6 Визначення трас кабелю живлення в підрайоні підключення

Застосування оптимальних розмірів ПРП є істотним елементом мінімізації вартості абонентського кабелю. Однак ефективність цього прийому може звестися до нуля, якщо при поділі РП на ПРП не враховувати економічність прокладки трас кабелю живлення. З цією метою варто використовувати план розподілу ПЖК РП, на який нанесене місце розташування мережного вузла абонентського магістрального кабелю.

Поділ району на РП почнемо з вибору напрямка головної траси кабеля живлення. Схематичний напрямок головної траси зображене на мал.3.2.

Малюнок 3.2 - Напрямок головної траси кабелю живлення

Після цього РП розділяється на ділянки за принципом середньої щільності ліній. Разом з цим визначаються РП оптимальних розмірів для кожної ділянки РП. Для цього використовуються  наступні рівняння:

Середня щільність ліній у РП:

 ,                                                      (3.4)

де q_ij - кількість джерел і приймачів інформації в квадраті A_ij, аб.

Обчислимо середню щільність ліній у РП:

Далі, скориставшись номограмою, приведеної на мал. 3.3, знайдемо оптимальну ширину ПРП  при заданій щільності ліній h.

Малюнок 3.3 - Залежність розмірів ПРП від щільності ліній h

У результаті, значення  буде складати 585 м

По картографічному матеріалі з урахуванням масштабу, а також кривизни вулиць була обмірювана довжина траси головного кабелю. Вона складає L_г.т = 5360 м.

Далі необхідно обчислити кількість ділянок РП:

 ,                                                           (3.5)

де L_г.т - довжина траси, що вибирається як головну трасу, м;

 - оптимальна ширина ПРП при щільності ліній h, м.

У результаті передбачається дев'ять ділянок РП. На підставі мал 3.4 можна стверджувати, що центральні ділянки повинні мати ширину 585 м. Ширина зовнішніх ділянок складає близько 47, 5 метрів.

Малюнок 3.4 - Поділ РП на ділянки підключення

Далі необхідно розділити ділянки РП на ПРП. Довжина окремого ПРП обчислюється по формулі (3.6):

 ,                                                      (3.6)

де p_r - оптимальна кількість ПЖК підрайону підключення на ділянці району підключення r при щільності ліній h_r; шт;

l_2S - ширина підрайону підключення на ділянці району підключення s, м.

Якщо щільность ліній у середньому не відрізняються більш ніж у 2-1,5 рази, то можна припустити, що довжина кожного ПРП буде складати близько 360 м. У ділянках РП, де щільність ліній знижується довжина ПРП трохи збільшується.

Розбивка РП на ПРП схематично зображено на мал.3.5:

Малюнок 3.5 - Розбивка РП на окремі ПРП

Далі в кожнім ПРП з урахуванням особливостей напрямку вулиць і розташування будинків вибираємо місця розташування розподільних шаф, а потім використовуючи метод ортогональних трас з'єднуємо їх з магістральним абонентським кабелем живлення. Також необхідно врахувати, що прокладка кабелю передбачає наявність вже існуючої міської кабельної каналізації.

Зображення реального РП Ворошиловського району з урахуванням напрямків прокладення трас живильного кабелю приведено в Додатку В.

Схема напрямків зв’язку між існуючими МАТС і проєктуємою АТС 5ESS приведена у Додатку Д.

4 ОБЛАДНАННЯ ЦИФРОВОЇ СИСТЕМИ КОМУТАЦІЇ 5ESS

4.1 Загальні принципи побудови сучасних систем комутації

Згідно проведеному в розділі аналізу, найбільше призначеними серед систем з’вязку є цифрові системи, наприклад 5ESS.

Комутаційна система 5ESS являє собою універсальну цифрову телефонну систему з розпозподіленим керуванням, що має широкий діапазон застосувань, де комутація ґрунтується на 32-канальній структурі, а обробка даних забезпечується 32-бітовими мікропроцесорами. Використання таких могутніх мікропроцесорів дало можливість гнучкого визначення архітектури комутаційної системи [1,8].

Весь діапазон застосувань системи 5ESS, починаючи від локальних станцій і закінчуючи міжнародними вузлами великої ємності реалізується з використанням трьох типів модулів: адміністративного модуля – АМ, комунікаційного модуля – СМ і комутаційного модуля – SM.

Для подальшого проектування багатофункціональної мережі зв'язку необхідно дати короткий опис основних елементів і принципу роботи системи згідно з [1,8].

4.2 Комутаційний модуль SM

4.2.1 Структурна схема SM і функції загального обладнання

Комутаційний модуль SM забезпечує підімкнення АЛ і ЗЛ і виконує основні функції обслуговування викликів. Тільки лише при з'єднаннях з іншими SM і виконанні централізованих функцій експлуатації і технічного обслуговування він взаємодіє з модулями CM і AM, використовуючи внутрісистемні ВОЛЗ (лінії NCT).

Модуль SM (мал.4.1) має спільне обладнання, а також периферійні блоки різного призначення, що встановлюються лише за потреби:

-        інтегральні ISLU і аналогові LU блоки АЛ;

-       цифрові DLTU і аналогові ATU блоки ЗЛ;

-       модульний блок фізичних вимірювань MMSU;

-          додаткові блоки цифрових службових комплектів: загальносистемний (глобальний) GDSU і блок розширення DSU-EXT;

-       блок тарифних генераторів 50 Гц PPMU;

Малюнок 4.1 - Функціональна схема комутаційного модуля SM

Зв'язок загального і периферійного обладнання здійснюється по периферійних інтерфейсних шинах даних PIDB і керування PICB. Між блоками цифрових АЛ ISLU і пакетної комутації PSU існують додаткові прямі шини даних DPIDB, якими передаються тільки канали D₁₆ основного доступу.

Загальне обладнання складається з дубльованого блоку керування і комутації MCTU. Обидва MSTU працюють паралельно і займають один двохкасетний блок. У MSTU входять:

-        керуючий процесор комутаційного модуля SMP ;

-       просторово-часовий комутатор TSI - каскад Ч_п;

-       сигнальний процесор SP ;

-       блок цифрових службових комплектів DSU ;

-       інтерфейси: керування CI, даних DI, позподвійний лінійний (для двох ліній NCT) DLI;

-       блок пакетної комутації PSU і пакетний інтерфейс PI;

У цілому MSTU забезпечує:

-        стик двох ліній NCT з комутатором TSI для мовної інформації і даних, а також із процесором SMP для керуючих повідомлень і синхронізації;

-       часову комутацію для встановлення з'єднання між АЛ, ЗЛ і лініями NCT;

-       Прийом і обробку, формування і передачу різної сигнальної інформації і керуючих повідомлень у АЛ, ЗЛ і лініях NCT;

-       пакетну комутацію даних;

-       керування встановленням з'єднань, контроль і функції технічного обслуговування.

До складу SMP входять: могутній 32-розрядний мікропроцесор MC68040; енергонезалежна постійна пам'ять (ПП) із програмами і даними, закладеними виробником обладнання а також пам'ять з вільною вибіркою (ПДВ), що зберігає основну частину програмного забезпечення SM, системні і змінювані дані.

При тимчасовому зниканні живлення вміст ПДВ губиться, тому ПЗ і системні дані SM додатково зберігаються на магнітних дисках модуля керування й експлуатації AM. Потім ПЗ і системні дані передаються лініями NCT при запуску системи, упроваджуючи нову версію ПЗ.

Завантаження ПЗ забезпечує спеціальний пристрій процесора - завантажувач BTSR (BootStrapper), що має доступ до ліній NCT через шини даних PIDB і комутатор TSI.

Продуктивність SMP збільшена використанням сигнального процесора SP, що виконує в реальному часі складну задачу розпізнавання зміни сигнальної інформації. SP є аналогом пристрою сигналізації 16-го каналу. Його призначення - обробка лінійних і декадних адресних сигналів, переданих у 16 каналах стандартних ЛТ 2048 кбіт\із зовнішніх напрямків зв'язку. він також обслуговує не окремі 16 сигнальні, а усі без винятку канали 0...31.

Формування 16 розрядних слів та їх передача сторону комутатора TSI по 32-канальних двосторонніх 4-провідних периферійних шинах даних PIDB виконують блоки АЛ і ЗЛ (ISLU,AIU,LU,DLTU,ATU).

Інтерфейс керування CI забезпечує взаємодію SMP з периферійними блоками. Він розпозподіляє до них керуючі і тактові сигнали від SMP, приймає від них і передає SMP інформацію про відправлення вимог на обслуговування і про стан обладнання, у тому числі дані аварійної сигналізації. Крім цього, CI контролює інформаційний обмін між SMP і периферійними блоками й оповіщає SMP про виявлені помилки.

Інтерфейс DLI двох ліній NCT складається з двох лінійних інтерфейсів і спільних кіл синхронізації і керування. За цикл передачі 125 мкс DLI приймає з кожної лінії NCT 256 16-розрядних канальних інтервалів (KI) від відповідного просторового комутатора з часовим позподілом каналів TMS модуля зв'язку СМ і передає їх до часового комутатора TSL. У зворотному напрямку DLI збирає інформацію з канальних інтервалів активного TSI для передачі в бік TMS модуля СМ.

Інтерфейси даних DI мультиплексують 32-канальні 16-розрядні потоки 4096 кбіт\с шин PIDB від периферійних блоків і передають об'єднані 256-канальні потоки 32,768 Мбіт\с до комутатора TSI і навпаки. Усі 16 шин PIDB включені в обох DI, і один DI поєднує парні канали цих шин, а іншої - непарні.

Просторово-часовий комутатор TSI (мал.4.2) виконує під керуванням SMP взаємні неблоковані об'єднання будь-яких 16-розрядних каналів між двома 256-канальними трактами IKM від інтерфейсів DI і двома - від DLI, а також взаємні з'єднання каналів між трактами від DI і між трактами від DLI. Дані комутируються в TSI окремими напівбайтами, а їх об'єднання в 16-розрядні слова забезпечують інтерфейси DI. Обидва TSI, в основному і резервному MSTU, працюють паралельно, але для реальної передачі інформації вхідні інтерфейси вибирають активну схему.

Малюнок 4.2 Структура комутатора TSI модуля SM

Блок цифрових службових комплектів DSU забезпечує цифрове генерацію всіх необхідних тональних сигналів для АЛ і ЗЛ: готовність станції (ГС), зайнято (СЗ), зайняте –перевантаження (ЗП), контроль посилки виклику (КПВ) тональний виклик (ТВ), різні сигнали, що оповіщають. Під керуванням SMP блок DSU виробляє і декодує усі потрібні для обміну адресною інформацією багаточастотні сигнали, а також приймає і декодує інформацію імпульсного набору номера від аналогових абонентів, що передається від блоків ISLU або ATU у цифровому виді в інформаційних розрядах 16-розрядних слів.

Блок пакетної комутації PSU встановлюється в MSTU або декількох SM для обслуговування спільних каналів сигналізації СКС № 7 у зовнішніх напрямках зв'язку, а також для сигналізації по каналах D доступів до ISDN: основного абонентського 2В +D₁₆ і на швидкості 30 В +D₆₄.

Функції PSU базуються на нижніх рівнях 7-рівневої моделі взаємодії відкритих систем OSI: першому - фізичному(physical layer), другому - канальному (data link layer) і третьому - мережному (network layer).

Канальний рівень забезпечується основним вузлом PSU - пристроями обробки і перетворення протоколів пакетної передачі даних PH. Блок PSU може мати до 80 схемно-ідентичних мікропроцесорних PH, розрахованих на швидкість передачі даних 64 кбіт\с. Пристрою обробки протоколів РН стикують процесор модуля SMP та канали зі специфічними протоколами передачі даних.

Розпозподільник даних DF має функції фізичного рівня і забезпечує інтерфейси відповідних РН: із сигнальними каналами D₁₆ основного абонентського доступу - прямими 32-канальними шинами даних DPIDB, а з СКС зовнішніх напрямків зв'язку і каналами D₆₄ доступу - шинами PIDB. Спільні канали сигналізації виділяються з ЛТ зовнішніх напрямків комутатором TSI і напівпостійно з’єднуються з DF шинами PIDB.

До складу PSU входять також розпозподільник пакетів PF, що виконує функції інтерфейсу комплектів РН зі схемою керування CF, що встановлює черговість обміну даними між SMP і різними РН. Процесор SMP має зв'язок з CF шинами PICB для спільних функцій керування блоком PSU (діагностика, реконфігування) і через пакетний інтерфейс PI для передачі пакетної інформації рівня 3.

