Реконструкция учрежденческой автоматической телефонной станции на ст. Петропавловск

Аннотация

В настоящем проекте рассматривается вопросы реконструкции УАТС на железнодорожной станции Петропавловск. Проведены аналитические исследования по существующим проблемам, разработаны пути их решения. Приведены краткие характеристики систем коммутации, выбрана оптимальная система «МиниКом DX-500».

В технической части проекта приведена характеристика и архитектурные особенности «МиниКом DX-500», а в рабочей документации рассчитаны основные параметры проектирования УАТС.

В дипломном проекте уделены внимания вопросам ОТ и ТБ, а также охране окружающей среды. В конце проекта приведено технико-экономическое обоснование проекта.

Введение

Многие годы телефонная связь развивалась быстрыми темпами, превосходящими все другие виды связи. В настоящее время сети телефонной связи насчитывают во всем мире более одного миллиарда абонентов. В последние годы с сетями телефонной связи может конкурировать только глобальная компьютерная сеть Интернет.

В настоящее время системы телефонной коммутации на железнодорожном транспорте применяются преимущественно на сетях общетехнологической связи. В последние годы цифровые системы коммутации стали внедряться на сетях оперативно-технологической связи (ОТС).

Сети общетехнологической телефонной связи (ОбТС) предназначены для предоставления услуг по передаче речевой информации между работниками различных подразделений железнодорожного транспорта в пределах всей сети железных дорог страны. Кроме того, пользователем сетей ОбТС дается возможность получения услуг факсимильной связи и передачи данных. На цифровой сети ОбТС абоненты могут пользоваться видеосвязью, а также дополнительными услугами и видами связи.

В основе построения сетей ОбТС заложены системы распределения информации, функции которых выполняют коммутационные станции. Среди коммутационных станций наибольшее применение нашли автоматические телефонные станций (АТС), работающие в режиме коммутации каналов. В последнее время находят применение системы с коммутацией пакетов: маршрутизаторы и коммутаторы, используемые на сетях передачи данных. Особенности организации технологических процессов на железных дорогах привели к тому, что лишь небольшая доля информации распределяется вручную. Для этого используются либо ручные междугородные коммутаторы, либо специализированные пульты операторов связи, включенные в цифровые АТС.

До конца 90-х годов ХХ - го столетия сеть ОбТС была полностью аналоговой. На такой сети использовались электромеханические (декадно-шаговые, координатные, релейные), квазиэлектронные АТС, а также небольшое количество аналоговых электронных АТС. С конца 90-х годов начался переход к цифровой сети ОбТС, которая характеризуется применением цифровых коммутационных станций, связанных между собой цифровыми соединительными линиями, и позволяющая организовать цифровой абонентской доступ на основе стандарта ISDN. Цифровые соединительные линии образуются при помощи цифровых систем передачи, работающих по волоконно-оптическим или металлическим кабелям.

Для сети ОбТС на железнодорожном транспорте характерны следующие особенности. Во-первых, на сети преимущественно используются АТС малой емкости: доля станций малой емкости (до 200 номеров) составляет около 75%. Во-вторых, емкость телефонных станций изменяется в широких пределах: начиная от нескольких десятков и до 4000….6000 номеров. Наибольшая емкость более 10 000 номеров. В-третьих, в подавляющем большинстве случаев на сети ОбТС применяются учрежденческо-производственные АТС (УПАТС), позволяющие экономично строить телефонные станции относительно небольшой емкости. Коммутационные станции сетей общего пользования, характеризующиеся относительно большой емкостью - от 1000 номеров и выше, находят редкое применение.

В настоящем отчете рассматривается реконструкция УАТС станции Петропавловск на базе оборудования «МиниКом DX-500ЖТ». Данная система обеспечивает в будущем создать цифровую сеть вдоль железнодорожного полотна. Цифровая сеть ОбТС не имеет недостатков аналоговых и характеризуется высоким качеством связи, высокой пропускной способностью на всех уровнях сети связи, использованием стандартных систем сигнализации по общему каналу, а также предоставлением абонентам множества дополнительных услуг и видов связи.

1. Аналитические исследования проблем по теме проекта и разработки по их технической реализации

1.1 Краткий обзор существующих проблем и направления развития отрасли связи на железнодорожном транспорте

Основными средствами связи на железных дорогах были проводная телеграфная и телефонная связь, а также радиосвязь. В последнее время в связи внедрением информационных технологии бурно развивается и передача данных. Резкое увеличение потоков информации, вызванное внедрением автоматизированных систем оперативного управления работой железных дорог, требует автоматизации и дальнейшего развития всех видов внутридорожной информационной связи, модернизации устройств и расширения сети связи.

Для оперативного руководства технологическим процессом работы железнодорожного транспорта настоящее время эксплуатируются разновидные оборудования связи (аналоговые и цифровые) такие, как аппаратура АТС, системы избирательной связи, аппаратура связи совещаний, аппаратура станционной связи дежурного промежуточной станции, аппаратура коммутатора технологической связи, аппаратура поездной радиосвязи на базе радиостанций, аппаратура стационарные и переносные радиостанции и другие.

Все выше перечисленные системы оборудования связи, морально и физически устаревшие, в настоящее время промышленностью не выпускаются и имеют низкую ремонтопригодность [14].

Сети оперативно-технологической связи (ОТС), поездной радиосвязи и другие построены на групповых каналах (один для всех оперативных работников) с использованием физических проводов подверженных влиянию атмосферных и индустриальных помех. Кроме того, сети ОТС смонтированы на релейном коммутационном оборудовании с низкой надежностью, требуют больших затрат труда на их содержание и по своим функциональным возможностям не удовлетворят требованиям, возникающим при структурной перестройки управления.

Основной недостаток существующей ОТС - неэффективное использование каналов связи (для каждого вида ОТС свой канал связи), а также аппаратуры связи.

Применение для каждого вида ОТС отдельных устройств, их наращивание по мере появления новых видов связи привели к сосредоточению на рабочих местах большого количества разнотипных пультов и переговорных приборов, сложности в эксплуатации. По этим причинам сети ОТС обладают низким качеством связи и надежности.

