СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СЕТИ

1.1 Современное состояние ГТС г. Алматы и её развитие

1.2 Краткая характеристика существующих сооружений сети телекоммуникаций района АТС 38

1.3 Необходимость модернизации района АТСКУ-38

1.4 Обзор перспективных систем коммутации

1.4.1 Цифровая коммутационная система 5ESS

1.4.2 Система Alcatel 1000 S-12

1.4.3 Сравнительный анализ систем коммутации

1.5 Обзор технологий xDSL

1.5.1 Технология HDSL

2 ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ESS

2.1 Коммутационный модуль

2.2 Модуль связи

2.3 Модуль управления

2.4 Программное обеспечение

2.5 Емкость станции, телефонная нагрузка, производительность

2.6 Типы соединительных линий

2.7 Надежность и качество обслуживания

2.8 Управляющие устройства

2.9 Система электропитания

2.10 Программное обеспечение

2.11 Максимальная емкость коммутационной системы

3 РАСЧЕТ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ

3.1 Расчет возникающей нагрузки

3.2 Распределение возникающей нагрузки понаправлениям

3.3 Расчет нагрузки к узлу спецслужб YСП

3.4 Расчет внутристанционной нагрузки

3.5 Расчет потоков нагрузки, возникающий на узлах сети

3.6 Определение исходящих потоков нагрузок

3.7 Определение входящих потоков нагрузки

3.8 Междугородная нагрузка

4 ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ УПЛОТНЕНИЯ (ЦСУ) АБОНЕНТСКИХ ЛИНИЙ

4.1 Выбор технологии DSL

4.2 Оборудование HDSL в сетях абонентского доступа

4.3 Описание систем РСМ фирмы Alcatel

5 Определение объёма оборудования

5.1 Расчет каналов и ИКМ линий

5.2 Расчет сигнальной нагрузки

5.3 Комплектация оборудования

5.3.1 Расчет оборудования для абонентских линий

5.3.2 Расчет оборудования для СЛ

5.4 План размещения оборудования

5.4.1 Расчет шкафов оборудования

5.5 Размещение оборудования РСМ

6 БИЗНЕС-ПЛАН

6.1 Цель бизнес-плана

6.2 Резюме

6.3 План объема услуг

6.4 Рынок

6.5 Маркетинг

6.6 Стадии развития

6.7 План производства

6.8 Менеджмент

6.9 Потребности в финансировании

6.10 Финансовый план

6.10.1 Экономическое обоснование применения систем РСМ на городских телефонных сетях

6.10.2 Расчет капитальных затрат

6.10.3 Расчет эксплуатационных расходов

6.10.4 Расчет собственных доходов

6.10.5 Расчет срока окупаемости

7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

7.1 Анализ условий труда

7.2 Разработка приточной вентиляции автозала

7.3 Расчет освещености рабочего места оператора

7.4 Выбор схемы защитного отключения для ЭВМ

ВВЕДЕНИЕ

В связи с нормализующимися рыночными отношениями, усилением конкурентной борьбы между операторами связи за рынки сбыта, резкое увеличение спроса на сервисные услуги, к сетям телекоммуникаций предъявляются повышенные требования. В связи с этим возникает острая необходимость в качественном освоении новых существующих сетей телекоммуникаций и построения их на основе современных технологий. Повышение надёжности и достоверности передачи информации на сети с одновременным снижением эксплуатационных затрат потребует автоматизации функций контроля, управления и обслуживания сети, что достижимо при внедрении средств вычислительной техники в аппаратуру связи.

Повышение качества телефонной связи и предоставление абонентам дополнительных услуг, включая доступ к всемирной сети Internet и IP телефонию, ввод новых производственных мощностей, возможно осуществить только за счет внедрения современных цифровых электронных станций и мировых достижений в области сетей абонентского доступа, на основе технологий xDSL и SDH.

К сожалению, в Казахстане отечественная промышленность не производит соответствующего оборудования, поэтому ОАО «Казахтелеком» делает ставку на зарубежные разработки. Наиболее активно действующими на казахстанском рынке телекоммуникаций фирмами являются АLСАТЕL, АТ&Т, DAEWOO, NЕТАS, SIЕMENS, ECI и другие. Как показал зарубежный и отечественный опыт, замена аналоговых АТС на электронные требует привлечения больших капитальных затрат и материальных ресурсов, её проведение потребует значительного времени

Не менее расходов предстоит по модернизации существующего линейно-кабельного хозяйства. Если раньше бытовало мнение, что донести «цифру в каждый дом» можно лишь с помощью массового внедрения волоконно-оптических кабелей, то после практической апробации технологий HDSL появилась уверенность в том, что существующая сеть медных кабелей связи еще долго останется той основой, на которой строится вся телекоммуникационная инфраструктура. Данные технологии позволяют значительно увеличивать абонентскую сеть с одновременной модернизацией до уровня высокоскоростной цифровой сети, используя существующие медные кабели.

Наиболее современной технологией, используемой в настоящее время для построения сетей связи является синхронная цифровая иерархия (СЦИ) SDH [2]. Данная технология пришла на смену импульсно - кодовой модуляции PCM и плезиохронной цифровой иерархии PDH, и стала интенсивно внедряться в результате массовой установки современных цифровых ЭАТС, позволяющих оперировать потоками 2Мбит/с, и создания в регионах локальных колец SDH.

Развитие средств телекоммуникаций на основе технологий xDSL и SDH признан международным сообществом в качестве оптимального, и принятие его на отечественной сети связи дает нам реальный шанс идти в ногу со временем.

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СЕТИ

1.1 Современное состояние ГТС г. Алматы и её развитие

Телекоммуникационная сеть г. Алматы - это самая крупная сеть в Казахстане. Она в 3 - 4 раза превышает размеры телекоммуникационных сетей других филиалов ОАО «Казахтелеком».

Сеть построена по принципу районирования с узлами входящего сообщения (УВС). Имеются пять узловых районов. Нумерация - 6-значная.