4.2.2 Периферійне обладнання SM

Функціональна схема інтегрального блоку абонентських ліній ISLU2 представлена на мал.4.3:

Малюнок 4.3 - Функціональна схема інтегрального блоку АЛ ISLU2

Його ємність складає до 2048 аналогових або 1024 цифрових АЛ. Можливо одночасне підімкнення ААЛ і ЦАЛ. Усі АЛ індивідуальні і включаються в абонентські плати: 16-лінійні ТЕЗі (типовий елемент заміни) Z для аналогових і 8-лінійні ТЕЗі U - для цифрових АЛ. Незалежно від кількості касет, у ISLU одночасно активними можуть бути чотири запасних ТЕЗа Z або U. ТЕЗі АЛ групуються по восьми в так називані лінійні групи LG. Між кожної LG і кожною площею дубльованого концентратора CD утвориться відповідна кількість 32-канальних групових трактів.

До складу ISLU входить також дубльоване спільне обладнання: концентратор CD, комплект HLSC тестування АЛ, генератор викликів RG, схема фізичного доступу MAN і керуючий пристрій СС.

У цілому ISLU забезпечує:

-        розширені функції BORSCHT для аналогових АЛ;

-       основний доступ до IDSN (2В +D₁₆) для цифрових АЛ;

-       концентрацію інформаційних каналів від ТЕЗів Z і U і передачу їх на шини PIDB в бік часового комутатора TSI;

-       мультиплексування сигнальних каналів D₁₆ від ТЕЗів U і передачу їх на шини DPIDB до блоку пакетної комутації PSU;

-       керування блоком і виконання задач технічного обСЛуговування у взаємодії з процесором модуля SMP;

На платі Z розміщені 1 АК і спільні схеми. Два контролери лінійної групи (ведучий і відомий) керують кожен АК чотирьох плат, сканують їх стан і поєднують 16-розрядні канали IKM від всіх АК цих плат у 32-канальні тракти, що вставляються у відповідні порти активного і резервного концентратора CD.

Вторинне джерело живлення плати перетворює напруга -48В в +5В и -5В для живлення мікросхем. Кіла фізичного доступу створюють високовольтний інтерфейс для підімкнення через схему MAN генератора викликів і вимірювальних схем. Якщо потрібні тарифні імпульси 50 Гц, то між АЛ і Z-PPM включається генератор блоку PPMU, що визначає наявність сигналу 12 або 16 кгц від Z-PPM і передає в цьому випадку в АЛ тарифну частоту 50 Гц.

Схема фізичного доступу MAN є релейним концентратором, що під керуванням СС підключає до ТЕЗів Z і U блокового HLSC і зовнішні MMSU (шинами MTB) пристрою виміру і тестування, а до ТЕЗів ще і генератор викликів RG.

Пристрій HLSC підключається до АЛ при кожному вихідному і вхідному виклику й оперативно перевіряє справність АЛ: відсутність обривів, сторонніх напруг, замикань на землю, між проводами АЛ і іншими кілами.

Концентратор CD поєднує кожної з інформаційних каналів від ТЕЗів Z і U з каналами шин PIDB до комутатора TSI. Сигнальні канали D попередньо мультиплексуються в ТЕЗах U до швидкості 64 кбіт\с і без концентрації передаються на шини DPIDB в бік блоку пакетної комутації PSU.

Пристрій керування СС працює у взаємодії з процесором модуля SMP. Кожний із двох СС має шинами PICB зв'язок з активним і резервної SMP.

Побудова і функціонування блоку AIU аналогічні ISLU2. Існують головним чином технологічні і конструктивні особливості - велика ємність абонентських ТЕЗів (32 ААЛ, 12 ЦАЛ), двостороння конструкція штатива, зменшене енергоживлення. Припустима ємність блоку складає 3584 ААЛ або 1440 АЛ ISDN.

Блок DLTU займає одну касету і містить у собі до 16 ТЕЗів незалежних цифрових інтерфейсів DFI, у кожний з який включається зовнішній ЛТ 2048 кбіт\с зі стандартним використання каналів: нульовий для синхронізації, шістнадцятий - для лінійної сигналізації і створення надциклу, канали 1...15 і 17...31 - для інформації користувачів (мова, дані).

Функціями DFI є:

-       перетворення кодів (квазітрійковий лінійний - двійковий станційний);

-       синхронізація лінії зі станційним обладнанням;

-       виявлення збоїв синхронізації й аварійних ситуацій і відповідне інформування процесора SMP.

Кожен DFI має власне вторинне джерело живлення. Через інтерфейс керування і даних CDI DFI має з'єднання із шинами PIDB для передачі інформаційних і сигнальних каналів до комутатора TSI і з шинами PICB для керування з боку процесора модуля SMP. Інтерфейс CDI стикує DFI з відповідними шинами і перетворить кодові СЛова з 8-розрядних у 16-розрядні і навпаки.

Модульний блок фізичних вимірів MMSU забезпечує підімкнення вимірювальних пристроїв до аналогового АЛ і ЗЛ фізичними шинами MTB. Керується MMSU процесором SMP через шини PICB. Один MMSU обслуговує кілька модулів SM або RSM у складі MMRSM. Блок містить пристрою сканування і позподілу сигналів і пристрій SLIM вимірів АЛ і ТА.

Мікропроцесорний пристрій SLIM керується SMP через шини PICB до MMSU і вимірює в АЛ: постійні і перемінні зовнішні напруги, опори шлейфа й ізоляції, ємність, швидкість і імпульсний коефіцієнт шлейфового набору, частоти і рівні багаточастотного набору номера. Прилад має 3 режими роботи: під керуванням оператора, під керуванням лінійного монтера й автоматичний.

Спільний (глобальний) службовий блок GDSU обслуговує всі або групу модулів SM (RSM) і виконує ті функції, що недоцільно мати в кожнім модулі: конференц-зв'язок і тестування трактів передачі.

Універсальний комплект конференц-зв'язку одночасно може обслуговувати п'ять трибічних або шестибічних з'єднань. Кожен відповідний виклик використовує три або шість канальних інтервалів, тому два комплекти займають 32-канальний тракт.

Пристрою тестування TTF по командах оператора вимірюють і тестують у тональному діапазоні тракти передачі, випробувальні шлейфи і службові комплекти. Результати передаються на дисплей відповідного робочого місця.

Блок DSU-EXT, аналогічний основному блоку службових комплектів DSU, встановлюється в разі потреби, у залежності від навантаження.

4.3 Модуль зв'язку CM

4.3.1 Загальна характеристика

Модуль зв'язку застосовується для з'єднання абонентів різних SM, комутації керуючих повідомлень між процесорами SM або SM і AM, а також для завантаження програм і даних від модуля керування і технічної експлуатації AM у комутаційні модулі SM під час запуску системи. Модуль зв'язку містить дубльовані комутатори: просторовий з часовим блокуванням TMS і пакетних повідомлень MSGS. Комутатор TMS кожної площі дубльованої структури модуля поєднується двома лініями NCT з відповідним інтерфейсом DLI кожного SM (мал.4.5.). У такий спосіб з'єднання абонентів різних SM комутирується трьохкаскадною схемою TSI-TMS-TSI, тобто Чп-П-Чп. При цьому обидва TMS працюють паралельно, але для реального переносу інформації в кожнім з'єднанні вибирається TMS, зв'язаний з активним DLI. Дубльовані керуючі пристрої модуля CM працюють з розділом навантаження, але кожний з них може обслуговувати усі виходи самостійно.

Малюнок 4.5 - Структура модуля зв'язку CM і організація міжблочних і міжмодульних з'єднань.

Модуль зв'язку CM складається з наступних типів блоків:

-       двохкасетний блок просторової комутації TMSU, що забезпечує підімкнення в СМ до 32 комутаційних модулів SM;

-       периферійний блок комутатора повідомлень MSPU - їх два в касеті, до 12 на площі;

-       блок керуванням модулем CMCU;

-       блок керування комутатором повідомлень MSCU;

Комплектація обладнання СМ визначається кількістю модулів SM. У мінімальній комплектації СМ займає два однакових штативи (по одному на площину), що містять по п'яти касет: MSPU, MSCU,TMSU,CMCU і TMSU (вважаюабо зверху). Це дає можливість підімкнення до 30 SM, тому що місце двох SM у поле просторового комутатора TMS займають напрямок до комутатора повідомлень і спеціальна вимірювальна лінія. Розвиток СМ виконується парним (по одному на площину) установою однакових штативів, що збільшує припустиме число SM на 32. Гранична кількість штативів - шість на одиницю площі, а модулів SM - 190.

4.3.2 Просторовий комутатор TMS

Функції TMS - просторова комутація часових каналів при міжмодульних (SM-SM) з'єднаннях, передача міжпроцесорних пакетних керуючих повідомлень до та від комутатора повідомлень MSGS і позподіл тактових сигналів від генераторного обладнання СМ до модулів SM лініями NCT.

Принцип часового розподілу каналів однієї лінії NCT на мал.4.5:

Малюнок 4.5 - Структура циклу передачі лінії NCT

Кожен інформаційний КІ (DTS - Data Time Slot) містить:

-       8-розрядне кодове слово ІКМ з інформацією користувача (біти 0...7);

-       чотири біти A...D сигналізації каналу (біти 8...11), що у зовнішніх ЛТ сполучних ліній передаються в сигнальному КІ 16;

-       біт Е (біт 12) стану (зайняте\вільно), що використовується центральним процесором АР для встановлення шляхів у TMS і керування станом процесорів SMP (активний\пасивний);

-       біт F тестування внутрішніх кіл TMS (біт 13);

-       біт G циклічної синхронізації для визначення кінця циклу (біт 14);

-       біт P контролю парності 16-розрядного СЛова (біт 15);

-       біт 0 утручання центрального процесора, що використовується процесором АР для керування комутаційними модулями SM;

-       шість керуючих розрядів З (біти 2...7) з міжпроцесорним повідомленням ;

-       ідентичні інформаційним КІ біти F,G і Р (біти 13...15).

Спрощена функціональна схема однієї (нульовий) площини модуля СМ приведена в Додатку Е. До складу TMS входять блоки TMSU і частина блоку CMCU - пристрій керування часовим комутатором TMSC. Для керування з боку АР використовується лінія керування і діагностики CDAL. Крім цього, від тактового генератора системи NCLK мається лінія тактування 8 кгц для циклової синхронізації TMS і позподілу синхросигналу по лініях NCT.

Комутатор TMS складається з окремих повнодоступних комутаційних пристроїв SF ємністю по 192х32 ліній ІКМ, кожна їх яких має 256 КІ. У першому блоці TMSU існує все обладнання, зазначене в Додатку Е. Додаткові блоки TMSU не містять спільних для TMS вузлів SUB і FLI.

Кожні чотири ВОЛЗ NCT від різних SM включаються в комутатор TMS за допомогою окремого четвірного лінійного інтерфейсу QLI, що виконує опто-електричне перетворення сигналів.

Плата розширення комутатора SUB поєднує лінійні тракти від QLI різних блоків TMSU на спільну шину Е, що розділяє їх до відповідного входам комутаторів 192х32 цих блоків.

Керуючі канали CTS ліній NCT від модулів SM виділяються комутатором TMS і з'єднуються з окремою 256-канальною лінією до спеціального інтерфейсу FLI, що міститься в першому з блоків TMSU і забезпечує передачу цих КІ в бік комутатора повідомлень 256-канальною шиною повідомлень MB.

Пристрій керування TMSC одержує директиви від центрального процесора АР через комутатор повідомлень MSGS і виконує їх для керування обладнанням TMS і виконання функцій технічного обслуговування.

4.3.3 Комутатор повідомлень MSGS

Комутатор повідомлень MSGS містить у собі блоки CMCU (крім TMSC), MSPU і MSCU (див. Додаток Е ). MSGS однієї площини обслуговує повідомлення, що стосуються встановлення з'єднань, а іншої - які стосуються завдань експлуатації, адміністрування і технічного огляду.

Стик TMS з MSGS забезпечує позподвійний інтерфейс повідомлень DMI, що бере участь як в обміні керуючими повідомленнями, так і в процедурі завантаження і перезавантаження програм і даних процесорів комутаційних модулів з боку модуля АМ. У DMI включаються до 16 шин MIB на кожну площину модуля (0 і 1).

