Электропитающие устройства объединяют источники первичного электропитания (источники снабжения электрической энергией) и вторичного электропитания (преобразователи количественных и к характеристик электроэнергии, коммутационные, распределительные и другие устройства).

Комплекс сооружений, обеспечивающих электроснабжение, освещение, питание аппаратуры связи, а также работу различного силового электрооборудования хозяйственного назначения как в нормальных условиях внешнего электроснабжения, так и в аварийных, образует электроустановку предприятия (объекта) связи. Электроустановки объектов связи должны строиться на базе применения современного промышленного оборудования, быть максимально автоматизированными и экономичными в эксплуатации и строительстве, обладать высокими значениями КПД и cos ш, допускать возможность развития узла связи без замены основного силового оборудования.

К источникам электропитания предъявляется ряд требований по обеспечению бесперебойности питания, высокой надежности электроснабжения и резервирования.

B соответствии с OCT 32.14-80, устанавливающим деление всех электроприёмников железнодорожного транспорта в отношении надёжности снабжения их электроэнергией на три категории, дома связи отнесены к особой группе приемников первой категории. Приемники этой группы должны обеспечиваться двойным резервированием электропитания, то есть их электроснабжение должно осуществляться от трех независимых источников электроэнергии.

На крупных станциях, как правило, имеется возможность обеспечить электроснабжение узла связи по двум раздельным линиям (фидерам) от двух независимых источников внешних сетей переменного тока. B этом случае в качестве третьего независимого источника переменного тока предусматривается установка в доме связи автоматизированного дизель-генератора ДГА. Поскольку аппаратура связи не допускает даже кратковременных перерывов питания, возникающих, например, при переключении фидеров, то ДГА дополняется аккумуляторной батареей, ёмкость которой рассчитывается в этом случае исходя из электропитания аппаратуры связи в аварийных условиях в течение одного часа.

Если электроснабжение дома связи представляется возможным организовать лишь от одного внешнего источника электроэнергии, то вторым источником в этом случае считается ДГА, а в качестве третьего источника используется аккумуляторная батарея. Запас емкости батареи в этих условиях рассчитывается с учетом питания аппаратуры связи в часы наибольшей нагрузки в течение двух часов.

Кроме того, для повышения надежности электроснабжения предусматривается прокладка двух питающих линий по возможности от разных точек электросети.

K источникам электропитания электронных ATC предъявляются более жесткие требования обеспечения надежности и высокой стабильности напряжения. Для преобразования сетевого переменного напряжения в постоянное в узлах связи длительное время использовались тиристорные выпрямители. Преобразование трёхфазного напряжения 380 В в более низкое производилось с помощью сетевого трансформатора, затем осуществлялось выпрямление тиристорами и сглаживание пульсаций выходным индуктивно-емкостным фильтром. Достоинствами такого выпрямителя является надежность работы и помехоустойчивость к сетевому напряжению без применения дополнительных схем защиты, даже в условиях плохой сети. Однако в новых системах коммутации сказываются ряд недостатков тиристорных выпрямителей. Некоторые из них можно устранить путем изменений в схеме выпрямителя и применения более сложных устройств со сложными схемами управления, то есть пойти по так называемому экстенсивному пути развития. Однако, в современных цифровых системах должны применяться более компактные и качественные выпрямители. Ведущие фирмы выпускают системы электропитания, в которых применяются импульсные высокочастотные выпрямители. B качестве активного элемента в таких устройствах применяется полевой МОП-транзистор, требующий для управления значительно меньшую мощность и имеющий, по сравнению с тиристором, меньшее время выключения. Для согласования величины тока и напряжения в разных частях схемы выпрямителя, а также для гальванической развязки используется высокочастотный импульсный трансформатор, сердечник которого изготовляется из ферромагнитного материала, следствием чего является уменьшение габаритов и массы по сравнению с низкочастотным трансформатором.

Все оборудование ATC располагается в доме связи. Планирование помещения для установки ATC проводится из расчета конечной емкости станции. Размещения оборудования осуществляется с учетом наименьшего расхода кабелей при монтаже, удобств эксплуатации, а также в соответствии с требованиями охраны труда и пожарной безопасности. Площадь помещения определяется после выбора типа станции. Размеры помещения определяются количеством и габаритными размерами устанавливаемого оборудования и в соответствии с санитарными нормами, согласно которым на каждого работника, находящегося в помещении, должно приходиться не менее 4,5 м² объема данного помещения.

