Расчет параметров коммутируемой телекоммуникационной сети

В данной курсовой работе необходимо произвести расчет основных параметров коммутируемой сети: разработать схемы организации связи коммутационных станций, каналов; децентрализованных и централизованных систем сигнализации и синтез модулей цифровой коммутации.

Основная задача курсовой работы - закрепление навыков расчета основных параметров коммутируемой сети. Кроме того, в процессе ее выполнения я должен продолжить знакомство с учебной и справочной литературой по теории коммутируемой телекоммуникационной сети, закрепить навыки выполнения технических расчетов с использованием персональных ЭВМ. А также имеет место - отработка навыков изложения результатов технических расчетов, составления и оформления технической документации. Такие навыки необходимы в инженерной деятельности.

1. Обоснование эффективности организации узлов на ГТС

Вычертить схему организации связи на ГТС и функциональную схему связи двух РАТС одного узлового района. Указать нумерацию абонентских линий. Обосновать эффективность введения узлов на ГТС.

Таблица 1 - исходные данные

Ёмкость ГТС, номеров	Нагрузка направления, Эрл.	Доступность направления, Деф.
250000	25	22

Для определения количества линий можно использовать формулу О'Делла:

V = бy + в

Где: б=1,27 и в=6,0 - коэффициенты, значения которых зависят от величины доступности в направлении; y - нагрузка направления от РАТС к РАТС, Эрл.

Емкость ГТС 250000 номеров, следовательно, 25 РАТС по 10000 номеров и 24 направления. Коэффициент использования линий (з) определяем, как отношение доступности направления к количеству линий.

Расчет сети по принципу КСК

Vсл = бЧy + в =1,27 Ч 25 + 6 = 37,75 (сл)

Vкск =NЧ Vсл = 24 Ч 37,75 = 912 (сл)

кск =y/Vкск =25/37,75 = 0,662

Расчёт сети ГТС с УВС:

Число линий в направлении к станциям чужих узловых районов

V?сл = бЧyЧ10 + в = 1,27Ч10Ч25+6=323,5 (сл)

- число соединительных линий, которое обслуживает нагрузку к УВС-2 или к УВС-3

Vувс=4ЧVсл+2ЧV?сл= 4Ч37.75+323.5Ч2=798 (сл)

увс=10Чy/V?сл=250/323,5=0,773

Расчёт сети ГТС с УВИС

V??сл= бЧyЧ24 + в =1,27 Ч 25 Ч 24+6 = 768 (сл)

увис=24Чу/ V?? сл =24Ч25/768=0,781

Рисунок 1 - Схема организация сети на ГТС

План нумерации.

УВС 1:

РАТС 10: 100000-109999

РАТС 11: 110000-119999

РАТС 12: 120000-129999

РАТС 13: 130000-139999

РАТС 14: 140000-149999

УВС 2:

РАТС 20: 200000-209999

РАТС 21: 210000-219999

РАТС 22: 220000-229999

РАТС 23: 230000-239999

РАТС 24: 240000-249999

УВС 3:

РАТС 30: 300000-309999

РАТС 31: 310000-319999

РАТС 32: 320000-329999

РАТС 33: 330000-339999

РАТС 34: 340000-349999

УВС 4:

РАТС 40: 400000-409999

РАТС 41: 410000-419999

РАТС 42: 420000-429999

РАТС 43: 430000-439999

РАТС 44: 440000-449999

УВС5:

РАТС 50: 500000-509999

РАТС 51: 510000-519999

РАТС 52: 520000-529999

РАТС 53: 530000-539999

РАТС 54: 540000-549999

2. Разработка схемы сопряжения ТФОП с СПС

Разработать схему организации связи и план нумерации при сопряжении ТФОП с СПС. Рассчитать параметры сети СПС.

Таблица 2 - Исходные данные

Статус сети СПС	Ёмкость сети, (номеров)	Радиус, R (км)	Повторяемость ячеек, С	Полоса частот, МГц	Ширина канала, КГц
УПАТС	1000	1,0	12	869…894	30

Параметры сети СПС.

При создании сети СПС важным вопросом является определение оптимальных размеров ячейки, т.е. размеры зоны обслуживания одной БС. Этот вопрос связан с выбором частот для ячейки. Для исключения взаимного влияния БС в смежных ячейках устанавливаются разные диапазоны рабочих частот. Для двух БС может быть установлен один и тот же частотный диапазон, если они удалены друг от друга на расстояние D, называемое защитным интервалом. Количество БС, для которых установлены разные диапазоны различных частот и которые являются смежными, называется повторяемостью использования ячеек и обозначается через С. Соотношение между С и D зависит от формы ячейки, которая определяется способом размещения антенны на БС ее видом. Оптимальным считается соотношение при шестиугольной форме. Группа ячеек с различными наборами частот называется кластером.

