Реконструкция сети телефонной связи отделения железной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В дипломном проекте рассматривается вопрос необходимости реконструкции телефонной сети отделения железной дороги.

В первом разделе дипломного проекта производится обзор литературы по данной теме. В литературе освещены общие вопросы телефонии (физические основы, принципы автоматической коммутации и т.д.), вопросы теории обслуживания, рассмотрены принципы организации и построения различных типов систем коммутации, описаны технические характеристики систем коммутации, применяемых на сети телефонной связи железной дороги.

В технической части проводится анализ состояния существующей сети связи отделения железной дороги, приводятся требования к современному коммутационному оборудованию, а также характеристики АТС «Бета» и АТС F-50/1000.

В исследовательской части производится анализ телефонной нагрузки, расчет числа соединительных линий. Кроме того, описывается структура АТС F-50/1000.

В четвертом разделе дипломного проекта производится сравнение эксплуатационных затрат для АТСК и АТС Ф.

В пятом разделе рассматриваются вопросы безопасности труда при использовании персональных компьютеров, входящих в состав АТС.

Список принятых сокращений и терминов

ЦТЭ - центр технической эксплуатации

ДВО - дополнительные виды обслуживания

PDH/SDH - Plesiohronous/Synchronous Digital Hierarchy - плезиохронная/синхронная цифровая иерархия

АТС - автоматическая телефонная станция

АТСК - автоматическая телефонная станция координатного типа

GPSS - General Purpose Simulation System - общецелевая система моделирования

QoS - Quality of Service - качество обслуживания

ISDN - Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интеграцией обслуживания

ATM - Asynchronous Transfer Mode - асинхронный способ передачи данных

Frame Relay - ретрансляция кадров

ТЭЗ - типовой элемент замены

ТА - телефонный аппарат

АЛ - абонентская линия

СЛ - соединительная линия

МСЛ - междугородняя соединительная линия

МТС - междугородняя телефонная станция

МГК - междугородние каналы

ВОЛС - волоконно-оптическая линия связи

УПАТС - учрежденческо-производственная автоматическая телефонная станция

ЦАТС - цифровая автоматическая телефонная станция

ПО - программное обеспечение

NMS - Network Management System - система управления сетью

ИС - интеллектуальная сеть

ITU - International Telecommunication Union - Международный Союз Электросвязи

МККТТ - Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии

РУЭС - районный узел электросвязи

ЦСК - цифровая система коммутации

ВСС - взаимоувязанная сеть связи

ТФСОП - телефонная сеть общего пользования

УАК - узел автоматической коммутации

ИКМ - импульсно-кодовая модуляция

ЧРК - частотное разделение канала

СОРМ - система оперативно-розыскных мероприятий

ОКС - общий канал сигнализации

СНГ - Союз Независимых Государств

ВСК - выделенный сигнальный канал

АМТС - автоматическая междугородная телефонная станция

ПСК, ПС - подстанция городская

МРУ - междугородний ручной коммутатор

АОН - автоматическое определение номера

ОПТС - опорно-транзитная телефонная станция

ОС - оконечная станция

УС - узловая станция

ЦС - центральная станция

ФСЛ - физическая соединительная линия

ЧНН - час наибольшей нагрузки

АТСЭ - электронная автоматическая телефонная станция

КВМ - кассета модульных процессоров

КВИ - кассета индексных процессоров

КИ - канальный интервал

БАЛ - блок абонентских линий

САК - спаренный абонентский комплект

САЛ - спаренные абонентские линии

КВС - кассета вызывного сигнала

БВС - блок вызывного сигнала

БФСЛ - блок физических соединительных линий

КСУ - кассета ствольных устройств

КТЭ, КТЭК, КТЭВ - кассеты процессоров технической эксплуатации

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина

УКП - устройство контроля питания

УГП - устройство гарантированного питания

БНПК - блок непрерывного питания комбинированный

ФСУ - формирователь сигнала управления

КВК - коммутатор временной комбинированный

СУВ - сигнал управления взаимодействия

ИК - исходящий комплект

ВК - входящий комплект

ЦПМ - центральный процессор модернизированный

БВ - блок ввода

УВК-И - индексный коммутатор

ПИ - преобразователь исходящих сигналов

ПВ - преобразователь входящих сигналов

БПУ - блок питания универсальный

АПУС - автоматизированный повременной учет стоимости

МАС - мультиплексор аварийной сигнализации

ОСГ - общестанционный генератор

БПП - блок питания параллельной работы

УВК-М - модульный коммутатор

МСП - многочастотный приемник

АКС - акустический сигнал

СУ - ствольное устройство

ВС - вызывной сигнал

ПК - персональный компьютер

LPT-порт - Line Print Terminal - параллельный порт принтера

УАС - устройство аварийной сигнализации

МС - мультиплексор стыка

СЛК - буфер соединительных линий и конвертор

СЛС - буфер соединительных линий и стык RS232

ПНН - приемник набора номера

НПП - научно-производственный персонал

НИР - научно-исследовательская работа

ОФЗП - общий фонд заработной платы

ВДТ - видиодисплейный терминал

ГОСТ - государственный стандарт

Содержание

Введение

Цели и задачи дипломного проектирования

1. Обзор литературы

2. Техническая часть

2.1 Общая характеристика сети телефонной связи на железной дороге

2.2 Анализ состояния существующей сети связи отделения дороги

2.3 Требования, предъявляемые к современному коммутационному оборудованию

2.4 Анализ характеристик систем коммутации

2.4.1 Цифровая АТС «Бета»

