Сокращение средней длины АЛ и, конечно, ее предельной протяженности имеет не только очевидное экономическое преимущество. Длинная физическая цепь, как правило, не позволяет обеспечить высокое качество передачи информации. При реализации услуг ЦСИО, когда необходимо организовать передачу цифрового потока по двухпроводной цепи, длинная АЛ может стать просто непреодолимым препятствием.

Перспективные принципы построения абонентской сети должны учитывать два основных аспекта:

- эволюция электросвязи выдвигает существенно новые требования к пропускной способности АЛ и надежности абонентского доступа;

- период эксплуатации абонентской сети (кабельная канализация - от 45 до 60 лет, собственно кабели связи - от 10 до 37 лет значительно превышает длительность функционирования коммутационного оборудования (10 лет для современных цифровых АТС), что стимулирует поиск долгосрочных системных решений [9].

Решению этого вопроса с учетом изложенных выше соображений должен предшествовать анализ существующей сети АЛ, так как она в значительной степени будет определять принципы реализации перспективных вариантов абонентского доступа.

4.2 Структура абонентской сети

С момента создания первых местных телефонных сетей до недавнего времени принципы организации абонентского доступа не претерпели существенных изменений. В городах абонентские сети прокладывались, как правило, в специально строящейся кабельной канализации. Для организации АЛ использовались преимущественно многопарные кабели связи. В сельской местности для подключения абонентов к АТС достаточно широко использовались ВЛС. Применение малоканальных систем передачи на абонентской сети не изменило ее структуру. Типичная структура абонентской сети показана на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Типовая структура абонентской сети: ТА - телефонный аппарат; АП - абонентская проводка; РУ - распределительный участок; МУ - магистральный участок; РК - распределительная коробка; РШ - распределительный шкаф

Представленная модель обычно называется комбинированной системой построения абонентской сети. Термин «комбинированная» подчеркивает тот факт, что на реальных абонентских сетях используется сочетание двух принципов организации абонентского доступа: «шкафная система» и «прямое питание» [9].

До терминала пользователя обычно доводилась АЛ, организованная одним из следующих способов:

- индивидуальная двухпроводная физическая цепь, которая может содержать участки кабеля с различных диаметром жил;

- двухпроводная физическая цепь, используемая, как правило, двумя терминалами, каждому из которых присвоены различные номера (спаренное включение);

- индивидуальный канал ТЧ, организованный малоканальной системой передачи.

Все три варианта не могут рассматриваться как перспективные направления развития абонентских сетей по двум основным причинам: техническим и экономическим.

Технические причины заключаются в низкой надежности абонентской сети и невысоком качестве передачи информации на участке терминал - коммутационная станция. Использование шкафной системы часто приводит к сочленению кабелей, имеющих различный диаметр жил. Это, в свою очередь, существенно затрудняет передачу дискретной информации по АЛ. Особенно большие проблемы возникают при организации доступа к ЦСИО.

Малоканальные системы передачи малоэффективны а их использование приводит к появлению новых видов интерфейсов, усложняет процессы технического обслуживания и т.п.

Экономические причины обусловлены также и тем, что используемые способы построения абонентской сети не приводят к радикальному уменьшению средней длины АЛ. Спаренное включение значительно снижает расход кабельной продукции, но подобная практика не может рассматриваться как перспективное системное решение. При установке цифровых коммутационных станций, позволяющих строить абонентские сети по более прогрессивной технологии, Администрации связи всех стран отказываются от варианта коллективного использования АЛ [9].

4.3 Модель перспективной абонентской сети

Перспективная абонентская сеть должна создаваться, как правило, на этапе цифровизации местной телефонной сети, который подразумевает и существенную модернизацию местной первичной сети. Процесс построения перспективной абонентской сети связан с установкой цифровой коммутационной станции. Его реализация в значительной мере определяется местом установки цифровой коммутационной станции. Если она монтируется как новая РАТС, то структура абонентской сети может быть спроектирована самым оптимальным способом. Если же цифровая коммутационная станция заменяет существующую РАТС, то структура абонентской сети будет в значительной степени определяться топологией кабельной канализации и проложенными ранее кабелями связи.

При проектировании новой цифровой коммутационной станции целесообразно выбрать такую структуру абонентской первичной сети и, соответственно, технические средства ее реализации, которые способны поддержать дальнейшую эволюцию электросвязи. Одно из очевидных решений заключается в построении кольцевой структуры на основе ОК, ЦКУ и МВК по принципам, изложенным во второй главе.

Использование существующей абонентской сети, созданной в свое время для аналоговой РАТС, может, теоретически, осуществляться без всяких ее изменений. На практике обычно требуется подключить ряд новых абонентов, находящихся как в зоне обслуживания демонтируемой аналоговой РАТС, так и за ее пределами. Более того, изложенные выше принципы цифровизации ГТС подразумевают возможность включения в состав абонентской сети новой коммутационной станции всей абонентской сети какой-либо из демонтируемых аналоговых РАТС. Тем не менее, и на базе существующей абонентской сети могут быть организованы фрагменты кольцевой структуры [7].

Принципы выбора и реализации оптимальной структуры абонентской сети подлежат тщательной разработке. Но возможные варианты перспективного абонентского доступа можно представить на гипотетической модели пристанционного участка цифровой коммутационной станции, изображенной на рисунке 4.2. Предложенная модель может рассматриваться как универсальное решение и для ГТС, и для СТС.