Плотность телефонов равна 32%. К 2001 году планируется достичь уровня телефонной плотности - 40%. По прогнозам роста потребности в телефонизации населения, этот показатель почти равен уровню требуемого удовлетворения спроса. Развитие сети будет осуществляться по принципу наложенной сети, т.е. будет образована наложенная, параллельная существующей, цифровая сеть. В ней будут образованы узлы транзитной связи (тандемы). Обмен сообщениями между аналоговой сетью и наложенной цифровой сетью будет осуществляться через транзитные узлы. Количество транзитных узлов и их местоположение можно определить в зависимости от трафика.

На рисунке 1.1 изображена схема организации телефонной сети города Алматы до модернизации.

Список вводимых в эксплуатацию ЭАТС в период 2000-2001 годы представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Список вводимых в эксплуатацию ЭАТС в 2001г.

№ПП	№ АТС	Годы стр-ва	Ёмкость
1	ОПТС-3 (замена АТС-39)	2001	11000 номеров
2	ОПТС-4	2001	13000 номеров 24470 каналов
3	АТСЭ-74/75 (замена 44/45)	2001	16000 номеров
4	АТСЭ-73 (замена 33)	2001	11000 номеров
5	АТСЭ-70/72 (замена 62/69)	2001	17496 номеров
6	АТСЭ-76/77 (замена 26/27)	2001	14000 номеров
7	АТСЭ в пос. Курылысши	2001	1500 номеров
8	АТСЭ в пос. Карасу	2001	1000 номеров
9	АТСЭ в м-не Дорожник (замена ПСК-348)	2001	1000 номеров
10	АТСЭ ИЯФ	2001	512 ISDN абонентов

По результатам тендера в мае 1998 г. был подписан контракт с фирмами Nortel и Netas на поставку оборудования SDH и аналого-цифровых преобразователей FLUX. FLUX - это аналогичное известным ИКМ-30 оборудование, которое производит Netas. FLUX также можно использовать для выделения каналов 64К при передаче данных.

Оборудование SDH будет производиться, и поставляться из завода Nortel, находящегося в Англии.

Схема сети SDH представляет собой 5 колец, в которых: одно основное кольцо STM-16 и четыре примыкающих к нему кольца STM-4. Всего 49 мультиплексоров. Вводимая емкость всей сети SDH - 1800Е1 трибутарных портов (900 трактов Е1 или 27000 каналов 64К). А вся емкость только основного кольца может достигать 5000 Е1 трибутарных портов в зависимости от трафика, благодаря методу резервирования по кольцу, называемому SPRing, который применяет Nortel.

1.2 Краткая характеристика существующих сооружений сети телекоммуникаций района АТС 38

Район AТС-38 расположен на северо-западе южной столицы Республики Казахстан. Район занимает площадь примерно 6,5 квадратных километров. В районе сосредоточено более 200 кварталов, в которых работают и проживают около 23 тысяч человек. В основном район застроен одноэтажными частными постройками.

Потребность района в телефонной связи в перспективе определим по формуле [1]:

N та=n та * Нn / 1000, тлф. ап. (1).

где n та - норма телефонной плотности в городской местности , тлф. ап./1000 жит [3].

Нn - численность населения района на конец 2000 года, чел. По исходным данным население района составляет 23 тыс. человек.

Согласно формуле (1) получим:

Nта = 370 *23000 / 1000 = 8510 тлф. ап.

В настоящее время в эксплуатации находятся координатная станция типа АТСКУ- 38 монтированной общей емкостью на 5200 номеров, из которых задействовано 4893 абонентских номера. 44% абонентов включено по спаренной схеме, что составляет 2138 номеров. 13 % абонентов -представители народнохозяйственного сектора, что составляет 640 номеров. Всего квартирный сектор составляет 4200 номеров.

Кроме того, по причине отсутствия свободной номерной ёмкости в здании АТСКУ-38 был установлен выносной абонентский блок АТСЭ-97 ёмкостью 1000 номеров. Используемая ёмкость этой станции 956 номеров, из них 8% занимает народнохозяйственный сектор, что составляет 76 номеров, а 864 номера заняты квартирным сектором.

В нашей ситуации уместен вопрос об увеличении номерной емкости района и включении существующей монтированной емкости АТСЭ-974 в емкость проектируемой нами станции. Заменяемая АТС будет включена в наложенную цифровую сеть с изменением индекса на 78.

Абонентские линии, соединяющие телефонные аппараты абонентов с автоматической телефонной станцией организованы по шкафной системе. В шкафном районе АТС-38 установлены распределительные шкафы емкостью 1200 х 2 и 600 х 2 пар. В шкафы 1200 х 2 введены по 400 магистральных пар, а в шкафы 600 х 2 по 200 пар.

Средняя длина магистрального участка, участок от АТС до распределительного шкафа (РШ), составляет 2200 метров. Средняя длина распределительного участка, а участок от РШ до распределительной коробки (РК), и в случаях воздушных линий связи до кабельного ящика (КЯ),составляет 884,9 метра. Абонентская проводка от РК (КЯ), как правило, не превышает 200 метров.

В отечественной практике с целью унификации расчетов, связанных с планированием производства и прокладки городских телефонных кабелей, принято оперировать длиной кабеля, содержащего 50 пар. Это называется приведением к кабелю 50 х 2. Суммарная протяженность кабелей различной емкости, отнесенная к 1000 номерам АТС, составляет в среднем 60 километров в приведенном к 50 - ти парному кабелю исчислении [4].

1.3 Необходимость модернизации района АТСКУ-38

В последнее время исключительно пристальное внимание уделяют оптимизации использования симметричных пар городских абонентских кабелей. Причина заключается в том, что каждый обычный телефонный абонент (или почти каждый) соединен абонентской парой со своей районной АТС. Поэтому число задействованных абонентских пар в мире очень велико. Все операторы связи ищут пути, как сэкономить на числе пар при развитии телефонных сетей, предлагая методы и аппаратуру многоканального уплотнения абонентской пары (множественный телефонный доступ ) или методы и аппаратуру радио- доступа.

После рассмотрения существующих сооружений сети телекоммуникаций района АТС-38 мы сразу видим необходимость увеличения номерной емкости района. Нам представляется, что необходимо осуществить модернизацию района, - путем внедрения цифрового коммутационного оборудования ЭАТС и масштабного внедрения систем цифрового абонентского доступа на основе технологии HDSL.