2.4.2 Цифровая АТС F-50/1000

3. Научно-исследовательская часть

3.1 Технические характеристики станции АТСЭ Ф

3.2 Описание АТС

3.3 Способы организации ЦТЭ

3.4 Анализ телефонной нагрузки

3.5 Расчет числа соединительных линий

3.6 Структура проектируемой станции

4. Технико-экономическое обоснование проектируемого объекта

4.1 Краткая технико-экономическая характеристика проекта

4.2 Расчет затрат на строительство и ввод объекта в эксплуатацию

4.3 Расчет эксплуатационных затрат на АТСЭ Ф

4.4 Расчет эксплуатационных затрат на АТСК

4.5 Сравнение затрат на АТСК и АТСЭ Ф

5. Безопасность труда при использовании персональных компьютеров

5.1 Вредные и опасные производственные факторы при работе на ПЭВМ

5.2 Основные виды работ на ПЭВМ

5.3 Особенности работы с видеодисплейными терминалами

5.4 Электрозащищенность устройств

Заключение

Список использованных источников

Приложение

Введение

Действующие телекоммуникационные системы Республики Беларусь на сегодняшний день в основной своей массе имеют ограниченные возможности, не способные удовлетворить современные требования и запросам потребителей. Положение усугубляется морально и физически устаревшим оборудованием, кроме того, оно не достаточно эффективно, так как загружено в основном лишь на треть, а две третьих ресурсов сохраняются для сглаживания нагрузки пиковых периодов и в течение длительного времени не используются.

Системы телефонной и радиосвязи не обладают достаточной пропускной способностью и надежностью и нуждаются в серьезном усовершенствовании с тем, чтобы обеспечить как необходимую эффективность в эксплуатации, так и обслуживание автоматизированных систем управления. Развитие информационных систем сдерживается из-за отсутствия соответствующего программного обеспечения, технических средств и средств связи, а без высокоскоростных коммуникаций невозможна реализация эффективной автоматизированной системы управления.

На сегодняшний день прогресс коммутационной техники вышел за пределы обычной передачи речи или телеграммы. Сейчас клиент требует от местного оператора такие услуги как Интернет, электронная почта, видео конференция и это далеко не весь спектр запросов потребителей. Такие потребности связаны с новейшими достижениями и бурным развитием электронной и вычислительной техники, что требует создания и внедрения качественно новых систем автоматической коммутации. К таким системам относятся электронные и цифровые автоматические станции и узлы, в которых система управления построена на основе использования вычислительных средств. Чтобы в дальнейшем удовлетворить запросы потребителей нужно идти в ногу со временем, внедрять все самые передовые технологии в области телекоммуникации.

Внедрение современных систем связи как правило начинается с замены устаревших автоматических телефонных станций высокопроизводительным цифровыми. Цифровизация абонентского комплекта не только создает возможность качественной передачи речевых и не речевых сообщений цифровыми системами коммутации, но и позволяет организовать несколько абонентских линий по одной паре кабеля абонентской сети.

Современные автоматические системы коммутации с программным управлением имеют ряд важных преимуществ, среди которых, прежде всего, следует отметить высокую надежность и малый объем оборудования автоматических телефонных станций. Преимуществом новых систем коммутации является значительное снижение эксплуатационных расходов за счет автоматизации и централизации процессов контроля за работоспособностью оборудования, поиска неисправностей и устранения повреждений путем переключения неисправного блока на резервный.

Снижение эксплуатационных расходов обеспечивается также благодаря автоматизации процессов сбора статистических данных о параметрах поступающей телефонной нагрузки, качестве обслуживания вызовов. На современном этапе развития автоматической электросвязи наблюдается тенденция разделения функций эксплуатационно-технического обслуживания узлов коммутации и функций управления процессами обслуживания вызовов и создания специальных центров технической эксплуатации (ЦТЭ), которые должны реализовать дистанционное наблюдение за работоспособностью оборудования узлов и станций, а также каналов связи.

Весьма существенной в системах коммутации с управлением по записанной программе является возможность расширения круга телефонных услуг, предоставляемых абонентам, т.е. предоставление дополнительных видов обслуживания (ДВО). Введение ДВО представляет собой несложную процедуру и сводится к изменению алгоритмов функционирования системы и управления путем простой замены или перезаписи программ в памяти управляющего устройства.

На автоматических телефонных станциях этого типа осуществляется так называемая цифровая коммутация, при которой соединения осуществляются с помощью операций над цифровыми сигналами электросвязи без преобразования их в аналоговую форму.

Развитие цифровых телефонных сетей шло по линии уплотнения каналов за счет мультиплексирования низкоскоростных первичных каналов и за счет использования более рациональных методов модуляции. Сегодня развитие схем мультиплексирования привело к возникновению цифровых иерархий с разными уровнями стандартизованных скоростей передачи. Эти иерархии, названные плезиохронными цифровыми иерархиями PDH, синхронными SDH, которые широко использовались и продолжают использоваться и в телефонии и в передаче данных.

Цели и задачи дипломного проектирования

В технической части диплома на тему «Реконструкция сети телефонной связи отделения железной дороги» требуется провести анализ состояния существующей сети связи отделения дороги, проанализировать характеристики систем коммутации, применяемых на сетях телефонной связи железной дороги.

В исследовательской части дипломного проекта необходимо проанализировать телефонную нагрузку на существующей сети, рассчитать число оборудования АТС Ф.

Провести сравнение затрат на эксплуатацию АТС типа АТСК и АТС Ф.

В разделе охраны труда необходимо рассмотреть вопросы безопасности при использовании персональных компьютеров, входящих в оборудование АТС.

1. Обзор литературы

Физические основы телефонии, принцип автоматической коммутации, способы построения управляющих устройств и методы передачи линейных управляющих сигналов рассматриваются в издании [1]. Рассматриваются декадно-шаговые, координатные, квазиэлектронные и электронные АТС. Приводятся методы расчета реле в схемах АТС, принцип построения городских телефонных сетей, проектирование сетей и станционных сооружений, даются понятия об интегральных сетях связи, приводятся методы технической эксплуатации АТС.

В издании [2] рассмотрены общие принципы построения современных и перспективных автоматических телефонных станций и методы расчета их оборудования. Рассматриваются физические основы телефонии. Излагаются вопросы организации и построения общегосударственной автоматически коммутируемой телефонной сети.