Абоненты включаются в цифровую коммутационную станцию одним из следующих способов:

а) посредством индивидуальных двухпроводных физических АЛ, включаемых в кросс цифровой коммутационной станции;

б) через концентраторы, которые посредством ИКМ-трактов включаются прямо в цифровую коммутационную станцию;

в) через мультиплексоры, которые посредством ИКМ-трактов включаются прямо в цифровую коммутационную станцию;

г) через концентраторы, которые, в свою очередь, соединяются с другим концентратором;

д) через концентраторы, которые, в свою очередь, соединяются с мультиплексором;

е) через мультиплексоры, которые в свою очередь, соединяются с другим мультиплексором;

ж) через мультиплексоры, которые в свою очередь, соединяются с другим концентратором;

з) посредством индивидуальных АЛ, образованных так называемыми радиоудлинителями;

и) посредством цифровых систем с множественным доступом, сопрягаемым с цифровой коммутационной станцией по ИКМ-трактам.



Рисунок 4.2 - Перспективные варианты абонентского доступа

Первый вариант (а) относится исключительно к абонентам, расположенным в непосредственной близости от коммутационной станции. В принятой терминологии данный вариант называется «прямым питанием» и рекомендуется к использованию в пределах окружности с радиусом порядка 500 м, в центре которой находится коммутационная станция. Указанная величина определена путем технико-экономических вычислений, основанных на старых ценах на кабельную продукцию. В перспективной абонентской сети оптимальный радиус зоны «прямого питания» будет, вероятно, существенно меньше.

Вариант (б) может рассматриваться как эффективный способ подключения достаточно большой группы абонентов. Конкретная величина, определяющая границу целесообразности этого варианта, зависит от многих факторов, характеризующих как конкретную местную сеть, так и тип используемого коммутационного оборудования.

Третий вариант (в) фактически обеспечивает прямое включение АЛ в коммутационную станцию. Если учесть, что стандартные ЦСП организуют 30, 120, 480 и т.д. каналов, то интуитивно можно предположить, что использование мультиплексора будет целесообразным, когда необходимо подключить группу АЛ, емкостью от 20 до 30 линий, от 100 до 120 линий и т.д.

В настоящее время основное внимание уделяется вариантам внедрения цифровых АТС с концентраторами, но, тем не менее, мультиплексоры также достаточно широко применяются в ряде стран Можно считать, что каждая коммутационная станция выполняет две основные функции: установление соединения между абонентами и концентрация нагрузки с целью эффективного использования ресурсов первичной сети [7].

Тенденции развития электросвязи позволяют выдвинуть гипотезу, что постепенно область эффективного применения мультиплексоров будет расширяться, когда речь идет о так называемых проводных средствах связи. Такое утверждение может быть обосновано тремя основными факторами.

Во-первых, самая перспективная направляющая система (ОК) позволяет обеспечить достаточно большое число каналов различной пропускной способности (в соответствии с терминологией МСЭ от B-канала на скорости 64 кбит/с до канала H4 с пропускной способностью порядка 140 Мбит/с). По мере внедрения ОК значение функций концентрации нагрузки будет, очевидно, терять актуальность.

Во-вторых, замена достаточно сложного концентратора на простой мультиплексор обеспечивает повышение надежности местной сети и снижает время на локализацию неисправности и ремонт оборудования. Последнее обстоятельство представляется весьма важным аргументом особенно для сельской местности.

В-третьих, введение таких новых услуг как, например, Интеллектуальная Сеть потребует достаточно существенных изменений в концентраторах, что, в ряде случаев (с учетом специфики сельской связи), может оказаться весьма трудоемкой задачей как в техническом, так и организационном плане. Аналогичные изменения потребуются, очевидно, и при переходе к широкополосной ЦСИО [9].

Следующие четыре примера (г, д, е, ж), относящиеся к так называемой двухступенчатой структуре абонентской сети, представляют различные комбинации второго и третьего вариантов. Они могут оказаться полезными либо для подключения группы АЛ малой емкости, удаленных абонентов и рационального использования ЦСП высших порядков.

Под термином «радиоудлинитель» - вариант (з) - понимается комплекс оборудования (приемник и передатчик) для создания одной АЛ, включаемой в абонентский комплект коммутационной станции. Последний вариант представляет интерес преимущественно для сельской местности и кратко рассмотрен в предыдущем разделе.

Предложенная модель охватывает почти все возможные перспективные варианты абонентского доступа. С другой стороны, она отражает ту структуру абонентской сети, которая оптимальна на этапе создания ИЦС и, частично, узкополосной ЦСИО. Дальнейшая эволюция электросвязи стимулирует поиск новых концепций реализации абонентского доступа; некоторые из них анализируются в следующем параграфе.

4.4 Новые концепции реализации абонентской сети

4.4.1 Классификация видов доступа

Кабели связи с металлическими жилами будут еще очень долго эксплуатироваться на абонентских сетях, но новые концепции абонентского доступа разрабатывались с максимальной ориентацией на другие направляющие системы. В недалекой перспективе возможные варианты абонентского доступа можно будет классифицировать на четыре больших класса:

- доведение ОК непосредственно до терминального оборудования, расположенного в помещения пользователя (CPE - Customer Premise Equipment);

- доведение ОК до некоторой промежуточной точки, из которой к абоненту будет доходить другая направляющая система (преимущественно - существующие кабели с металлическими жилами);

- обеспечение доступа к сети электросвязи без использования проводных средств (wireless);

- сочетание двух или, даже, всех трех из перечисленных вариантов.

Очевидно, первый вариант будет оптимальным при реализации стыков пользователь-сеть широкополосной ЦСИО, особенно на скоростях 622 Мбит/с и выше. Классификация стратегий применения ОК на абонентской сети, в соответствии с которой рассматриваемое решение соответствует варианту FTTH (Fiber To The Home) [9].