Процесори повідомлень комутаційних модулів MMP скомпоновані по чотирьох в однокасетні блоки MSPU. Кожна площина СМ містить по двох групи MSPU: альфа-ММР для обслуговування ліній NCT з парними КІ, бета-ММР - з непарними. Всі МР однакові і мають по восьми індивідуальних контролерів обробки сигнального протоколу Х.25.

Блок керування комутатором повідомлень MSPU виконує вибір шляху і встановлення з'єднань для міжпроцесорних повідомлень. Головний вузел MSPU - контролер периферійного інтерфейсу PIC - керує обміном повідомленнями між буферними процесорами MMP і центральним процесором АР по 16-розрядній периферійній шині керування PICB.

Узгодження буферних процесорів MMP із шиною забезпечують мікропроцесорні інтерфейси вводу\виводу, кожен їх яких обслуговує до чотирьох блоків MSPU.

Між інтегральним процесором АР і блоком MSPU інформація передається дуплексною позподвійною послідовною шиною DSB (Dual Serial Bus), стик з який виконує селектор шини DSBS.

Контролер FPC розпозподіляє керуючі повідомлення центрального процесора АР модуля АМ до DMI, NCLK і TMSC. Ці повідомлення передаються шиною керування і діагностики CDAL, що є послідовним каналом зв'язку з інтерфейсами керування в перерахованих пристроях.

4.4 Модуль керування й експлуатації АМ

Модуль керування й експлуатації АМ забезпечує: централізовані функції керування, доступ процесорів усіх модулів до зовнішніх нагромаджувачів на магнітних дисках (НМД) і стрічці (НМС), а також доступ персоналу до обладнання системи. Модуль розташований на двох штативах центрального процесора (активний і резервний) і на штативі накопичувачів НМД і НМС.

Штатив процесора містить блоки:

-       центрального процесора СС;

-       головної пам'яті MAS;

-       контролера безпосереднього доступу до пам'яті DMA;

-       контролера дискових файлів DFC;

-       процесора введення\висновку IOP.

Обидві площини дубльованої архітектури АМ (0 і 1) синхронно виконують однакові дії. Структурна схема нульової площадки зображена на мал.4.6:

Малюнок 4.6 - Структурна схема модуля керування й експлуатації АМ

Блок СС є швидкісним 32-розрядним процесором типу 3В20D. Необхідні для його роботи 32-розрядні інструкції машинного рівня зберігаються в головній пам'яті MAS.

При операціях запису і читання процесор може звертатися до цілком усього машинного слова, його 16-розрядних половин, або окремих байтів. Час, що використовує СС на доступ до MAS - близько 850 нс.

Для збільшення продуктивності процесора в реальному часі використана додаткова швидкісна кеш-пам'ять на 2048 слів, що містить найбільше часто використовувані дані MAS і має час доступу 250 нс.

Процесори СС об'єднані каналом технічного обслуговування МСН, за допомогою якого активний СС тестує резервний.

Головна пам'ять MAS є напівпроводниковою 40-розрядною і складається з основного блоку і блоків нарощування. Кожне слово містить 32 біта інформації, чотири біти парності чотири біти Хеминга.

Основний блок має до вісьми масивів пам'яті на окремих ТЕЗах і контролер, що керує доступом до MAS і у випадку декількох запитів установлює пріоритетність їх обслуговування, а також виконує перевірку парності і Хеминга. Максимальна ємність основного блоку MAS - 32 Мбайта. Її можна збільшити до 64 Мбайт, додаваючи блоки нарощування пам'яті.

Доступ до MAS периферійно відносно СС блоків забезпечує схема вводу\виводу, що складається з одного або двох контролерів безпосереднього доступу до пам'яті DMA і 1...4 парних послідовних каналів зв'язку DSCH 16 периферійними блоками.

Контролер DFC забезпечує керований мікропроцесорний інтерфейс між СС, MAS і зовнішніми нагромаджувачами: до восьми пар НМД (одна резервна) і один НМС. Кожен НМД - швидкісна пам'ять на 600 Мбайт із довільним доступом, що має вісьмох твердих дисків, власний блок живлення і блок переключення живлення.

Нагромаджувач НМС має щільність запису 2460 біт\смв, швидкість 63, 5 см\с і призначений для резервного збереження станційних даних крім тарифікаційних..

Контролер уведення\висновку IOC керує інформаційним обміном між MAS, CC і терміналами головного центра керування MCC і виділеними робітниками місцями персоналу TLWS для контролю за АЛ і ЗЛ. Через канал DSCH контролер IOC стикує з MAS і CPU до чотирьох сукупностей периферійних пристроїв, кожна з який має чотири індивідуальних периферійних контролери PC.

Процесор IOP дозволяє обслуговувати до 64 периферійні пристрої. До них відносяться:

-       комп'ютер з функціями головного центра керування MCC (його дубльований PC, переключення РС здійснює не показаний на мал.5.6 комутатор портів PS);

-       до шести відеотерміналів (ВТ) робітників місць TLWS;

-       два ВТ керування базою даних системи;

-       два додаткових ВТ, що у міру потреби безпосередньо підключаються до обладнання в спеціально призначені рознімання;

-       принтер для роздруківки системою рапортів технічного контролю з метою їхнього документального збереження;

-       до п'яти принтерів із програмно заданими функціями: друкування результатів планових тестів ліній і обладнання, виміру параметрів навантаження;

-       до десяти асинхронних ліній передачі даних для керування способами виміру АЛ;

-       до семи синхронних ліній передачі даних для керування мережею за допомогою центра технічної експлуатації ЦТЕ, організації вимірів параметрів навантаження, тарифікації і передачі отриманих даних у відповідний центр обробки.

Комп'ютер головного центра керування, у відмінності від інших терміналів, має безпосередній аварійний доступ ЕА до процесорів СС, використовуваний для втручання персоналу в критичних ситуаціях.

5 РОЗРАХУНОК І ВИБІР СКЛАДУ ОБЛАДНАННЯ БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ЗВ'ЯЗКУ

5.1 Комплектація, розташування станційного обладнання ЦАТС 5ESS

Обладнання 5ESS міститься в стативах шафного типу, що мають до шести касет з устаткуванням, касету з вентиляторами у середній чи нижній частині стативу та касету запобіжників і фільтрів у верхній частині [1].

Габарити стативу: ширина – 76 см, глибина – 53 см (для стативів РСС модуля АМ – 76 см), висота – 183 см.

Висота касети – 22 см.

Кожна касета має власний вторинний блок електроживлення. Міжстативні з’єднання виконуються кабелями з мідними й оптичними жилами, що споряджені роз’ємами для спрощення та прискорення монтажу. Станційні кабелі прокладають над стативами.

Комутаційні модулі SM-2000 розташовують на стативах двох типів: SMC для MCTU та LTP для периферійних блоків.

Статив SMC містить:

-       Дві касети дубльованого блоку часової комутації TSIU з пристроями TSI, DI та DLI;

-       Одну касету дубльованого процесора SMP з пристроями SMP, CI та PI;

-       Одну касету дубльованого блоку DSU, що має цифрові генератор тональних сигналів і до 16 ТЕЗів багаточастотних приймачів-передавачів (чотири БЧПП на платі, кількість плат до восьми) і приймачів шлейфового та тонального набору (чотири ПШТН на платі, до 16 плат);

-       Не менш, ніж одну касету блоку PSU, що містить дубльовані пристрої DF,PF, CF і резервовані комплекти обробки протоколів PH (до 80), причьому окремий PH обслуговує один СКС, або один сигнальний канал D₆₄ або до восьми каналів D₁₆.

Кожний SM-2000 комплектується 1…4 стативами LTP, в залежності від кількості периферійних блоків.

Блок AIU займає окремий двобічний статив і має 4 касети по 20 ТЕЗів Z на 32 ААЛ і дві касети, що містять по 16 ТЕЗів Z та спільне обладнання блоку.

Касета DLTU-3 встановлюється в модулях SM-2000 і має спільне обладнання та до 20 ТЕЗів DFI, кожний для двох ущільненних ЗЛ 2048 кбіт\с.

Касета MMSU з вимірювальним обладнанням встановлюється тільки в деяких модулях і обслуговує 2…4 SM.

Касета GDSU з пристроями конференц-зв’язку і тестування трактів передачі надається одному або двом SM.

Модуль зв’язку СМ розташовано на 1…6 стативах СМ в кожній площині дубльованого обладнання, в залежності від числа ввімкнених SM. Перший статив СМ містить весь комплект касет, а інші стативи комплектуються лише касетами TMSU і MSPU.

Модуль керування та експлуатації АМ компонується на основному і резервному стативах центрального процесора РСС, що мають стандартне обладнання. Додатково встановлюються один-два стативи накопичувачів TDC, в залежності від потрібної ємності зовнішньої пам’яті.

Крім перелічених стативів, звичайно встановлюється один або два стативи змішаного обладнання М, яке не потребує доступу до шин даних та керування. Це можуть бути:

-       Інвертори постоійної напруги у змінну;

-       Блоки станційної сигналізації;

-       Модеми.

При типовому плані розташування обладнання враховується мінімальна ширина між рядами 60 см для монтажного та 81 см – для лицоьвого боку стативів. Модуль АМ завжди розташовують в першому ряді, а перед ним, на відстані 1,2 м, головний центр керування та робочі місця персоналу (MCC і TLWS). Модуль СМ звичайно розташовують у ряді 02 на відстані не більше 15 м від модуля АМ. У центральній частині кожного парного ряду встановлюють статив розподілу та керування електроживленням PCDF. Для зменшення витрат станційного кабеля не рекомендуютьяс ряди, довші за 13 м (17 стативів), а головний щит розподілу (крос) MDF звичайно розташовують перпендикулярно стативним рядам. Висота приміщення не повинна бути менша, ніж 3 м.

5.2 Розрахунок складу станційного обладнання ЦАТС 5ESS

Розрахунок обладнання здійснюється  на підставі вихідних даних, представлених у технічному завданні та вимог на проектування багатофункціональної системи зв'язку для абонентів Ворошиловського району м. Донецька, а також згідно з [1].

5.2.1 Розрахунок кількості абонентських блоків AIU

Основою для розрахунку абонентських блоків є наступні характеристики ЕАТС системи 5ESS: один блок AIU дозволяє включити до 3584 ААЛ, в одному стативі LTP до 4-х касет по 20 ТЕЗів Z на 32 ААЛ і 2 касети по 16 ТЕЗів Z на 32 ААЛ.

Необхідну кількість абонентських блоків AIU визначимо за формулою (5.1):

                                                       (5.1)

де 3584 - максимальна кількість абонентів у блоці AIU;

 – загальне число абонентів, аб.

У результаті,

З урахуванням округлення у більшу сторону кількість N_AIU = 9 шт.

Далі розрахуємо необхідне число ТЕЗів Z для заданої кількості абонентів за формулою (5.2):

                                                    (5.2)

де

 – загальне число абонентів, аб.

У результаті,

З урахуванням округлення у більшу сторону, а також припустимої кількості ТЕЗів у кожнім блоці AIU число  шт.

У кожному SM може розташовуватися від 1 до 4 стативів LTP.

На основі отриманих значень можна затверджувати, що для кількості абонентів, рівному 30 000 необхідне включення в станцію 3-х блоків SM-2000, у кожнім блоці SM-2000 знаходиться 3 статива LTP з AIU. Таким чином, ємність станції 5ESS реально складе 32256 ААЛ.

5.2.2 Розрахунок кількості касет DLTU

Касета DLTU встановлюється в модулях SM-2000 і має до 20 ТЕЗів DFI-2. Число плат DFI-2 для підключення визначається з обліком того, що в кожен DFI-2 включається по 2 ІКМ тракти. Необхідно відзначити, що зв'язок інших АТС із Host SM-2000 здійснюється по трактах ІКМ-30, а кількість сполучних ліній залежить від значення навантаження на ЗЛ і визначається індивідуально в кожнім напрямку зв'язку.

У даному випадку, для включення ЗЛ у станцію використовується один статив LTP, що містить 6 касет DLTU-3.

Кількість плат DFI-2 можна визначити за формулою (5.3):

                                        (5.3)

де N_кассет – максимальна кількість касет DLTU-3 у стативі, шт;

N_DFI-2 – кількість плат DFI-2 в одній касеті DLTU-3, шт.

У результаті, загальне число плат DFI-2  шт.

Кількість ЗЛ, що підключаються до станції, можна визначити за формулою (5.4):

                                     (5.4)

де N_{DFI-2 общ} - загальне число плат DFI-2, шт;

N_ЛТ – число ІКМ тактів, що включаються в кожну плату DFI-2, шт;

Nканал – число інформаційних каналів у кожнім ІКМ, шт.