2. Разработка схемы сети местной телефонной связи узла

Проектируемая станция должна иметь соединения по соединительным линиям с ГАТС типа ATCKЭ "Квант" ёмкостью 1800 номеров. На АТСКЭ "Квант" в качестве коммутационного прибора применяются ферриды, коммутируются два или четыре провода, электронная управляющая машина - централизованная, с записанной программой и резервированием.

Станция "Квант" может быть использована в качестве учрежденческой и сельской оконечной АТС малой и средней емкости, узловой или центральной, а также в качестве ведомственного узла автоматической коммутации.

В любой АТСКЭ можно выделить три основные группы устройств и приборов: коммутационное поле, линейные комплекты (абонентских и соединительных линий), включаемые в коммутационное поле, и управляющее устройство.

Коммутационное поле работает в трех режимах искания - свободного, группового и линейного. В первом режиме работают ступени абонентского и регистрового искания, во втором - блоки ступеней группового искания, отыскивающие свободную линию в заданном направлении, в третьем - блоки ступеней линейного искания. В целях экономии коммутационных приборов на многих современных АТС ступени предыскания и линейного искания объединяют в так называемую ступень абонентского искания АИ. В АТСКЭ на ступени АИ применяются блоки абонентских линий БАЛ, а на ступени группового искания - блоки соединительных линий БСЛ. Теоретически легко доказать, что коммутационные блоки, работающие в режиме свободного искания, должны быть построены со сжатием (концентрацией): число выходов меньше, чем число входов. требуется много коммутационных элементов. Однако с ростом числа звеньев увеличивается общее число межзвеньевых промежуточных линий.

Основным коммутационным узлом АТСКЭ является соединитель, имеющий несколько входов. Каждому входу доступен каждый выход. При равном числе входов и выходов схема работает без потерь. Так как число управляющих устройств кратно двум, количество входов и выходов в соединителях, а также абонентских линий должно быть равно 2^{n (}где n=1, 2, 3,.).

Для коммутации входа с выходом используется коммутационный элемент: геркон, феррид, малогабаритное реле и др. Место размещения коммутационного элемента в соединителе называется точкой коммутации. Соединитель, рассчитанный на 4 входа и 4 выхода, имеет 16 точек коммутации. Включение точки коммутации производит управляющее устройство по выделенным (служебным) проводам.

В качестве управляющего устройства используется специализированная электронная вычислительная машина, получившая название электронной управляющей машины (ЭУМ). С целью обеспечения надежной работы АТС применяются две ЭУМ. Они могут работать в двух режимах: с разделением нагрузки или синхронно со сравнением результатов. В первом случае ЭУМ работают поочередно. При выходе из строя одной всю нагрузку обслуживает другая. В синхронном режиме работают обе ЭУМ и непрерывно сравнивают полученные результаты. При несовпадении полученных данных производится повторный анализ исходных данных и выработка новой команды. Это позволяет достигать высокого качества обслуживания. В случае выхода из строя одной ЭУМ до исправления повреждения работает другая ЭУМ. Комплекс технических средств, обеспечивающий управление работой АТС, называется управляющим комплексом.

Ввиду того, что ЭУМ обрабатывает поступающие вызовы очень быстро, а также того, что любая команда, выдаваемая ЭУМ, имеет небольшую продолжительность, необходимо согласовать по времени быстрые команды с относительно медленно работающими коммутационными элементами. Поэтому между коммутационными блоками (периферией) и ЭУМ устанавливаются периферийные управляющие устройства ПУУ, которые обмениваются информацией с ЭУМ. При этом производится согласование команд по времени и мощности. Кроме того, в ПУУ могут быть установлены сканирующие устройства. Этим с ЭУМ снимается задача сканирования многих точек периферийного оборудования.

УПАТС2 типа ATCK - 100/2000

Расчет нагрузок на абонентские линии и соединительные линии.

Целью расчёта телефонной нагрузки является определение потоков сообщений, которые поступают на отдельные пучки соединительных устройств, определение числа внутристанционных комплектов и комплектов соединительных линий.

Граф распределения нагрузки на проектируемой станции изображен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Граф распределения нагрузок.

При проектировании и эксплуатации сетей связи актуальной задачей является установление соответствия между поступающей нагрузкой и пропускной способностью системы автоматической коммутации. Заниженные нагрузки ведут к "омертвлению" капитальных вложений на приобретённое оборудование, а завышенные нагрузки - к ухудшению качества обслуживания на станциях и сети в целом.