1.4 Обзор перспективных систем коммутации

1.4.1 Цифровая коммутационная система 5ESS

Система 5ESS разработана фирмой АТ&Т. Система 5ESS - цифровая коммутационная система общего пользования. Разработанная таким образом, чтобы удовлетворять потребности наиболее крупных во всем мире администраций служб связи и соответствовать международным стандартам, ее новейшая архитектура позволила этой системе постоянно использовать преимущества последних технологических разработок.

Система 5ESS является полностью цифровой коммутационной системой с разделенной архитектурой обработки данных и коммутации. Коммутация основывается на 32-канальной структуре, а обработка данных обеспечивается 32-битовыми процессорами. Использование таких мощных процессоров дало возможность гибкого определения архитектуры коммутационной системы. В соответствие с желанием обеспечить местную связь, микропроцессоры были использованы во всей сети. Так, на периферии станции, где заканчиваются абонентские и соединительные линии, использование мощных 32-битовых процессоров дает возможность обрабатывать данные в месте их использования. Такое распределение является не только более эффективным, но оно также позволяет увеличить возможности обработки данных пропорционально увеличению емкости станции.

Функциональная система 5ESS является полностью интегрированной станцией. Конфигурация модулей ее аппаратного и программного обеспечения может быть реализована различными путями для наилучшего удовлетворения нужд администрации сегодня и будущем.

Гибкость системы обеспечивается за счет архитектуры, которая разработана с расчетом на максимальную нагрузку 45000 Эрл. и более 900000 вызовов в ЧНН.

Система 5ESS является универсальной цифровой коммутационной системой. Она может обслуживать как местная станция до 350 тысяч абонентских линий или до 90 тысяч соединительных линий; она также может функционировать как узловая станция, междугородная или международная станция; как коммутационный узел для обеспечения услуг интеллектуальной сети; она может работать как передвижной центр коммутации или как любая комбинация вышеперечисленного. Она может обслуживать небольшие населенные пункты с количеством абонентов 100 или большие метрополии, насчитывающие свыше 100000 абонентов [5].

Она может использоваться в аналоговых, смешанных (аналоговых/цифровых) и в полностью цифровых сетях. Она обеспечивает внутреннее взаимодействие в выделенных сетях, таких как сеть передачи данных общего пользования с пакетной и канальной коммутацией.

Система 5ESS, разработанная для развития цифровой сети с интеграцией служб, включает в себя самые последние достижения цифровой коммутационной технологии [6]:

Цифровую коммутацию каналов на базе каналов со скоростью передачи 64 кбит/с.

Полный пакет программного обеспечения.

Возможность интегрированной работы в сети. Удаленные коммутационные модули и удаленные абонентские блоки являются частью системы 5ESS. Они могут быть подсоединены через физические линии со скоростью 2 Мбит/с., через цифровые радиорелейные линии и оптоволоконные кабели. Один удаленный коммутационный модуль является автономной системой на 4000 абонентов. В группе одинаковых модулей он может обслуживать до 10 тысяч абонентов. Совместно с удаленными коммутационными модулями, абонентскими мультиплексорами и разнообразными соединительными системами передачи система 5ESS является новым мощным средством планирования сети, которое может экономично обслуживать как городские, так и сельские районы.

Оптоволоконные линии между элементами системы, которые позволяют снизить количество кабелей между стативами, избежать проблемы, связанные с заземлением дающие возможность гибко определять расположение станции.

1.4.2 Система Alcatel 1000 S-12

Система S-12 является первой полностью цифровой системой, разработанной по всем новым концепциям управления. Особая функциональность распределенного управления и единственная в своем роде концепция цифрового коммутационного поля подвели перспективную базу под систему S-12 и ясно отличают ее от других конкурентных изделий. Ведь, несмотря на то, что конкуренты осознали преимущества распределенного управления, им было очень трудно отказаться от своих систем с центральным управлением и с ориентацией на использование шин, если они вообще могли это сделать.

Принцип полностью распределенного микропроцессорного управления является характерным свойством системы S-12. Это свойство является истинным переломом в коммутационной технологии: все функции управления, необходимые для реализации коммутации, распределяются по многим микропроцессорам концепцией, реализация которой возможна только благодаря систематическому использованию самой современной технологии СБИСов.

Коммутационная система S-12 состоит из цифрового коммутационного поля (DSN), к которому через стандартный интерфейс подключаются различные типы терминальных модулей. Функции управления каждого модуля размещены внутри модуля. Так называемые функциональные управляющие устройства (АСЕ) выполняют общие задачи, которые не могут присваиваться терминальным модулям. Каждый терминальный модуль состоит из двух частей, из прикладного терминального устройства и терминального управляющего устройства (ТСЕ). Коммуникация между управляющими устройствами отдельных терминальных модулей осуществляется по цифровому коммутационному полю в виде стандартных сообщений. Для данного обмена сообщениями могут использоваться все пути внутри цифрового коммутационного поля. Благодаря этому нет нужды в использовании комплексной шинной системы [3]. Следующие свойства особенно важные:

Полная цифровизация внутренней сети дает возможность интеграции речи и данных, повышает качество и надежность передачи и хорошую помехозащищенность линий.

Система S-12 имеет модульную структуру, которая дублируется. Модульная структура системы S-12 обеспечивает возможность простой интеграции ISDN. Это обеспечивает передачу по телефонной линии не только речевых сигналов, но и данных, текстов и рисунков.

Цифровое коммутационное поле (DSN) может одновременно выполнять коммутацию сообщений и коммутацию пакетов. Цифровое поле DSN состоит из элементов имеющих собственную логику, память может выполнять 3 основные задачи: передачу данных и речи; выбор пути и связь между распределенными по системе микропроцессорами.

Система S-12 имеет распределенное управление, причем распределены не только различные функции управления, но и распределены основные функции коммутации.

Система S-12 удовлетворяет всем требованиям, предъявленным к коммутационным станциям, например, к: городским станциям с абонентскими линиями, транзитным станциям, междугородным станциям, международным станциям или комбинациям выше приведенных типов станций - начиная от маленьких концентраторов вплоть до коммутационных станций большой емкости.