Из-за недостаточного количества каналов и их низкого качества в вторичные сети телефонной и телеграфной связи, передачи данных, факсимильных сообщений и ОТС не позволяют уже в настоящее время эффективно решать задачи управления железнодорожным транспортом.

Из существующих АТС на железнодорожном транспорте АТСК (АТСКУ) (как ДШ системы) эксплуатируются более 20 лет, что составляет предельный срок службы механических АТС. Это оборудование физически изношено, давно снято с производства, неремонтопригодное [14].

В целом автоматически коммутируемая телефонная сеть (АКТС) на железнодорожном транспорте, обладает низкой пропускной способностью и малой надежностью.

Сети телефонной и телеграфной связи, построенные на морально и физически устаревшем оборудовании, не отвечают современным требованиям и не обеспечивают качественной связи; доля отказов по вызовам на порядок выше установленных норм, а достоверность на три порядка ниже нормы.

1.2 Краткая характеристика телефонной сети

В данном районе (ст. Петропавловск), где предстоит реализовать проект предоставляющий услуги телекоммуникаций корпоративным клиентам, представлена ведомственной АТС Южно-Уральской железнодорожной дороги (данный участок ж/д относиться к Россию) станцией типа АТСКУ.

Рассматриваемая в проекте на ст. Петропавловск станция (УАТС) типа АТСКУ эксплуатируется с 1980 года. Монтируемая емкость составляет 1000 номеров. Существующая емкость - 990 номеров, что составляет 99 % . В последнее время на рассматриваемой АТС доля станционных повреждении резко увеличена, доля отказов превышает нормы. Нет возможности замены приборов, так как настоящее время коммутационные приборы для электромеханических станции промышленностью не выпускаются. Оборудование УАТС исчерпало все свои ресурсы, морально и физически устарело. [14].

На рисунке 1.1 показана функциональная схема УАТС ст. Петропавловск типа АТСКУ. УАТС на ст. Петропавловск в основном обслуживает корпоративных клиентов (абонентов). Данная станция выполняет функцию оконечной и транзитно-узловой, т. е. к ней подключены (ОС) оконечные станции (рисунок 1 Приложения А).

Структура организации магистральной сети с оборудованиями на этой части железных дорог показана на таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Структура организации магистральной сети

Наименование участка	Тип системы передачи	Количество оборудовании	Примечание
1	2	3	4
Петропавловск - Кокшетау - Астана (казахстанский сегмент)	STM-4 (STM-1)	1+1	с учетом транзита
Петропавловск - российский сегмент	STM-4 (STM-1)	1+1	с учетом транзита



Рисунок 1.1 - Функциональная схема АТСК-У с двумя ступенями ГИ

Из таблицы видно, что транспортная сеть магистрального участка создана на базе мультиплексоров STM-4 (STM-1) с применением магистрального оптического кабеля.

Абоненты УАТС для выхода в ГТС набирает индекс выхода. Местная связь абонентов УАТС осуществляется через опорную РАТС-53/54 («Казахтелекома»). Межстанционная связь с РАТС- 53/54 организована с помощью 2-х оборудования ИКМ-30 (60 каналов).

1.3 Обзор характеристик систем коммутации и выбор оптимальной системы

В настоящее время, как на сетях общего пользования и ведомственно-корпоративных сетях связи внедряются современные технологии (станции, системы передачи, линии связи и т.д.). Особенно на местных ведомственных сетях внедряются цифровые АТС, которые имеют следующие преимущества по сравнению с аналоговыми:

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

- повышение качества передачи и коммутации; увеличение числа вспомогательных и дополнительных служб;

- возможность создания на базе цифровых АТС и цифровых систем коммутации интегральных сетей связи, позволяющих внедрение различных видов и служб электросвязи на единой методологической и технической основе;

- уменьшение объема работ при монтаже и настройке электронного оборудования в объектах связи;

- сокращение 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 и т.д.

Ниже в таблице 1.2 даны основные характеристики цифровых систем коммутации, которые широко применяются и на сетях общего пользования, а также корпоративных (ведомственных) сетях.

Сравнивая общие технические характеристики различных систем, а также архитектуру распространенных систем выбираем оптимальную. Критериями в данном случае является доступная цена, пригодность в учрежденческих сетях (в российском сегменте применяются основном МиниКом DX-500ЖТ), возможность создания мультисервисной сети, обеспечение современных услуг связи и т.д. Для настоящего дипломного проекта самой экономичной и оптимальной является МиниКом DX-500ЖТ фирмы «Информтехника и Связь».

Станция МиниКом DX-500ЖТ представляет собой цифровую учрежденческую коммутационную станцию с функциями ISDN, разработанную и производимую российской компанией «Информтехника и связь». В условиях сети связи железных дорог станция может быть использована в пределах абонентской емкости от 30 до 2500 номеров для узловых и до 4096 номеров для оконечных станций. Станция предназначена для применения как на сетях ОбТС, так и на сетях ОТС железнодорожного транспорта.

Компания «Информтехника и Связь» предлагает оборудование, разработанное на основе самых современных телекоммуникационных технологий и одновременно учитывающее специфические требования системы связи железных дорог. На сетях ОТС используется модификация станции МиниКом DX-500ЖТ [6].

Что касается диапазона применений, то изначально станция «МиниКом DX-500ЖТ» разрабатывалась для работы на сетях связи различных ведомств. Она может быть применена: для стыковки ведомственной сети с сетями связи других ведомств; для выхода на сети общего пользования; для работы в цифровых сетях с интеграцией служб (ISDN); в подсистемах операторов ручного обслуживания; в диспетчерских центрах; в информационных центрах и центрах обслуживания пассажиров; как система связи совещаний; для создания системы микросотовой связи стандарта DECT; для сопряжения с транковыми и спутниковыми системами связи; для мультиплексирования и передачи до 4-х (до 8-ми) цифровых потоков Е1 по одному (по двум) оптическим волокнам и полупостоянной коммутации отдельных ОЦК и обеспечения передачи данных.

