Рефераты - Афоризмы - Словари
Русские, белорусские и английские сочинения
Русские и белорусские изложения
 
У нас есть несколько работ на данную тему. Вы можете создать свою уникальную работу объединив фрагменты из уже существующих:
  1. Системы коммутации 32.4 Кб.
  2. Системы коммутации 11.4 Кб.

Системы коммутации

Работа из раздела: «Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника»

/

Донецкий национальный технический университет

Курсовой проект

по дисциплине

'Системы коммутации'

Выполнил: ст. гр. ТКС - 12б

Карпенёв А.С.

Проверил: Лозинская В.Н.

Донецк - 2015

Задание

Спроектировать коммутационное поле цифровой АТС по следующим данным:

yаб

0,04

Телефонная нагрузка на каждого абонента, Эрл

N

80000

Общая ёмкость АТС-Ц

yсл

0,75

Телефонная нагрузка с каждой соединительной линии, Эрл

Nсл

600

Общее количество соединительных линий

sаб

56

Пропускная способность базового потока, кб/с

S

1536

Пропускная способность первичного потока,, кб/с

tц

80

Длительность цикла записи - чтения

оперативной памяти, нс

ms

12

Размерность S - коммутационного элемента

mst

6

S - размерность ST - коммутационного элемента

ST-S-ST

Схема построения коммутационного поля

P

0,004

вероятность потерь телефонного соединения

от абонента к абоненту

Реферат

Пояснительная записка к курсовому проекту: стр., рис., табл. пр.3

Цель работы - спроектировать коммутационное поле цифровой АТС с заданными характеристиками, и оптимизировать его.

Результатом есть спроектированное коммутационное поле АТС-Ц с выбранными характеристиками структурных параметров мультиплексоров (количество входных каналов, выходная пропускная способность), оптимального количества коммутационных элементов промежуточного звена, оптимального числа промежуточных звеньев.

АНАЛОГОВЫЙ КОММУТАЦИЯ АБОНЕНТ АТС МУЛЬТИПЛЕКСОР КОММУТАЦИЯ

Содержание

Список принятых сокращений

АТС - автоматическая телефонная станция

ЦКП - центральное коммутационное поле

АК - абонентский концентратор

КИ - канальный интервал

ППД - потоки первичного доступа

СЛ - соединительная линия

Введение

Системы цифровой связи становятся все более привлекательными в результате постоянно растущего спроса, а также потому, что цифровая передача предлагает возможности обработки информации, которые недоступны при использовании аналоговой передачи.

Цифровые станции по сравнению с аналоговыми имеют расширенный список функций. Как известно, АТС - это коммутационная техника, позволяющая осуществлять автоматические подключения по маршруту, которое определяется цифровым номером абонента. В структуру АТС входят коммутационные элементы, которые могут строиться с использованием следующих методов коммутации: пространственной, временной, пространственно-временной. При пространственном методе, коммутация происходит путем выбора точки коммутации. При временной коммутации, пользователям выделяются периодические временные интервалы. Пространственно-временной метод коммутации представляет собой комбинацию вышеуказанных методов.

Целью курсового проекта является определение построения коммутационного поля цифровой коммутационной системы, принцип работы которой основан на пространственно-временном методе коммутации.

коммутационное поле цифровая схема

1. Построение общей схемы системы коммутации и общие расчёты

1.1 Описание расчетной схемы АТС-Ц

Общая схема отражает такие составные части системы коммутации: абонентские линии, абонентские концентраторы, соединительные линии, мультиплексоры, мультиплексированные линии, центральное коммутационное поле (рис. 1.1).

1.2 Расчет количества абонентов на АК и количества потоков первичного доступа

Будет рассчитано количество линий, которые может обслужить один абонентский концентратор. Соотношение пропускной способности первичного и базового потоков определяется количество канальных интервалов первичного потока m (формула 1.1).

, (1.1)

где m - кол-во КИ;

Итак, кол-во КИ в первичном потоке:

ки

Телефонная нагрузка, которую может пропустить такой пучок - определяется из таблицы Кендалла - Башарина.

Входными данными для нее является количество линий m=26 (т.к.2 канальных интервала используются для сигнализации и синхронизации), а также норма потерь Pпи=0,002. Yпи (m=26, Pпи=0,002) =14,5 Эрл.