Коммутационные станции создаются на основе малого количества типов аппаратных модулей, в которые загружаются только те программные модули, которые необходимы для выполнения функций данной коммутационной станции. Важное свойство системы S-12 состоит в том, что даже коммутационные станции самой малой емкости могут легко и экономно расширяться до самой большой мощности с помощью одинаковых аппаратных и программных модулей. Тем самым система S-12 обеспечивает действительную гибкость при планировании сети.

Система S-12 может обслуживать 120000 абонентских линий для городских коммутационных станций; 85000 соединительных линий для транзитных станций; и обрабатывать как минимум 750000 попыток занятия в ЧНН [4].

Цифровое коммутационное поле системы S-12 было разработано для обеспечения эффективности в области расходов коммутационных станций сравнительно малой емкости и для обеспечения возможности простого расширения с помощью подключения модулей. В случае расширения коммутационной системы не требуется реконфигурация DSN. В принципе величина DSN не ограничена. Общая вызывная емкость пропорциональна и количеству модулей, подключенных к DSN, и вызывной емкости отдельных модулей.

1.4.3 Сравнительный анализ систем коммутации

Рассмотрев три наиболее перспективные системы коммутации, мы убедились, что каждая из них может быть использована для реконструкции АТСДШ-33 г.Алматы. Проведем их сравнительный анализ для выбора одной из них с учетом существующих условий.

При сравнении коммутационных систем 5ESS и S-12 видно, что основное отличие между ними состоит в том, что система S-12 имеет полностью распределенную структуру управления. Это вызывает определенные трудности, прежде всего в организации связей между микропроцессорными устройствами, так как из-за большого числа связей между процессорами нецелесообразно использовать общую шину или связь по принципу “каждый с каждым”. Обмен информацией между микропроцессорными устройствами осуществляется через коммутационное поле и в случае блокировок существенно замедляется связь между ними. Система 5ESS лишена этих недостатков, так как имеет иерархическую структуру управления. Основные функции по обработке вызовов выполняют распределенные процессоры, а центральный (административный) процессор выполняет общие функции и осуществляет выбор и распределение системных ресурсов для установления соединения между распределенными процессорами.

Кроме того, на междугородной телефонной станции города Алматы в 1992 году была запущена в эксплуатацию коммутационная система 5ESS. Это является основным доводом в ее пользу, так как при замене станции АТСК-38 на 5ESS позволит обеспечить полное взаимодействие т.к. они являются однотипными. Кроме того, коммутационная система 5ESS имеет большую, по сравнению S-12, емкость коммутационного поля представлена в таблице 1.2 .

Таблица 1.2 Емкость систем коммутации

Система коммутации	Абонентские линии	Соединительные линии
S-12	120 000	85 000
5ESS-2000	350 000	90 000

Исходя из всего вышеперечисленного, можно сделать вывод о целесообразности замены станции АТСК-38 именно на коммутационную систему 5ESS, имеющую при данных условиях решающие преимущества перед другими современными системами коммутации и лучше всего удовлетворяющую предъявляемым требованиям.

1.5 Обзор технологий xDSL

Технологии цифровых абонентских линий DSL (Digital Subscriber Loop), обычно называемые xDSL (HDSL, ADSL, VDSL) , разработанные для организации высокоскоростной цифровой связи по существующим медным линиям, обещают в недалеком будущем массовое внедрение оборудования ADSL и VDSL, позволяющего достичь на медном кабеле скоростей передачи, ранее доступных лишь на волоконно-оптических линиях (ВОЛС). Технология асимметричной цифровой абонентской линии ADSL (Asymmetrical DSL) обеспечивает передачу до 8 Мбит/с в направлении "от сети к абоненту" и до 1 Мбит/с в направлении "от абонента к сети", и обещает быть весьма перспективной для доступа к сети Интернет. Технология VDSL (Very High-bit-rate Digital Subscriber Loop) обещает обеспечить скорость передачи до 51 Мбит/с.

1.5.1 Технология HDSL

Наиболее широкое применение в настоящее время получила технология HDSL, разработанная в США для полнодуплексной передачи 784 Кбит/с - потоков по одной витой паре на расстояние приблизительно до 3,5 км. Технология HDSL, предназначенная первоначально для "цифровизации" именно абонентских линий, разрабатывалась таким образом, чтобы обеспечить работу на подавляющем большинстве существующих АЛ. В результате "базовая дальность" для систем HDSL оказывается равной 5--6 км (по паре с жилой диаметром 0,4--0,5 мм). Так как абонентские линии часто выполняются составным кабелем, участки которого имеют разное сечение жил (от 0,4 до 0,9 мм), технологии xDSL должны быть работоспособны на линиях самых "сложных" топологий. Поскольку в кабеле, несколько десятков, а в некоторых случаях и сотен жил, то аппаратура xDSL должна "сосуществовать" с оборудованием, работающим по соседним парам, будь то другая система xDSL, ISDN или обычный аналоговый телефон. Оборудование HDSL применимо для работы по кабелю любого типа -- симметричному городскому (ТПП), магистральному (КСПП) и даже коаксиальному и оптоволоконному (после некоторой переработки линейных согласующих блоков). Главные факторы, влияющие на качество работы оборудования HDSL -- параметры линии связи. Ниже перечислены ключевые для технологий xDSL характеристики.

* Ослабление сигнала. Затухание сигнала в кабельной линии зависит от типа кабеля, его длины и частоты сигнала. Чем длиннее линия и выше частота сигнала, тем выше затухание.

* Нелинейность АЧХ. Как правило, кабельная линия связи представляет собой фильтр нижних частот.

* Перекрестные наводки на ближнем и дальнем окончаниях (FEXT, NEXT).

* Радиочастотная интерференция.

* Групповое время задержки (скорость распространения сигнала в кабеле зависит от его частоты, поэтому даже при равномерной АЧХ форма импульса при передаче искажается).

Для снижения частоты линейного сигнала, а следовательно, повышения дальности работы, в технологии HDSL применена адаптивная эхо компенсация (адаптивное подавление отраженных сигналов), при этом эхо-эффект при передачи по двухпроводной линии возникает в следующих случаях:

* различий в сопротивлении линии на различных частотах.

* различных диаметров проводников.

* мостовых схем (схем преобразования с двухпроводной на четырех- проводную линию в линейных трансформаторах).