Архитектура системы «МиниКом DX-500ЖТ» позволяет использовать ее в цифровых сетях общетехнологической и оперативно-технологической связи, в системе связи совещаний железных дорог России, стран СНГ и Балтии в том числе в нашей Республике. Станция может функционировать как в цифровом, так и в аналоговом окружении, что делает ее применение наиболее эффективным при эволюционном развитии сетей связи железнодорожного транспорта - от полностью аналоговых до полностью цифровых. Станция может выполнять функции узла автоматической коммутации (УАК) с любыми видами сигнализации по каждой СЛ [7].

Благодаря своей гибкой структуре станция «МиниКом DX-500ЖТ» может быть применена в качестве местной, отделенческой, дорожной и магистральной. При этом в сетях ОТС и ОбТС она способна функционировать как оконечная, транзитная или транзитно-оконечная станция. В иерархическом ряду «МиниКом DX-500ЖТ» рассматривается как распорядительная, исполнительно-распорядительная и исполнительная станция проводной связи и поездной радиосвязи, являющаяся одновременно коммутатором станционной оперативно-технологической проводной связи и парковой связи. На базе «МиниКом DX-500ЖТ» возможна организация диспетчерской связи новой вертикали управления перевозками с использованием коммутируемых, групповых и прямых каналов.

Таблица 1.2 - Основные характеристики цифровых систем коммутации

Наименование системы, производитель	SI-2000	БЭТО-01 Концерн БЭТО	МиниКом-ЖТ Информтехника и Связь	Квант-Е Сокол МЦТК	Омега Раскат	АТСЦ-90 ЛОНИИС	АЛС АЛС и ТЕК
Область применения	ТфОП, УАТС и др. сетях	ТфОП, УАТС и др. сетях	ТфОП, УАТС и др. сетях	ТфОП, УАТС и др. сетях	ТфОП, УАТС и др. сетях	ТфОП, УАТС и др. сетях	ТфОП, УАТС и др. сетях
Абонентская емкость, ном.	40000	80000	4096	100000	20000	90000	200000
Производительность, выз. в ЧНН	200000	400000	3000	1400000	2500000	550000	3000000
Удельная нагрузка на АЛ, эрл	0,13	0,1	0.8	0,25	0,2	0,08 - 0,25	0,25
Потр. мощн. на АЛ, Вт	0,7	0,7	1,2		0,7	0,24 - 0,65	0,25
ОКС-7 (MTP, ISUP) ЦСИО	+	+	+	+	+	+	+
Интерфейс V5	+	-	+	-	-	+	-
Интеллектуальная сеть INAP	-	-	+	-	-	+	-
WLL	-	-	+	-	-	+	-
IPOP	-	-	+	-	-	+	-
SHDSL	-	-	+	-	-	+	-
СОРМ ПУ СОРМ	+ -	+ -	+ +	+ -	- -	+ +	+ -
Ориентировочная стоимость 1 порта, у.е.	70-85	50-65	от 45	от 65	от 70	от 45	от 45

1.4 Будущее железнодорожного транспорта - информатизация отрасли

Железнодорожный транспорт - сложное, динамичное хозяйство, подразделения которого территориально разобщены. В обеспечении их слаженной работы как единого механизма решающая роль принадлежит информационной системе, дающей достоверную и своевременную информацию для выработки оптимальных оперативных и стратегических решений по управлению отраслью.

Информационные коммуникационные технологии (ИТК) базируются на трех основных составляющих: программном обеспечении, вычислительной инфраструктуре и сетях передачи данных.

В советский период железные дороги всех республик были объединены в едином информационном пространстве. Разработка и внедрение новых программных комплексов осуществлялись централизованно, и до настоящего времени некоторые технологические процессы по-прежнему увязаны с ГВЦ МПС России, что при обработке данных требует дополнительных затрат средств и времени [14].

Информационному обеспечению железных дорог в условиях СССР всегда уделялось первостепенное внимание. Важным этапом на этом пути стало создание автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ). Главное ее назначение -совершенствование управления отраслью и прежде всего эксплуатационной деятельностью, оптимизация планирования, оперативного руководства работой производственных звеньев, улучшение использования основных фондов, материальных и трудовых ресурсов.

Однако создаваемая постепенно на основе отдельных локальных систем АСУЖТ не была сформирована окончательно как комплексная автоматизированная система. Тем не менее созданные в ее рамках отдельные программные комплексы используются и в настоящее время.

На большинстве участковых станций, осуществляющих сортировку вагонов, также функционируют информационные системы, на низовых рабочих местах применяются программные комплексы - Автоматизированное рабочее место (АРМ) товарного кассира, оператора технической конторы и др. Однако в связи с низкой технической оснащенностью и недостаточной квалификацией кадров эти программы используются не в полной мере [14].

В стадии разработки и внедрения находятся автоматизированные подсистемы: АСУ КП - управление контейнерными пунктами; АСУ SAP-функциональная подсистема экономического управления, включая бухучет, материально-техническое обеспечение и управление финансовой деятельностью; АСЭДВ - автоматическая электронная обработка ведомости.

Эксплуатируемые в настоящее время автоматизированные системы обеспечивают оперативное управление отдельными сферами эксплуатационной деятельности железнодорожного транспорта на основе информации, поступающей с АРМ, где на низовом уровне фиксируются все первичные события, связанные с организацией и осуществлением грузовых и пассажирских перевозок. Они функционируют автономно, часто с дублированием идентичных баз данных. Интеграция их в единую систему представляет определенную сложность.

При этом необходимо отметить, что используемое на железнодорожном транспорте в настоящее время программное обеспечение разрабатывалось в основном в 70-80-х годах прошлого столетия и во многом не соответствует современным требованиям.

Кроме того, крайне недостаточно автоматизированы такие важнейшие направления деятельности, как финансы, экономика бухгалтерский учет, материально-техническое снабжение и др. [14].

Характеризуя современное состояние информатизации железнодорожного транспорта, следует отметить один очень важный момент. Как известно, ключевым элементом информационных систем является база данных, позволяющая контролировать соответствующие производственные процессы для своевременного принятия необходимых оперативных и стратегических решений. Эти решения могут носить организационный и управленческий характер и приниматься на всех уровнях руководства отраслью. Выполненные перевозки - конечный итог деятельности железнодорожного транспорта. Объем и качество их характеризуют эффективность работы всей отрасли. Поэтому в информационном комплексе мониторинг железнодорожных перевозок имеет основополагающее значение. Он должен обеспечиваться на всех уровнях управления, включая и правительственный, что особенно важно для принятия общегосударственных решений по комплексному развитию всей транспортной отрасли, таких, как формирование международных транспортных коридоров, обеспечение их конкурентоспособности, улучшение использования транзитно-транспортного потенциала и др.