Второй вариант может рассматриваться как оптимальное решение на достаточно длительный период, так как спрос на широкополосные услуги будет формироваться постепенно и, безусловно, не приведет к стопроцентному внедрению широкополосной ЦСИО. Все сценарии реализации данного варианта укладываются в одну из упомянутых концепций FTTB, FTTF, FTTC, FTTO. Иногда вводят еще одну аббревиатуру - FTTZ (Fibre To The Zone); термин «зона» используется для обозначения области обслуживания удаленного модуля коммутационной станции (концентратора или мультиплексора). Все эти сценарии можно рассматривать как подмножества архитектуры, именуемой как «Пассивная оптическая сеть» (PON - Passive Optical Network). Данный термин обычно означает, что на участке абонентского доступа используются пассивные разветвители; это обеспечивает при длинах волн 1,3 мкм или 1,55 мкм дальность связи до 10 км [9].

Третий вариант представляет одно из самых перспективных направлений эволюции абонентского доступа. Эта технология, в свою очередь, представлена следующими направлениями [9]:

- бесшнуровые (cordless) терминалы, из которых основную массу составляют ТА;

- системы типа Telepoint, обеспечивающие возможность исходящей связи;

- системы персональной связи, обеспечивающие как исходящую, так и входящую связь с портативного терминала;

- системы связи с подвижными объектами, поддерживающие услуги электросвязи для абонентов, находящихся в автомашинах, поездах и других транспортных средствах.

Два последних варианта носят, скорее, более общий характер. По этой причине они рассматриваются отдельно в пятой главе.

Все перечисленные виды перспективного доступа к сети электросвязи могут быть представлены несколькими концепциями.

4.4.2 Концепции IFOS, TPON, BPON и BIDS

Концепция IFOS (Integrated Fibre-Optic Subscriber system) была сформулирована специалистами NTT как часть общего плана модернизации национальной сети электросвязи. Она основана на тщательном прогнозе перспективных услуг и оценке соответствующего трафика. Концепция IFOS учитывает, что различные классы пользователей будут предъявлять существенно отличающиеся требования к пропускной способности абонентской сети. Это следует из того факта, что даже при формирования группы пользователей широкополосной ЦСИО, для которых требуется пропускная способность не менее 155 Мбит/с, значительная доля абонентов будет - как и прежде - использовать только канал ТЧ [9].

По оценке авторов концепции применение ОК на абонентской сети пройдет три основных фазы. Сначала ОК будут преимущественно использовать для предоставления цифровых каналов с пропускной способностью 64 кбит/с и первичных трактов ЦСП. На этом этапе предполагается широкое применение ОК для доступа к узкополосной ЦСИО. На второй фазе добавятся широкополосные каналы, передающие информацию в одном направлении (распределение программ кабельного телевидения, высококачественного звукового вещания и т.п.). Третья фаза подразумевает возможность предоставления дуплексных широкополосных каналов, используемых, например, для организации стыков пользователь-сеть в широкополосной ЦСИО.

В результате такой эволюции будет создана многофункциональная оптическая абонентская сеть, модель которой показана на рисунке 4.3 [7].

Специалисты NTT, разработавшие концепцию IFOS, считают, что переход к полностью оптическим абонентским сетям в Японии произойдет к 2015 году. Процесс преобразования существующей абонентской сети в оптическую потребует значительных инвестиций. Авторы концепции IFOS проанализировали два подхода к внедрению ОК.

Первый сценарий предусматривал организацию оптических линий только тем пользователям, которым необходимы услуги узкополосной ЦСИО. Второй сценарий ориентирован на использование ОК в предварительно выбранных районах, где ожидается спрос на услуги, требующие предоставления широкополосных или, по крайней мере, высококачественных каналов. В результате технико-экономических расчетов авторы концепции пришли к выводу, что второй подход позволит на 15% снизить капитальные затраты на модернизацию абонентской сети.



Рисунке 4.3 - Модель многофункциональной абонентской оптической сети: 1 - блок приема теле- и радиопрограмм; 2 - коммутационное поле для трактов 2 Мбит/с; 3 - коммутационное поле для широкополосных каналов; 4 - цифровой кроссовый узел; 5 - линейный блок абонентской сети; 6 - блок подключения терминалов по физическим линиям; 7 - блок окончания абонентских линий; 8 - пассивный разветвитель оптического кабеля; 9 - оптический блок сетевого окончания; 10 - терминалы абонентской сети; 11 - блок для поддержки системы персональной связи; 12 - шлюз с локальной сетью; 13 - система технической эксплуатации

Концепция TPON (Telephony over a Passive Optical Network) рассматривается как одно из весьма экономичных решений по использованию ОК на абонентской сети. Обычно абонентские сети, основанные на концепции TPON, имеют радиально-узловую структуру. Номенклатура цифровых каналов и трактов, обеспечиваемая на оптической абонентской сети, достаточна широка. Это объясняется тем, что абонентская сеть должна поддерживать как существующие, так и перспективные вторичные сети электросвязи. Модель абонентской сети, соответствующая концепции TPON, представлена на рисунке 4.4. Оборудование для данной концепции использования ОК на абонентских сетях выпускается серийно рядом зарубежных фирм и находит широкое практическое применение [9].

Рисунок 4.4 - Модель абонентской сети по концепции TPON

Концепция BPON (Broadband over a Passive Optical Network) является развитием предыдущего варианта. Реализация концепции BPON предусматривается тогда, когда возникает спрос на широкополосные услуги. Один из наиболее простых сценариев предоставления широкополосных каналов заключается в использовании другой длины волны, что иллюстрируется структурой абонентской сети, показанной на рисунке 4.5.