* параллельных отводов.

Все это имеет более существенный эффект, когда скорость передачи возрастает, как это имеет место в HDSL - системе передачи, и любое из них приводит к отражению части передаваемого сигнала, которое поступает в приемник вместе с принимаемым полезным сигналом с другого конца линии. Метод подавления отраженного сигнала базируется на обнаружении и первоначальном хранении характеристик отражения линии. На использовании этой информации во время передачи для создания из передаваемого сигнала соответствующего сигнала корректировки, который будет подавлять принимаемый отраженный сигнал. Прием и передача ведутся в одном спектральном диапазоне, разделение сигналов осуществляет микропроцессор. Приемник модема HDSL вычитает из линейного сигнала сигнал собственного передатчика и его эхо (сигнал, отраженный от дальнего конца кабеля или от места сочленения составного кабеля). Настройка системы HDSL под параметры каждой линии происходит автоматически, оборудование динамически адаптируется к параметрам каждого кабеля, поэтому при установке аппаратуры или ее переносе с одного участка на другой не требуется проведения каких-либо ручных настроек или регулировок.

Применение эхо компенсации позволило вести не только в одном кабеле, но и по одной паре передачу в обоих направлениях, что также является ключевым преимуществом технологии HDSL перед применяемыми ранее технологиями. Построенные до появления технологий DSL тракты Т1 или Е1, помимо установки множества линейных регенераторов (через каждые 1000-- 1500 м), требовали прокладки двух кабелей, в одном из которых все пары задействовались под передачу, а в другом кабеле под прием.

В дополнение к подавлению отраженных сигналов, для улучшения восстановления сигнала по линии, в обработку включается компенсация против межсимвольной помехи, возникающей вследствие частотных и фазовых искажений, для достижения более широкополосных сигналов в линии.

Основу оборудования HDSL составляет линейный тракт, то есть способ кодирования (или модуляции) цифрового потока для его передачи по медной линии. Технология HDSL предусматривает использование двух технологий линейного кодирования -- 2B1Q (2 binary, 1 quartenary) и CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation). Обе технологии основаны на цифровой обработке передаваемого и принимаемого сигналов и обладают рядом общих принципов.

Модуляция САР сочетает в себе последние достижения модуляционной технологии и микроэлектроники. Несущая частота модулируется по амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство с 64 или 128 состояниями, при этом перед передачей в линию сама несущая, не передающая информацию, но содержащая наибольшую энергию, "вырезается" из сигнала, а затем восстанавливается микропроцессором приемника. Модуляция CAP-128, применяемая в системах SDSL (2 Мбит/с по одной паре), имеет 128-позиционную модуляционную диаграмму и, соответственно, передает 7 бит за один такт. Итогом повышения информативности линейного сигнала является существенное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что, в свою очередь, позволило избежать диапазонов спектра, наиболее подверженных различного рода помехам и искажениям. Код 2B1Q представляет собой четырехуровневый амплитудно-модулированный сигнал, в котором два двоичных разряда преобразуются в один кватернарный символ. Это достигается путем группировки двух следующих друг за другом бит в битовое поле, в котором первый бит представляет знаковый бит, а второй бит представляет амплитуду. Это дает четыре возможных выходных символов, как это показано в таблице 2.1. То есть в каждый момент времени передается 2 бита информации (4-ре кодовых состояния).

Таблица 2.1

Из вышеприведенного можно видеть, что 2B1Q-линейное кодирование имеет эффект снижения в два раза скорости передачи бит по линии с 784 Кбит/с в 392 Кбод/с. Преимуществом снижения скорости передачи является сужение частотного спектра передаваемого сигнала по линии и вследствие этого снижение затухания в линии, а также повышенная устойчивость к переходным помехам и шумам на ближней оконечной станции. Спектр линейного сигнала симметричный и достаточно высокочастотный, присутствуют также низкочастотные и постоянная составляющие.

Постановка задачи

Проведя анализ по модернизации существующих сооружений сети телекоммуникаций района АТС-38, ставим задачу для нашего дипломного проектирования:

1.Увеличить номерную емкость района АТС-38 заменой существующей РАТС типа АТСКУ 10000, общей номерной емкостью 5200 номеров, на электронную цифровую АТС 5ESS номерной емкостью 10000 номеров с учетом резервной емкости.

2. Организовать систему общеканальной сигнализации №7.

3.Выбрать технологию цифрового уплотнения абонентских линий HDSL.

4.Выбрать фирму - изготовителя и системы цифрового абонентского уплотнения РСМ и на их основе уплотнить 2000 абонентов из вновь вводимой емкости ЭАТС.

2 ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ 5ESS

Оборудование АТС должно обеспечивать установление соединений с абонентами других АТС данной городской телефонной сети, абонентами учрежденческих АТС данной местной сети и выход на междугородную и международную сети и к спецслужбам городской телефонной сети.

Рис.2.1 Базовая архитектура системы 5ЕSS-2000

2.1 Коммутационный модуль

Коммутационный модуль - это базовый наращиваемый блок станции 5ESS-2000, который соединяет внешние линии, соединительные линии и каналы спецслужб. Он может выполнять функции коммутации каналов и пакетов, а также большую часть процесса обработки вызова и комплекс услуг OSPS.

Коммутационный модуль может быть расположен вне основного комплекса станции. В таком случае он называется удаленный коммутационный модуль. Данный модуль обладает всеми свойствами выносного блока и может быть использован индивидуально или в составе группы. В случае необходимости можно подключить прямые соединительные линии от коммутационного модуля к другим станциям. И коммутационный модуль, и удаленный коммутационный модуль обеспечивает работу более мелких удаленных блоков, удаленных линейных блоков комплексного обслуживания, которые обеспечивают концентрацию и выполняют функции интерфейса для аналоговых и цифровых абонентов.

Коммутационный модуль обеспечивает работу линейных блоков комплексного обслуживания (2048) при общем количестве линий в модуле 5120. К коммутационному модулю можно подключить не более 4-х линейных блоков комплексного обслуживания, так как ограничено количество портов интерфейса передачи данных, подходящих для вышеупомянутых блоков.

Максимальное число подключаемых цифровых соединительных линий - 480. В этих пределах возможны комбинации различных типов оконечных комплектов.