Вопросы теории обслуживания сообщений в системах коммутации и сетях связи излагаются в издании [3]. Приводится анализ различных моделей потоков вызовов. Излагаются методы прогнозирования нагрузки, расчета качества обслуживания в одно- и многозвенных коммутационных системах с потерями и с ожиданием.

В учебном пособии [4] дается современное изложение основ теории телетрафика, ориентированное на практическое использование. Представлено достаточно полное описание программных инструментов для построения имитационных моделей телекоммуникационных систем с помощью языка GPSS и сетей Петри. Рассмотрены примеры практического анализа характеристик качества обслуживания (QoS) в телекоммуникационных системах, а также расчета и оценивания путем моделирования важнейших характеристик QoS, таких как время задержки пакетов и вероятностей блокировки.

Архитектура, принципы организации, функционирования и построения различных типов систем коммутации, включая коммутационные станции и их компоненты, сети сигнализации и системы синхронизации рассмотрены в книге [5]. Особое внимание уделено алгоритмам, выполняемым в станциях с программным управлением. Рассмотрены вопросы коммутации и маршрутизации информации в первичных, интеллектуальных, мобильных сетях, а также в сети Интернет.

В книге заведующего кафедрой инфокоммуникаций Института повышения квалификации Московского технического университета связи и информатики [6] всесторонне рассматриваются состояние и перспективы развития современных телекоммуникаций. В первой части монографии проанализированы основные аспекты развития мировых телекоммуникаций: экономические, технические, регуляторные и другие. Во второй части речь идет о телекоммуникациях как составном элементе глобальной системы и о путях их развития с учетом мировых тенденций. В монографии отражены личные предложения автора, связанные с дальнейшим совершенствованием функционирования телекоммуникаций и методов нормативного правового регулирования инфокоммуникаций, а также либерализации рынка услуг электросвязи и информатики.

Основные сведения об особенностях телефонной связи, методы оценки качества телефонной передачи приведены в издании [7]. Приводится основные принципы построения и работы АТС, применяемых на железнодорожном транспорте. Даются основные сведения теории телефонных сообщений, рассматриваются способы расчета количества приборов и линий АТС, показателей качества обслуживания абонентов сети, приводятся методы оценки телефонной нагрузки на сети связи. Рассматриваются методы построения эффективных сетей телефонной связи, способы организации и коммутационная аппаратура для междугородной телефонной связи железнодорожного транспорта. Даются сведения о техническом обслуживании телефонных станций.

Принципы построения, системные и технические характеристики, состав оборудования отечественных телекоммуникационных систем излагаются в издании [8]. Описан процесс установления соединения, изложены принципы сигнализации, тарификации, синхронизации, порядок предоставления основных и дополнительных видов обслуживания. Раскрыты перспективы развития мультисервисных сетей связи и оборудования оптической передачи и коммутации информации, а также компьютерной и Интернет - телефонии, программного обеспечения, гибких коммутаторов.

Все проблемы телекоммуникаций - от теоретических основ теории связи и распределения информации через технологии, оборудование, сети, экономику, управление до регулирования в этой сфере раскрыты в книге [9]. Раскрыты перспективные принципы построения телекоммуникационных и информационных сетей, сетевых служб, телекоммуникационных технологий и оборудования, а также проблемы управления сетью. Рассмотрены современные телекоммуникационные системы (Интернет, ISDN, SDH, ATM, Frame Realy и др.), а также системы вещания, спутниковой и мобильной связи. Освещены теоретические основы построения телекоммуникационных сетей и систем цифровой передачи сигналов, распределение информации и оптимизация сетей. Проанализированы экономические проблемы развития телекоммуникаций как большой системы, включая аспекты экономической деятельности: маркетинг, финансовый менеджмент, инвестиционную политику, принципы тарифообразования и т.д. Сформулированы современные подходы к управлению телекоммуникационными компаниями и регулированию в сфере телекоммуникаций.

Автор издания [10] рассматривает вопросы цифровизации местных сетей, особенности введения новых телекоммуникационных технологий и основные аспекты эволюции системы электросвязи. Книга состоит из пяти глав, посвящена системным аспектам модернизации городских и сельских сетей электросвязи. В первой главе приводятся основные термины, используемые в современной электросвязи, рассматриваются общие аспекты создания сети связи, приводятся статистические данные по уровню развития телефонных сетей в ряде стран. Вторая глава посвящена проблемам построения местных транспортных (первичных) сетей. В ней изложены современные принципы создания городских и сельских транспортных сетей, способных взять на себя роль фундамента перспективной телекоммуникационной системы. В третьей главе детально рассмотрены варианты внедрения цифровых коммутационных станций на городских и сельских телефонных сетях. В этой же главе содержатся общие предложения по модернизации абонентских сетей. Четвертая глава связана с различными аспектами межсетевого взаимодействия. В частности, рассмотрены основные вопросы организации междугородной связи, принципы создания сети арендованных каналов, сопряжения с ведомственными сетями. В пятой главе изложены основные аспекты долгосрочного развития телекоммуникационной системы. В начале главы приводятся прогнозы основных характеристик сетей электросвязи. Затем рассматриваются новые услуги и телекоммуникационные технологии - узкополосная и широкополосная цифровые сети интегрального обслуживания, Интеллектуальная сеть, система персональной связи.

В статье [11] рассматриваются основные тенденции развития коммутационных станций, используемых в сетях телефонной связи. Эволюция коммутационной техники определяется причинами как внутренними (свойственными телефонии), так и внешними (связанными с развитием инфокоммуникационной системы в целом). Анализ процессов развития оборудования коммутации, представляющего собой один из самых характерных примеров больших и сложных систем, непростая задача. По этой причине соображения, изложенные в этой статье, следует рассматривать как субъективную точку зрения автора на некоторые проблемы эволюции коммутационных станций.

Обзор технологий учрежденческо-производственной АТС системы MD-110, которая представляет собой современную цифровую коммутационную систему с программным управлением, для использования в цифровых сетях и в условиях, существующего аналогового окружения, рассматривается в статье [12]. Здесь же указываются основные технические характеристики данной системы, рассматриваются функции надзора и обслуживания.