Рисунок 4.5 - Модель абонентской сети. Концепция BPON: NT - сетевое окончание; ET - станционное окончание

Подобный подход к поддержке широкополосных услуг может стать весьма эффективен, если определенная база (собственно ОК и соответствующая инфраструктура) уже реализована на этапе построения абонентской сети в соответствии с концепцией TPON. На практике часто будут встречаться ситуации, когда широкополосные услуги требуются пользователям, в зоне расположения которых еще не проложен ОК и его использование для других целей малоэффективно.

Для подобных ситуаций разработана концепция BIDS (Broadband Integrated Distributed Star), ориентированная на предоставление широкополосных каналов. Слово Star (звезда) в названии концепции подчеркивает тот факт, что к каждому сетевому окончанию подводится индивидуальное волокно [9].

Структура абонентской сети, построенной по концепции BIDS показана на рисунке 4.6. Следует подчеркнуть, что данная концепция не относится к вариантам организации доступа к широкополосной ЦСИО. Телевизионный и другие широкополосные сигналы, получаемые со стороны станционного оборудования, являются аналоговыми и объединяются с речевой информацией, преобразованной в цифровой вид, только для передачи по единой направляющей системе.

Рисунок 4.6 - Модель абонентской сети. Концепция BIDS

Четыре приведенные выше концепции не охватывают все возможные варианты использования ОК на абонентских сетях, но, по всей видимости, определяют основные сценарии модернизации абонентских сетей.

4.4.3 Доступ по эфиру

На этапах установления соединения и разговора обычные телефонные терминалы не позволяют абоненту перемещаться в пространстве за исключением, конечно, пределов, определяемых длиной шнура микротелефонной трубки. В ряде случаев необходимо или, по крайней мере, удобно обеспечить абоненту возможность перемещаться в определенном пространстве. В качестве паллиативных решений могут рассматриваться варианты установки нескольких параллельных ТА, многофункциональных терминалов с громкоговорящей связью и т.п. Но на практике наибольшее распространение получили бесшнуровые ТА.

Эти терминалы обычно состоят из двух функциональных блоков. Первый блок подключается к абонентской проводке и не перемещается, а второй, выполненный, как правило, в виде микротелефонной трубки, может переноситься абонентом. Переносимый блок содержит микрофон, телефон, тастатуру для набора номера и элемент питания (аккумулятор). Расстояние, на которое может быть удален переносимый блок определяется как самим ТА, так и характеристиками помещения, в котором он эксплуатируется.

Существенной проблемой применения бесшнуровых ТА становится их электромагнитная совместимость с другими радиоэлектронными средствами. Используемые в странах СНГ в том числе в нашей стране зарубежные бесшнуровые ТА работают в различных частотных диапазонах. В ряде случаев использование этих терминалов приводит к заметным помехам на телевизионных экранах. Второй аспект данной проблемы заключается в том, что в соседних помещениях (офисах или квартирах) могут использоваться бесшнуровые терминалы, работающие на одной частоте. В этом случае возникают очевидные проблемы, которые связаны как с техническими, так и с правовыми аспектами. Бесшнуровые ТА должны быть также совместимы и с другими техническими средствами, использующими эфир как средство доступа абонентов к сети электросвязи.

С учетом подобных соображений национальные Администрации связи осуществляют определенный контроль за использованием подобных технических средств. Европейским институтом ETSI разработан ряд соответствующих документов, из которых для бесшнуровых ТА наибольшее значение имеет стандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications) Спецификация DECT - как и международный стандарт CT2 - распространяется на широкий спектр технических средств, что может быть проиллюстрировано с помощью рисунка 4.7. На этом рисунке приведены еще два стандарта (DSC 1800 и GSM).

Аспекты стандарта DECT для бесшнуровых УПАТС будут изложены в пятой главе, а относительно бесшнуровых ТА следует подчеркнуть одно весьма существенное обстоятельство. Современные бесшнуровые терминалы должны иметь возможности выбора такой несущей (в стандартизованном частотном) диапазоне, которая обеспечит оптимальные условия передачи информации.

Следующий шаг в расширении области возможного передвижения абонента - как следует из рисунка 4.7 - сделан в системе Telepoint. Это стало возможным за счет успехов микроэлектроники, позволившей разместить в одном портативном терминале и ТА и соответствующие радиотехнические устройства.

Терминал системы Telepoint предназначен только для установления исходящих соединений. Именно эта его особенность обеспечивает приемлемые стоимостные показатели системы Telepoint.

Для реализации системы Telepoint необходима установка нескольких базовых станций, на которых размещено радиотехническое оборудование для связи с находящимися в зоне обслуживания терминалами. Базовая станция имеет также СЛ с одной из коммутационных станций ТФОП. Зона обслуживания базовой станции составляет, как правило, круг с диаметром порядка 200 метров.

Рисунок 4.7 - Основные стандарты радиотелефонных систем

Доступ к сети электросвязи по эфиру представляет одно из самых динамичных направлений из всех сценариев абонентского доступа. Поэтому можно ожидать формирование новых концепций этого вида сопряжения терминального оборудования пользователей с коммутационными станциями сетей электросвязи.

Если рассматривать существенные качественные изменения, происходящие в нашей стране, с точки зрения ее интеграции в мировое сообщество, то очевидными становятся те новые требования, которые предъявляются к средствам телекоммуникаций. В настоящее время и в обозримой перспективе эти требования ложатся на ТФОП, которая обеспечивает основные услуги по передаче речевой и некоторых других видов информации. Соответственно и местные телефонные сети - как неотъемлемая часть национальной ТФОП - должны удовлетворять современным потребностям по обмену диалоговой информацией.