Существующая вычислительная информационная инфраструктура казахстанских железных дорог представлена тремя региональными вычислительными центрами (РИВЦ) в Астане, Алматы и Актобе, осуществляющими сбор и обработку информации по своим регионам с последующим централизованным ее обобщением в Главном вычислительном центре (ГВЦ). [14].

Основным препятствием для широкого применения на железных дорогах Казахстана прогрессивных информационных технологий на современном этапе является ограниченность телекоммуникационных ресурсов.

С каждым годом в нашей Республике растет объем грузовых и пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте. Интенсификация работы железнодорожного транспорта требует совершенствования систем управления перевозочным процессом. Технической основной системы управления являются средства связи, обеспечивающие оперативную передачу всех команд управления и получения обратной информации об их выполнении. Средства связи стали неотъемлемой частью любого технологического процесса, а также важным фактором, влияющим на повышение производительности труда и безопасности движения поездов.

1.5 Постановка задачи проекта

Реконструкция УАТС ст. Петропавловска на базе интегрированной системы МиниКом DX-500 ЖТ является первым этапом создания мультисервисной сети на северном сегменте железной дороги.

Актуальность данного проекта заключается в первую очередь в удовлетворении повышенного спроса на услуги связи, для оперативного управления производственным процессом на ж/д транспорте, предоставление расширенного спектра услуг телекоммуникаций корпоративным клиентам.

Основной целью проекта являются: оперативное управление производственным процессом; удовлетворение спроса корпоративных (ведомственных) клиентов на установку абонентского терминала; оказать услуги по новым видам услуг связи, такие как междугородные и международные разговоры, передачи данных, Интернет и т.д.

Для осуществления данного проекта необходимо решить следующие задачи: замена узловой станции в ст. Петропавловск УАТС типа АТСКУ на цифровую типа МиниКом DX-500 ЖТ с переключением всех абонентов с учетом перспективы; замена оборудовании всех подключенных аналоговых оконечных станций (ОС) на ст. Петропавловск на МиниКом DX-500 ЖТ с учетом перспективы; произвести проверочный расчет соответствия соединительных линии (СЛ) между станциями; произвести расчет и распределение нагрузки на узловой станции (ст. Петропавловск) с учетом перспективы развития; рассчитать необходимое количество оборудования; рассмотреть вопросы безопасности жизнедеятельности при эксплуатации станции; составить бизнес - план на внедрение данного проекта и рассчитать ожидаемый экономический эффект от внедрения цифровой станции МиниКом DX-500 ЖТ.[6].

2. Техническая часть

2.1 Особенности концепции учрежденческой автоматической телефонной станции

Технический уровень. При проектировании необходимо применение цифровой учрежденческой автоматической телефонной станции (УАТС), построенной на унифицированной архитектуре, обеспечивающую масштабируемость, надежность, простоту обслуживания.

УАТС должна обеспечить: масштабируемость; возможность наращивания внутренней номерной емкости поэтапно; надежность обеспечиваемая с системами самотестирования, диагностики, самовосстановления; и системами резервирования (как электропитания, так и функциональности); дистанционное обслуживание; гарантийная поддержка производителя; открытая архитектура по отношению к продуктам других производителей; плавный переход на перспективные технологии телекоммуникаций; использование технологии цифровой коммутации временным разделением каналов (TDM) обеспечивающая одновременную передачу всех типов информации: речи, видео, данных и т.п.; использование центрального и локальных операторских центров с возможностями автоматической коммутации с указанным внутренним абонентом; система тарификации услуг для внутренних абонентов; использовать электропитание от сети переменного тока 200-240В (50-60 Гц); безопасность включающую контроль доступа к сервисам станции и необходимый уровень конфиденциальности циркулирующих в ней данных; управление факсимильной почтой; подключение к различным типам внешних соединительных линий (соединительные линии локального обмена (CO trunk) между УАТС и городскими АТС для осуществления входящих и исходящих вызовов по 3-х проводным соединительным линиям; использование коммуникационных подводов городской АТС по 2х-проводной линии; соединительные линии ИКМ (DS1 trunkS), которые обеспечивают услуги 30-и канальной ИКМ (Е1) или интерфейса базовой скорости ISDN Primary Rate Interface (PRI)/ поддержка ISDN интерфейсов; стыковка с УПАТС других производителей; поддержка речевых телеконференций (режим одновременной связи с группой абонентов)); возможность централизованного контроля, управления и технического обслуживания [6];

Ниже даны особенности данной системы в управлении и администрировании, а также концепция решения (выбора оборудования).

Управление и администрирование. Структура управления функциональностью станции должна обеспечивать: централизованный уровень, который задает общие алгоритмы осуществления коммутации вызовов, применяется службой эксплуатации УАТС.

Система управления МиниКом DX-500ЖТ обеспечивает полный контроль за состоянием оборудования УАТС и имеет возможность изменения конфигурации оборудования.

Средства управления и технического обслуживания имеют: удобный интерфейс для администратора системы; возможность формирования рабочих отчетов; дистанционное управление станцией [6].

Концепция решения. Использование УАТС представляет собой типовое решение по созданию системы телефонии для компании - пользователя, обеспечивающей функционирование телефонной сети объекта. Такое решение обеспечивает наиболее полное соответствие предъявляемым заказчиком к средствам связи требований и оптимизирует затраты на эксплуатацию системы, позволяя достаточно быстро окупить затраты на приобретение УАТС и начать получать прибыль от эксплуатации телефонной станции.

Современная УАТС, отвечающая всем требованиям, представляет собой сложный комплекс, способный быстро расти, и наращивать функциональность, обеспечивая пользователям телефонной сети самые современные услуги в области связи. Развитие современной АТС ведется по-модульно с дальнейшей переконфигурацией станции [6].