Сотовые сети имеют радиальный или радиально-узловой принцип построения, в их состав входят три вида станций:

1) ЛС (MS - Mobile Station) - абонентская станция, связанная с базовой радиостанцией вызывным радиоканалом (РКВ) или разговорным (РКР).

2) БС (BS - Base Station) - базовая станция, приемно-передающая радиостанция и контроллер базовых станций.

3) ЦС (MSC - Mobile Service Switching Centre) - центральная коммутационная станция СПС

План нумерации

NРАТС-3 = 9000NN

РАТС-5: 51000…59999

NУПАТС=1000NN

УПАТС: 50000…50999

DEF de 50000 - DEF de 50999

Расчёт параметров сети СПС

Расчёт величины защитного интервала в зависимости от радиуса и повторяемости ячеек:

D = R,

Где: R - радиус (км);

С - повторяемость ячеек.

D = 1Ч=1Ч6 =6 км

Расчет числа разговорных каналов в заданной полосе частот:

где - полоса частот (МГц);

- ширина канала (кГц).

Расчет абонентской ёмкости системы, если известно, что один канал пропускает нагрузку Ук=0,25 Эрл, а удельная абонентская нагрузка Уаб=0,01Эрл:

3. Разработка функциональной схемы передающих устройств каналов, сигналов управления и взаимодействия (СУВ)

Определить структуру цикла и сверхцикла, если известно количество разговорных каналов (РК=14)передающих устройств сигнальных каналов, показать расположение каналов СУВ в сверхцикле.

Составить функциональную схему передающих устройств каналов сигналов управления и взаимодействия (СУВ) для разработанного варианта структуры цикла и сверх цикла.

В системах с ИКМ за каждым РК закрепляется низкоскоростной канал сигнализации. В пределах одного цикла за счёт 8-го канального интервала можно организовать два сигнальных канала. Для организации 12 СК циклы объединяют в сверхциклы.

Рисунок 2 - Функциональная схема передающих устройств каналов СУВ

4. Расчёт числа звеньев сигнализации сети ОКС №7

Разработать схему организации связи сети ОКС №7 для заданной ГТС и рассчитать потребное число звеньев для одного из оконечных пунктов сигнализации.

Таблица 3 - Исходные данные

Ёмкость ГТС, тыс. ном.	250
Кол-во АТСЭ емкостью 10000 номеров	11
Кол-во MSU для одного соединения	10
Длина MSU	10
Среднее время распространения сигналов по ОКС, мс	10
Среднее время обработки сообщений на стороне SPB(SPA)	60
Суммарная нагрузка в одном направлении связи, Эрл	80
Средняя продолжительность занятия Информационного канала, с	120

Расчет времени передачи одной значащей СЕ (MSU) заданной длины и одной заполняющей СЕ (FISU) длиной 7 байт; расчет времени передачи MSU и FISU производить для канала со скоростью передачи 64 Кбит/с:

Расчёт времени передачи заданного числа MSU для одного соединения в случае отсутствия искажений:

Тп = Мзн Ч (2Тзн + 2Тзп + 2Тр + 2То),

Где: Мзн - количество значащих СЕ для одного соединения;

Тзп, Тзн - соответственно время передачи одной заполняющей СЕ;

Тр- время распространения сигналов по ОКС;

То- время обработки сообщений на стороне SPb(SPa).

Тп = 10Ч2Ч(1,25Ч10-3+0,875Ч10-3+10Ч10-3+60Ч10-6)=244мс

Расчёт интенсивности MSU:

Расчёт числа сигнальных сообщений в направлении:

Расчёт числа звеньев сигнализации (SL) для одного из оконечных пунктов (SP i):

Рисунок 3 - Схема организации связи сети ОКС №7

5. Синтез модулей цифровой коммутации

5.1 Синтез модуляции пространственной коммутации

Выполнить синтез модуля пространственной коммутации (МПК) с использованием заданной элементной базы. Пояснить работу МПК при коммутации заданных каналов.

Таблица 4 - Исходные данные

Метод декомпозиции

Параметры МПК NxM

Тип избирательной схемы

Коммутация Ys

По выходам

16x32

16х1

K14 (S6;t14)

K14 (S28; t14)

Функциональное описание модуля, его структурный эквивалент

Рисунок 4- Функциональная схема МПК.

Эту функциональную схему можно представить в виде матрицы:

В соответствие каждому входящему тракту поставим переменную хi , каждому исходящему тракту - zj .Тогда обобщенная переменная, определяющая адрес коммутации - аij .