Расчеты телефонной нагрузки производятся для монтируемой и конечной емкостей станции. Значение телефонной нагрузки для монтируемой емкости определяет объем оборудования; для конечной емкости - размеры станционных помещений ЖАТС и устройств электропитания.

Нагрузка, поступающая от источника нагрузки Y_ин, состоит из двух составляющих: управляющей нагрузки Y_у и разговорной - Y_р:

Y_ин= Y_у+ Y_р, (3.1)

Управляющая нагрузка имеет место при установлении всех видов соединений: внутристанционных, исходящих к встречным станциям, входящих от встречных станций.

При исходящем соединении нагрузка, поступающая на абонентские линии проектируемой ATC, будет состоять из разговорной и управляющей, при входящем соединении - только из разговорной. Нагрузка, поступающая на соединительные линии проектируемой ATC, как при исходящем, так и при входящем соединении будет состоять из разговорной и управляющей.

Разговорная нагрузка, Эрл, кроме нагрузки соединений, закончившихся соответственно разговором, содержит нагрузку непроизводительных видов занятий. К ним относятся занятость устройств станции, неответ и ошибка абонента при наборе номера. В учебных проектах с целью упрощения расчета рекомендуется применять формулу, исключающую дифференцированное определение длительности различных видов соединений:

(3.2)

где 1,1 - коэффициент, учитывающий нагрузку, создаваемую вызовами, которые не закончились разговором из-за занятости абонентских линий, неответа вызываемого абонента, ошибочно набранного номера и др;

K_р - коэффициент, учитывающий долю вызовов, закончившихся разговором;

N - число источников нагрузки (абонентских линий), включаемых в АТС;

С - среднее число вызовов от одного источника нагрузки;

Т_р - средняя длительность занятия абонентской или соединительной линии в секундах. Для вызовов, закончившихся разговором

T_р= t_пв+t_р,

где t_пв - слушание сигнала вызова (контроля посылки вызова);

t_р - длительность разговора при внутристанционном или внешнем соединении (указывается в задании).

Величина управляющей нагрузки, Эрл, определяется по формуле

(3.3)

где Т_у - среднее время занятия абонентской или соединительной линии при установлении соединения рассматриваемого вида:

Т_у= t_о+ t_ос+ t_нн+ t_цуу,

t_{о -} время ожидания обслуживания вызова управляющим устройством;

t_{ос -} слушание сигнала ответа АТС;

t_{нн -} время набора номера:

t_нн =n t_н,

где n - число знаков в набираемом номере;

t_{н -} время набора одного знака номера;

t_{цуу -} время работы ЦУУ с момента окончания набора номера до подключения к линии вызываемого абонента.

При расчетах телефонной нагрузки используются средние величины времени, входящих в формулы для определения Т_р и Т_у, которые приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Средние длительности процессов при установлении соединений

Целью расчёта телефонной нагрузки является определение потоков сообщений, которые поступают на отдельные пучки соединительных устройств, определение числа внутристанционных комплектов и комплектов соединительных линий.

Нагрузка на абонентские линии (Y_ал) определяется потоками сообщений при установлении как исходящих, так и входящих соединений. При этом учитываются как соединения между абонентами проектируемой станции, так и их связь с абонентами встречных станций:

, (3.4)

, (3.5)

, (3.6)

где - исходящая нагрузка от абонентов на абонентские линии;

- входящая нагрузка на абонентские линии;

- исходящая нагрузка от абонентов при установлении внутристанционного соединения;

m - количество встречных станций;

- исходящая нагрузка на абонентские линии при установлении соединения с абонентами i-й встречной станции;

- исходящая нагрузка на абонентские линии при установлении соединений с линиями специального назначения;

- исходящая нагрузка на абонентские линии при установлении соединений со столом заказов РМТС;

- входящая нагрузка на абонентские линии при внутристанционном соединении между абонентами;

- входящая нагрузка на абонентские линии при установлении абонентами соединений i-й встречной станции к абонентам проектируемой АТС.