УАТС обеспечивают интеграцию с оборудованием и протоколами современных сетей передачи данных.

Система связи железных дорог - одна из старейших и, вероятно, самая сложная ведомственная система связи.

В последние годы началась активная модернизация сетей связи железнодорожного транспорта. Устанавливаются цифровые УПАТС, прокладываются тысячи километров волоконно-оптических линий связи, внедряются новые радиорелейные и спутниковые системы, благодаря которым открываются новые возможности по управлению пассажире- и грузоперевозками [6].

Сегодня сотни станций версий «МиниКом DX-500ЖТ» успешно эксплуатируются на Московской, Северной, Северо-Кавказской, Горьковской, Свердловской, Октябрьской, Калининградской, Куйбышевской железных дорогах России, ряд дорогах Украины, Балтии, а также в Казахстане.

Коммутационная система «МиниКом DX-500ЖТ» является специальной версией серийно выпускаемой компанией «Информтехника и Связь» цифровой УПАТС «МиниКом DX-500ЖТ». Телекоммуникационное оборудование «МиниКом DX-500ЖТ» разработано специально для применения в сетях связи железных дорог в соответствии с требованиями «Технического задания на разработку цифровой АТС для железнодорожного транспорта» (шифр АТС-Ц, 1994г), «Технического задания на разработку аппаратуры оперативно-технологической связи для российских железных дорог» (шифр ОТС-Ц, редакция 2/1998г), разработанных ВНИИАС ЖТ и утвержденных департаментом сигнализации, связи и вычислительной техники МПС РФ, а также документа «Система оперативно-технологической проводной связи российских железных дорог. Основные технико-эксплуатационные требования» (Редакция 2, ВНИИАС ЖТ, 1997г., ОСТ 32.145-2000), «Система оперативно-технологической связи железных дорог России» и концепции модернизации системы связи совещаний железнодорожного транспорта РФ[40].

В результате тесного взаимодействия с инженерами ВНИИАС (ВНИИУП) ЖТ разработчики компании «Информтехника и Связь» добились полного технического соответствия телекоммуникационной системы «МиниКом DX-500ЖТ» требованиям Департамента информатизации и связи МПС РФ. Каждый пункт этих требований подтвержден Протоколами сертификационных испытаний, которые проводили представители МПС. Данное оборудование имеет сертификат соответствия и лицензию в нашей Республике.

Аппаратура «МиниКом DX-500ЖТ» успешно работает в ЦСС МПС, ЕДЦУ, региональных центрах управления перевозками (РЦУП) и на участках Московской, Северной, Горьковской, Свердловской, Куйбышевской, Калининградской, Октябрьской, Северо-Кавказской дорог, а также ряд дорогах СНГ и казахстанских дорогах [40].

Телекоммуникационная система «МиниКом DX-500ЖТ» создавалась как единая цифровая платформа для сетей общетехнологической и оперативно-технологической связи, системы связи совещаний железных дорог.

Особое внимание разработчики уделили: обеспечению преемственности оборудования, совместимости с существующими аналоговыми каналами и аппаратурой, возможности плавной, поэтапной модернизации сетей связи; сохранению существующих сетевых алгоритмов и удобств диспетчерского управления при переводе систем на работу по цифровым каналам и линиям связи; унификации аппаратной части коммутационного и оконечного оборудования сетей ОТС и ОбТС, значительно повышающей его резервируемость и ремонто-пригоность, а также позволяющей совмещать функции этих систем в едином изделии; предоставлению абонентам и, прежде всего, диспетчерам расширенных услуг цифровых сетей с интеграцией обслуживания, включая передачу видеоинформации, при безусловном сохранении существующих принципов управления; повышению устойчивости и качества связи.

В соответствии с требованиями коммутационная система «МиниКом DX-500ЖТ» обеспечивает следующие виды железнодорожной связи: дорожную распорядительную связь; отделенческую проводную связь; ПДС (поездную диспетчерскую); СС (связь совещаний); ПРС - поездную радиосвязь; ЛПС - (линейно-путевую); станционную проводную связь. ПС (постанционную); станционную распорядительную; ОПС - (дежурного по охраняемому переезду); парковую; ЭДС - (энергодиспетчерскую); перегонную; СДС - (служебную диспетчерскую электромехаников СЦБ и связи); межстанционную; МДС - (маневровую диспетчерскую); ВДС - вагонную диспетчерскую; передачу данных систем телемеханики и телесигнализации; БДС - (билетную диспетчерскую); СТВ - транспортную военизированную охрану ОВД [40].

Сравнивая характеристики выше перечисленных оборудовании, наиболее оптимальным считаю систему МиниКом DX-500ЖТ, так как она согласована работает различными видами оборудования на железнодорожном транспорте. Эффективно также в области управления и администрирования.

Выбранная система «МиниКом DX-500ЖТ» является цифровой коммутационной системой. Ее создатели реализовали самые современные разработки, обеспечивающие расширение области применения, дополнительные удобства в пользовании связью и новые возможности для управления, технического обслуживания и повышения надежности.

Станция «МиниКом DX-500ЖТ» является модульной системой, позволяющая просто и экономично наращивать емкость до 4096 портов и 48 ЦСЛ.

К особенностям архитектуры «МиниКом DX-500ЖТ» относятся: распределенный способ управления, т.е. каждые 128 портов или четыре ИКМ-тракта обслуживаются независимыми процессорами с собственным программным обеспечением; распределенная коммутация, каждый управляющий модуль имеет собственное неблокируемое цифровое коммутационное поле. Коммутация разговорных трактов в пределах кластера производится без использования централизованных ресурсов станции; наличие дублированного общего неблокируемого поля коммутации 1024 на 1024 порта; возможность пространственного разнесения модулей станции незначительные расстояния по цифровым трактам или ВОЛС [6].

2.2 Возможности интегрированной системы «МиниКом DX-500 ЖТ»

2.2.1 Технические характеристики системы «МиниКом DX-500 ЖТ»

Ниже на таблице 2.1 приведены технические характеристики интегрированной системы «МиниКом DX-500 ЖТ».