Решение подобной задачи будет, очевидно, длительным и сложным - с технической, финансовой и организационной точек зрения - процессом. Одним из начальных этапов этого процесса должен быть анализ принятых много лет назад системно-сетевых решений с точки зрения их соответствия требованиям, определяемых эволюцией ТФОП.

Развивая это следует выделить, по крайней мере, три проблемы, от решения которых будут в значительной мере зависеть технические и экономические показатели ТФОП, а, следовательно, и перспективных сетей электросвязи.

Во-первых, специалисты, занимающиеся различными аспектами модернизации местных телефонных сетей (научные исследования, разработка оборудования, проектирование, эксплуатация) должны осознать или, в крайнем случае, принять как аксиому тот факт, что внедрение цифровой коммутационной техники не может рассматриваться как ввод новой АТС или замена существующей аналоговой станции, а является весьма существенной качественной реконструкцией ТФОП. По этой причине большинство системно-сетевых решений, оптимальных при переходе от декадно-шаговых АТС к координатным системам, могут оказаться непригодными на этапе цифровизации местных телефонных сетей.

С точки зрения организации разработок цифрового коммутационного оборудования это означает, что попытки создания нескольких типов АТС, специализированных, тем более, для междугородной сети, городской и сельской связи, не приведут к нормальным процессам цифровизации ТФОП. По этой причине факт ожидаемого появления на СТС девяти типов коммутационных станций с программным управлением требует тщательного анализа [4].

Относительно проблем прикладных научных исследований, проектирования и эксплуатации целесообразно, в свою очередь, выделить следующие моменты:

- внедрение коммутационных станций большой емкости с широким использованием выносов (концентраторов и мультиплексоров) для оптимального построения абонентской сети, которая является одним из самых дорогих элементов местной сети;

- реализация того перечня услуг, который действительно пользуется спросом у абонентов местных телефонных сетей;

- отказ от попыток сохранить такие анахронизмы электромеханических систем АТС как, например, спаренное включение ТА;

- рациональная организация процессов технической эксплуатации, начиная с аспектов диагностики отказов и заканчивая организацией центров ремонта, генерации программного обеспечения и подготовки соответствующего инженерно-технического персонала.

Во-вторых, необходима разработка технической политики в части системы сигнализации на ТФОП. Существующие системы сигнализации были разработаны с существенными отступлениями от международных стандартов. В условиях импорта коммутационного оборудования сложившаяся ситуация приводит к дополнительным расходам, связанным с адаптацией соответствующих аппаратно-программных средств. Не менее существенно и то, что используемые на местных телефонных сетях системы сигнализации не обеспечивают ряд перспективных требований, касающихся, например, системы связи с подвижными объектами и использования ССС в сельской местности. Представляется очень важным, чтобы при разработке аппаратно-программных средств для системы общеканальной сигнализации были бы полностью выполнены соответствующие рекомендации МСЭ и ETSI.

В-третьих, требуется ревизия плана нумерации ТФОП. Необходимость этой работы уже стала очевидна ряду Администраций связи тех ГТС и СТС, которые почти исчерпали возможности существующей системы нумерации. Проблемы с нумерацией возникли и перед большинством Администраций связи коммерческих сетей. По мере развития систем связи с подвижными объектами, предоставления некоторых видов услуг электросвязи необходимость пересмотра плана нумерации станет весьма актуальной. Подобные мероприятия обычно осуществляются превентивно. Поэтому разработка нового плана нумерации на казахстанской ТФОП может рассматриваться как одна из первоочередных задач.

Три перечисленные задачи могут, в принципе, рассматриваться как самостоятельные проблемы, но меры по их решению целесообразно сформулировать как разделы единой программы модернизации ТФОП. Из материала, изложенного выше, на место в подобной программе могут, вероятно, претендовать проблемы рационального создания коммерческих сетей, использования радиосредств и систем спутниковой связи в сельской местности, и принципы модернизации абонентских сетей.

5. Охрана труда и техника безопасности

5.1 Общие положения

Охрана труда представляет собой действующую на основании соответствующих законодательных и иных нормативных актов систему социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе труда [26].

Под системой безопасности жизнедеятельности понимают научных знаний о сохранение жизни, здоровья и обеспечении безопасности человека при любых видах его деятельности и в любой сфере обитания.

В качестве основных задач безопасности труда можно выделить:

- идентификация опасных и вредных факторов среды;

- разработка комплекса мероприятий по их устранению или защите человеческого организма от негативного из воздействия.

Закон «Охрана труда» направлен на обеспечение права работников на охрану труда, устанавливает основные принципы национальной политики в этой области в целях предупреждения здоровья на производстве, сведения к минимуму опасных и вредных производственных факторов и распространяется на все виды хозяйственной деятельности и предприятий независимо от форм собственности [1].

5.2 Обеспечение условий труда и безопасности жизнедеятельности оператора ЭВМ

Меры безопасности при работе на персональном компьютере. В настоящее время на предприятиях связи, работа, непосредственно связана с персональном компьютером. В нашем случае обслуживание цифровой АТС и системы передачи.

При работе на компьютере так же необходимо соблюдать меры осторожности во избежание поражения электрическим током:

- не открывать работающий системный блок или монитор;

- не работать за компьютером, находящимся в открытом состоянии;

- следить за исправным состоянием сетевых вилок и розеток и надежной их изоляцией.

Среди гигиенических проблем современности, проблемы гигиены труда пользователей персонального компьютера относят к числу наиболее актуальных, поскольку непрерывно расширяется круг задач решаемых компьютером, и все больше контингенты людей вовлекаются в процесс использования вычислительной техники [27].