У результаті,  шт.

5.2.3 Вибір і розрахунок кількості додаткового обладнання

Наявність конференц-зв'язку , можливості тестування трактів передачі забезпечується наявністю касети GDSU, включеної до складу модуля SM₁.

Вимірювальне обладнання, що обслуговує всі доступні модулі SM розміщається в касеті MMSU, котру також необхідно мати у складі модуля SM₁.

5.2.4 Розрахунок числа терміналів операторів і контролерів

Число терміналів залежить від конфігурації й обсягів обладнання АТС і визначається такий чином: число терміналів для роботи з АМ постійно:

-       TTY-A – MCC один для обслуговування AM;

-       ROP – системний принтер (чи робоче місце на базі ЕОМ).

До складу терміналів для роботи техперсоналу входить:

-       TTY-B  -  один термінал для спостереження за трафіком;

-       Термінали для іспитів міжстанційних зв'язків . Їхнє число залежить від числа сполучних ліній на станцію:

                                              (5.5)

де  число зовнішніх трактів ІКМ, шт.

За умови, що  -  використовуємо два TTY (TTY-З, TTY-D);

-       Термінали для іспитів і керування абонентами. Їхнє число залежить від загального числа абонентів на станції. При

-       Термінал для вимірів абонентських ліній встановлюються в кросі.

Число термінальних контролерів (TTYC) залежить від сумарного числа терміналів TTY. В один контролер TTYC включаються два термінали.

Число інших блоків і плат на станції стандартно і незмінно.

У підсумку, кожен модуль SM-2000 має комплектацію, приведену в табл. 5.1:

Таблиця 5.1 – Комплектація модулів SM-2000

Схема спроєктованої станції на базі цифрової системи комутації 5ESS приведена у Додатку Є.

План розташування обладнання станції приведений у Додатку Ж.

Схема обладнання центру керування системою приведена у Додатку И.

5.3 Вибір міжстанційної сигналізації АТСЦ 5ESS

Для встановлення з'єднання між проектованої АТСЦ 5ESS і іншими АТС у телефонній мережі , а також у цифровій мережі з інтеграцією служб доцільно застосувати систему спільноканальної сигналізації № 7 [9].

Для СКС № 7 характерна передача сигналів по загальному каналу сигналізації СКС. Це дозволяє по одному загальному каналу , використовуючи адресацію повідомлень , передавати сигнальну інформацію, що відноситься до багатьох розмовних каналів, а також передавати загальномережеву інформацію, наприклад, команди керування мережею.

Завдяки високій швидкості передачі сигнальних повідомлень, один СКС може обслужити до одній-двох тисяч розмовних каналів. Передача сигнальних повідомлень по СКС можлива в будь-який час незалежно від стану інформаційних каналів. Склад переданих сигналів практично необмежений і легко розширюється унаслідок великого резерву кодів. При використанні спеціальних заходів для виявлення і виправлення помилок забезпечується висока вірність передачі сигналів.

Для обміну сигналів по СКС передбачається спеціальне обладнання , що складається з буферного запам'ятовуючого пристрою (БЗУ), пристрою захисту від помилок (УЗО), модуляторів і демодуляторів (М) і керуючого пристрою (УУ). Структурна схема СКС представлена на мал.5.1. Усе це реалізовано апаратним і програмним забезпеченням цифрової системи комутації 5ESS.

Малюнок 5.1 – Структурна схема СКС

При передачі сигналів центральний керуючий пристрій визначає вид переданого сигналу і формує сигнальну одиницю (СЕ) повідомлення, що містить: адреса телефонного каналу, до якого відноситься сигнальна інформація , заголовок і додаткова інформація.

Ця СЕ кодується і надходить у БЗУ, а потім в УЗО, де додається захисна інформація, і також через модем надходить у канал СКС. В СКС № 7 використовується СЕ перемінної довжини, що визначається обсягом сигнальної інформації. Складові частини основного формату зображені на мал.5.2:

Малюнок 5.2 – Формат СЕ в системі СКС № 7

Усі формати починаються і закінчуються спеціальним байтом-прапором (Ф), що являє собою восьмибітовую комбінацію (01111110).

У наступному байті (2) передається номер останнього прийнятого повідомлення (зворотний циклічний номер - ОЦН) і вказівка, потрібно чи немає повторення (зворотний біт-індикатор ОБІ).

У третьому байті передається номер переданого повідомлення (прямої циклічний номер ПЦН) і вказується, чи передається повідомлення чи вперше йде повторна передача (прямої біт-індикатор ПБИ).

У наступному байті (4) перші шість біт указують довжину повідомлення, що залишилася, у байтах (до перевірочних байтів), а інші два біти – резервні (Р).

П'ятий байт – це байт службової інформації (БСИ). Тут перші чотири біти визначають користувача мережі сигналізації, потім два – резервні, а останні два указують вид мережі – міжміська чи національна. У наступних байтах розміщається власне сигнальна інформація. Закінчується повідомлення двома перевірочними байтами, необхідними для виявлення помилок передачі.

Мінімальна сигнальна інформація, передана в телефонному зв'язку, займає 6 байт. Сигнальна інформація для початкового сигналу установки з'єднання може містити до 9 байт.

Структура сигнальної інформації представлена на мал.5.3:

Малюнок 5.3 – Сигнальна інформація для телефонного зв'язку

Адресна етикетка підрозділяється на три частини: код пункту призначення (КПН) – 14 біт, код вихідного пункту (СТОСІВ) – 14 біт і код ідентифікації використовуваного мовного каналу (КИК) – 12 біт. Код заголовка займає 8 біт. Тут розміщаються пряме адресне повідомлення, початкове адресне повідомлення, лінійні сигнали типу «Відповідь», «Звільнення» та ін.

В інформаційних полях (ИП) вказується: категорія виклику, число знаків у номерній інформації, номер викликуваного чи викликувача та ін.

Таким чином, єдина процедура передачі і прийому СЕ різної довжини дозволяє легко розрішити питання сумісності й уніфікації апаратури.

Для встановлення телефонного з'єднання систему сигналізації можна умовно розділити на чотири функціональних рівня – на підсистему передачі повідомлень, що містить 1-й, 2-й і 3-й рівні, і підсистеми користувачів у якості 4 рівня. Функціональна схема в цьому випадку може бути представлена на мал.5.4:

Малюнок 5.4 – Функціональна схема системи СКС № 7

Характеристики і функції кожного функціонального рівня представлені в табл.5.2:

Таблиця 5.2- Характеристики і функції функціональних рівнів СКС №7

5.4 Вибір складу лінійного обладнання системи зв'язку

5.4.1 Вибір кабелю

Для прокладки на абонентських і сполучних лініях МТС використовуються спеціальні кабелі зв'язку - міські телефонні кабелі, у яких АЛ зв'язують абонентів з АТС [10].

У даному випадку, застосовується шафова система побудови мережі АЛ, при якій абонентська лінія поділяється на три ділянки:

-       Магістральний – від АТС до розподільної шафи;

-       Розподільний – від розподільної шафи до розподільної коробки чи кабельного ящика;

-       Абонентську проводку – від розподільної коробки чи кабельного ящика до телефонного аппарата.

Для даної мережі зв'язку на магістральних ділянках прокладаються багатопарні кабелі з числом пар 100 і більш, а на розподільних ділянках – з числом пар 10-100, абонентська проводка виконується однопарним телефонним проводом.

Кількість пар у кабелі на магістральних і розподільних ділянках залежить від кількості планованих абонентів у кожному розглянутому напрямку. Взагалі, середня довжина абонентських ліній складає 1,0-2,5 км.

Для з'єднання АТСЦ 5ESS з іншими телефонними станціями використовуються ЗЛ із використанням цифрових систем передачі з тимчасовим поділом каналів, тобто з імпульсно-кодовою модуляцією ІКМ-30. Взагалі, з урахуванням того, що станція включається в оптоволоконне кільце існуючих станцій м. Донецька, середня довжина ЗЛ складає 1 км.

Для абонентського кабелю доцільно застосовувати кабелі з поліетиленовою ізоляцією в пластмасовій оболонці марки ТПП, що мають різне значення пар і діаметр струмопровідних жил рівний 0,5 мм. Переважними місцями прокладки цього кабелю є телефонні каналізації, колектори, стіни будинків, а також підвіска на опорах повітряних ліній зв'язку.

Кабелі ТПП призначені для експлуатації при температурі навколишнього середовища від – 50 до + 50⁰С.

Прокладка і монтаж кабелів буде виробляється при температурі повітря не нижче –10⁰С.

Номінальні кількості пар у кабелях типу ТПП представлені в табл.5.3:

Таблиця 5.3 – Число пар у кабелях типу ТПП

Товщина поліетиленової ізоляції в залежності від діаметра мідних струмопровідних жил приведена в табл.5.4:

Таблиця 5.4 – Товщина поліетиленової ізоляції, мм

Максимальний зовнішній діаметр кабелю ТПП приведений у табл.5.5:

Таблиця 5.5 – Максимальний зовнішній діаметр кабелю ТПП

Розрахункова маса кабелю ТПП приведена в табл.5.6:

Таблиця 5.6 – Розрахункова маса кабелів ТПП парної скрутки, кг\км

Нормовані електричні параметри кабелів при температурі 20⁰С приведені в табл.5.7:

Таблиця 5.7- Нормовані електричні параметри кабелів типу ТПП

Коефіцієнт загасання на частоті 800 Гц кабелів типу ТПП представлений у табл.5.8:

Таблиця 5.8– Розрахунковий коефіцієнт загасання на частоті 800 Гц

Для створення межстанційних з'єднувальних ліній використовується волоконно-оптичний кабель з одномодовими оптичними волокнами [11].

Одномодове волокно складається з серцевини і оболонки з різними показниками заломлення n1 і n2 (див.мал.5.5)

Малюнок 5.5 - Склад одномодового оптичного волокна

У одномодовом волокні діаметр світоводної жили порядку 8-10 мкм, тобто порівняємо з довжиною світлової хвилі. При такій геометрії у волокні може розповсюджуватися тільки один промінь.

Також необхідно враховувати загасання, яке вимірюється в дБ/км і визначається втратами на поглинання і на розсіяння випромінювання в оптичному волокні. Втрати на поглинання залежать від чистоти матеріалу, втрати на розсіяння залежать від неоднорідність показника заломлення матеріалу.

Загасання залежить від довжини хвилі випромінювання, що вводиться у волокно, а передача сигналів по волокну здійснюють в трьох діапазонах: 0.85 мкм, 1.3 мкм, 1.55 мкм.

Залежність величини загасання від довжини хвилі приведена на мал.5.6:

Малюнок 5.6 - Залежність величини загасання від довжини хвилі

Для оптичного волокна також характерне розсіяння під часі спектральних і модових складових оптичного сигналу, зване дисперсією, яка розділяється на матеріальну і хвиляводну. Матеріальна дисперсія обумовлена залежністю показника заломлення від довжини хвилі. Волноводна дисперсія обумовлена процесами всередині моди і характеризується залежністю швидкості поширення моди від довжини хвилі.

Дисперсія накладає обмеження на дальність передачі і на верхню частоту сигналів, що передаються, приводячи до уширювати імпульсів при розповсюдженню по волокну і тим самим породжує спотворення сигналів.

Для даної мережі зв'язку використовується магістральний волоконно-оптичний кабель, що має захист від зовнішніх впливів і будівельну довжину більше за кілометр, а також що містить до 144 одномодових волокон.

Після прокладення, кабель сполучається з приємо-передаючою апаратурою за допомогою оптичних коннекторов (з'єднувачів). Зовнішній вигляд роз'єм показаний на мал.5.7:

Малюнок 5.7- Зовнішній вигляд роз'єм оптичних коннекторов

Для прийому і передачі оптичних сигналів використовується когерентні системи зв'язку, в яких інформація передається модуляцією частоти або фази випромінювання. Такі системи зв'язку забезпечують набагато велику дальність розповсюдження сигналів по оптичному волокну. Загальна структура прийому і передачі оптичних сигналів зображена на рис.5.8:

Малюнок 5.8- Загальна структура прийому і передачі оптичних сигналів

5.4.2 Вибір кроса

Лінійні (магістральні) кабелі, а також межстанціні з'єднувальні лінії з'єднуються зі станційними в одному з приміщень телефонної станції, де разміщується обладнання кросу [10].