Таблица 2.1 - Технические характеристики интегрированной системы «МиниКом DX-500 ЖТ»

Параметры	Количество/Виды
1	2
Максимальная емкость станции: аналоговых портов - ЦСЛ-	256, 512, 1024, 4096 соответственно
Электропитание: Напряжение постоянного тока:	44 - 63 В
Номинальная потребляемая мощность:	не более 1,2 Вт/порт
Способ обработки сигнала:	цифровой, 64 кБит/сек
Типы внутренних портов (подключаемых линий):	аналоговые 2-х проводные; цифровые городские; аналоговые городские; местный - аналоговый ТА;2-проводные: Upoe 2-проводные городские линии; спикер-громкоговоритель; МБ аппарат МБ
Виды сигнализации:	Сигнализации 4-х проводных линий тональной частоты (ТЧ): Специальные сигнализации для диспетчерского круга в ЖТ;
Сигнализации сети общего пользования:	4-х проводный стык для включения аналогового ответвления 2600 с МЧК-челноком; диспетчерской связи или поездной радиосвязи с входящей СЛМ 2600 с декадным набором; радиостанциями 43РТС-А2-ЧМ, РС-6, РС-46М с управлениемвходящая СЛМ 2600 с МЧК челноком; частотой 3300Гц или с радиостанциями Pf-б, РФ-46М с управлением частотами Fa, Fb.
Сигнализации ведомственные:	2-х проводный стык для согласованного (KSP) или входящая 2600 с МЧК-челноком; высокоомного (KVP) включения аналогового ответвления исходящая 2600 с МЧК-челноком; диспетчерской связи; 2600 двусторонняя; 2-х проводный стык для включения линии поездной радиосвязи2100 двусторонняя; (PRS) с радиостанциями 43РТС-А2-ЧМ, РС-6, РС-46М с 600+750 двусторонняя; управлением постоянным током или с радиостанциями РС-6, АДАСЭ; РС-46М с управлением частотами Fa, Fb; ТДНВ; Местный ТА с устройствам управления голосом (SLT); ТДНИ; PGS - линия перегонной связи с возможностью набора4-х проводный аппарат (2100, коммутатор), списочного номера абонента сети ОТС в импульсном или тоновом режиме.
Сигнализации ИКМ-линий:	выделенные цифровые каналы сбора и передачи данных: В городских сетях общего пользования: асинхронные 1200 - 19200 Бит/сек: исходящая СЛ/ЗСЛ с декадным набором;V-24 (RS-232), V-11 (RS-422/485) входящая СЛ с декадным набором; УПАТС поддерживает синхронную и асинхронную; исходящая СЛ/ЗСЛ с набором МЧК-челноком; передачу информации со скоростями до 64кБит/с; входящая СЛ с набором МЧК-челноком; входящая СЛМ с декадным набором; входящая СЛМ с набором МЧК-челноком; В сельских сетях общего пользования: УСЛ 2ВСК с декадным набором; УСЛ 1ВСК (индуктивный код) с декадным набором; СЛМ 2ВСК с декадным набором; СЛМ 1ВСК (индивидуальный код) с декадным набором; ISDN PRI; DSS1 (ETS 300.102-1); QSIG(Q.931).
Дополнительные ИКМ-линии:	ИКМ для подключения DECT-контроллера (до 512 абонентов) на правах своих абонентов.

2.2.2 Архитектура системы «МиниКом DX-500 ЖТ»

Станция «МиниКом DX-500 ЖТ» строится из отдельных модулей, получивших название кластеров. Существует два типа кластеров: абонентский кластер и кластер ИКМ. Абонентский кластер имеет 128 портов, в которые можно включить аналоговые и цифровые абонентские линии. При этом аналоговая линия занимает один порт, а цифровая - два порта. В кластер ИКМ допускается включить до четырех каналов Е1, выполняющих роль цифровых соединительных линий. Каждый кластер является автономной коммутационной станцией, имеющей внешние порты, коммутационное поле, управляющее устройство, устройства обмена управляющей информацией [6].

При емкости станции до 256 номеров происходит объединение двух абонентских кластеров, расположенных на одном блочном каркасе. В станцию можно включить до четырех каналов Е1, по два в каждый кластер. На рисунке 2.1 показана структурная схема станции из двух абонентских кластеров емкостью 256 аналоговых абонентских линий и четырех каналов Е1.

Рисунок 2.1 - Структурная схема станции МиниКом DX-500 ЖТ на 256 номеров

Кластеры связаны между собой цифровыми трактами передачи речевой и управляющей информации. По двусторонним трактам передачи речевой информации передаются цифровые потоки со скоростью 4 096 кбит/с, что позволяет организовать между кластерами по 64 речевых канала. Если линии вызывающего и вызываемого абонентов включены в один кластер, речевой трафик замыкается внутри одного кластера. В противном случае используются межкластерные речевые каналы. По двусторонним трактам передачи управляющей информации передаются цифровые потоки со скоростью 64 кбит/с, обеспечивающие обмен информацией между управляющими устройствами кластеров по протоколу HDLC [6].

Станция емкостью до 512 номеров включает в себя до четырех абонентских кластеров и до трех кластеров ИКМ. В состав станции входят два центральных модуля, названных центральными коммутационными устройствами (ЦКУ). Все кластеры включаются в ЦКУ. Структурная схема станции емкостью 512 аналоговых абонентских линий и 12 каналов Е1 показана на рисунке 2.2. В станцию входят четыре абонентских кластера, три кластера ИКМ и два центральных коммутационных устройства ЦКУ1 и ЦКУ2.

Рисунок 2.2 - Структурная схема станции МиниКом DX-500 ЖТ на 512 номеров

При такой конфигурации речевой трафик либо замыкается внутри кластера, либо передается от кластера к кластеру через одно из ЦКУ. Центральные коммутационные устройства работают с разделением нагрузки, когда нагрузка поровну делится между ЦКУ 1 и ЦКУ2. Если выйдет из строя одно из ЦКУ, второе будет обслуживать нагрузку всех кластеров. При работе одного ЦКУ потери вызовов могут возрасти вследствие снижения пропускной способности станции [6].

2.2.3 Функциональные возможности абонентского кластера

Рассмотрим функциональную схему абонентского кластера, позволяющего включить до 128 аналоговых абонентских линий (рисунок 2.3). Кластер состоит из четырех плат абонентских линий и одной общей платы.