От пропускной способности надо перейти к числу абонентов; это можно сделать через частный случай формулы Энгсета (1.2):

. (1.2)

Поскольку вероятность Рпи значительно меньше единицы, то можно ею пренебречь, и посчитать количество абонентов, исходя из нагрузки одного абонента и общей нагрузки пучка линий (1.3).

. (1.3)

абонентов,

следовательно, поскольку размер группы - 377 абонентов, даже для случая простого потока больше 300, будем выполнять все расчеты как для первичного потока.

Общее количество абонентов - 80000, следовательно, понадобится 80000/377 = 212 линия первичного доступа. Каждый канальный интервал в этих линиях будет нести телефонные нагрузки:

yки=YПИ/m=14,5/26=0,557 Эрл.

Эта цифра потребуется далее для расчета центрального коммутационного поля.

Кроме линий первичного доступа, которые приходят с абонентских концентраторов, есть еще соединительные линии в количестве 600 штук, каждая из которых несет нагрузку 0,75 Эрл. Итак, итог по каналам первичного доступа будет следующий:

Абонентские концентраторы: 212 линий по 0,557 Эрл.

Соединительные линии: 600 линий по 0,75 Эрл.

1.3 Расчет количества мультиплексоров и их параметров

Для расчета определяем пропускную способность степени временной коммутации центрального поля. Это можно сделать, исходя из показателя быстродействия микросхем памяти - продолжительности цикла записи-чтения, равный tц = 120 нс. Максимальное количество канальных интервалов, которое может пропустить через себя степень временной коммутации, определяется по формуле (1.4).

В этой формуле период поступления цифровых отсчетов абонентского сигнала Tаб = 125 мкс, стандартное значение, общепринятое в телефонии (исходя из частоты дискретизации 8 кГц).

Для элемента типа 'ST' используется схема с преобразованием последовательного кода в параллельный, за счет чего быстродействие становится в 8 раз больше. С другой стороны, поскольку такой элемент содержит в себе мультиплексор на соответствующее количество каналов, то реальная пропускная способность меньше во столько же раз, сколько каналов он обслуживает. Итак, формула для такого элемента (2.5) будет включать в себя еще 2 числа - количество бит информационного слова nbt = 8, и количество линий элемента mst = 6.

. (1.4) , но

ки реал=28*37=1036

Количество канальных интервалов на линиях первичного доступа, было посчитано по формуле 1.1, составляет 28 (служебные интервалы для синхронизации и сигнализации также учитываются). Исходя из этого, мультиплексор будет объединять 1041/28 = 37 потоков первичного доступа структуры ST-S-ST.

Общее число линий первичного доступа (линий от абонентских концентраторов и соединительных линий) составляет 600 + 212 = 812, а центральное коммутационное поле должно обрабатывать 812/37 = 21 мультиплексированных линии.

Подведем итог расчета общих параметров системы коммутации. ЦКП должно иметь 20 входов и выходов, на каждом из них - 1036 ки. На каждом входе стоит мультиплексор, а на выходе мультиплексор с кратностью - 37. К каждому входу мультиплексора или выхода демультиплексора подключены линии первичного доступа, которые несут на себе по 28 канальных интервалов.

Общее количество линий первичного доступа - 812, из них 212 линии обслуживают абонентские концентраторы на 377 абонентов каждый. Остальные 600 линий - это соединительные линии, по которым происходят разговоры с абонентами других станций телефонной сети.

Для лучшего понимания входные мультиплексоры и выходные демультиплексоры показаны отдельно по разные стороны коммутационного поля. Здесь любая конкретная абонентская линия с входной стороны коммутационного поля и с выходной ведут к одному и тому же абоненту.

Рисунок 1.1 - Общая схема системы коммутации

2. Расчет структурных параметров коммутационного поля

2.1 Расчет оптимального количества коммутационных элементов промежуточного звена

Согласно заданию на курсовой проект имеем схему построения коммутационного поля ST-S-ST. Эта схема реализуется на модулях, которые осуществляют пространственную (S) и пространственно-временную (ST) коммутацию. Данная структура относится к структуре цифрового коммутационного поля третьего класса. Структурная схема построения коммутационного поля T-S-ST изображена на рис 2.1.

Рис. 2.1 - Структурная схема коммутационного поля ST-S-ST.

Согласно заданию на курсовой проект размер S - коммутационного элемента 12х12, а размер ST - коммутационного элемента 6х6. Количество входов ST - коммутационного элемента равно 8, следовательно с помощью такой базовой одноплоскостной структуры можно было бы обслужить 6 х 12 = 72 мультиплексированных линии, а необходимо обслуживать 38.