Процесс коммутации входящего - исходящего тракта описывается логическим уравнением:

Gj : { Zj = Xj Ч aij, }

Структура адресного ЗУ (АЗУ).

Для управления МПК используется управляющая память (АЗУ), в котором каждый массив памяти закреплен за одним коммутационным элементом (СМПК).

- общее число ячеек в ЗУ (АЗУ) равно 16x32=512 ячеек;

- длина адреса выхода равна U=log216=4,

- переведя в двоичный код, получим код требуемого выхода - 0110.

Описание процесса коммутации.

Сеанс связи разбивается на 3 последовательные фазы:

1фаза-установление соединения.

УУ фиксирует данные о требуемом соединении - определяет входящий и исходящий канал. В соответствии с этим координатами устанавливается виртуальная точка коммутации (ТК).

В ячейку АЗУ номер который соответствует временному интервалу коммутации, записывается адрес коммутации (№ вх. Тракта). Запись в АЗУ производится в ациклическом режиме.

2фаза- перенос информации

Перенос сообщений из тракта приема в тракт передачи обеспечивается за счет формирования в СМПК физической точки коммутации.

Этим формированием управляет УУ, используя АЗУ. УУ просматривает в циклическом (последовательном) режиме ячейки АЗУ. Такты обращения и ячейкам АЗУ синхронизированы с временными интервалами трактов ИКМ.

Если в определенной ячейки АЗУ будет обнаружен адрес коммутации, он подается на адресные входы СМПК. В результате в данном временном интервале в СМПК устанавливается соединение между входом и выходом вследствие чего сообщение канала приема передается в канал передачи. Такой перенос сообщения будет выполняться один раз в каждом цикле работы.

3фаза - разъединение.

При получении сигналов освобождения УУ стирает адрес коммутации в ячейке коммутируемого канала, т.е. разрушает виртуальную точку коммутации. Вследствие этого физическая точка коммутации формироваться не будет, и перенос сообщений прекращается.

Выполнить синтез модуля временной коммутации (МВК) с использованием заданной элементной базы (таблица 5). Рассчитать количество каналов, которое может обслужить МВК при заданном быстродействии ЗУ и сделать вывод о возможности использования указанной элементной базы для реализации МВК.

Таблица 5 - исходные данные

№ варианта	Параметры микросхемы ОЗУ	Параметры МВК NxM
	Информационная емкость	Время обращения, нс
1	256х1	60	16х16

Расчет числа микросхем для информационного и адресного ЗУ(для ИЗУ АЗУ)

ИЗУ:

Объем:

Vизу=NтрактовЧnканала=16Ч32=512 ячеек

Требуется 2 модуля по 8 микросхем

АЗУ;

Объем:

Vазу=NтрактовЧnканала=16Ч32=512 ячеек

Требуется 2 модуля по 9 микросхем

N=2Ч8+2Ч9=16+18=34 микросхемы

Расчет числа каналов, которое может обслуживать данный МВК и вывод по расчету.

Время обращения к ЗУ

Где: Тц- длительность цикла

n- количество каналов в цикле

Тц=125мкс

ф=60 нс

канала

<1041,следовательно, микросхема с данным быстродействием подходит для реализации МВК 16х16.

Заключение

В процессе выполнения данной работе мною были рассчитаны основные параметры коммутируемой сети, разработаны схемы организации связи коммутационных станций, каналов; децентрализованных и централизованных систем сигнализации; модулей цифровой коммутации.

При разработке схемы сети ГТС (на 250т. номеров) я рассмотрел три разных варианта построения сети. Мною был выбран вариант с УВС, так как он более рационален(у варианта КСК самый низкий КПД, а вариант с УВИС не подходит так как не планируется дальнейшее развитие сети ГТС).

Список используемой литературы

1. Автоматическая коммутация под редакцией Ивановой О.Н. - М.: Радио и Связь, 1988.

2. Баркун М.А. Цифровые системы синхронной коммутации. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001.

3. Битнер В.И. Общеканальная система сигнализации №7. - Новосибирск, СибГУТИ, 1999.

4. Булдакова Р. А. Принципы построения цифровых коммутационных полей. Учебное пособие. - Екатеринбург: УрТИСИ - СибГУТИ, 2002.

5. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи. - М: Радио и связь, 1997.

6. Гольдштейн Б.С. Протоколы сетей доступа. - М.: Радио и связь, 1999.

7. Карташевский В.Г. Сети подвижной связи. -М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001.

8. Росляков А.В. Общеканальная система сигнализации №7. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1999.

9. Скалин Ю.В. Цифровые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1988.

10. Телекоммуникационные системы и сети. Том l./Под ред. Шувалова В.П. Новосибирск: Сиб. Предприятие «Наука» РАМ, 1998.