Рассмотрим для примера алгоритм расчета исходящей нагрузки на абонентские линии , возникающей при установлении соединений между абонентами проектируемой станции (внутристанционная нагрузка). , как было сказано выше, будет представлять собой сумму управляющей и разговорной нагрузок:

=Y_алр+Y_алу=, (3.7)

где N,C - принимаются по заданию, а Т_р и Т_у необходимо определить,

T_р=t_пв+t_рвн,

где t_пв берётся из таблицы 5.1,t_рнв - время разговора при внутристанционном соединении и определяется по заданию.

Т_у=t_о+ t_ос+ nt_н+ t_цуу,

где t_о, t_ос, t_н, t_цуу берутся из таблицы 3.1;

n - число знаков в абонентском номере, для ЖАТС n = 4 согласно принятой нумерации.

Аналогично определяются нагрузки к узлу спецсвязи , к столу заказов и по исходящим соединительным линиям всех направлений внешней связи с учетом числа исходящих вызовов на одного абонента ЖАТС в i-том направлении связи, соответствующего времени разговора, принятой нумерации соединительных линий и абонентов встречных АТС, а также работы управляющих устройств на встречных АТС.

Так, при определении исходящей нагрузки на абонентские линии при установлении соединений с абонентами встречной АТС временная составляющая

, (3.8)

где - количество знаков в индексе выхода на i-ое направление связи;

- количество знаков в номере абонентов на i-й станции;

- время установления соединения на i-й станции и зависит от ее типа.

Входящая нагрузка на абонентские линии будет определяться разговорными нагрузками внутристанционной связи и внешних связей от встречных АТС. Временные составляющие для определения и длительность разговора, берутся по заданию согласно вида соединения.

Телефонная нагрузка, создаваемая абонентскими и соединительными линиями, даже в час наибольшей нагрузки является случайной величиной, которая для простейшего потока вызовов достаточно полно характеризуется математическим ожиданием (средним значением) и величиной отклонения от среднего значения. Учитывая, что вероятность увеличения нагрузки в ЧНН от среднего значения много больше, чем допустимая норма потерь вызовов, все последующие расчеты необходимо производить исходя из расчетного значения телефонной нагрузки :

, (3.9)

где - среднее значение нагрузки;

0,6742 - коэффициент, определенный из нормированной функции Лапласа.

Результаты расчета нагрузок, поступающих на абонентские линии, занесем в сводную таблицу 3.2.

Удельная нагрузка на абонентскую линию определяется по выражению:

. (3.10)

Расчет нагрузки на абонентские линии произведен в математическом пакете Mathcad 14 Professional и приведён в приложении A.

Таблица 3.2 - Результаты расчета абонентских линий

Общая нагрузка на соединительные линии определяется исходящей и входящей нагрузкой по всем направлениям внешней связи:

, (3.11)

где - нагрузка исходящий соединительных линий i-го направления;

- нагрузка входящих соединительных линий i-го направления.

Нагрузка исходящих соединительных линий определяется для каждого направления связи по формуле:

, (3.12)

где

- число исходящих вызовов, приходящихся на одного абонента АТС в i-ом направлении связи;

- время занятия соединительной линии, состоящее из длительностей процессов установления соединения на встречной станции , начиная с момента занятия исходящей соединительной линии, посылки оповестительных сигналов и времени разговора ,

. (3.13)

Значение зависит от типа встречной станции и принятого способа связи.

Нагрузка входящих соединительных линий определяется для каждого направления входящей связи по формуле:

, (3.14)

где - число входящих вызовов, приходящихся на одного абонента ЖАТС на i-м направлении связи;

- время занятия входящей соединительной линии i-ой встречной АТС. Зависит от типа и способа связи со встречной АТС и определяется выражением:

. (3.15)

Удельная нагрузка на соединительную линию определяется по формуле:

,

где - общее число соединительных линий, подключенных к ЖАТС. Расчет производится после определения числа соединительных линий в каждом направлении (определено ниже).

3.1 Расчет числа соединительных линий

Таблица 3.3 - Величина потерь для расчета соединительных линий

Число линий рассчитывается отдельно для каждого направления.

Выбор методов расчета соединительных линий зависит от схемы их включения.

Существуют одно - и многозвеньевые включения. В свою очередь, каждый из этих видов включений может быть полнодоступным и неполнодоступным.

Многозвеньевые включения могут быть блокируемыми и неблокируемыми. Блокируемые пучки обусловлены внутренней блокировкой. Для каждого из названных видов пучков линий используется соответствующий метод расчета.