Совокупность изменений, наблюдаемых в состоянии здоровья профессиональных пользователей информационных технологии, включает заболевания опорно - двигательного аппарата, органов зрения, центральной нервной и сердечно - сосудистой системы, желудочной - кишечного тракта, аллергические расстройства, отмечают осложнения беременности и родов, неблагоприятное влияния на плод. Получены данные о повышенном уровне онкологических заболеваний [27].

По мере накопления новых данных по рассматриваемой проблеме условиями труда и состоянием опорно-двигательного аппарата (рук, шеи, плечевого пояса, спины) связанны с вынужденной рабочей позой, гиподинамией в сочетании с монотонностью труда. Часто на рабочих местах отсутствует специализированная мебель и с эргономических позиций организация рабочих мест неудовлетворительна. Характерной особенностью труда за компьютером является необходимость выполнения точных зрительных работ на светящимся экране, в условиях перепада яркостей в поле зрения, наличии мельканий, неустойчивости и нечеткости изображения. Объекты зрительной работы находятся на разном расстоянии от глаз пользователя (от 30 до 70 см) и приходится часто переводить взгляд в направлениях экран - клавиатура - документация (согласно хронометражным данным от 15 до 50 раз в минуту ) [27].

Частая переадаптация глаза к различным яркостям и расстояниям являются одним из главных негативных факторов при работе с дисплеями. Неблагоприятным фактором сетевой среды является несоответствие нормативным значениям уровней освещенности рабочих поверхностей стола, экрана, клавиатуры. Нередко на экранах наблюдаются зеркальное отражение источников и окружающих предметов. Все выше изложенное затрудняет работу и приводит к нарушению основных функций зрительной системы [27].

Труд непосредственно, связан с использованием персонального компьютера в работе относится к формам труда с высоким нервно-эмоциональным напряжением. Это обусловлено необходимостью постоянного слежения за динамикой изображения, различения текста рукописных и печатных материалов, выполнением машинописных и графических работ. В процессе работы требуется постоянно поддерживать активное внимание [27].

В настоящие время очевидно, что компьютерные технологии являясь великим достижением человечества, имеют отрицательные последствия для здоровья людей. На сегодня стоит снизить ущерб от вреда здоровью. Для этого необходимо соблюдение установленных гигиенических требований к режимам труда и организации рабочих мест. Профессиональные пользователи информационных технологии должны проходить обязательные предварительные при поступлении на работу и периодический медицинские осмотры. Беременные женщины не допускаются к выполнению работ, связанных с компьютером. Необходимо использовать уже имеющиеся разработки по профилактике нарушений в состоянии здоровья работающих.

Кроме перечисленных факторов на рабочем месте специалистов по компьютерным технологиям могут иметь место шум, нарушением ионный режим, неблагоприятные показатели микроклимата. В воздухе могут содержатся химические вещества (озон, фенол, стирол, формальдегиды и др.), что наблюдается при установке на малых площадках большого числа компьютеров и несоблюдении требований к организации рабочих мест [27].

Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья операторов ЭВМ, использующих вычислительную технику, на протяжении длительного времени должны устанавливаться регламентированные перерывы. Время регламентированных перерывов в течение работы следует устанавливать, в зависимости от ее продолжительности, вида и категории трудовой деятельности. Продолжительность непрерывной работы за компьютером без регламентированного перерыва не должна превышать 2 часов.

Для защиты собственного зрения необходимо предпринимать соответствующие меры, то есть находясь за компьютером, желательно соблюдать дистанцию: расстояние от глаз до монитора должно быть не менее 50 см. Такое же расстояние или больше должно оставаться между вашим монитором и сидящим спереди человеком.

Оптимальная продолжительность работы за компьютером не должно превышать 4-6 часов в день.

С целью уменьшения отрицательного влияния монотонии применяется чередование операций осмысленного текста и числовых данных (изменение содержания работы).

В случаях возникновения у работающих за компьютером зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений, несмотря на соблюдение санитарно - гигиенических, эргономических требований, режимов труда и отдыха следует принимать индивидуальный подход в ограничении времени работ с вычислительной техникой. И коррекцию длительности перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использованием компьютерных систем.

Поскольку для работы компьютером должна быть допустимая естественная и искусственная освещенность, то в данном дипломном проектировании приводится расчет искусственного освещения.

5.3 Освещение рабочих мест оператора ЭВМ

Хорошее освещение рабочих мест - одно из важнейших требований охраны труда. При недостаточном освещении зрительное восприятие снижается, развивается близорукость, появляются болезни глаз и головные боли. Из-за постоянного напряжения зрения наступает зрительное утомление. При недостаточном освещении работающий наклоняется к оборудованию, вследствие чего возрастает опасность несчастного случая. Постоянный перевод взгляда с достаточно освещенного предмета на плохо освещенный вызывает профессиональную болезнь - нистагм. Длительная работа при высокой освещенности может привести к светобоязни - повышенной чувствительности глаз к свету с характерным слезотечением, воспалением слизистой оболочки или роговицы глаза.

Ниже приведен расчет искусственного освещения для безопасности жизнедеятельности оператора ЭВМ (все современные системы телекоммуникации управляются с помощью программно-управляемых микропроцессоров).

Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения.

В производственных помещениях в случаях преимущественной работы с документами допускается применение системы комбинированного освещения.

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа 400 лк. Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов.

В качестве источников света при искусственном освещении применяются преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ.

Допускается применение лампы накаливания в светильниках местного освещения. Рекомендуется использовать комбинированную систему освещения производственного помещения (Е_нк=500 лк).

Для того чтобы рассчитать число светильников в осветительной установке мы используем формулу [26]:

(5.1)

где - нормированная освещенность рабочей поверхности в системе общего освещения 200 лк; S - площадь помещения, равная 44,6 м²; - коэффициент запаса, равный 1,4; Z - коэффициент неравномерности освещения, равный 1,1 для люминесцентных ламп; n - количество ламп в одном светильнике; j - коэффициент использования в долях единицы; ф - световой поток одной лампы, лм.