Аппаратная структура системы MD - 110 изложена в статье [13].

Структурная схема АТС ФМ, описания всех функциональных блоков и ТЭЗ, применяемых в различных модификациях АТС ФМ, коммутационного оборудования, программного обеспечения изложено в [14].

Структурная схема АТС Бета, описания всех функциональных блоков применяемых в различных модификациях, коммутационного оборудования, программного обеспечения изложено в [15].

Указания по обслуживанию АТС и узлов типа АТСК контрольно-корректирующим методом приведены в [16]. Приводятся качественные показатели работы АТС, рассматриваются характерные неисправности в оборудовании АТСК и методы их устранения.

В статье [17] описаны задачи национального оператора по развитию национальной сети связи, по обеспечению их интеграции с мировым телекоммуникационным пространством. Приведены данные о строительстве волоконно-оптических линиях связи, в том числе соединительных линий связи до агрогородков.

В издании [18] отражены основные изменения, связанные с преобразованиями в экономике страны; рассмотрены вопросы организации управления, планирования перевозок, роста производительности труда, рационального использования основных средств, обоснования проектных решений и оценки инвестиций, раскрыта сущность расходов, себестоимости, тарифов, доходов, прибыли, особенностей финансирования, экономического анализа.

В книге [19] даны понятия о предмете и задачах охраны труда, изложены основные положения трудового законодательства, техники безопасности, производственной санитарии и пожарной защиты. Рассмотрены вопросы защиты от вредных и опасных производственных факторов, а также вопросы профилактики травматизма и профессиональных заболеваний.

коммутация электронный телефонный

2. Техническая часть

2.1 Общая характеристика сети телефонной связи на железной дороге

Железнодорожная сеть телефонной связи представляет собой сложный комплекс линий связи и аппаратуры систем передачи, обеспечивающих выполнение основных функций управления технологическими процессами на Белорусской железной дороге. Структура сети связи сформировалась на основе развития железнодорожной сети с учетом потребности в оперативном информационном обеспечении процесса управления грузовыми и пассажирскими перевозками.

Железнодорожные сети телефонной связи можно классифицировать по различным признакам. Согласно назначения их можно разделить на сети общетехнологической и оперативно-технологической связи; согласно району действия - на сети местной, станционной, отделенческой, дорожной и магистральной связи; согласно типу среды передачи - на проводные, радио и радио-релейные.

Общетехнологическая телефонная связь предназначена для ведения служебных переговоров между работниками железной дороги, размещенными на одной или нескольких станциях. В этом случае организовываются сети местной и междугородней связи, объединенные между собой как показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема сетей местной и междугородней телефонной связи

Сеть местной телефонной связи состоит из телефонных аппаратов (ТА), абонентских линий (АЛ), соединительных линий (СЛ), междугородних соединительных линий (МСЛ) между АТС и междугородней телефонной станцией (МТС), а также оборудования АТС.

Сеть междугородней телефонной связи строится в соответствии со структурой управления работой железнодорожного транспорта и охватывает три уровня: магистральный, дорожный и отделенческий.

Сеть междугородней телефонной связи состоит из междугородных каналов МГК, которые включаются в МТС, связанные с местными АТС своих пунктов, междугородними соединительными линиями.

Магистральная сеть телефонной связи организовывается для связи управлений дорог между собой.

Дорожная и отделенческая сети организовываются в границах каждой дороги и отделения и обеспечивают возможность ведения разговоров между абонентами управления дороги и отделения, отделения и станции, и станций между собой.

Оперативно-технологическая телефонная связь предназначена для управления технологическими процессами соответственных подразделений железнодорожного транспорта и согласно зоне действия различают магистральную, дорожную, отделенческую и станционную связи. Характерной особенностью оперативно-технологической связи является использование ее определенными руководителями и службами. Для каждого вида связи организовывается телефонная связь, в которую включается оборудование распорядительного и исполнительных пунктов. Для уменьшения количества каналов сети оперативно-технологической связи с линейно-распорядительными пунктами организовываются по групповому принципу. Для индивидуального вызова промежуточных пунктов с распорядительной станции каналы оперативно-технологической связи оборудуются устройствами селекторного вызова.

Первичные сети связи на железнодорожном транспорте организовываются по воздушным, кабельным и радиорелейным линиям связи. Самой перспективной является организация связи по оптическим кабельным линиям, на базе которых организовываются вторичные сети автоматики, телемеханики и связи.

На сегодняшний день существует несколько способов построения структуры автоматических коммутируемых телефонных сетей, среди которых выделяются следующие основные типы:

- полносвязанная структура «каждый с каждым» со связностью, то есть количеством независимых путей между двумя любыми узлами сети i и j, s = N - 1, и количеством ветвей w = N(N - 1)/2, где N - количество узлов сети. Данный вариант построения структуры имеет наибольшую надежность за счет использования большого количества обходных маршрутов, но по этой же причине характеризуется наибольшими затратами;

- кольцевая структура, с количеством ветвей w = N - 1, и связностью s = 2. Имеет меньшую стоимость построения, но надежность такого варианта также меньше;

- групповая структура, с количеством ветвей w = 1 и связностью s = 1. Данный вариант характеризуется наименьшей надежностью, находит применение на сети оперативно-технологической связи, имея минимальную стоимость;

- радиальная структура, с количеством ветвей w = N - 1 и связностью s = 1. Сеть построенная согласно этому принципу имеет невысокую надежность. Использование этого варианта структуры сети экономически целесообразно только на небольшой территории, ведь с увеличением охваченной территории возрастает стоимость построения.