Именно поэтому такая схема широко применяется в коммутационных полях современных АТС.

Для того, чтобы обслужить 38 входов, надо взять такое количество 6-входовых ST-элементов в звене 'A':

Очевидно, что в звене 'В' будет установлено 7 штук 6-входовых S-элементов, а звено 'С' будет такое же, как и звено 'А'.

2.2 Построение пространственного эквивалента

Поскольку коммутационная схема не является полнодоступной, то надо проверить, не будут ли реальные потери больше установленной нормы.

В отличие от элементов S и Т, на эквивалентной схеме ST-элемент отображается с канальными интервалами и всеми входящими-исходящими линиями. В нашем варианте элемент имеет 6 линий и пропускает 1036 интервалов. На эквивалентной схеме ST-элемент будет отображаться с 6х1036 = 6 216 линиями. Удобно их представить в виде 6 пучков, в каждом - 1036 линий. С выхода звена 'С' к каждому абонентскому концентратору показана толстая линия - это значит пучок эквивалентных линий, соответствующий количеству канальных интервалов, которые идут в АК после демультиплексора. Цифры 1-38 означают, что в данном направлении идут канальные интервалы с 1 по 38, а вообще это 28 пучков по 37, то есть 1036 канальных интервалов.

Эквивалентная схема изображена в Приложении А.

2.3 Расчет вероятностного графа

Телефонная нагрузка поступает к элементу звена 'А' по 6 линиям, и на каждой - 1036 канальных интервалов.

. (2.1)

уср= (212*0,577+0,75*600) / (600+212) =0,704 Эрл

Это значит, что на входе действует нагрузка с 6216 эквивалентных линий, на каждой - 0,704 Эрл. На выходе в данной конфигурации ЦКП также 6 линий, по 1036 КИ. Кроме того, рассмотрев путь установления соединения для входящего вызова, увидим, что он может пройти по 6216 линиям - столько, сколько в структуре эквивалентных S-элементов.

Вероятность потери w1 рассчитываются по формуле (2.2).

. (2.2)

В отличие от структуры T-S-T потери могут отличаться от телефонной нагрузки на входном канальном интервале, так как количество входов и выходов может быть разной. Для начальной схемы входов столько же, сколько и выходов, поэтому расчет будет такой:

.

На выходе звена 'В' может существовать только один путь к пункту назначения - в единый коммутационный элемент звена 'С', поэтому второй этап построения графа очевиден - все выходы из звена 'В' совпадают вместе в точку 'с1'. Вероятность потери w2 может отличаться от w1 но в данном случае количество входов и выходов звена 'В' одинакова, поэтому и w2 = w1 = 0,704.

Третий этап построения графа абсолютно аналогичный структуре TST - между точками 'с1' и точкой окончательного назначения 'С' есть 36 параллельных путей, с вероятностью потери w3, рассчитываемого исходя из w2 и соотношение количества входов и выходов:

.

Рис 2.2 - Вероятностный граф

3. Расчет потерь телефонных сообщений на основании вероятностного графа

Между точками 'А' и 'С' ребро графа является последовательным включением двух ребер, и для них рассчитывается эквивалентная вероятность отказа по формуле 3.1:

w (a-c) экв=1- (1-w1) · (1-w2).

w (a-c) экв=1- (1-0,704) · (1-0,704) =0,912384.

Вероятность потерь от точки 'A' до точки 'С', которая является результатом параллельного включения 3780 ребер, являются потерями степени группового искания и рассчитывается по формуле 3.2:

PГИ= (w (a-c) экв) 6216=0,91236216=2,913·10-211

Видно, что потери телефонного сообщения на этом участке намного меньше нормативных - значит, есть резерв для оптимизации параметров системы коммутации. В нашей схеме - 6 входов и 6 выходов, но после оптимизации может быть иначе. Поэтому в общем случае нагрузка на выходной пучок надо рассчитывать, исходя из соотношения количества входов и выходов:

, (3.3)

где:

yки - нагрузка одного канального интервала на входе в последнее звено;

ki - количество канальных интервалов в направлении одного абонентского концентратора;

n - количество входов последнего звена;

m - количество выходов последнего звена.