У кросі встановлений щит перемикання, що являє собою стальний каркас, на станційній стороні якого укріплені рамки з штифтами, а на лінійній - захисні смуги, на 100 двохпроводних ліній кожна. До виведення захисних припаюються жили лінійних кабелів, а до штифтам рамок - жили кабелів, що йдуть від станції. Жили лінійних і станційних кабелів кроссируются між собою кросовими шнурами.

На захисній смузі укріплені пружинні держателі, в яких розташовані термічні котушки ТК-0,25 і вугільні розрядники УР-500, а також, випробувальні гнізда, необхідні для підключення випробувального приладу.

Схема включення абонентської лінії через щит перемиканні зображена на мал.5.9:

Малюнок 5.9 - Схема включення абонентської лінії через щит перемикання

На схемі включення абонентської лінії через щит перемикання зображене: ИГ - випробувальне гніздо, УР1 і УР2 - вугільні розрядники

Вугільні розрядники УР-500 оберігають станційні прилади від пошкоджень їх високим напруженням, а термічні котушки ТК-0,25 - від пошкоджень великим струмом. Зображення вугільного розрядника УР-500 і термічної котушки ТК-0,25 приведене в Додатку Ї.

Для даної мережі зв'язку на 30 000 абонентів використовується кросове обладнання фірми Reichle&De Massari, що входить в комплект постачання станції 5ESS. У обладнанні використовуються захисні смуги і термічні котушки, конструктивно декілька відмінні від описаних, однак принцип дії пристроїв захисту абсолютно однаковий.

5.4.3 Вибір вступних пристроїв мережі зв'язку

Кінці кабелів на лінії необхідно вводити в кінцеві пристрії: бокси, розподільні коробки і кабельні ящики. Ці пристрої захистять кінці кабелів від проникнення вологи і створять зручність для приєднання провідника до будь-якої жили кабелю [10].

5.4.3.1 Вибір кабельних боксів

Кабельний бокс БКТ являє собою чавунну коробку зі зьомною задньою кришкою [10].

На лицьовій стінці боксу прорізані вікна, у яких укріплені пластмасові колодки з наскрізними клемами - плінтами. З зовнішньої сторони плінта наскрізна клема має гвинт для приєднання провідника, а з внутрішньої - металеву луджену пластинку з отвором (перо), до якого припаюють жилу кабелю. У нижній частині боксу зроблений отвір із запресованою лудженою сталевою втулкою, через яку кінець кабелю вводять усередину боксу і закріплюють його у втулці. Кожна колодка постачена 20 клемами, розташованими в два ряди, для включення 10 пар жив. Нумерація плінтів на боксах і пара на плінтах починається з нуля, як показано на мал. .

Бокси будуть встановлюватися в спеціальних шафах, називаних розподільними. Корпус боксу постачений лапками для зміцнення його болтами на каркасі розподільної шафи.

У даному випадку, для проектованої мережі зв'язку доцільно застосовувати бокси ємністю 100х2, 50х2, 30х2 і 20х2, відповідно на 10, 5, 3 і 2 плінти.

Зображення кабельного боксу приведено у Додатку Й.

5.4.3.2 Вибір розподільних коробок

Також необхідно використовувати розподільні коробки, наприклад, КРТ-10, що складається з чавунного корпуса і відкидної кришки [10]. Усередині корпуса укріплений бокс 10х2 з одним плінтом. Кабелі розпаюють у рукавичках на десятипарні і включають їх у розподільні коробки, установлювані на сходових клітках і в коридорах. Розподільні коробки кріплять до стінки за лапки двома шурупами.

Зображення розподільної коробки приведено у Додатку Й.

5.4.3.3 Вибір кабельних ящиків

Кабельні ящики необхідно встановлювати безпосередньо на кабельних чи опорах на горищах будинків при переході кабельної лінії в повітряну [10].

На плінті кабельної ящики укріплені запобіжники і вугільні розрядники, що захищають кабель від небезпечних напруг і сильних струмів, що можуть виникнути в проводах повітряної лінії. Крім того, плінт закритий металевою кришкою, що захищає його від атмосферних опадів і механічних ушкоджень. Для висновку з-під кришки ізольованих провідників, що приєднуються до проводів повітряної лінії, у підставі зроблено два спеціальних отвори. Кабельні ящики кріплять до стовпа чи дошці за лапки двома шурупами.

У даному випадку, доцільно застосовувати кабельні ящики ЯКГ-20-2 для включення 20 пар проводів із двома плінтами.

Зображення кабельного ящика приведено у Додатку Й.

6 ЗАГАЛЬНИЙ РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ

6.1 Розрахунок навантаження на блоки AIU при вихідному зв'язку

Телефонне навантаження, створюване абонентськими і з’єднувальними лініями у найгіршому режимі – у годину найбільшого навантаження (ГНН) - є випадковою величиною, що для найпростішого потоку викликів досить повно характеризується математичним очікуванням (середнім значенням) Yм і величиною відхилення від середнього значення. З огляду на те, що імовірність збільшення навантаження в ГНН від середнього значення багато більша, ніж припустима норма втрат викликів, розрахунок числа приладів необхідно робити по розрахунковому телефонному навантаженню Yр [1].

Величина розрахункового навантаження може бути отримана з математичного очікування Yм як:

                                                   (6.1)

 де Yм – математичне очікування;

t – коефіцієнт, отриманий з нормованої функції Лапласа, значення якого t = 0,674 обрано таким чином, щоб для більшості ГНН величина втрат не перевищувала норми.

Середнє телефонне навантаження Yм дорівнює добутку середнього числа викликів, що надходять за ГНН, на середню тривалість заняття комутаційних чи керуючих пристроїв.

Згідно з [1] джерела навантаження для системи умовно поділяються на 9 категорій (див. табл.6.1):

Таблиця 6.1 - Категорії абонентів

До категорії 2 можна віднести:

-         відповідальних працівників підприємств, заснувань, господарств (незалежно від форми власності), а також державних органів керування;

-         абонентів, апарати яких доступні широкому колу співробітників (бухгалтерії, планові відділи);

-         абонентів з підключенням у АЛ додатковими терміналами (телефаксу, телефону, відеотексту) і пристроями (диспетчерським пультом, комутатором);

-         квартирних абонентів, що використовують свої апарати для керування приватними підприємствами.

На підставі середньостатистичних даних відомо, що у Ворошиловскому районі м. Донецька очікується такий розподіл абонентів по категоріям: близько 20400 тисяч складають квартирні абоненти (категорія 4), близько 1500 приходиться на таксофони (категорія 5), близько 3600 тисяч займають абоненти з підвищеним навантаженням (категорія 2), близько 3600 абонентів приходиться на абонентів адміністративно ділового сектора (категорія 3), близько 450 абонентів приходиться на абонентів категорії 6

У підсумку, при долі квартирних абонентів близької до показника 0,7, ми можемо скористатися даними з таблиці 7.2 для визначення середньої тривалості занять абонентської лінії при вихідний зовнішній t_в.i, вхідний зовнішній t_вх.i, вихідний внутрішньостанційний t_вн.i зв'язку, для автоматичного міжміського зв'язку - вихідної до АМТС t_ав.i і вихідний від АМТС t_авх.i.

Таблиця 6.2 - Середні тривалості заняття АЛ

Тому що, найбільше число потенційних абонентів складають квартирні абоненти, то розрахунок будемо робити орієнтуючись на цю категорію.

По [1] при вихідному зв'язку навантаження складається із сум тривалостей занять:

-                     абонентського комплекту для HOST при установленні внутрішніх з'єднань;

-                     вихідних з'єднань на АТС

-         з'єднань зі спеціальними службами (стіл довідок);

-         а також з'єднань із АМТС.

     (6.2)

де  – частка внутрішніх викликів, спрямованих до ліній спецзв'язку, викл;

 – час заняття абонентського комплекту абонентом HOST при внутрішнім з'єднанні двох абонентів закінчившимся розмовою, с;

 – те ж при з'єднанні, що не закінчилося розмовою, унаслідок зайнятості викликуваного абонента, с;

 – часи заняття викликаючим абонентом абонентського комплекту абонентом HOST при вихідному зв'язку з абонентами міський АТС відповідно, що закінчилися і не закінчилися розмовою, с;

 з АМТС, що закінчилися і не закінчилися розмовою, унаслідок зайнятості викликуваного абонента, с;

 – час заняття блоку AIU при розмові по лініях спецзв'язку, с;

 – середнє число викликів внутрішнього повідомлення, викл;

 – середнє число викликів відповідно на АТС і АМТС, викл;

j – частка розмов, що невідбулися, унаслідок зайнятості абонента.

Визначимо час заняття блоку AIU при внутрішнім з'єднанні, закінчившимся розмовою по формулі (6.3):

                                                  (6.3)

де Т – середня тривалість розмови при внутрішнім з'єднанні. При долі квартирних абонентів близько 70% тривалість розмови складає в середньому 75 секунд.

 – час установлення з'єднання, с.

Для проектованої ЦАТС 5ESS час установлення з'єднання визначається по формулі (6.4):

                                        (6.4)

де   – час прослуховування сигналу "відповідь станції",с

 – час прослуховування сигналу виклику, с

 – набір одного знака номера, с

У результаті,

Разом,

Визначимо час установлення з'єднання при зайнятості викликуваного абонента:

                                                        (6.5)

 де   – час прослуховування сигналу "відповідь станції", с

 – час прослуховування сигналу зайнято, с

 – набір одного знака номера, с

У підсумку,

У даних розрахунках час внутрішньостанційної комутації, при встановленні з'єднання, не враховується. Для ЕАТС 5ESS-2000 він дорівнює 5 мс, що набагато менше часу встановлення з'єднання.

Час заняття абонентського блоку AIU при вихідному з'єднанні на АТС закінчившимся розмовою визначимо по формулі (6.6):

                                                   (6.6)

де Т – середня тривалість розмови при вихідному з'єднанні на АТС, с;

 – час установлення з'єднання, с.

Час установлення з'єднання визначимо по формулі (6.7):

                                           (6.7)

де   – час прослуховування сигналу "відповідь станції", с

 – час прослуховування сигналу виклику, с

 – набір одного знака номера, с

У результаті,

Тоді:        

Визначимо час установлення з'єднання при зайнятості викликуваного абонента:

                                               (6.8)

                                                     (7.9)

де   – час прослуховування сигналу "відповідь станції", с

 – час прослуховування сигналу зайнято, с

 – набір одного знака номера, с

У результаті,

Визначаємо час заняття абонентського комплекту при розмові по лініях спецзв'язку:

                                                       (6.10)

де Т – середня тривалість розмови при вихідному з'єднанні на стіл довідок, с; (Т = 40 с)

 – час установлення з'єднання, с.

                                            (6.11)

де   – час прослуховування сигналу "відповідь станції", с

 – час прослуховування сигналу виклику, с

 – набір одного знака номера, с

Тоді

Визначаємо час заняття абонентського комплекту при розмові з АМТС.

                                           (7.12)

де Т – середня тривалість розмови при вихідному з'єднанні з АМТС, с;

 – час установлення з'єднання, с.

                                            (6.13)

де   – час прослуховування сигналу "відповідь станції", с

 – час прослуховування сигналу виклику, с;

 – набір одного знака номера, с

У результаті,

Тоді

Визначимо час установлення з'єднання при зайнятості викликуваного абонента:

                                                (6.14)

де  – час установлення з'єднання, с.

                                    (6.15)

де   – час прослуховування сигналу "відповідь станції", с

 – час прослуховування сигналу виклику, с;

 – набір одного знака номера, с

У результаті,

Разом,

Всі значення, отримані з рівнянть (6.3)-(6.15) представимо у таблиці 6.3:

Таблиця 6.3 – Час заняття абонентського комплекту при вихідному з’єднанні

Необхідно задати середнє число викликів внутрішнього повідомлення, викликів на АТС і АМТС, а також значення частки розмов, що невідбулися, унаслідок зайнятості абонента.

 = 0.05 викл;

З обліком усіх розрахованих значень, визначимо середнє значення навантаження, що приходиться на один абонента категорії 4 по формулі (7.2):

У підсумку,

Визначимо середнє значення навантаження, що приходиться на один абонента категорії 5 за формулою (6.2). Для цього потрібно врахувати, що дана категорія не має виходу на лінії міжміського зв'язку.

У результаті,

Також необхідно визначити середнє значення навантаження, що приходиться на один абонента категорії 6 за формулою (6.2). Дана категорія абонентів має право виходу тільки на лінії міжміського зв'язку.