Рисунок 2.3 - Функциональная схема абонентского кластера

Одна плата АЛ рассчитана на включение 32-х аналоговых абонентских линий. На ней находятся абонентские комплекты (АК), дифференциальные системы (ДС), кодек-фильтры. Абонентский комплект обеспечивает: питание телефонного аппарата, прием сигналов вызова и импульсов набора постоянным током от телефонного аппарата, посылку вызова к телефонному аппарату. Платы абонентских линий построены на микросхемах компании Infineon (Германия) [6].

Кодек-фильтр выполнен в виде микросхемы SICOFI, рассчитанной на две абонентские линии. Основное назначение этой микросхемы состоит в реализации аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования речевых сигналов. Микросхема также обеспечивает программируемую фильтрацию сигналов. Кроме того, микросхема SICOFI участвует в процессе управления абонентскими комплектами.

На интерфейсе микросхемы SICOFI включены два тракта, обеспечивающие прием и передачу цифрового потока со скоростью 2 048 кбит/с. Тракты от восьми микросхем SICOFI запараллеливаются и включаются в микросхему контроллера ELIC. В цифровом потоке одного тракта образовано 32 канальных интервала, 16 из которых служат для речевых каналов, а остальные 16 - для управления абонентскими комплектами и мониторинга микросхем SICOFI. За каждой микросхемой закреплены по два речевых канала и по два канала управления.

По каналам управления в сторону микросхемы SICOFI передаются команды, которые в микросхеме преобразуются в сигналы управления, передаваемые в абонентские комплекты. Под действием этих сигналов в АК происходит включение и выключение реле посылки вызова по АЛ. В обратном направлении по каналам управления передаются данные о состоянии АК: появление сигнала вызова от абонента, импульсов набора номера постоянным током, сигналов отбоя и ответа абонента.

На общей плате абонентского кластера находятся: два контроллера ELIC, микропроцессорное управляющее устройство кластера УУ, две коммутационные матрицы MUSAC, три сигнальных процессора ADSP и два контроллера HDLC. Для станции до 256 номеров на общей плате может быть установлен один субмодуль ИКМ с двумя интерфейсами каналов Е1.

В контроллер ELIC включаются тракты от четырех групп по восемь микросхем SICOFI. Контроллер ELIC выполняет следующие основные функции. В каждом входящем от микросхем SICOFI потоке он извлекает данные из каналов управления и мониторинга и направляет их к микропроцессору кластера (МПр). Кроме того, контроллер принимает управляющие данные от МПр и вставляет их в канальные интервалы управления и мониторинга, несущие информацию к микросхемам SICOFI и к абонентским комплектам. Наконец, контроллер ELIC выполняет функции мультиплексора, в результате чего с обратной от микросхем SICOFI стороны образуются цифровые потоки со скоростью 4 096 кбит/с, несущие только речевую информацию для 64 АЛ [6].

В коммутационные матрицы MUSAC включены тракты от контроллеров ELIC, от других кластеров станции и от процессора ADSP. Все тракты - двусторонние, со скоростью потока 4 096 кбит/с. Одна пара трактов с потоками разного направления получила название HW (от английских слов: High Way - высокоскоростная линия). Каждая матрица имеет восемь входов и четыре выхода, что соответствует 512 входящим и 256 исходящим канальным интервалам (512x256). Входы двух матриц запараллеливаются, в результате чего получается общая матрица емкостью 512x512. Через коммутационную матрицу под управлением МПр устанавливаются соединения внутри кластера и между кластерами. Матрица MUSAC позволяет организовать до 21 независимой конференции по три участника в каждой. Эта матрица позволяет программно управлять усилением и затуханием в каждом речевом канале.

Сигнальные процессоры ADSP, каждый из которых построен на базе однокристального микрокомпьютера, служат для приема и передачи тональных сигналов разного назначения. Три процессора включены по последовательным портам во входы и выходы коммутационной матрицы MUSAC [6].

Два процессора ADSP обслуживают 128 абонентских линий, по 64 каждый. В режиме приема эти процессоры обрабатывают сигналы в речевых каналах и обнаруживают тональные сигналы, передаваемые от кнопочных номеронабирателей частотным кодом DTMF. Данные о принятых цифрах номера передаются по общей шине в МПр. В режиме передачи процессоры по командам от МПр, передаваемым через общую шину, формируют в цифровом виде и посылают по речевым каналам следующие тональные известительные сигналы: ответ станции, контроль посылки вызова, «занято». При необходимости сигнальный процессор может формировать сигналы набора номера частотным кодом DTMF.

Третий сигнальный процессор служит для приема и передачи тональных сигналов, посылаемых по речевым каналам внутри каналов Е1, включенных в субмодуль ИКМ данного абонентского кластера.

Управляющее устройство УУ построено на базе микропроцессора Intel 1386EX. В его состав входит оперативная память RAM и постоянная память Flash PROM. Управляющее устройство через общую шину осуществляет управление всеми функциональными блоками кластера. Кроме того, в станции с двумя абонентскими кластерами предусмотрено резервирование управляющих устройств. При отказе управляющего устройства одного кластера, управляющее устройство второго кластера обслуживает вызовы обоих кластеров [13].

Вместо плат аналоговых абонентских линий в кластеры могут устанавливаться платы цифровых абонентских линий со стандартной точкой U . В каждую плату можно включить до 16 двухпроводных цифровых линий, к которым подключаются цифровые телефонные аппараты серии Optiset, производимые компанией Siemens.

Кластер ИКМ включает в себя функциональные устройства, аналогичные абонентскому кластеру: коммутационную матрицу MUSAC, сигнальный процессор ADSP, контроллеры HDLC и управляющее устройство на базе такого же микропроцессора. Новыми узлами являются четыре микросхемы FALC, выполняющие роль интерфейсов первичных потоков (PRI) и позволяющие включать по одному каналу Е1.

Центральное коммутационное устройство занимает одну плату на которой находятся: две коммутационных матрицы MTSL, контроллеры HDLC и управляющее устройство на базе микропроцессора I386EX. Каждая матрица имеет емкость 1024x512. За счет запараллеливания входов двух матриц получается коммутационное поле емкостью 1024x1024.