Действительное количество абонентских линий зависит от коэффициента уплотнения и составляет 1:16 для аналоговых линий и 1:32 для цифровых линий.

2.2 Модуль связи

Модуль связи выполняет связные функции между коммутационными модулями. Он обеспечивает коммутацию телефонных каналов и каналов передачи данных между коммутационными модулями. Также он осуществляет связь коммутационных модулей с модулем управления. Для этого вида связи используется протокол внутренней коммутации Х.25. Обмен сообщениями между модулями осуществляется по каналам синхронизации и управления сети. Эти каналы реализованы на основе волоконно-оптического кабеля. Благодаря этому существуют большие возможности в размещении (позиционировании) оборудования. Это преимущество объясняется тем, что сигналы мало чувствительны к помехам и могут передаваться на относительно большие расстояния, по сравнению с общепринятыми способами передачи сигналов.

2.3 Модуль управления

Модуль управления - это центральный рабочий блок системы. Его основными задачами является распределение технических ресурсов, управление функциями администрирования, обеспечение логической связи между системой и обслуживающим персоналом при техобслуживании и эксплуатации. В основном, наиболее эффективно модуль выполняет рабочие функции на основе централизованного базиса. Характерной чертой 5ESS-2000 является сбалансированная архитектура системы, оптимально использующая преимущества распределенной обработки и коммутации, совместно с распределением общих ресурсов, предоставляемых центральным оборудованием.

2.4 Программное обеспечение

Операционное программное обеспечение станции 5ESS-2000 включает примерно 30 подсистем высшего уровня. Большая их часть располагается в модулях управления и в коммутационных модулях (в соответствии с архитектурой распределенной системы). Некоторые из этих подсистем располагаются как в ядре системы (т.е. в базовой коммутационной программной области), так и в ее периферийной области.

Организация подсистем отображена во многих аспектах операционного программного обеспечения.

Интерфейсы подсистем имеют определенные ограничения. Например, программа одной подсистемы может вызвать программу другой подсистемы только в специальных глобальных точках входа в подпрограмму, называемых примитивами. Эти примитивы организованы специально для обеспечения доступа от одной подсистемы к другой. (Не глобальные примитивы используются для связей между различными функциональными блоками внутри одной подсистемы). Вызов примитива не вызывает прерывания реального времени. Вызываемая программа выполняется в стеке процесса вызывающей программы.

Обмен данными происходит через стек.

Связь между программами может осуществляться с помощью входящих и исходящих сообщений.

2.5 Емкость станции, телефонная нагрузка, производительность

Ёмкость станции

Коммутационный модуль выполняет в системе функции коммутации.

Коммутационный модуль обеспечивает функционирование линейных блоков обслуживания (2048), при общем количестве линий в модуле 5120. Количество линейных блоков интегрированного обслуживания ограничено 4 или меньше, так как ограничено количество портов интерфейса передачи данных, подходящих для вышеупомянутых блоков, а также для блоков коммутации пакетов.

К коммутационному модулю SM подключается не больше 480 цифровых трактов, а к SM-2000 количество подключаемых линий зависит от количества секций TSIS. В каждой секции TSIS возможно подключение 3072 . В этих границах возможно варьирование различных типов оконечных комплектов.

Действительное количество абонентских линий (определяемое уплотнением) составляет 1:16 для аналоговых линий и 1:32 для цифровых линий.

Станция включает в себя большое количество коммутационных модулей. Максимальное количество коммутационных модулей - 190 (при местных модулях) и 192 - при подключении также удаленных коммутационных модулей, для коммутационных модулей SM 2000-23.

Телефонная нагрузка

5ESS-2000 позволяет обслуживать нагрузку до 0,1 Эрл на линию. Средняя продолжительность разговора 72с.

5ESS-2000 должна обеспечивать обслуживание СЛ в зависимости от типа встречной станции с нагрузкой 0,7 Эрл/Сл. (ITU-T Q.543 параграф 2.1.1)

Производительность

Производительность управляющих устройств 5ESS-2000 должна обеспечивать нормальную работу станции при 5 попытках вызовов в час наибольшей нагрузки (ЧНН) от каждой АЛ.

5ESS-2000 может обработать 10.000 вызовов в ЧНН на каждый коммутационный модуль.

2.6 Типы соединительных линий

Типы соединительных линий.

Связь АТС со станциями любых других типов, а также с УПАТС, со спецслужбыми и узлами спецслужб, с сельско-пригородными транзитными узлами, АМТС для междугородной связи и АМНТС для международной связи должна осуществляться по каналам систем передачи с ИКМ.

Оконечное оборудование линейного тракта со скоростью передачи 2048 кбит/с должно включаться непосредственно в станционное оборудование подключения каналов ИКМ, а оконечное оборудование тракта с более высокой скоростью передачи должно подключаться через мультиплексоры высшего порядка, не входящие в состав оборудования АТС.

АТС должна обеспечивать возможность работы с АТС местных сетей по заказно-соединительным линиям и СЛМ, организованным по аналоговым системам передачи с ЧРК с одночастотной системой сигнализации на частоте 2600 Гц. Аналоговые соединительные линии включаются в систему с помощью аналого-цифровых преобразователей

2.7 Надежность и качество обслуживания

Качество обслуживания

Станции системы должны обеспечивать возможность включения АЛ со средней суммарной телефонной нагрузкой (исходящей и входящей) 0.1 Эрл. Среднее время занятия приборов разговорного тракта 72сек. (5 вызовов на АЛ в ЧНН).

АТС должны обеспечивать включение СЛ со средней нагрузкой 0.7 Эрл (тип нагрузки А). УСС, разработанный на базе данной АТС, должен обеспечивать включение СЛ со средней нагрузкой 0.8 Эрл.

Все местные соединения между абонентами обслуживаются без приоритета по системе с потерями. При связи абонентов со справочными и заказными службами (например, междугородная связь с помощью оператора) соединения могут обслуживаться с ограниченным ожиданием освобождения операторов или автоинформационных устройств. На АТС должно быть предусмотрено обслуживание междугородных и внутризоновых вызовов с приоритетом (с ограниченным ожиданием освобождения ЗСЛ) в зависимости от категории вызывающего абонента (4 категории АОН: не более 10% абонентов, обслуживаемых с ожиданием).