Разом,

Далі необхідно розрахувати загальну вихідну навантаження, що враховує в собі кількість абонентів кожної категорії.

Згідно із середньостатистичними даними навантаження, створюване абонентами категорії 2, категорії 3 і категорії 5, складає відповідно в 4.5, 2 і 1.5 рази більше навантаження від абонентів категорії 4.

У результаті, значення навантаження, створене кожною категорією можна представити в наступному виді:

                                            (6.16)

де

 - середнє значення навантаження, що приходиться на одного абонента i-ої категорії, Ерл;

К_i – коефіцієнт, що показує відношення навантаження абонентів i-ої категорії до навантаження абонентів категорії 4.

На основі отриманих значень із виразу (6.2) та (6.16), обчислимо значення вихідної навантаження для кожної категорії абонентів. Результати обчислень зведемо в таблицю 6.4.

Таблиця 6.4 – Середні значення вихідної навантаження,

створюваної різними категоріями абонентів

6.2 Розрахунок навантаження на блоки AIU при вхідному зв'язку

Навантаження на одного абонента при вхідному зв'язку визначається по формулі (6.17:)

                  (6.17)

де  – частка внутрішніх викликів, спрямованих до ліній спецзв'язку, викл;

 -час заняття абонентського комплекту вхідним з'єднанням абонентом HOST при внутрішнім з'єднанні двох абонентів, закінчившимся розмовою, с;

 – те ж, якщо викликуваний абонент зайнятий, с;

 – часи заняття абонентського комплекту абонентом HOST при вхідному зв'язку від абонентів міський АТС відповідно закінчившимися і не закінчившимися розмовою, с;

 – час заняття блоку AIU при вхідному зв'язку від телефоністки АМТС, с;

 – середнє число викликів внутрішнього повідомлення, викл;

 – середнє число викликів відповідно від АТС, АМТС, викл;

j – частка розмов, що невідбулися, унаслідок зайнятості абонента.

Особливістю ЦАТС 5ESS є те, що інформація про стан абонента (вільний, зайнятий) зберігається в пам'яті керуючого пристрою. Це дозволяє при вхідному виклику, не займаючи AIU, видати зумер зайнято викликаючому абоненту. Тому час заняття AIU, при зайнятості викликуваного абонента, дорівнює нулю.

Розрахуємо час заняття блоку AIU при вхідному виклику, якщо абонент вільний.

При внутрішнім з'єднанні:

                                              (6.18)

де Т – середня тривалість розмови при внутрішнім з'єднанні, с;

 – час установлення з'єднання дорівнює часу посилки виклику.

Разом,

Час заняття блоку AIU при вхідному з'єднанні від АТС, якщо абонент вільний, визначимо по формулі (6.19):

                                          (6.19)

де  T – середня тривалість розмови при вхідному з'єднанні від АТС, с;

 – час установлення з'єднання дорівнює часу посилки виклику, с.

Разом,

Розрахуємо час заняття блоку AIU при вхідному виклику від АМТС.

                                             (6.20)

де T – середня тривалість розмови по міжміським лініях, с;

 – час установлення з'єднання, с.

Тоді:

Всі значення, отримані з рівнянь (6.18)-(6.20) представимо у таблиці 6.5

Таблиця 7.5 – Час заняття абонентського комплекту при вхідному з’єднанні

Середнє число викликів внутрішнього повідомлення, викликів від АТС і АМТС, а також значення частки розмов, що невідбулися, унаслідок зайнятості абонента.

 = 0.05 викл,

З обліком усіх розрахованих значень, визначимо середнє значення навантаження, що приходиться на один абонента категорії 4 по формулі (6.17).

У підсумку,

Також, згідно із середньостатистичними даними навантаження, створюване абонентами категорії 2, категорії 3 і категорії 5, складає відповідно в 4.5, 2 і 1.5 рази більше навантаження від абонентів категорії 4.

У підсумку, значення навантаження, створюваною кожною категорією можна представити в наступному виді:

                                             (6.21)

де

К_i – коефіцієнт, що показує відношення навантаження абонентів i-ої категорії до навантаження абонентів категорії 4.

На основі отриманих значень із виразів (6.17) та (6.21) , обчислимо значення вхідної навантаження для кожної категорії абонентів. Результати обчислень зведемо в таблицю 6.6.

Таблиця 6.6– Середні значення вхідної навантаження, що

приходиться на різні категорії абонентів

У результаті, сумарне вихідне і вхідне навантаження на блоки AIU станційного обладнання можна обчислити на підставі формули (6.22):

                                            (6.22)

де Y_вх – вхідне навантаження, Ерл;

Y_исх – вихідне навантаження, Ерл.

Результати обчислень зведемо в таблицю 6.7:

Таблиця 6.7 – Сумарне навантаження на блоки AIU станційного обладнання

6.3 Навантаження на вихідні з’єднувальні лінії

Середнє навантаження вихідних з’єднувальних ліній визначається для кожного напрямку вихідного зв'язку по формулі 6.23:

                        (6.23)

де Т_3ИСХ – тривалість заняття з’єднувальної лінії при з'єднаннях, що закінчилися розмовою, с;

Т_4ИСХ – те ж для з'єднань, що не закінчилися розмовою, с;

 N – загальне число абонентів проектованої АТС, аб.

Величини Т_3ИСХ і Т_4ИСХ залежать від способу зв'язку і типу зустрічної станції і визначаються відповідно до процесу встановлення з'єднання поза проектованою станцією.

З обліком того, що проектована станція буде включена в оптоволоконне кільце м. Донецька, розрахунок буде вестися по 16 напрямкам до кожної включеної станції.

Час заняття з’єднувальної лінії, при установленні вихідного з'єднання з АТС, визначимо по формулі (6.24):

                               (6.24)

де  – час прослуховування сигналу виклику, с

 – час обміну інформації між станціями, с. Для цих цілей застосовується міжстанційна сигналізація “СКС7”

Т – середня тривалість розмови при з'єднанні з АТС, с.

У результаті,

Тривалість заняття вихідної з’єднувальної лінії при з'єднаннях з АТС, що не закінчилися розмовою визначимо по формулі (6.25):

                                       (6.25)

де  – час прослуховування сигналу зайнято, с

 – час обміну інформації між станціями, с

j – частка розмов, що невідбулися, унаслідок зайнятості абонента (j=0.2).

Разом,

Всі значення, отримані з рівнянть (6.24)-(6.25) представимо у таблиці 6.8

Таблиця 6.8– Час заняття ЗЛ при вихідному з’єднанні з АТС

Далі необхідно задати кількість викликів до АТС убік кожного напрямку. Вихідні дані представлені в таблиці 6.9:

Таблиця 6.9 – Кількість вихідних викликів до АТС для 16 напрямків зв'язку

На основі отриманих значень, з урахуванням фактора підвищеного навантаження абонентів категорії 2 і категорії 3, необхідно визначити навантаження на вихідні з’єднувальні лінії до АТС для кожного з 16 напрямків по формулі (6.23). Результати обчислень представлені в таблиці 6.10

Таблиця 6.10 – Навантаження на вихідні з’єднувальні лінії до АТС для 16 напрямків зв'язку

Далі необхідно зробити обчислення розрахункового навантаження на з’єднувальні лінії до АТС. Для цього скористаємося формулою (6.26) і результати обчислень зведемо в таблицю 6.11

                                   (6.26)

де  - значення навантаження на з’єднувальні лінії до АТС, Ерл.

Таблиця 6.11– Розрахункове навантаження на вихідні з’єднувальні лінії для 16 напрямків зв'язку

Визначаємо навантаження на з’єднувальні лінії до АМТС по формулі (6.27):

                                        (6.27)

де N – загальне число абонентів проектованої АТС, аб;

 – середнє число викликів на АМТС, викл;

Т_АМТС – час заняття міжміських ліній, с.

Час заняття міжміських ліній визначимо по формулі (6.28):

                                    (6.28)

де  – час прослуховування сигналу виклику, с

Т – середня тривалість розмови при з'єднанні з АТС, с.

У підсумку,

Час заняття ЗЛ при вихідному з’єднанні з АМТС представимо у таблицы 6.12:

Таблиця 6.12– Час заняття ЗЛ при вихідному з’єднанні з АМТС

При заданому числі викликів на АМТС рівному АМТС

У результаті,

Обчислимо розрахункове навантаження на міжміські лінії. Для цього скористаємося наступною формулою

                            (6.29)

де  - значення навантаження на міжміські лінії;

У підсумку,

Навантаження спецліній визначається по формулі 6.30:

                                      (6.30)

де N – загальне число абонентів проектованої АТС, аб;

 – частка внутрішніх викликів, спрямованих до ліній спецзв'язку, викл ( =0.02);

С_ВН – середнє число викликів внутрішнього повідомлення, викл;

Т_СПЛ – час заняття ліній спецзв'язку, с.

Час заняття ліній спецзв'язку визначимо по формулі (6.31):

                               (6.31)

де  – час прослуховування сигналу виклику, с

Т – середня тривалість розмови при з'єднанні з лініями спецзв'язку, с;

 – час установлення з'єднання, с.

У підсумку,

Час заняття ЗЛ при вихідному з’єднанні з лініями спецзв'язку представимо у таблиці 6.13:

Таблиця 6.13 – Час заняття ЗЛ при вихідному з’єднанні з лініями спецзв'язку

При заданому числі викликів до ліній спецзв'язку рівному С_ВН = 0.03 виклика, на підставі формули (6.30) визначимо навантаження на вихідні з’єднувальні лінії

У результаті,

Обчислимо розрахункове навантаження на лінії спецзв'язку. Для цього скористаємося формулою і результати зведемо в таблицю

                                 (6.32)

де  -значення навантаження на лінії спецзв'язку.

Разом,

З урахуванням навантаження для кожного напрямку зв'язку, сумарне навантаження на усі вихідні з’єднувальні лінії складають 1 496 Ерл.

6.4 Навантаження на вхідні з’єднувальні лінії

Середнє навантаження вхідних з’єднувальних ліній визначається для кожного напрямку вхідної зв'язку по формулі (6.33):

                             (6.33)

де Т_3ВХ – тривалість заняття з’єднувальної лінії при з'єднаннях, що закінчилися розмовою, с;

Т_4ВХ – те ж для з'єднань, що не закінчилися розмовою, с;

 N – загальне число абонентів проектованої АТС, аб;

С_ВХ – число вхідних викликів, що надходять до кожного абонента проектованої АТС у ГНН по лініях розглянутого напрямку, викл.

Час заняття з’єднувальної лінії, при установленні вхідного з'єднання з АТС, визначимо по формулі (6.34):

                         (6.34)

де  – час прослуховування сигналу виклику, с

 – час обміну інформації між станціями. Застосовується, с

Т – середня тривалість розмови при з'єднанні з АТС, с.

У результаті,

Тривалість заняття вхідної з’єднувальної лінії при з'єднаннях з АТС, що не закінчилися розмовою визначимо по формулі (7.35) в секундах:

                               (6.35)

де  – час прослуховування сигналу зайнято, с

 – час обміну інформації між станціями, с

Разом,

Час заняття ЗЛ при вхідному з’єднанні від АТС представимо у таблиці 6.14:

Таблиця 6.14 – Час заняття ЗЛ при вхідному з’єднанні від АТС

Далі необхідно задати кількість викликів від АТС для кожного з 16 напрямків зв'язку. Вихідні дані представлені в таблиці 6.15:

Таблиця 6.15 – Кількість вхідних викликів від АТС для 16 напрямків зв'язку

Далі, з урахуванням підвищеного навантаження абонентів категорії 2 і категорії 3, необхідно визначити навантаження на вхідні з’єднувальні лінії від АТС для кожного з 16 напрямків по формулі (6.33). Результати обчислень представлені в таблиці 6.16:

Таблиця 6.16 – Навантаження на вхідні з’єднувальні лінії від АТС для 16 напрямків зв'язку

Далі необхідно зробити розрахунок розрахункового навантаження на з’єднувальні лінії від АТС. Для цього скористаємося формулою 6.36 і результати обчислень зведемо в таблицю 6.17:

                                  (6.36)

де  - значення навантаження на з’єднувальні лінії від АТС.

Таблиця 6.17 – Розрахункове навантаження на вихідні з’єднувальні лінії для 16 напрямків зв'язку

Визначимо навантаження на з’єднувальні лінії від АМТС по формулі (6.37):

                                     (6.37)

де N – загальне число абонентів проектованої АТС, аб;

 – середнє число викликів на АМТС, викл;

Т_АМТС – час заняття міжміських ліній, с.