В соответствии с выше сказанным, основной структурой автоматической коммутированной сети телефонной связи железнодорожного транспорта на сегодняшний день является радиально-узловая структура (рисунок 2.2). Данный вариант имеет связность, как и радиальная структура, но характеризуется большей надежностью и меньшими ценами при построении сети на большой территории

Рисунок 2.2 - Радиально-узловая структура построения сети

Общая протяженность линий связи дороги составляет 5885 км, из которых около 82% кабельные и волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), и около 18% продолжают служить воздушные линии связи. Значительный объем связевой работы направлен на каблирование линий связи и монтаж волоконно-оптического кабеля. Кроме того, в эксплуатации находится аналоговая каналообразующая аппаратура, но постепенно она уступает место цифровым системам передачи.

На автоматизированной телефонной сети дороги смонтировано 122 АТС, в том числе 94 координатной системы. В хозяйстве внедряются новые цифровые системы автоматической коммутации. В настоящее время на дороге работают 19 цифровых и электронных АТС на узлах Гомель, Калинковичи, Жлобин, Борисов, Орша, Ситница, Лида, Минск, Молодечно, Осиповичи, Барановичи и др. (рисунок 2.3).

С каждым годом для хозяйства сигнализации и связи острее становится вопрос необходимости обновления технических средств. Значительный объем оборудования продолжает исправно служить, благодаря налаженной работе по его обслуживанию, несмотря на истекшие сроки амортизации. Но, тем не менее, затраты на обслуживание выросли. В этих условиях актуальной задачей является снижение затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию сети. Этого можно добиться путем применения цифрового оборудования.

Рисунок 2.3 - Типы АТС применяемые на железной дороге

Внедрение цифровых АТС вместо аналоговых позволяет значительно уменьшить затраты: занимают меньшую площадь, потребляют меньше электроэнергии, позволяют сократить обслуживающий персонал (рис. 2.4).

Рисунок 2.4 - Сравнение аналоговой и цифровой АТС

2.2 Анализ состояния существующей сети связи отделения дороги

Сеть телефонной связи отделения дороги построена по радиальному принципу и содержит 11 АТС, тип и емкость которых приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 - Характеристики телефонных станций отделения дороги

Размещение	Тип станции	Емкость, номер
		монтируемая	задействованная	Эффективность использования емкости, %
Брест	АТСК 100/2000	2700	2369	87,7
Жабинка	УАТСК 50/200	200	105	52,5
Береза	УАТСК 50/200	200	62	31
Оранчицы	УАТСК 50/200	200	38	19
Ивацевичи	КРЖ-104	50	32	64
Высоко-Литовск	АТСК 50/200	200	49	24,5
Доманово	УАТСК 50/200	200	35	17,5
Кобрин	КРЖ­104	50	28	56
Янов-Полесский	АТСК 50/200	200	45	22,5
Пинск	АТСК 50/200	200	132	66
Малорита	АТСК 50/200	200	36	18

Анализируя приведенные данные, можно сделать следующие выводы:

- все станции координатного типа (доля станций типа КРЖ-104 равна 17%, доля станций АТСК 50/200 - 75%);

- большинство АТС составляют станции емкостью до 200 номеров, их доля равна 67% (рисунок 2.5);

Рисунок 2.5 - Доля коммутационного оборудования разной емкости

- задействованная емкость однотипных АТС не одинакова (рисунок 2.6);

- емкость телефонных станций используется не эффективно: наибольшее использование емкости имеет узловая станция - 87%. Для прочих АТС эффективность использования емкости колеблется в широких пределах: от 17,5% до 66% (рисунок 2.7).

Рисунок 2.6 - Задействованная емкость на АТС отделения дороги

Рисунок 2.7 - Эффективность использования емкости АТС

Выделяют три этапа перехода к цифровым сетям интегрального обслуживания:

- внедрение цифровых АТС;

- появление районов, оснащенных ЦАТС, с дополнительными услугами, такими как ІSDN оперативно-технологической и общеслужебной связи;

- на третьем этапе происходит внедрение ІSDN по всей АКТС.

В соответствие с данной схемой и изложенными в разделе данными можно определить, что современная сеть связи Брестского отделения железной дороги находиться на первом этапе построения интеллектуальной сети, и для перехода на второй уровень необходим переход на цифровое оборудование АТС станционной связи и замена аналоговых абонентских телефонных аппаратов на цифровые.

2.3 Требования, предъявляемые к современному коммутационному оборудованию

Современный рынок систем телекоммуникаций предоставляет компаниям связи широчайший выбор оборудования. При этом выбор системы цифровой коммутации является ответственным шагом для телекоммуникационных ведомств, поскольку от производительности, надежности и универсальности коммутационных систем в значительной степени зависит рентабельность всей сети в течение продолжительного времени.

Для такого выбора важно детально оценить техническую основу системы и ее производительность. Не менее важна, однако, оценка «зрелости» системы и ее поведения в имеющихся установках. Насколько испытана система в работе? Каков опыт поставщика при использовании системы в различных типах сетей? Насколько хорошо способна система обрабатывать специальные виды сигнализации?

Техническую основу электронной системы коммутации оценивают по ряду параметров, основными из которых являются:

- принцип управления;

- программное обеспечение;

- обслуживание вызова;

- набор функция мониторинга;

- набор дополнительных услуг.

По отношению к электронным телефонным станциям понятие «управление» означает набор организационных функций, предназначенных для установки соединений как внутри АТС, так и между станциями. Различают три основных способа управления: распределенное, централизованное и комбинированное.

Распределенное управление предполагает выделение каждой из функций в отдельный блок. В этом случае регистры и маркеры работают самостоятельно, и их деятельностью управляет один общий блок. Связь между модулями управления устанавливается лишь на время выполнения конкретной задачи.

Централизованное управление означает передачу функций управления устройствам воздействия. Устройства воздействия превращаются в пассивные исполнительные блоки, преобразующие команды управления для воздействия на различные коммутационные элементы. Иногда устройства воздействия усиливают сигналы управления. Все логические функции сосредотачиваются в центральной управляющей схеме.

В некоторых станциях используется комбинированное управление с делением на несколько уровней. При этом между уровнями осуществляется распределенное управление, а внутри уровней - централизованное.

Считается, что распределенное управление более перспективно, хотя менее экономично и более сложно.

