Министерство образования и науки Украины

Донецкий Национальный Технический Университет

Кафедра Автоматики и Телекоммуникаций

Методические указания

по выполнению курсовой работы

по дисциплине «Основы теории сетей и систем»

для специальности «Телекоммуникационные системы»

Утверждено

на заседании кафедры АТ

15.01.2005г. протокол № 2

Г. Донецк 2005г.

Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Основы теории сетей и систем» для специальности «Телекоммуникационные системы»

/Составитель Ю.Д.Широков,Донецк, ДНТУ,2005 .

Приводятся индивидуальные задания и краткие указания к выполнению курсовой работы. Изложены методические вопросы проектирования телефонной сети района, даны рекомендации по расчетной части и изложены требования к оформлению пояснительной записки и графической части работы.

Составители: Ю.Д.Широков, ст.пр.

Ответственный за выпуск: В.И.Бессараб, доц.

Рецензент: Т.П Жукова

1.Общие сведения

Курсовая работа по курсу «Основы теории сетей и систем» выполняется студентами специальности «Телекоммуникационные системы» на шестом семестре обучения. Целью курсовой работы является закрепление, и углубление знаний по теоретической части курса. Курсовое проектирование способствует развитию навыков инженерных расчетов сетей и систем телекоммуникации, подготавливает студентов к самостоятельной работе со справочной литературой, а также решению задач, связанных непосредственно с телефонизацией промышленного района, и играет большую роль в улучшении качества обучения.

Курсовую работу условно можно разбить на три части: определение информационной нагрузки и потоков района; проектирование структуры района телефонизации и выбор базовой системы; расчет и моделирование нагрузок сети района.

При выполнении курсовой работы студент должен проявить знания, полученные при изучении других дисциплин (теории массового обслуживания и др.). При этом необходимо обратить внимание на соблюдение графиков выполнения этапов работы.

Руководитель работы осуществляет консультации и общий контроль за ходом выполнения этапов работы.

Проектант выполняет работу самостоятельно и несёт персональную ответственность за принятые решения.

Работа защищается студентом перед комиссией за две недели до окончания семестра.

2.Задание на проектирование

Тема курсовой работы: «Спроектировать телефонную сеть района»

Исходные данные для проектирования:

1.Район телефонизации (выбирается по месту жительства студента или задается преподавателем) с исходными данными: географическая карта района, количество жителей, тип района (жилой, промышленный, смешанный).

2.Базовая система коммутации (согласуется с руководителем работы).

3.Ёмкость учрежденческих, офисных АТС.

3.Содержание курсовой работы

Курсовая работа состоит из пояснительной записки в объеме 25-30 листов текста и графической части и содержит следующие разделы:

1.Задание на проектирование.

2.Введение.

3.Общая характеристика района телефонизации:

3.1 Характеристика территории.

3.2 Характеристика абонентов.

4.Определение трафика сети.

5.Описание системы коммутации.

6.Определение структуры сети.

7.Моделирование нагрузок телефонной сети.

7.1 Модель абонент – абонент.

7.2 Модель концентратора.

8.Выводы.

9.Приложения.

4.Методические указания по выполнению работы

4.1.Общая характеристика района телекоммуникаций

Характеристика района телекоммуникаций производится в соответствии с поставленной задачей проектирования телефонной сети. При этом оценивается площадь района (представляется карта) по геометрическим размерам указываются водные и транспортные артерии, численность населения, деление территории по функциональному назначению, характеризуется инфраструктура района, расположение крупных предприятий и др.

При характеристике инфраструктуры в соответствии с табл.4.1, 4.2 указываются состав и количественные характеристики составляющих, указывается приближенно местонахождение (по квадратам на карте района).

Таблица 4.1.Инфраструктура населённого пункта (города, района, области).