Далі визначаємо час заняття з’єднувальних ліній при вхідному з'єднанні від АМТС закінчившимся розмовою.

                                            (6.38)

де Т – середня тривалість розмови при вхідному з'єднанні від АМТС, с;

 – час установлення з'єднання, с.

Час установлення з'єднання визначимо по формулі (6.39):

                                (6.39)

У підсумку,

Час заняття ЗЛ при вхідному з’єднанні від АМТС представимо у таблиці 6.18:

Таблиця 6.18 – Час заняття ЗЛ при вхідному з’єднанні від АМТС

При середнім числі викликів на АМТС рівному  Ерл.

Розрахункового навантаження на міжміські лінії визначається по формулі (6.40):

                           (6.40)

де  - значення навантаження на міжміські лінії, Ерл.

У результаті,

З урахуванням навантаження для кожного напрямку зв'язку, сумарне навантаження на усі вхідні з’єднувальні лінії складають 1 492 Ерл.

Загальне навантаження на з’єднувальні лінії, що містить у собі вихідну і вхідні навантаження складають 2988 Ерл.

Розрахунок кількості з’єднувальних ліній по кожнім напрямку виробляється з умовою 1 Ерл = 1 з’єднувальна лінія [1]. Це означає, що для нормального функціонування з урахуванням утрат необхідно використовувати 2988 з’єднувальних ліній. Кількість з’єднувальних ліній у кожному з 16 напрямків дорівнює відповідному значенню навантаження в цьому напрямку.

7 РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ЗВ'ЯЗКУ

При проектуванні багатофункциональної системи зв'язку також необхідно зробити розрахунок надійності, який проводиться таким чином: на основі показників кожного блоку, що входють в систему визначити загальний показник надійності [12].

У загальному випадку, існує три вигляду розрахунків:

- Уточнений, який передбачає урахування різних режимів і умов роботи комплектуючих спроектованої системи;

- Орієнтовний, який виконується в тому випадку, коли відомі номенклатура виробів, що входять в блоки системи;

- Прикидочний, що дозволяє провести швидку орієнтовну оцінку показників надійності спроектованої системи на початковій стадії її розробки.

Так як при проектуванні системи не використовувалися принципові схеми станції 5ESS, а також з урахуванням того, що ці дані є закритими, то зробити уточнений розрахунок в цьому випадку не представляється можливим.

Розглянемо загальну структуру системи, що проектується. Вона складається з 3 основних блоків:

-         Блок станційного обладнання;

-         Блок з'єднувальних ліній;

-         Блок абонентських ліній.

Блок станційного обладнання не включається в розрахунок загальної надійності системи. Це обумовлене тим, що обладнання є дубльованим і його надійність значно вище за надійність інших блоків, що розглядаються.

Блок з'єднувальних ліній являє собою сукупність всіх міжстанційних з'єднувальних ліній, які прокладаються для кожного напряму зв'язку і вмикаються в блок DLTU станції. Кількість з'єднувальних ліній вибирається в залежності від значення навантаження в ГНН, а також від ємності ІКМ-тракту в кожному напрямі. Кількість ІКМ-трактів для кожного напрямку зв'язку представлена в табл. 7.1:

Таблиця 7.1 - Кількість ІКМ-трактів для кожного напрямку зв'язку

Блок абонентських ліній являє собою сукупність всіх ліній, що з'єднують абонентів з АТС 5ESS, включених в 9 інтегральних блоків доступу AIU, кожний ємністю по 3584 АЛ.

Блоки з'єднувальних і абонентських ліній являють собою паралелльно-послідовні структури, які також між собою включаються послідовно. Загальна схема системи приведена на мал. 7.1:

Малюнок 7.1 - Загальна схема системи

Далі скористаємося методом еквівалентування [12]. У такому випадку імовірність відмови кожного елемента даної структури qi буде визначатися по формулі (7.1):

qi=1-pi,                                                            (7.1)

де pi - імовірністю безвідмовної роботи.

Імовірності безвідмовної роботи кожного елемента системи приведені в таблиці 7.2

Таблиця 7.2 -  Дані про надійність системи зв'язку.

Характеристики надійності еквівалентних елементів для з'єднувальних ліній на першому етапі розрахунку обчислюються по формулі (7.2):

Р_ІКМ = 1 - (1- р_сл)^N,                                                        (7.2)

де р_сл - імовірність безвідмовної роботи з'єднувальної лінії, що входить до ІКМ-тракту;

N - кількість ліній, що входять в ИКМ-тракт.

З урахуванням вираження (7.2) для ІКМ-120, ІКМ-30 імовірність відмови Р_ІКМ-120 і Р_ІКМ-30 відповідно складає:

Р_ІКМ-120 = 1 - (1-0.95)¹²⁰ = 0.9999,

Р_ІКМ-120 = 1 - (1-0.95)³⁰ = 0.9999.

Характеристики надійності еквівалентних елементів для абонентських ліній на першому етапі розрахунку обчислюються по формулі (7.3):

Р_АЛ = 1 - (1-р_аб)^N,                                                          (7.3)

де р_аб - імовірність безвідмовної роботи абонентської лінії;

N – загальна кількість абонентськіх ліній.

З урахуванням вираження (7.3) імовірність відмови абонентських ліній відповідно складає:

Р_АЛ = P_АЛ1-30000 = 1 - (1-0.99)³⁰⁰⁰⁰ = 0.8352

Після даних перетворень система приймає вигляд структури, зображеної на малюнку 7.2:

Малюнок 7.2 - Загальна схема системи після перетворень

Дана система являє собою послідовну структуру, імовірність безвідмовної роботи якої розраховується по  формулі (7.4):

Pc = Р_ІКМ-120^N1 х Р_ІКМ-30^N2 х Р_AЛ,                                       (7.4)

де Р_ІКМ-120- імовірність безвідмовної роботи ланки системи, що містить з'єднувальні лінії, включені в ІКМ-120;

Р_ІКМ-30 - імовірність безвідмовної роботи ланки системи, що містить з'єднувальні лінії, включені в ІКМ-30;

Р_AЛ - імовірність безвідмовної роботи ланки системи, що містить абонентські лінії;

 N1 - кількість ланок системи, що містять ІКМ-120;

 N2 - кількість ланок системи, що містять ІКМ-30.

Обчислимо імовірність безвідмовної роботи взагалі:

Рс = 0.9999 х 0.9999 х 0.8352 = 0.835.

Це вираження характеризує наступна структурна схема (див. мал. 7.3):

Малюнок 7.3 - Структурна схема системи після кінцевого перетворення

Розрахуємо коефіцієнт ремонтоздатності системи зв'язку [12]:

,                                                       (7.5)

де tп  - середня нароботка на відмову;

tр - середній час ремонту.

Для системи зв'язку, що проектується середня нароботка на відмову становить 9000 годин, а середній час ремонту становить 1 годину. З урахуванням цих даних:

Всі расчитані показники задовольняють поставленим технічним вимогам.

8 ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУВАННЯ БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ЗВ'ЯЗКУ

8.1 Визначення капітальних витрат

Визначення капітальних витрат доцільне проводить окремо по станційним, лінійним і цивільних спорудженням на основі питомих капітальних витрат в гривнах на один номер ємності [13].

Визначимо капітальні витрати по станційним спорудженням в розрахунку для одного номера ємності на основі формули (8.1):

Кст = Куд ст ´ N ´ К,                                                     (8.1)

де Куд ст - питомі капітальні витрати по станційному обладнанню на номер ємності мережі, у.е;

N - задана місткість мережі (N = 30 000);

К - курс гривни до долара США на 25.03.2000 (К = 5,6)

У цей час, згідно з даними, наданими Донецькою Дирекцією Укртелекому, з урахуванням ціни, що встановлюється виробником - компанією Lucent Technologies, вартість включення одного номера ЦАТС 5ESS в міську мережу становить 150 у.е.

У результаті, Кст = 150 ´ 5,6 ´ 30 000 = 25200000, грн.

Визначимо капітальні витрати по лінійним спорудженням в розрахунку для одного номера ємності по формулі (8.2):

Ксл = (Каб лин ´ N + Ксл ´ Nнапр ´ К,                            (8.2))

де Каб лин - питомі капітальні витрати по абонентським лініям, у.е;

Ксл -  питомі капітальні витрати по з'єднувальним лініям, у.е;

N - задана місткість мережі (N=30 000);

Nнапр - середня кількість з'єднувальних ліній (Nнапр =3000 ), шт;

К - курс гривни до долара США на 25.03.2000 (К=5,6).

Питомі капітальні витрати по абонентським лініям проводяться з розрахунком середней довжини, рівної 2,5 км. Згідно з розцінками, встановленими Донецькою Дирекцією Укртелекому на 14.11.1999 г вартість 1 км кабеля ТПП 500х2х0.5, з урахуванням прокладки нитки 1 км кабеля в каналізації становить 1280 у.е. Таким чином, у розрахунку на одного абонента, вартість 1 пари жил проводу кабеля ТПП 500х2х0.5, протяжністю 2,5 км становитиме 6,4 у.е.

Питомі капітальні витрати по з'єднувальним лініям також проводяться з розрахунком середньої довжини, яка становить 1 км. Згідно з відпускними цінами на одномодовий магістральний волоконно-оптичного кабель, що виробляється компанією Reichle & De-Massari AG (українське представництво) вартість 1 км, з урахуванням його прокладки, становить 2150 у.е.

Разом, Клс = (6,4 ´ 30000 + 2150 ´ 3000) ´ 5,6 = 7525000, грн.

Визначимо капітальні витрати по цивільним спорудженням з розрахунку на один номер ємності по формулі (8.3):

Кгр = Куд гр ´ N,                                                    (8.3)

де Куд гр - питомі капітальні витрати по цивільним спорудженням (технічна будівля АТС), рівні 200 грн;

N - задана місткість мережі (N=30 000).

У результаті, Кгр = 200 ´ 30 000 = 6 000 000, грн.

У результаті, загальна величина капітальних вкладень з розрахунку на 30000 номерів визначається по формулі (8.4):

Кобщ = Кст + Клс + Кгр,                                                      (8.4)

де Кст - капітальні витрати по станційним спорудженням, грн;

Клс -капітальні витрати по лінійним спорудженням, грн;

Кгр -капітальні витрати по цивільним спорудженням, грн.

У результаті, Кобщ = 38730000, грн.

Значення, отримані на основі формул (8.1) - (8.3) представимо у табл. 8.1

Таблиця 8.1 - Питомі капітальні витрати на 30000 номерів

Також необхідно визначити вартість будівельно-монтажних робіт, які становлять 30 % від вартості обладнання.Для цього скористаємося формулою (8.5):

Смонт = Кст х 0.3,                                                (8.5)

де Кст - капітальні витрати по станційним спорудженням, грн.

У результаті, Смонт = 7560000, грн.

Визначимо планові накопичення в розмірі 30 % від вартості будівельно-монтажних робіт по формулі (8.6):

Сплан = Смонт х 0.3,                                             (8.6)

де Смонт - вартість будівельно монтажних робіт, грн.

У результаті, Сплан = 2268000, грн.

Визначимо інші витрати в розмірі 10 % від вартості будівельно-монтажних робіт по формулі (8.7):

Спроч = Смонт х 0.1,                                                   (8.7)

де Смонт - вартість будівельно монтажних робіт, грн.

У результаті, Спроч = 756000, грн.

Визначимо питомі капітальні витрати по формулі (8.8):

Куд = Кобщ / N,                                                       (8.8)

де Кобщ - загальна сума системи, грн;

N - задана ємність мережі (N=30 000).

Загальну суму системи можна визначити по формулі (8.9):

Кобщ = Кст  + Клс +Кгр,                                              (8.9)

де Кст - капітальні витрати по станційним спорудженням, грн;

Клс -капітальні витрати по лінійним спорудженням, грн;

Кгр -капітальні витрати по цивільним спорудженням, грн.

Після підрахунків, Кобщ = 49310000, грн.

У результаті, Куд = 1644, грн.

Також необхідно зазначити, що всі капітальні вкладення здійснюються в течії нульового року, і з розрахунком на період 5 років більше не проводяться.

Загальний розрахунок капітальних витрат зведемо в табл. 8.2

Таблиця 8.2 -  Капітальні вкладення

8.2 Розрахунок витрат виробництва

8.2.1 Розрахунок заробітної плати

Для станції ємністю 30 000 номерів передбачена чисельність 15 чоловік. Оптимальна організація труда, його продуктивність, забезпечуються раціональним плануванням чисельності працівників зв'язку, здійснюється на основі укрупнених нормативів чисельності.