Общая нагрузка пучка линейного искания будет таким:

Эрл

Очевидно, что в условиях одинакового количества входов и выходов нагрузки будет таким же, как и для структуры T-S-Т, и потери будут так же большие нормативных: P = 0,014. Подобно нужна оптимизация по потерям на степени линейного искания.

4. Оптимизация структурных параметров схемы коммутационного поля

Итак, следующий этап - оптимизация параметров, которая будет иметь свои отличия в зависимости от схемы и показателей потерь, полученных при расчете.

Таблица 4.1 Показатели потерь для ступеней искания

Схема ЦКП

РПИ

РГИ

РЛИ

Робщ.

ST-S-ST

0,002

2,91·10-211

0,013

0,014

Таблица 4.2 Оптимизация размера абонентской группы для структуры ST-S-ST

Размер абон. Группы

Количество комутат. звенья A

Нагруз.

абонент. концентр.

Исходноя нагруз. ЦКП

Потери ПИ

Потери

ГИ

Потери ЛИ

Общие потери

558

11

22,32

26,09

0,0019

3,2 Е-221

0,012

0,0146

533

5

21,32

25,85

0,0001

8,2 Е-222

0,011

0,0126

508

5

20,32

25,61

0,0004

2,3 Е-233

0,010

0,0109

483

5

19,32

25,33

0,0002

2,8 Е-246

0,009

0,0095

458

5

18,32

25,04

<0,0001

9 Е-261

0,008

0,0083

433

5

17,32

24,71

<0,0001

4,6 Е-277

0,007

0,0071

408

5

16,32

24,36

<0,0001

6,2 Е-296

0,005

0,0059

383

5

15,32

23,98

<0,0001

0

0,004

0,0049

358

6

14,32

23,55

<0,0001

0

0,003

0,0039

Показатели потерь почти такие же, для данной структурной схемы приемлемая оптимизация через размер абонентской группы, но возможна оптимизация еще и соотношение количества входов и выходов звена А (и, соответственно, звенья С). Показатель потерь на ступени линейного искания превышает норму, и так же показатель потерь на ступени группового искания намного меньше нормы. Сначала проведем оптимизацию полностью аналогично структуре T-S-S-T. Ход оптимизации показан в таблице

Теперь, в отличие от структуры T-S-S-T, можно провести еще одну оптимизацию - по количеству выходов звена А. Совершенно очевидно, что можно уменьшать количество выходов звена А, пока эквивалентный показатель потерь от точки А к точке С не достигнет значения, близкого 1, так что он возвышается до степени 6216. Размер группы определены в предыдущем круге - 358 абонентов. Ход оптимизации отражен в таблице 4.3.

Таблица 4.3 Оптимизация количества выходов звена А для структуры ST-S-ST

Количество выходов звена A

Эквивалентные потери

Потери ПИ

Потери

ГИ

Потери ЛИ

Общие потери

6

0,81252564

<0,0001

0,00000Е+00

0,0039

0,0039

5

0,8978688

<0,0001

9,59587Е-241

0,0039

0,0039

4

0,97765733

<0,0001

5,32175Е-41

0,0039

0,0039

Как видно, оптимизация позволила существенно уменьшить количество элементов звена - стоимость такого поля будет гораздо меньше первоначальный вариант. Структурная схема оптимизированного варианта ЦКП отражено на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 - Структурная схема оптимизированного ЦКП структуры ST-S-ST

5. Структурная схема элементов и расчет показателя сложности

Для расчета показателя сложности надо составить структурные схемы соответствующих элементов.

Для S-элемента показатель сложности рассчитывается по формуле 5.1 - как сумма количества точек коммутации и объема памяти с учетом ценового коэффициента, по рыночным ценам несколько условно принимается равным 100.

, (5.1)

где: Nx - количество точек коммутации

Nb - объем памяти в битах

kц - ценовой коэффициент

Если количество входов и выходов одинакова, как в звене В, то не имеет значения, по какой схеме строить S-элемент.

Рис. 5.1 - S-элемент на демультиплексорах

В этих звеньях элементы имеют по 6 входов и выходов, точек коммутации будет Nx = 6 · 6 = 36, бит памяти будет Nb = 1036 * 8 * 4 = 33152, показатель сложности будет:

Если входов больше, чем выходов, то ST-элемент лучше построить по схеме 'последовательная запись - произвольное чтение', которая изображена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - ST-элемент типа 'последовательная запись - произвольное чтение'

Количество строк и в памяти разговорной информации, и в памяти управления будет одинакова и равна количеству канальных интервалов.