Прежде всего, необходимо найти расчетную высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью, которая определяется по формуле [26]:

h=H_n - h_c - h_p (5.2)

где H_n - высота помещения, равная 2,7 м; h_c - расстояние светильника до потолка; h_p - высота рабочей поверхности, равная 0,8.

Норма освещенности в системе комбинированного освещения Е_нк=500 лк, а нормированная освещенность в системе общего освещения Е_но=200 лк, нормированная освещенность, создаваемая светильниками местного освещения Е_нм=300 лк (т. е. Е_нм=Е_нк-Е_но=500-200=300). В данном случае необходимо провести проектирование световой установки, используя светильник ЛСПО1 с газоразрядными лампами (2*80) [26].

Сначала определим расчетную величину высоты подвеса светильника:

h= 2,7 - 0,184 - 0,8=1,72 м

Для определения коэффициента использования необходимо рассчитать индекс помещения, который рассчитывается по формуле [26]:

(5.3)

где А - длина помещения, равная 5м; В - ширина помещения, равная 3м.

Коэффициент использования излучаемого светильниками светового потока зависит от типа КСС светильника (в нашем случае, это тип Г), от геометрических параметров производственного помещения (индекса помещения) и коэффициента отражения потолка, стен, рабочей поверхности или пола [26].

Коэффициент запаса учитывает возможность уменьшения освещенности в процессе эксплуатации осветительной установки и для чистых производственных помещений равен 1,4. Световой поток находится в зависимости от типа и мощности используемой в светильнике лампы [26].

В системе комбинированного освещения нормированная освещенность рабочей поверхности равна Е_но. Коэффициент неравномерности освещения для люминесцентных ламп равен 1,1 [26].

Количество ламп в одном светильнике ЛСПО1, который используется в нашем помещении, равно 2. Коэффициент использования излучаемого светильниками светового потока примем равным 0,8. Обладая всеми необходимыми данными можно рассчитать число светильников в осветительной установке по следующей формуле [26]:



Т.е. в помещении должно быть 2 светильников, размеры которых следующие: ширина - 0,418, длина - 1,536.

Рабочие места с ЭВМ по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева. Расстояние между столами в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого видеомонитора - 2 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - 1,2 м.

Контроль освещенности можно выполнить с помощью люксметра, например, Ю-116 или Ю-117, или аналогичными приборами [26].

5.4 Электробезопасность

Деятельность любого предприятия зависит от того, насколько правильно она спроектирована, обеспечена соответствующими помещениями, как подобрано и расставлено в ней необходимое оборудование, обеспечивающее нормальный производственный процесс. Планировка производственного помещения (включая планировку дополнительных производственных объектов) в целом, а также размеры помещений всех объектов, в том числе и уличной площадки, определяются по действующим нормативам, обеспечивающим безопасные и оптимальные условия для работающих людей.

Важнейшим мероприятием, направленным на предупреждение несчастных случаев, является обязательное проведение производственных инструктажей. Вводный инструктаж проходят все сотрудники, впервые поступающие на работу. Инструктаж на рабочем месте и повторный инструктаж проводятся для закрепления и проверки знания правил и инструкций по безопасности труда и умения практически, применять навыки. Внеплановый инструктаж проводится при приобретении нового оборудования и т.д.

Все эксплуатируемые электрооборудования на предприятиях связи заземляются, т.е. соединяют металлические части с заземлителями, проложенными в земле. Благодаря этому при включении человека в цепь через его тело проходит ток, не представляющий опасности для жизни.

Электроустановка мощностью 200 кВт имеет напряжение питания 380/220В. Исполнение питающей сети - трехфазная четырехпроводная с глухо заземленной централью.

В помещении, где модернизируется оборудования связи (с. Урюпинка) применялся контурный вид заземление. Для контура заземления помещения использованы трубы стальные диаметром 50 мм, длиной 3 м, заглубленные на 1 м. Полоса связи заземлителей - стальная, ширина полосы 40 мм. Почва - двухслойная (верхний слой - суглинок, нижний - песок). Высота верхнего слоя составляет 2 м.

Предполагается оборудовать защитным заземлением новую электроборудования и располагающуюся в здании, имеющим геометрические размеры представленные рисунком 5.1.

Рисунок 5.1 - Геометрический размер здания

Минимальное расстояние установки заземлителей с=1 м, обусловлено особенностями конструкции здания и фундамента, в частности.

Ставится задача рассчитать количество труб, составляющих контур заземления нейтрали.

1. Определим норму сопротивления заземления.

Согласно указаниям Правил устройства электроустановок сопротивление защитного заземления в любое время года для электроустановок до 1000 В при мощности более 100 кВА не должна превышать 4 Ом. R_н ? 4 Ом [26].

2. Определяем расчетное значение удельного сопротивления грунта в месте установки устройств заземления.

По данным таблицы 2 и условиям задачи удельное сопротивление грунта верхнего слоя (суглинка) составляет p₁ = 1 · 10² Ом · м, а нижнего слоя (песка) p₂ = 7 · 10² Ом · м [26].