Для розрахунку річного фонду оплати труда необхідно визначити чисельність обслуговуючого персоналу засобів зв'язку, їх кваліфікацію і часові тарифні ставки, місячні посадові оклади. Чисельність працівників визначається з урахуванням типових штатів і встановлених норм обслуговування, згідно з наказами Міністерства зв'язку України, діючими на сучасному періоді.

Розрахуємо середньомісячну заробітну плату по обслуговуванню телефонної станції ємністю 30 000 номерів:

Заробітна плата - це заробіток розрахований, як правило, в грошовому вираженні, який за трудовими договорами власник або уповноважений ним орган виплачує за виконану роботу або надані послуги.

Заробітна визначається по формулі (8.10):

Зп = оклад + премія,                                      (8.10)

У такому випадку, заробітна плата начальника зв'язку:

Зп = оклад + премія,

де оклад - 300 грн;

премія - 20 % від окладу = 60 грн.

У результаті, Зп = 300 + 60 = 360, грн.

Заробітна плата інженера зв'язку:

Зп = оклад + премія,

де оклад - 250 грн;

премія - 20 % від окладу = 50 грн.

У результаті, Зп = 250 + 50 = 300, грн.

Заробітна плата інженера електроніки:

Зп = оклад + премія,

де оклад - 210 грн;

премія - 20 % від окладу = 42 грн.

Разом, Зп = 210 + 42 = 252, грн.

Заробітна плата електромеханіка лінійних споруд:

Зп = оклад + премія,

де оклад - 150 грн;

премія - 20 % від окладу = 30 грн.

Разом, Зп = 150 + 30 = 180, грн.

Заробітна плата для 4 розряду електромонтера станційних споруд визначається по формулі (8.11):

Зп = Тр ´ Чс + премія + доплати,                                        (8.11)

де Тр - кількість часів роботи в місяць (Тр = 174 години),

Чс - часова тарифна ставка, грн

премія - 20 % від окладу, грн

доплати - 6 % від окладу, грн

Разом, Зп = 174 ´ 0,66 + 17,42 + 2,61 + 2,61 = 137.48, грн.

Заробітна плата для 5 розряду електромонтера станційних споруд також визначається по формулі (8.11):

Зп = 174 ( 0,75 + 19,8 + 2,97 + 2,97 = 156,24, грн.

Заробітна плата для 6 розряду електромонтера станційних споруд також визначається по формулі (8.11):

Зп = 174 ( 1,31 + 34,58 + 5,18 + 5,18 = 272,88, грн.

Весь розрахунок заробітної плати по підприємству зведемо в таблицю 8.3:

Таблиця 8.3 – Фонд заробітної плати за рік

8.2.2 Розрахунок відрахувань на соціальні потреби

Відрахування на соціальні потреби являють собою форму перерозподілу національного фонду на фінансування суспільних споживачів.

У витратах на соціальні потреби відбиваються обов'язкові відрахування по встановленим законодавством нормам по органах державного страхування, що включають:

Витрати на соціальне страхування встановлюються в розмірі 37,5 % від фонду оплати труда, які становлять 14 690 грн і розподіляються як - 88 % пенсійний фонд = 12 930 грн і 12 % соціальні потреби = 1 763 грн, а так само фонд зайнятості - 3 %, який становить 440,72 грн.

Сума відрахувань на соціальні потреби становить 15130,72 грн.

8.2.3 Розрахунок амортизаційних відрахувань

У загальному вигляді, розрахунок амортизаційних відрахувань здійснюється по формулі (8.12):

                                                         (8.12)

де  - балансова вартість основних фондів по кожній групі на початок періоду, що розглядається, грн;

На - норма амортизації, %.

На основі закону України “Про оподаткування прибутку" від 28.05.97, згідно з пунктом 6.1 статті 8 норма амортизаційних відрахувань для апаратури зв'язку становить 25% в рік від балансової вартості.

Лінійні і громадянські споруди відносяться до 1ой категорії і норма амортизації для них складає 5% в рік.

Амортизаційні відрахування по станційному обладнанню можна визначити по формулі (8.13):

                                                    (8.13)

де  - балансова вартість станційного обладнання на початок періоду, що розглядається,  грн;

На _ст - норма амортизації для станційного обладнання, %.

Амортизаційні відрахування по лінійним спорудженням визначимо по формулі (8.14):

                                                 (8.14)

де  - балансова вартість лінійних споруд на початок періоду, що розглядається,  грн;

На _лс - норма амортизації для лінійних споруд, %.

Амортизаційні відрахування по громадянським спорудженням визначимо по формулі (8.15):

                                                   (8.15)

де  - балансова вартість громадянських споруд на початок періоду, що розглядається,  грн;

На _гр - норма амортизації для громадянських споруд, %.

Загальна сума амортизаційних відрахувань визначається по формулі (8.16):

А = Аст + Алс + Агр,                                            (8.16)

де Аст   амортизаційні відрахування по станційному обладнанню, грн;

Алс - амортизаційні відрахування по лінійним спорудженням, грн;

Агр - амортизаційні відрахування по цивільним спорудженням, грн.

Результати обчислень на основі формул (8.13)-(8.16) зведемо в таблицю 8.4

Таблиця 8.4 - Амортизаційні відрахування на термін 5 років

8.2.4 Витрати на електроенергію

Витрати на електроенергію для виробничих потреб визначаємо з урахуванням споживаної потужності обладнання, що проектується і діючих тарифів на період розрахунку за 1 КВт-час електроенергії для підприємств зв'язку.

На основі «Порядку встановлення тарифів на електроенергію», прийнятого Національною Комісією Регулювання Електроенергетики України  на 10.10.1999 г 1 КВт*ч електроенергії становить  0,36 грн.

Витрати на електроенергію можна визначити на основі формули (8.17):

Ел.ен = ((У ´ И ´ п) / (ч ´ к ´ 1000)) ´ 365 ´ Ц,                     (8.17))

де У - витрата струму в ГНН на одну тисячну групу - 35 А;

І - напруження батареї - 60 В;

П - кількість тисячних груп, шт;

Ч - ККД ЕПУ, рівне 0.6;

К - коефіцієнт концентрації (К=0,1);

1000 - переклад Вт в КВт;

Ц - тариф на 1 КВт*година, грн.

У результаті, Ел.ен. = ((35 ( 60 ´ 30) / (0,6 ´ 0,1 ´ 1000)) ´ 365 ´ 0,36 =  138 000, грн.

Всі розрахунки заробітної плати, відрахувань на соціальні потреби, амортизаційних відрахувань і витрат на електроенергію зведемо в таблицю 8.5:

Таблиця 8.5 - Витрати виробництва

Також необхідно зазначити, що підприємство буде відноситься до власності «Донецтелекома», тому ліцензування, а також плата за оренду каналів і використання телефонної каналізації не проводиться.

8.3 Розрахунок обсягів продукції

Доходи предприятія умовно мають 2 джерела: це доходи отримані за підключення абонентів, що відносяться до різних категорій, а також доходи за похвилинну оплату розмови абонентів [13].

У залежності від категорії абонента, на основі положення, прийнятого Державним Комітетом Зв'язку і Інформатизації України, а також з урахуванням розцінок, що встановлюються Донецькою Дирекцією Укртелекому, встановлюються наступні тарифи:

Плата за установку основного телефонного апарату

-       Для підприємств - 650 грн без ПДВ

-       Для населення - 160 грн без ПДВ

За одну повну або неповну хвилину розмови всіх видів підключення телефону:

-       Для підприємств - 0,015 грн без ПДВ;

-       Для населення - 0,007 грн без ПДВ.

Необхідно врахувати, що установка телефонних апаратів для всіх категорій призначується першим роком, і в подальшому на термін, рівний 5 років більше не проводиться. Для розрахунків похвилинной оплати використовуються середнестатистичні дані, надані підприємством «Донецктелеком»:

-       Середня тривалість розмов в день 1 квартирного абонента становить 75 хвилин;

-       Середня тривалість розмов в день 1 абонента категорії 2 або 3, з урахуванням підвищеного навантаження становить 150 хвилин;

У цьому випадку, обсяг продукції за рік по кожній категорії можна визначити на основі формули (8.18):

Об'єм _i = C_{ед i} х N_{мин i} x N_дн х N _{аб i,}                               (8.18)

де C_{ед i}  - вартість хвилини розмови для i-ой категорії абонентів i, грн;

Nмин _i  - кількість хвилин розмови для i-ой категорії абонентів, мін;

Nдн - кількість днів в році, днів;

N _{аб i}  - кількість абонентів кожної i-ой категорії, аб.

Визначимо сумарний обсяг продукції в грошовому вираженні, який чисельно рівний сумі прибутків підприємства за рік і отримані дані представимо в таблиці 8.6.

Таблиця 8.6 - Розрахунок обсягу продукції за рік

8.4 Розрахунок прибутку підприємства

Прибуток підприємства - це різниця між прибутками і витратами. Прибуток визначається по формулі (8.19):

П = Дс -  Ииз,                                                        (8.19)

де Дс - власні доходи підприємства, які рівні обсягу продукції в грошовому вираженні, грн;

Ииз - витрати виробництва, грн.

Так як період, що розраховується становить 5 років, то єдиноразове підключення абонентів призначується першим роком, і в наступні 4 роки не здійснюється. Всі розрахунки прибутку, отримані на основі формули (8.19) з урахуванням податку на прибуток, який становить 30% від суми прибутку представимо в таблиці 8.7:

Таблиця 8.7 - Прибуток підприємства

8.5 Визначення економічної ефективності системи

Для визначення економічної ефективності системи скористаємося методом чистої дисконтованої вартості, так як прибуток підприємства змінюється по роках, а капітальні вкладення здійснюються тільки лише в течії нульового року, тобто до введення системи в роботу.

Чиста дисконтована вартість (ЧДС) - це різниця між приведеними у часі сумарними кап.вкладеннями і прибутками від цих вкладень, також приведеними у часі. Для розрахунку чистої дисконтованої вартості скористаємося формулою (8.20):

                                                 (8.20)

где К – капітальні вкладення  (

Д – доходи підприємства (

коефіцієнт дисконтування (

 - депозитна ставка (

Т – число років інвестиційного циклу (Т=5), років;

t – теперішній рік.

Всі розрахунки приводяться до початкового року, результати обчислень представимо в табл. 8.8

Таблиця 8.8 - Розрахунок чистої дисконтованої вартості

У результаті, ЧДС = - 5851000 грн.

Якщо чиста дисконтована вартість > 0, то проект вважається ефективним.

У цьому випадку, при ЧДС = - 5851000 грн, це говорить про те, що на проміжку інвестиційного циклу, що розглядається проект є не вигідним. Однак, по характеру прибутку, з урахуванням дисконтування, можна говорити про те, що при збільшенні інвестиційного проекту на 1-2 роки, проект буде вигідним.

8.6 Визначення строку окупності системи

Термін окупності - це час, в течії якого окупаються витрати за рахунок прибули від реалізації виробленої продукції. Він повинен бути мінімальним.

Термін окупності капітальних вкладень визначимо графічно(див. рис 8.1):

Малюнок 8.1 -  Визначення терміну окупності системи

На мал. 8.1 по осі абсцис відкладається число років інвестиційного циклу, в цьому випадку 5 років, а по осі ординат  - в від’ємної півплощині сума капітальний вкладень, до якої в течії кожного року додається сума прибутку. Точка перетину графіка з нульовим значенням осі ординат і буде визначати термін окупності системи.

З мал. 8.1 видно, що термін окупності системи виходить за межі розраховуємого періоду, рівному 5 років, однак по характеру зростання прибутку можна судити, що в останній рік вона починає значно підвищуватися.

Взагалі, для підвищення показника економічної ефективності, а також скорочення терміну окупності в подальші 5 років передбачається підключення цифрових абонентів, які є абонентами ISDN, а також абонентами розрізнених локальних мереж.

Підключення цих абонентів в даний момент не є доцільним, так як кількість цих абонентів є дуже малою, але в наступні 5 років їх кількість значно зросте, що пов'язано зі стрімкими темпами розвитку, а також знижками вартості на послуги засобів зв'язку і телекомунікацій.

Цей фактор, а також тенденції до постійного збільшення прибутку підприємства дозволяють судити, про те, що система орієнтовно окупиться за 6-7 років.