Расчет числа линий неблокируемых полнодоступных пучков производится по первой формуле Эрланга:

, (3.16)

где - расчетная величина телефонной нагрузки, поступающей на приборы пучка;

- число приборов, линий полнодоступного пучка.

Для простоты расчетов первая формула Эрланга табулирована. Графически эта зависимость приведена в приложении А.

Для неполнодоступных неблокируемых пучков разработано несколько приближенных методов расчета. С помощью формулы О'Дэлла можно непосредственно получить необходимое число линий в пучке:

. (3.14)

Коэффициенты и в этой формуле зависят от доступности D и вероятности потерь р. Приближенные формулы для неполнодоступных пучков с доступностью 10 и 20 приведены в приложении Б. При расчете неполнодоступных пучков, образованных в декадно-шаговых АТС (D = 10), их значения для p = 0,01 следующие: = 1,58, = 2,9.

В некоторых случаях более удобной оказывается модифицированная формула Пальма-Якобеуса:

Р = Е_V (У_Ф) /Е_V-D (У_Ф), (3.15)

где У_ф - фиктивная нагрузка,

У_Ф [1 - Е_V (У_Ф)] = У_Р. (3.16)

Расчет числа линий блокируемых полнодоступных и неполнодоступных пучков при звеньевом включении производится с помощью формул, учитывающих потери, обусловленные не только отсутствием свободных линий, но также и внутренней структурой блоков коммутации. Для проведения расчетов составляется расчетная схема блока. Она должна соответствовать действительной схеме и отражать все основные параметры блока.

К таким параметрам двухзвеньевого блока, работающего в режиме группового искания, относят: k - число коммутаторов звена А; n и m - соответственно число входов и выходов коммутатора звена А; g - число выходов в направлении каждого коммутатора звена В; n₁ - число направлений связи, линии которых включаются в выходы звена В; f - связность блока (число промежуточных линий между каждым коммутатором звена А и В).

Расчет звеньевых включений может быть произведен методом Якобеуса. Для полнодоступных блокируемых пучков в режиме группового искания зависимость между коэффициентом потерь p, расчетной нагрузки Y_p и числом линий пучка V = mg определяется по формуле

, (3.17)

где Y_p - расчетная величина нагрузки, поступающей на направление связи; a - расчетная нагрузка, приходящаяся на один вход рассматриваемого блока; m, n, g, f - параметры блока.

В числителе и знаменателе этой формулы символ E означает величину потерь, определяемую по формуле Эрланга полнодоступного пучка, содержащего соответственно mg и ng линий. Если в направлении число линий пучка V < m, то расчет потерь по этой формуле производится при . Полученное в результате расчетов значение p сравнивается с заданной нормой потерь. При несоответствии этих величин расчет повторяется при другом выбранном в направлении числе линий. Если при звеньевом включении расчетная величина поступающей нагрузки в направлении превышает пропускную способность полнодоступного пучка в mg линий, то для повышения их использования при помощи неполнодоступного включения образуют пучки, содержащие число линий V > mg. При этом число линий, приборов неполнодоступного блокируемого пучка может быть определено при помощи формулы, предложенной ЛОНИИС,

, (3.18)

где Y_p - расчетная величина нагрузки, поступающей на рассматриваемый пучок линий; Y_D - нагрузка, поступающая к полнодоступному неблокируемому пучку, содержащему D = mg линий при условии, что потери равны заданной величине p. Y_D определяется по первой формуле Эрланга (приложение А); Y_O - нагрузка, поступающая через коммутационный блок к блокируемому полнодоступному пучку с D = mg линиями при условии, что потери равны заданной величине p. Y_O определяется по соответствующим графикам или по формуле (6.5); Vн - число линий неполнодоступного неблокируемого пучка при D = mg, нагрузке Y_p, допустимой величине p. Исходя из вышеизложенного определяется нагрузка соединительных линий и число линий для монтируемой и конечной ёмкости. Расчет числа соединительных линий произведен в математическом пакете Mathcad 14 Professional и приведен в приложении Б. Результаты расчёта нагрузок на соединительные линии и их числа приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Результаты расчета нагрузок и соединительных линий

Удельная нагрузка для абонентских линий составляет 0,642 Эрл, для цифровых - 0.677 Эрл. Выбранная станция соответствует поставленной задачи, поскольку максимальная нагрузка для нашей станции равна до 1 Эрланга для всех типов линий.

4. Оптимальное расположение проектируемой АТС