Выбор системы передачи

3.4.3 Выбор системы передачи

В настоящее время на СТС в качестве каналообразующего оборудования применяется различные системы. Среди них можно отмечать мультиплексоры фирмы Марион, мультиплексоры Борисоглебского завода, а также классическую аппаратуру ИКМ-30 (усовершенствованные).

В дипломном проекте для уплотнения кабеля КСПП на рассматриваемом участке ОС6-ЦС предлагается оборудования ИКМ-30 Крокус. Данная система несколько раз меньше по габаритным размерам ИКМ систем первого и второго поколения. Функциональными узлы и блоки собраны на основе ИМС высокой интеграции. Система надежная, энергосберегающая (потребляет электроэнергию 2-3 раза меньше чем ИКМ 1-го и 2-го поколения, в 5-6 раз меньше чем системы с ЧРК).

Данная система уплотнения межстанционных линии широко применяется в СТС, а также ведомственных сетях, которая позволяет: аппаратура ИКМ-30К предназначена для организации соединительных линий между АТС, АТС и МТС по металлическим кабелям типа Т, ТПП, ВТСП или КСПП 1x4x0,9 и КСПП 1x4x1,2.

Аппаратура ИКМ-30К удовлетворяет рекомендациям МСЭ-Т серии G, Нормам на электрические параметры каналов ТЧ магистральной и внутризоновых первичных сетей и нормам на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральной и внутризоновых первичных сетей.

Аппаратура ИКМ-30К обеспечивает организацию связи как в синхронной сети, так и в плезиохронном режиме работы с подавлением фазового дрожания тактовой частоты.

Аппаратура ИКМ-30К имеет местное и дистанционное управление. Последнее позволяет отображать результаты эксплуатационного контроля линейного тракта как местного полукомплекта, так и удаленного полукомплекта на подключаемом персональном компьютере.

Потребляемая аппаратурой ИКМ-30К мощность от источника постоянного тока с номинальным напряжением минус 60 В не превышает 25 Вт.

Первичная цифровая система передачи ИКМ-30-К предназначена для организации цифровых соединительных линий между АТС на сельских сетях по одночетверочным симметричным кабелям типа КСПП (КСПЗП, КСППБ) 1х4х0,9 или 1х4х1,2 по однокабельной схеме.

Аппаратура уплотнения ИКМ-30-К обеспечивает организацию до тридцати телефонных каналов. Являясь цифровой системой передачи имеет в большей степени возможность удовлетворить потребности абонентов нежели аналоговая КНК-12, LVK-12 обеспечивая безотказную, бесперебойную, с высокими качественными показателями работу средств связи.

3.4.4 Определение количества регенерационных пунктов

Система передачи ИКМ-30-К позволяет устанавливать НРП на расстоянии до 5,5 км, поэтому необходимо определить число регенерационных участков и число НРП, которое необходимо установить на проектируемом кабеле исходя из перекрываемого регенератором затухания и наибольшим собственным затуханием линии.

Число регенерационных участков определяется по формуле:

 (3.30)

где L – длина трассы, км (в данном случае L = 40 км (ОС-6 и ЦС) α_t =8,13 дБ/км); К_{ус рег} – перекрываемое регенератором затухание, вносимое регенерационным участком, и равное: К_{ус рег}= 36дБ [21].

 регенерационных участков

Количество регенерационных пунктов определяется по следующей формуле:

n_р.п= n_р.у-1

n_р.п= 9 - 1 = 8

Длина регенерационного участка (РУ) составит:

ℓ_р.у.=40/9=4,4 км

По расчетам видно, что на рассматриваемом участке ОС-6 и ЦС количества НРП составляет 8 (так как отсутствует населенные пункты), регенерационных участков 9, а длина РУ 4,4 км.

Абонентские линии представляют собой один из самых дорогостоящих элементов системы электросвязи и, одновременно, тот уровень иерархии сети, который используется наименее эффективно. По распределению стоимости отдельных элементов ТФОП некоторых развитых стран Европы доля абонентской сети составляет 12%. Если пересчитать эту величину как процент стоимости местной сети, которая составляет 26%, то затраты на абонентскую сеть составят внушительную величину – 32 % [9].

Использованная в модель расчета затрат включает как капитальные вложения, так и эксплуатационные расходы. Если проанализировать только капитальные затраты, то удельная стоимость абонентской сети будет еще больше. В разработанном МККТТ справочнике по проектированию местных телефонных сетей приводится величина 40%, полученная как результат обработки статистических данных, представленных шестнадцатью странами. В методике, предлагаемой МККТТ для оптимизации проектных решений рассматривается четыре сценария построения гипотетической местной сети. Вычисление удельной стоимости абонентской сети дает устойчивую оценку искомой величины – 43%.

Приведенные значения удельной стоимости абонентской сети имеют небольшую дисперсию, что свидетельствует об устойчивом характере распределения затрат на отдельные элементы системы электросвязи. Это положение, в свою очередь, свидетельствует об актуальности разработки такой архитектуры абонентской сети, которая могла бы существенно снизить соответствующие затраты. Один из радикальных способов снижения затрат на абонентскую сеть предложенный в концепции создания коммутационной станции с доведением цифрового потока до каждого терминала и приведенные расчеты показывают возможность снижения удельной стоимости абонентской сети до 16,2% [9].

Если ориентироваться на цифровые коммутационные станции с аналоговыми АЛ, то эту величину можно, в первом приближении, рассматривать как предельное значение возможного сокращения затрат на абонентскую сеть. Затраты на абонентскую сеть можно уменьшить за счет сокращения средней длины физической цепи. Норма на затухание АЛ и, соответственно, ее допустимая длина не регламентируется международными стандартами. По этой причине распределения длин АЛ на различных национальных сетях электросвязи, показанные на рисунке 1 [П.Д] имеют значительные отличия. Функции распределения, приведенные на рисунке 1[П.Д], свидетельствуют о наличии весьма протяженных АЛ. Оценки соответствующих средних значений также показывают, что АЛ имеют, как правило, значительные длины. При ожидаемом внедрении на ГТС крупных коммутационных станций емкость порядка 100 тысяч номеров сохранение традиционных принципов построения абонентской сети приведет к дополнительному росту средней длины АЛ [9].

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.

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].

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.