Расчет объема оборудования АТС должен осуществляться с учетом потерь, приведенных в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Нормы потерь

Участок соединения	Нормы потерь в ЧНН
1.Соединение между входами соседних АТС или узлов 2.Соединение от абонентского входа исходящей станции или УАБ: 2.1 в направлении к другой станции 2.2 в направлении к экстренным спецслужбам 2.3. В направлении к не экстренным спецслужбам 3. От абонентского входа контролируемой подстанции до входа опорной АТС 4. От входа опорной станции до абонента: 4.1 Входящее местное соединение 4.2. Входящее междугородное соединение 5. Соединение между абонентами одной станции 6. Транзитное соединение	0,005 0,005 0,001 0,01 0,002 0,007 0,002 0,02 0,001

Средняя совокупная продолжительность выключения абонентской линии из-за отказов и реконфигурации, которая влияет на более чем 50% цепей не будет превышать 3 мин. в течение первого года работы и 2 мин. в течение каждого последующего года. В среднем, отказ, который вызывает разрыв более 50% установленных соединений преждевременно происходит реже, чем в год.

Все программное обеспечение (программы и базы данных) хранятся на резервных дисках системы 5ESS-2000. Эти диски первоначально загружаются с ленты. Ленты поставляются вместе с системой.

Предполагаемый срок службы АТС более 20 лет.

2.8 Управляющие устройства

Модуль связи.

Связь - это передача информации с помощью передающих сигналов. В станции 5ESS-2000 связь между процессами осуществляется посредством сообщений. Сообщение можно определить следующим образом: это последовательность элементов данных, используемая для передачи информации.

Несмотря на то, что обработка вызовов и другие функции коммутаций выполняются коммутационным модулем, необходима координация функционирования между процессорами коммутационного модуля, а также между процессорами модуля управления и процессорами коммутационного модуля. Координацию осуществляют управляющие сообщения. На рисунке 2.2 показано различие между вышеупомянутыми видами связи. Из рисунка видно, что модуль связи играет главную роль. Так как, по меньшей мере, два процесса в одном коммутационном модуле связаны друг с другом, мы имеем следующие типы связи:

- внутрипроцессорная связь (осуществляется сообщениями между коммутационными модулями или между коммутационным модулем и модулем управления);

- межпроцессорные связи (в пределах коммутационного модуля).

Рисунок 2.2 Внутрипроцессорная связь

Обозначения: AM- модуль управления,

CM- модуль связи,

SM- коммутационный модуль

Около 60% всего обмена сообщениями приходится на обработку вызовов, остальная часть - сообщения, участвующие в выполнении функций управления, техобслуживания и устранения неисправностей. Модуль связи не участвует в передаче внутренних сообщений коммутационного модуля в многоблочный удаленный коммутационный модуль.

Аппаратные функции модуля связи. Модуль связи занимается коммутацией сообщений, речи, данных между коммутационными модулями. Модуль связи выполняет:

- маршрутизацию сообщений управления между процессорами;

- передачу речевой информации и/или данных между коммутационными модулями;

- передачу данных между модулем управления и коммутационным модулем во время инициализации последнего (так называемое "быстрое перекачивание"). Модуль связи состоит из:

- временного мультиплексного коммутатора;

- коммутатора сообщений.

Временной мультиплексный коммутатор обеспечивает интерфейс с коммутационным модулем. Посредством данного коммутатора осуществляется обмен цифровыми сигналами между коммутационным модулем и модулем управления. Временной мультиплексный коммутатор выполняет следующие функции:

- обеспечивает цифровое пространственное разделение сети коммутации для абонентской нагрузки;

- передачи информации управления к коммутатору сообщений и от него;

- распределения времени.

Коммутатор сообщений обеспечивает интерфейс для обмена сообщениями управления, техобслуживания и контроля между модулем управления и коммутационными модулями. Коммутатор сообщений, кроме того, поддерживает передачу сообщений управления между коммутационными модулями. Для улучшения надежности техобслуживания системы, коммутатор сообщений зарезервирован. В нормальных условиях функционирования, один коммутатор сообщений управляет сообщениями обработки вызова, а другой - сообщениями техобслуживания и управления. Если один из коммутаторов сообщений выведен из работы по причине неисправности или программой техобслуживания, другой коммутатор обрабатывает все сообщения.

Модуль управления

Модуль управления содержит:

- центральный блок обработки;

- контроллер дисковых устройств;

- высокоскоростные лентопротяжные устройства.

Процессор модуля управления выполняет те функции обработки, которые не могут быть эффективно выполнены коммутационным модулем. Процессор также управляет записью и считыванием данных высокоскоростного устройства хранения данных на магнитной ленте. Данные передаются от модуля управления, а также от других процессоров.

Функции модуля управления выполняются модульными блоками, расположенными в процессорном стативе. Процессорный статив содержит:

- центральный блок обработки;

- контроллер дисковых устройств;

- основную память;

- процессор ввода/вывода;

- порт коммутации.

Статив также содержит вентиляторы.

Все функции процессора дублируются (за исключением порта коммутации) для обеспечения надежной безотказной работы при неисправностях.

2.9 Система электропитания

Оборудование станции должно быть рассчитано на питание от источника питания -48 В постоянного тока, при этом допустимый диапазон напряжений должен находиться в пределах от -43 В до -58 В.

При возникновении переходных процессов в источнике питания в сети питания станции допускаются изменения параметров напряжения в следующих пределах:

- падение напряжения до -40В (с длительностью падения напряжения на уровне -41В - 3 мсек и на уровне -42В - 200 мсек).

- возрастание напряжения до -63В (с длительностью на уровне -58В -70 мсек.)

Источник питания является, как правило, частью оборудования станции и поставляется вместе с ней.

Допускается питание станции от источника расположенного в отдельном помещении, и не включенного в комплект поставки.

Питание отдельных типов периферийного оборудования станции должно осуществляться от источника 220 В с допустимой нестабильностью напряжения 2% и частоты 1 Гц.