3. Выбираем схему размещения заземлителей следующего типа (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 - Схема размещения заземлителей

Число заземлите лей n = 10, расстояние между ними выбираем таким образом, чтобы выполнялось условие размещения заземлителей в установке, представленное в постановке задачи. Используя рисунок 5.3 проведем ряд вычислений:



Рисунок 5.3 - Расстояние между заземлителями

Итак, a₁ = а + 2с, b₁ = b + 2c

Таким образом, длина общего контура заземления при выбранной нами схеме размещения и данных задачи конструирования должна быть не менее значения, представленного следующим выражением:

L = 2*(a + b + 4c) (5.4)

L = 2*(15 + 10 + 4*1) = 58 м

Исходя из этого, делаем вывод о значении величины расстояния между одиночными заземлителями в контуре. Это значение а должно быть равно или больше величины L/n =5,8 м.

Для определенности примем а = 6 м. Находим коэффициент з_в использования вертикальных заземлителей с помощью рисунка 4. Отношение расстояния между трубами а к длине труб составляет 6/3 = 2, число труб в контуре n = 10. Тогда коэффициент з_в ? 0,685. Найдем коэффициент з_г использования горизонтальных заземлителей с помощью рисунка 5. Имеем, з_г = 0,4 [26].

4. Определяем расчетное сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_в выбранного профиля.

Для этого используем формулу для случая типа заземлителя - трубчатый в двухслойном грунте.

(5.5)

где p₁ - удельное сопротивления грунта верхнего слоя (Ом · м), р₂ - удельное сопротивления грунта нижнего слоя (Ом · м); l - длина трубы (м); h - высота верхнего слоя почвы (м); r₀ - радиус сечения трубы (м).

Ом

5.Определяем сопротивление соединительных полос R_r без учета коэффициента использования.

Тип заземлителя - горизонтальный, протяженный в однородном грунте (металлическая полоса). Полоса связи находиться в верхнем слое грунта, поскольку глубина заземления t = 1 м совместно с высотой полосы, которая в свою очередь < b, будет равна величине, меньшей высоты верхнего уровня грунта. Таким образом, в формуле расчета R_r в качестве р будем брать p₁. Итак,

(5.6)

где p₁ - удельное сопротивления грунта верхнего слоя (Ом · м); l₁ = аЇ*(n - 1); h - высота верхнего слоя почвы (м); b - ширина полосы связи (м); t - глубина заложения заземлителя (м).

Данная формула применима для вычисления сопротивление соединительной полосы при выполнении следующих условий:

l₁ >> d, l₁ >> 4t, где d = 0,5b.

Проверим истинность условий:

d = 0.5*0.04 = 0,02,

l₁ = 9*6 = 54.

Очевидно, условия выполняются. Поэтому, мы вправе произвести вычисление величины R_r.

Ом

6. Определяем сопротивление полученного контура с использованием формулы:

R = (5.7)

Ом

7. Проверяем условие R ? R_н (с условием того, что R расчетное должно быть на 0,2-0,3 Ом ниже).

Очевидно, что R > R_н.

Так как сопротивление рассчитанного контура больше нормированного значения сопротивления повторим вычисления при изменении числа заземлителей n.

Примем n = 12.

з_в ? 0,67, з_г ? 0,38.

 Ом

Ом

Ом

R > R_н, повторяем вычисления, полагая n = 16 шт.

з_в ? 0,66, з_г ? 0,36.

Ом

Ом

Ом ? 4 Ом

Так как сопротивление рассчитанного контура незначительно меньше установленной величины (< 4 Ом), то условиям безопасности будет удовлетворять контур из 16 труб и соединительной полосы L = 96 м.

Существует другой способ уменьшения расчетного сопротивления контура заземления. Для этого следует изменить длину одиночных заземлителей. При этом очевидно, возможно уменьшить расход стальных труб на устройство контура.

Пусть l =2 м, n = 10, остальные условия задачи оставим без изменений. Проведем расчет сопротивления контура R при этих предположениях без комментариев к поэтапным вычислениям.

Итак, n = 10, отношение расстояния между трубами к длине трубы = 3.

з_в ? 0,0,735, з_г ? 0,56.

Ом

 Ом

Ом

6. Охрана окружающей среды

Общие положения.

Интенсификация производства, сельского хозяйства, внедрение информационных технологий, глобальная компьютеризация всех отраслей деятельности человека существенно меняют среду его жизнедеятельности.

Проблемой создания здоровых и безопасных условий труда занимается система обеспечения жизнедеятельности человека. Именно эта система направлена на оптимизацию взаимодействия людей с техническими средствами и окружающей средой в целях обеспечения сохранения здоровья и работоспособности человека.

При решении технических задач необходимо учитывать последствия взаимодействия производственной среды с окружающей природной средой. Проблемы экологии, охраны окружающей среды становятся важнейшими как в социальной, так и в экономической сферах, поскольку последствия хозяйственной деятельности человека приобретают глобальные масштабы [26].

Многообразие переплетающихся между собой процессов, связывающих человеческий организм и среду его обитания, требуют комплексной оценки последствий непреднамеренного воздействия на окружающую среду и целенаправленного преобразования природы. Поэтому в решение современной экологической проблемы должны вносить вклад все области научного знания и отрасли техники.

Человеческое общество воздействует на различные компоненты природной среды: атмосферу (выбросы газов, аэрозолей, твердых частиц), гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание искусственных водохранилищ, сброс жидких отходов, загрязненных и нагретых вод) и литосферу (добыча ископаемого сырья, изменение ландшафтов, захоронения вредных отходов). В настоящее время такие воздействия приобретают глобальный характер, затрагивая все континенты нашей планеты.

Наиболее опасным видом непреднамеренного воздействия на природную среду является ее загрязнение промышленными выбросами, накапливающимися и концентрирующимися в окружающей среде. В каждом из процессов взаимодействия химических элементов со средой и живыми организмами возможно появление неустойчивых состояний и цепных реакций, а воздействие продуктов загрязнения на данный организм или популяцию может оказаться лишь началом цепи событий в биосфере [26].