На каждой общей плате абонентского кластера, кластера ИКМ и плате ЦКУ находится интерфейс RS-232. служащий для включения автоматизированного рабочего места технического обслуживания станцией.

На рисунке1 Приложения А приведен пример построения станции на 1024 аналоговые АЛ и 14 каналов Е1 цифровых СЛ. Станция на 1024 номера состоит из двух станций, на 512 номеров каждая, и одного ГМ. В последний включается 10 каналов Е1, по пять от каждой станции на 512 номеров [13].

2.2.4 Поддерживающие интерфейсы и протокола МиниКом DX-500 ЖТ

Для построения цифровых оперативно-технологических сетей связи предназначается электрический интерфейс межстанционного обмена (G.703) - 2 Мбит/с. В качестве резерва могут быть использованы ТЧ-каналы. Взаимодействие с другими ЖАТС по аналоговым каналам связи осуществляется с использованием одночастотных сигнализаций 2600; 2100 и 1600 Гц, а по физическим соединительным линиям - шлейфовой сигнализации.

Подключение цифровых СЛ к станции «МиниКом DХ-500.ЖТ» в цифровых сетях общетехнологической связи с интеграцией служб осуществляется через интерфейсы ISDN базового (BRI) и первичного (PRI) доступа. Для межстанционного взаимодействия систем «МиниКом DХ-500.ЖТ» используются стандартные протоколы и внутрифирменный протокол DX-NET. Работа с УПАТС других производителей происходит по протоколам E-DSS1, Q.SIG, 2BCK (R1,5), 1BCK. Взаимодействие с АТС других ведомств может осуществляться с использованием их внутриведомственных протоколов сигнализаций или сигнализаций ТфОП [13].

2.2.5 Линейно-протяженные системы на базе «МиниКом DХ-500 ЖТ»

Сеть ОТС на базе станций «МиниКом DХ-500 ЖТ» строится по принципу колец, что позволяет добиться высокой надежности системы связи в случае обрыва линейного тракта.

Аппаратура исполнительных станций участков (до 30 станций) соединяется кольцом нижнего уровня.

Участки подключаются к распорядительной станции отделения дороги (ЕДЦУ дороги) кольцом верхнего уровня через мостовые станции. Таким образом, кольцо верхнего уровня выполняет роль канала подтягивания от участков дороги до диспетчерского центра. Существует возможность автоматического резервирования диспетчерских связей по каналам ТЧ при обрыве обоих направлений кольца (рисунок 2.4) [13].

С использованием систем «МиниКом DХ-500 ЖТ» можно строить сети связи большой протяженности (до 256 станций в сети), объединенные по цифровому потоку Е1 с применением стандартного протокола E-DSS1.

Рисунок 2.4 - Сети связи с использованием систем МиниКом DХ-500 ЖТ

2.2.6 Создание аналитического центра мониторинга и администрирования

Последнее десятилетие 20-го столетия положило начало революционному обновлению сетей связи предприятий и ведомств. Устанавливаются цифровые УПАТС, прокладываются тысячи километров волоконно-оптических линий связи, внедряются новые радиорелейные и спутниковые системы. Но при модернизации ведомственных и корпоративных сетей связи необходимо обеспечить четкое управление ими. Специалисты компании «Информтехника и Связь» создали программно-аппаратный комплекс системы мониторинга и администрирования сетей связи (СМА), построенных на базе цифровых коммутационных систем «МиниКом DX-500» [6].

Разработанное программное обеспечение позволяет сосредоточить контроль и управление территориально распределенными системами оперативно-технологической связи на одном или нескольких аналитических центрах мониторинга сетей связи. При этом обеспечивается наглядное отображение текущего состояния и загруженности коммуникационного оборудования, разнесенного на десятки и сотни километров. В ходе разработки системы достигнут важный компромисс между удобством и информативностью интерфейса оператора.

С одной стороны, оператор имеет полную информацию обо всех процессах, происходящих в системе, получает актуальные сведения о реальном состоянии системы связи. С другой стороны, он не перегружен информацией, избыток которой может существенно затруднить восприятие человеком общей картины состояния системы. Достаточно сказать, что на участке, состоящем из 80 станций «МиниКом DX-500», отслеживается около 18600 контрольных точек. Понятно, что в случае простого «вываливания» такого объема информации на оператора, разобраться в ней сложно даже специалисту высокой квалификации, особенно в том случае, когда необходимо оперативно принять решение во внештатной или аварийной ситуации [13].

Встроенные в систему средства статистического анализа и наглядного отображения накопленной информации позволяют выявлять нестабильно работающие компоненты системы и принимать меры по предотвращению отказов прежде, чем они смогут оказать негативное влияние на обеспечение пользователей надежной и бесперебойной связью. С этой целью, кроме граничных состояний «исправен/неисправен» («зеленый/красный») для объектов контроля предусмотрено промежуточное состояние, условно называемое «желтым», при котором объект исправен и участвует в обслуживании трафика, но в его функционировании наблюдаются сбои, на которые оператору целесообразно обратить внимание. Типичным примером таких сбоев могут быть ошибки CRC для первого уровня потока Е1 или повторы передачи для второго уровня. В системе предусмотрена возможность гибкой настройки пороговых значений для перехода объектов контроля между состояниями «желтое/зеленое». Как правило, они опираются на частоту поступления диагностических сообщений и могут варьироваться в зависимости от типа объекта контроля [13].

Система позволяет постоянно накапливать опыт решений нестандартных ситуаций и вырабатывать для обслуживающего персонала рекомендации по устранению неполадок в автоматическом режиме.

Важной особенностью системы является то, что для сбора диагностической информации и доведения до объектов управляющих воздействий не требуется дополнительной канальной емкости. Транспортировка диагностических сообщений и терминальных команд осуществляется по D-каналу одного из межстанционных потоков Е1. Состав технических средств системы СМА возможно изменять в широких пределах. В случае контроля одного участка, включающего до 30-35 станций «МиниКом DX-500ЖТ», все управление может быть сосредоточено на рабочем месте оператора, состоящего из одного персонального компьютера [7].