Разрядность слова информационной памяти соответствует разрядности потока разговорного тракта (в нашем случае - 8), а разрядность памяти управления зависит от количества ячеек информационной памяти аналогично Т-элемента и рассчитывается по формуле 5.2

В данном случае количество столбцов будет 10.

, (5.2)

где:

ki - количество канальных интервалов мультиплексированных потока

nл - количество линий на входе или выходе (количество столбцов памяти)

Количество точек коммутации определяется параметрами мультиплексора, который превращает последовательный код на параллельный - он имеет количество входов, соответствующее количеству входов ST-элемента, и количество выходов, соответствующую разрядности информационного слова, так же и демультиплексор.

Количество точек коммутации будет рассчитано по формуле 5.3.

, (5.3)

где: rинф - разрядность информационного слова

n - количество входов ST-элемента

m - количество выходов ST-элемента

Таким образом, количество точек коммутации для ST-элемента будет Nx = 8 · (4 + 6) = 80 и в том, и в другом случае. Объем памяти рассчитывается на основании структурной схемы элемента - разрядности и количества столбцов / строк в памяти информации и управления. Для ST-элемента, изображенного на рисунке 5.2, объем памяти будет такой:

Nb=1036· (6·8+6·13) =130536.

5.1 Расчет и сравнение показателей сложности для ЦКП в целом

Таблица 5.1 Расчет показателя сложности для первичной структуры ST-S-ST

Звено

Параметры элемента

Количество элементов

Показатель для 1 элемента

A

6вх 6вых 1036ки

5

1389

B

5вх 5вых 1036ки

6

1103

C

5вх 5вых 1036ки

5

1389

Общий показатель для поля:

20508

Таблица 5.2 Расчет показателя сложности для оптимизированной структуры ST-S-ST

Звено

Параметры элемента

Количество элементов

Показатель для 1 элемента

A

6вх 4вых 1036ки

6

1209

B

6вх 6вых 1036ки

4

1329

C

4вх 6вых 1036ки

6

1106

Общий показатель для поля:

19206

Теперь посчитаем то же самое для структуры ST-S-ST. Данные для первичной и оптимизированной структуры приведены в таблицах 5.1 и 5.2 соответственно.

Как видим, общий показатель сложности уменьшился почти на 7%, и из всех схем является наилучшим. Вывод можно сделать такой: при принятом ценовом коэффициенте для заданного количества абонентов и аппаратных характеристик оборудования оптимальным будет построение центрального коммутационного поля по структуре ST-S-ST с параметрами, которые отражены на рисунке 4.1 и в таблице 5.2.

Выводы

В данном курсовом проекте были рассчитаны структурные параметры АТС-Ц по каналам первичного доступа. В результирующей схеме АК подключается 358 абонентов, они создают общую нагрузку 22,35 Эрл. Эта нагрузка обслуживают 36 КИ, количество линий первичного доступа (количество АК) равно 224. В 31 мультиплексор входит по 27 ППД. Всего СЛ - 600. Мультиплексированные линии предоставляют 1036КИ.

Были построены структурная и эквивалентна схемы ЦКП. Полученное ЦКП состоит из трех звеньев. В звене А и С - по 6 ST-коммутационных элементов, в звене В - по 4 S-коммутационных элементов.

С помощью эквивалентной схемы был получен граф вероятностей потерь. Рассчитанные по ним потери оказались на несколько порядков меньше, чем максимальная допустимая вероятность потерь.

Но после оптимизации мы приблизились к норме.

Также были рассчитаны количество бит памяти, необходимой для управления, количество точек коммутации (для каждого звена, и общая). Для коммутаторов каждого из звеньев были также рассчитаны показатели 'сложности'.

Перечень использованной литературы

1. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу 'Системы коммутации в электросвязи' (для студентов, обучающихся по направлению подготовки 6.050903 'Телекоммуникации') / Ред.: В.В. Бойко, В.Н. Лозинская - Донецк: ДонНТУ, 2015г. - 56 с.

2. Корнышев Ю.Н. 'Теория телетрафика', М. 1996г;

3. Баркун М.А., Ходасевич О.Р. 'Цифровые системы синхронной коммутации', М. 2001 г.

Приложения

Приложение А

ref.by 2006—2019
contextus@mail.ru