Линейные программы обеспечивают технологический процесс обслуживания соединений (нелинейные программы непосредственно с ним не связаны). Резидентные программы загружаются в оперативную память, а нерезидентные могут храниться на внешних носителях. При покупке станции покупатель выбирает программы по графе контракта «администрирование системы», в которой ПО делится на три части:

- системное администрирование - программы управления на уровне физической сети, т. е. на уровне станции;

- сетевое администрирование - программы для обработки и пропуска трафика;

- администрирование услуг.

Под работой станции можно подразумевать разные вещи. Считается, что процессы искания, проключения и управления коммутационным полем тоже относятся к работе станции. Сведения о них позволяют оценить возможности, современность и совместимость оборудования. Однако так анализируются только особенности разработки или конструкции.

Указанные процессы обеспечивают реализацию функций, называемых «обслуживание» или «работа станции по обслуживанию вызова». В случае электронных станций контроль над выполнением этих функций называется мониторингом.

Выполнение функций мониторинга автоматически осуществляется специальной управляющей системой (NMS - Network Management System) и является основой технического обслуживания станции.

Для большинства станций набор функций мониторинга стандартен:

- контроль состояния абонентских и соединительных линий;

- искание соединительного пути;

- наблюдение за прохождением процесса соединения, в том числе за приемом и передачей сигналов телефонного аппарата абонента;

- разъединение - обнаружив, что разговор окончен, производится размыкание соединительных элементов в соответствии с записью о соединении;

- дистанционная сигнализация о неисправностях - постоянно повторяющиеся действия, техническая реализация которых обычно не слишком сложна, но которые требуют передачи значительного объема информации.

Кроме основных услуг по обслуживание вызова и предоставлению экстренной связи по сокращенному набору номера, существуют и дополнительные услуги. Различные дополнительные сервисы называются услугами интеллектуальной сети (ИС) и делятся на собственно услуги ИС, услуги типов Centrex и Class.

Большинство станций предоставляют услуги ISDN. Введение ISDN на больших станциях позволяет экономить номерную емкость, поскольку тогда для удовлетворения всех нужд абонента требуется только один телефонный номер. Кроме того, дополнительно экономится самая дорогая часть станции - абонентские комплекты.

Необходимо также сказать несколько слов о сигнализации. Сигнализация требуется для того, чтобы станции «чувствовали» друг друга в момент отсутствия соединения, а также для организации процесса поступления заявки на соединение (инициализации услуги) и контроля над ним. Станция способна поддерживать несколько протоколов сигнализации. АТС, прошедшие процедуру сертификации, поддерживают все разрешенные для сетей Беларуси протоколы сигнализации.

Несмотря на то, что большинство АТС строится на однотипном оборудовании, конкретные модели станций имеют некоторые особенности, о которых следует знать при выборе коммутационного оборудования.

2.4 Анализ характеристик систем коммутации

Координатная АТС АТСК, обслуживающая исследуемую телефонную сеть имеет следующие недостатки:

- емкость станции полностью задействована;

- коммутационное оборудование занимает большие производственные площади;

- коммутационная система ненадежна, оборудование используется с 1979 года и требует модернизации, так как имеет достаточно много повреждений;

- обслуживающий персонал станции составляет 9 человек;

- станция требует больших эксплуатационных расходов.

Эти недостатки можно устранить путем замены установленной координатной АТС на цифровую. Такая замена обусловит:

- снижение трудовых затрат на построение цифрового коммутационного оборудования за счет автоматизации процесса их изготовления и настройки;

- уменьшение габаритных размеров и повышение надежности оборудования за счет использования элементной базы высокого уровня интеграции;

- уменьшение объема работ при монтаже оборудования в объектах связи;

- существенное сокращение штата обслуживающего персонала за счет полной автоматизации контроля функционирования оборудования и создания необслуживаемых станций;

- значительное уменьшение металлоемкости конструкции станций;

- сокращение площадей, необходимых для установки цифрового коммутационного оборудования;

- повышение качества передачи и коммутации;

- использование дополнительных видов обслуживания абонентов.

Зарубежная и отечественная промышленность выпускает большое число цифровых систем коммутации, обладающих схожими параметрами. Произведем сравнительный анализ цифровых АТС (ЦАТС).

Цифровая система коммутации, на базе которой будет построена проектируемая АТС, должна выбираться из наиболее перспективных предлагаемых на рынке коммутационных систем. Также, учитывая исходные данные к проекту, к системе коммутации предъявляются следующие требования:

- возможность организации выносов;

- подключение абонентов ISDN;

- наличие ДВО;

- возможность работы со всеми типами многочастотной сигнализации.

Вышеуказанными характеристиками обладают как отечественные, так и зарубежные системы коммутации. Необходимыми параметрами обладают следующие коммутационные системы:

- MD-110;

- ATCЭ Ф;

- АТС “Бета”.

Рассматривать в качестве варианта коммутационные системы как EWSD (Siemens), AXE-10 (Ericsson), Alcatel 1000 S12 нецелесообразно, поскольку одним из требований является невысокая стоимость порта, а при реализации на данном оборудовании системы коммутации данной емкости это требование не выполняется.

Сравнительные характеристики, определяют приемлемость той или иной системы. К таковым относятся: количество потребляемой электроэнергии, стоимость одного порта, максимальное количество обслуживаемых СЛ.

Потребляемая мощность представляет собой расход электроэнергии на один абонентский номер (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8 - Расходуемая мощность на один абонентский порт

Основным экономическим параметром является стоимость одного абонентского порта. Для рассматриваемых систем коммутации при емкости 20000 портов стоимость одного представлена на рисунке 2.9.



Рисунок 2.9 - Стоимость одного абонентского порта для различных систем коммутации

В результате сравнений по всем возможным технико-эксплуатационным и экономическим параметрам наиболее подходят к применению, для данного случая, системы MD-110 и АТС Ф. По такому показателю как стоимость одного абонентского порта наиболее приемлема коммутационная система АТС Ф.