Потребляемая мощность станции от источника питания -48В зависит от размеров станции. Для обычной станции, обслуживающей 10000 линий, максимальная потребляемая мощность, включая ток питания для абонентских линий, составляет 35 кВт.

Система электропитания допускает использование переменного тока от сети или от опорного источника питания, например от аварийного генератора. Этот переменный ток преобразуется в стабилизированный, отфильтрованный выходной сигнал -48В по постоянному току с низким уровнем шума для оборудования телефонной связи.

2.10 Программное обеспечение

Структура программного обеспечения.

Подсистемы: высокий уровень модульности построения программного обеспечения.

Операционное программное обеспечение станции 5ESS-2000 подразделяется примерно на 30 подсистем высшего уровня. Большая их часть располагается в модулях управления и в коммутационных модулях (в соответствии с архитектурой распределенной системы). Некоторые из этих подсистем располагаются как в ядре системы, (то есть в базовой коммутационной программной области), так и в ее периферийной области.

Организация подсистем отображена во многих аспектах операционного программного обеспечения.

Интерфейсы подсистем имеют определенные ограничения. Например, программа одной подсистемы может вызвать программу другой подсистемы только в специальных глобальных точках входа в подпрограмму, называемых примитивами. Эти примитивы организованы специально для обеспечения доступа от одной полсистемы к другой. (Неглобальные примитивы используются для связей между различными функциональными блоками внутри одной подсистемы). Вызов примитива не вызывает прерывания реального времени. Вызываемая программа выполняется в стеке процесса вызывающей программы.

Обмен данными происходит через стек.

Связь между программами может осуществляться с помощью входящих и исходящих сообщений.

Формальные подсистемы - модули.

Некоторые большие подсистемы построены в форме множественных формальных подсистем ("формальный" относится к механике программного построения, как ранее разъяснялось). Такое построение используется для эффективного управления программами, а также для легкого расширения программного обеспечения. Кроме того, это облегчает введение новых услуг.

В таком случае, формальные подсистемы называются модулями. Формальные подсистемы образуются из программ вторичного уровня. В настоящее время имеется около 40 формальных подсистем.

Блоки расширения.

Подсистема подразделяется на части, называемые блоками расширения. Все файлы программ-источников, составляющие блок расширения находятся в директории файла UNIX.

Блоки расширения не охватывают процессоры. Блоки расширения включают в себя файлы с кодами источников. В узловых точках хранятся различные типы временных объектных файлов.

Файлы - источники.

Файлы-источники могут состоять из кода для одной или нескольких программных функций, то есть программ. Правила построения содержатся в руководстве по стандартам программирования. Файлы содержат описания отдельных данных (заголовки). Описания остальных данных хранятся в специальных файлах.

Мультиплексирование задач.

В станции 5ESS-2000 мультиплексирование задач в наиболее завершенном виде представлено в условиях, предоставляемых операционной системой. В станции 5ESS-2000 существуют две различные операционные системы. Эти операционные системы описаны ниже.

UNIX - RTR

Операционная система UNIX-RTR выполняет общие задачи для процессора 3В. Система обеспечивает услуги управления задачами. Система также поддерживает программы техобслуживания для процессора 3В, а, кроме того, обеспечивает функционирование процессора UNIX для общих задач интерфейсов ввода/вывода процессора 3В.

В операционной системе работают также программы модуля управления, которые являются единственными в своем роде для станции 5ESS-2000.

Операционная Система для Распределенной Коммутации функционирует в качестве процесса - ядра UNIX. Кроме того, данная система работает в процессоре коммутационного модуля в качестве базовой программы.

Операционная Система для Распределенной Коммутации обеспечивает обработку вызовов, услуги управления, техобслуживания на станции 5ESS-2000 специальными услугами по защите, синхронизации, процессорному времени, связи.

Операционная Система управляет процессами двух типов:

системными и прикладными.

Системные процессы являются постоянными: их можно при необходимости инициализировать, но нельзя уничтожить.

Прикладные процессы являются временными. Они создаются для выполнения задач обработки вызовов. Типичными прикладными процессами являются процессы, управляющие последовательностью задач при обработке вызова.

2.11 Максимальная емкость коммутационной системы

Производительность и емкость 5ЕSS-2000 зависит от типа включенного оборудования и реальной нагрузки определенной станции.

Коммутационная система:

Основываясь на условиях обычной нагрузки и конфигурации оборудования, 5ЕSS-2000 может поддерживать 190000 абонентов и 55000 каналов для случая, когда общий трафик равен 1000000 вызовов в час наибольшей нагрузки (ВСН) или более чем 1200000 попыток в час наибольшей нагрузки (ВНСА) если станция работает как местная/междугородная. Это нормальные рабочие условия. Максимальный трафик, поддерживаемый станцией в период пика нагрузки, составляет 1200000 ВСН или 1315000 ВНСА.

В отношении чистого графика система позволяет поддерживать до 45000 Эрланг.

Трафик на станции можно разделить на начальный (с линии), оконечный (к линии), исходящий (с канала) и входящий (на канал). С точки зрения самой станции полный звонок может быть определен как:

Начальный + исходящий, начальный + оконечный, входящий + начальный, входящий оконечный.

Административный модуль резервирует часть своего реального процессорного времени для обработки вызовов. Если известно реальное время, необходимое административному модулю на обработку вызова, (производительность) может быть рассчитано с помощью системы измерений и проверено с помощью тестов. Производительность Административного Модуля - это количество завершенных вызовов, которые он может обслужить, используя зарезервированное время. Кроме фактора реальной производительности 5ЕSS-2000 принимает во внимание другие факторы, такие как ОА&М и т.д. при определении расчетной производительности. Точнее, расчетная производительность означает момент неопределенно продолжительной эксплуатации, но позволяющей соответствовать всем критериям производительности. Эта производительность обеспечивает должный технический интерфейс с достаточным распределением процессора для обслуживания, администрирования, восстановления системы, также обслуживания в момент наибольшей нагрузки. Расчетная производительность выражается в ВНС. Так как коммутационный модуль всегда от начала до его окончания вовлечен в процесс обработки вызова и имеет свою собственную производительность. Важно иметь достаточно большое количество SМ для поддержки расчетной производительности АМ. Действительная производительность системы 5ЕSS-2000 определяется количеством установленных SМ.