2.4.1 Цифровая АТС «Бета»

АТС "Бета" представляет предприятиям и организациям, занимающимся построением новых сетей и заменой устаревшего оборудования, самое эффективное технико-экономическое решение, обеспечивающее относительно низкую стоимость проекта при начальной установке АТС и ее дальнейшем расширении [15]. Структура АТС «Бета» приведена на рисунке 2.10.

Реализация интерфейсов и протоколов доступа в соответствии с рекомендациями международного союза электросвязи ITU (бывшего МККТТ) и основными положениями нормативных документов стран СНГ обеспечивает совместимость АТС "Бета" с любыми типами существующего и вновь устанавливаемого оборудования и возможность ее интеграции в международные сети.

АТС обеспечивает связь включенных в нее абонентов между собой и с абонентами сети общего пользования и работает на сети с открытой и закрытой нумерацией, имеется возможность сквозного набора номера в сети связи электроэнергетики. Внутри АТС может использоваться сокращенная нумерация, значимость которой определяется емкостью станции. В общем случае номер (включая индексы выхода на международную связь) может содержать до 18, а при использовании ДВО - до 30 цифр (знаков). Цифровая сеть связи на базе АТС "Бета" работает в синхронном режиме. Предусмотрена возможность приема синхронизации от трех внешних источников.

Рисунок 2.10 - Структура АТС «Бета»

АТС "Бета" может работать на разных уровнях иерархии сети, выполняя функции:

оконечной станции (обеспечивает соединения типа абонент - абонент, абонент - СЛ);

транзитной станции (обеспечивает соединения типа СЛ - СЛ);

транзитно-оконечной станции (обеспечивает соединения типа абонент - абонент, абонент - СЛ, СЛ - СЛ).

АТС "Бета" разрабатывалась с учетом ее применения в ведомственных сетях связи и может функционировать и в цифровом, и в аналоговом окружении, поддерживает все типы сигнализации ведомственных сетей.

Реализованы передовые технологии связи, включая ISDN, готовность внедрения СОРМ, ОКС №7.

Программно-аппаратные средства технической эксплуатации оборудования АТС обеспечивают поддержание работоспособности всего комплекса оборудования.

АТС "Бета" обеспечивает следующие виды связи:

- автоматическую внутристанционную связь;

- автоматическую исходящую и входящую связь в пределах местной телефонной сети;

- входящую и исходящую автоматическую междугородную связь;

- входящую и исходящую внутризоновую и международную связь;

- входящую полуавтоматическую междугородную связь;

- исходящую связь к спецслужбам (экстренной, справочным и заказным) местной связи, зоновым информационным службам и справочным службам других местных сетей;

- транзитную связь между входящими и исходящими линиями;

- производственную связь (факсимильную передачу телеинформации, диспетчерскую связь);

передачу данных;

двухстороннюю связь между абонентами ведомственной сети через канал дальней автоматической связи;

двухстороннюю связь между двумя диспетчерскими коммутаторами без набора номера и возможностью подключения к занятому абонентами каналу и его принудительному освобождению;

связь с диспетчерского коммутатора с абонентами встречной АТС.

Для подключения АТС "Бета" к существующим сетям связи используется линейная сигнализация и одним или двумя выделенными сигнальными каналами.

В АТС "Бета" используются следующие виды линейной сигнализации по цифровым каналам ИКМ (2,048 Мбит/с):

1 ВСК индуктивный код (используется в основном на сельских телефонных сетях, СТС);

код "норка" (используется на местных сетях);

2 ВСК (используется на междугородных и местных сетях);

2 ВСК универсальный (в основном используется на сельских телефонных сетях).

Регистровая сигнализация передается декадным или многочастотным способом "импульсный челнок" или "импульсный пакет".

Кроме цифровых, поддерживаются аналоговые трех- и четырехпроводные соединительные линии к АМТС с передачей регистровой сигнализации многочастотным кодом «2 из 6» способами "импульсный челнок" или "импульсный пакет".

АТС «Бета» обеспечивает все дополнительные виды обслуживания, характерные для современных цифровых телефонных станций, а также цифровой ISDN-доступ по интерфейсам 2B+D и 20B+D.

2.4.2 Цифровая АТС F-50/1000

Электронная цифровая АТС F-50/1000 [14] предназначена для использования в качестве:

центральной сельской АТС (ЦС Ф НЕМАН);

оконечной АТС;

учрежденческой АТС;

городской подстанции (ПСК);

конвертора сигнализации двухпроводной СЛ АТС PENTACONTA-10C в стандартный цифровой канал (МККТТ G-703);

центра технической эксплуатации (ЦТЭ).

Станция построена по модульному типу, и позволяет включать до 4080 абонентских линий (АЛ) и 960 соединительных линий (СЛ). При этом на один модуль приходится 170 абонентских и 60 соединительных линий. Программное обеспечение станции позволяет произвольно группировать соединительные линии, организовывая до 100 направлений внешней связи.

Со стороны абонентских линий в станцию могут включаться:

индивидуальные абоненты;

спаренные абоненты (без взаимной связи с использованием диодного блокиратора);

прямые абоненты индивидуальные;

таксофоны местной связи;

аппаратура вещания.

Соединительные линии станции могут быть как физическими аналоговыми, так и каналами цифровых систем передачи. При этом физические линии могут быть трех- и двухпроводными с использованием стандартных канальных способов сигнализации, также поддерживается сигнализация по трехпроводным физическим линиям от коммутаторов типа МРУ. Предусмотрена возможность использования в качестве соединительных линий четырехпроводных низкочастотных окончаний систем передачи с ЧРК, допуская возможность сигнализации, как по выделенному сигнальному каналу, так и без него.

Цифровые каналы систем передачи с ИКМ (МККТТ G703) могут использоваться со следующими видами сигнализации:

индуктивный способ передачи сигнальной информации по одному выделенному сигнальному каналу;

передача сигнализации по одному выделенному сигнальному каналу с использованием кода «Норка»;

передача сигнальной информации по информационному каналу при использовании однотональной модуляции с частотой несущей 2600 Гц;

передача сигнальной информации декадным способом набора номера с применением двух выделенных сигнальных каналов;

использование двух выделенных сигнальных каналов для передачи информации многочастотным кодом “2 из 6” с применением метода “импульсный челнок”.

Наращивание емкости станции может производиться установкой дополнительных ТЭЗов; при этом дискретность наращивания составляет:

для абонентской линии: 4 номера;

для цифровой соединительной линии: 30 каналов;

для физической соединительной линии: 2 канала.

Станция обеспечивает поддержку как открытой, так и закрытой системы нумерации сети по выбору оператора. В последнем случае число цифр в номере линии может варьироваться в пределах от 2 до 7.

Предусмотрено взаимодействие станции с автоматическими междугородними системами коммутации и другими службами, требующими работы системы автоматического определения номера. Сигнал определения посылается однотональной посылкой с частотой 500 Гц; информация АОН передается в виде безинтервального пакета многочастотным кодом.

Подсистема технической эксплуатации и обслуживания станции реализует следующие функции:

управление абонентскими характеристиками (категория, ДВО, тарификация);

управление маршрутизацией внутренней и внешней связи;

управление автоответчиком станции (тональный вызов 700 Гц);

выдачу и расшифровку сигналов аварийной сигнализации;

диагностика оборудования АТС и абонентских линий;

учет и контроль нагрузки станции;

автоматический повременный учет соединений (учет исходящего трафика, контроль номеров А- и Б-абонентов, контроль календарного времени, учет длительности разговора, проверка типа соединения).

Станция предусматривает работу в режиме центра технической эксплуатации, позволяя контролировать функционирование удаленных необслуживаемых АТС аналогичного типа и управлять их работой. Связь удаленных станций с центром технической эксплуатации осуществляется при помощи аналоговых модемов.

АТС проста в эксплуатации и обслуживании, имеет невысокую стоимость, неприхотлива к параметрам систем передачи - как цифровых, так и аналоговых, линейных сооружений связи - воздушных, коаксиально-кабельных, волоконно-оптических. Конфигурационная гибкость коммутационной системы позволяет производить наращивание емкости АТС, находящихся в эксплуатации, организовывать удаленный вынос абонентских модулей в месте конструкции нагрузки. Принцип распределенного программного управления резидентов сканирующих устройств обуславливает высокую живучесть: выход из строя одного или нескольких модулей оборудования ступеней не приводит к потере функционирования системы в целом. Предусмотрено резервирование группового коммутационного поля.

Вывод. По данным исследования структуры и технической оснащенности сети телефонной связи отделения железной дороги, а также по сравнительной характеристике цифровых систем коммутации, применяемых на сети связи железной дороги, можно сделать следующие выводы:

- телефонная сеть связи отделения дороги требует модернизации, так как применяемое коммутационное оборудование ненадежно и имеет достаточно много повреждений;

- оборудование требует больших эксплуатационных расходов;

- для замены оборудования по технико-экономическим показателям наиболее подходит АТСЭ Ф.

3. Научно-исследовательская часть

Проанализировав технические характеристики цифровых АТС, выбор был остановлен на АТС Ф 50/1000. Эта ЦАТС удовлетворяет следующим требованиям, предъявляемым к АТС учрежденческого типа:

- коммутационное оборудование может использоваться на сети связи для построения оконечных и узловых станций;

- на железнодорожном транспорте станция может работать совместно с существующими электромеханическими АТС;

- станция приспособлена для работы на цифровых сетях с интеграцией услуг связи, что позволит передавать по одной сети речевую и документальную информацию (связь между компьютерами, факсимильная связь), а также предоставлять абонентам в пределах цифровой сети множество дополнительных услуг связи;

- на железнодорожном транспорте дополнительные услуги, реализуемые данной цифровой системой коммутации, позволяют абонентам иметь следующие возможности:

а) оперативную связь между руководителями и их подчиненными с установкой у пользователя общего для оперативной и обычной связи абонентского устройства, т. е. установка цифрового пульта с кнопками прямого вызова и с дисплеем, встроенным в пульт, у руководителя и аналогового или цифрового аппарата у подчиненного; руководитель имеет возможность подключиться к занятому подчиненному; при занятости руководителя сообщения о новых вызовах поступают на его дисплей; при желании руководитель может ответить на новый вызов с удержанием прерванного разговора;

б) организовать дуплексную конференц-связь, в которой могут участвовать до 6-30 абонентов, причем в конференции могут участвовать абоненты, аппараты которых включены в разные цифровые АТС;

в) на полностью цифровой сети коммутационные станции позволят организовать оперативную диспетчерскую связь разных видов (энергодиспетчерскую и вагонно-распорядительную связь, служебную диспетчерскую связь и другие);

- на станции предусмотрено резервирование группового оборудования;

- на одной коммутационной станции может быть организован центр технического обслуживания всех коммутационных станций сети, вследствие чего нет необходимости присутствия обслуживающего персонала на всех станциях;

- станция позволяет гибко вносить аппаратные и программные дополнения, что необходимо для согласования цифровых станций со специализированной железнодорожной сигнализацией на междугородной сети связи.

3.1 Технические характеристики станции АТСЭ Ф

АТС Ф представляет собой цифровую автоматическую телефонную станцию (АТС), разработанную на основе последних достижений электроники. Реализованные в АТС Ф принципы распределенного программного управления и резервирования группового оборудования обуславливают высокую живучесть системы. Модульная концепция построения позволяет легко конфигурировать структуру станции под конкретный проект, расширять её и модернизировать. АТС Ф предоставляет экономичные решения в широком диапазоне требований сети во всех областях применения станции: в качестве опорно-транзитной АТС (ОПТС), городской подстанции (ПС), оконечной (ОС), узловой (УС) или центральной станции (ЦС), учрежденческо-производственной АТС (УПАТС), а также как абонентский выносной модуль совместно с SI2000.