№ п/п	Составляющие	Состав
1	2	3
1	Органы административного управления	В состав входят отделы, группы людей, от- вечающие за составляющие инфраструкту- ры, перечисленных ниже.
2	Транспорт	Автобус, такси, трамвай, троллейбус, метро- политен, воздушный, железнодорожный, водный, грузовой автотранспорт и др.
3	Строительство	Промышленное, гражданское строительство, управления, фирмы, объединения.
4	Энергетика	Электрические, тепловые, газоснабжающие предприятия и др.
5	Связь	Предприятия связи, управления (почта, те- леграф, телефон, радиовещание и др.).
6	Промышленность	Заводы, фабрики, шахты, карьеры, совмест- ные предприятия, кооперативы, частные предприятия и др.
7	Информационное Обеспечение	Издательства, редакции, типографии, теле- видения, радиостанции, справочные службы.
8	Культура	Театры, кино, цирки, дворцы культуры, кон- цертные залы, филармонии, эстрадные пло- шадки, дискотеки, центры, художественные салоны, литобъединения, библиотеки и др.
9	Образование и наука	Дошкольные учреждения, школы, ПТУ, лицеи, центры переподготовки, училища военные и гражданские, ВУЗы, научно- производственные объединения, и др.
10	Финансы	Государственные и коммерческие банки, биржи, финансовые группы.
11	Здравоохранение	Аптеки, больницы, поликлиники, мед. Центры, санатории, профилактории, сани- тарно-эпидемиологические станции и др.
12	Спорт и туризм	Стадионы, дворцы спорта, бассейны, спорт-ивные центры, туристические фирмы и др.
13	Сельское хозяйство	Коллективные совместные предприятия, агрофирмы, фермерские хозяйства, коопера- тивы, предприятия обработки с/х продукции, мастерские по обслуживанию с/х техники
14	Торговля	Магазины, универмаги, маркеты, торговые фирмы, рынки и др.
15	Обеспечение правопорядка и безопасности	Юридические учреждения, адвокатские конторы, нотариальные конторы, учрежде- ния управления внутренних дел, отделы УВД таможни, гражданская оборона, службы безопасности и др.
16	Коммунальное хоз-во	ЖЭО, ЖЭКи, кооперативы и др.
17	Бытовое обслуживание населения	Бани, банно-прачечные комбинаты, хим- чистки, парикмахерские, мастерские по ремонту оборудования, ателье, АЗС, ритуальные фирмы, СТО различной техники, гостиницы и др.

18	Общепит	Рестораны, столовые, бистро, кафе и др.
19	Контролирующие службы	Контрольно-ревизионные управления, госналоговая служба, экологические служ- бы и др.
20	Социальное обеспечение	Собесы, приюты, детские дома, благотвори- тельные фонды и др.
21	Религия	Религиозные организации и предприятия
22	Армия	Воинские подразделения, службы, военко- маты и др.
23	Общественные организации	Политические партии, непартийные объединения и др.
24	Трудовые ресурсы	Биржи труда, центры занятости, отделы миграции и др.

Таблица 4.2. Количество абонентов предприятий и учреждений

№ п/п	Название учреждения		№ п/п
1	2		3		4
1	Автобусный парк		25		Военкоматы
2	Автовокзалы		26		Вокзалы
3	Автостанции		27		Врачебные кабинеты
4	АЗС		28		Выставки
5	Автоинспекции		29		Вычислительный центр
6	Автостоянки		30		Газовое хозяйство
7	Автотр. колонны		31		Гараж
8	Автотр. предприятия		32		Гостиница
9	Автохозяйства		33		Дворец культуры
10	Автошколы		34		Дворец спорта
11	Автоцентры		35		Детский дом
12	Агентства		36		Детсады
13	Аптеки		37		Диспансеры
14	Ателье		38		Домовые кухни
15	Аэропорт		39		Домоуправления
16	Базы		40		Ж/Д вокзал
17	Бани		41		Ж/Д Станция
18	Гос. и частные Банки		42		ЖЭУ
19	Бары		43		Жилищные кооперативы
20	Бассейны		44		Жилуправления
21	Библиотеки		45		Завод
22	Больницы		46		ЗАГС
23	Бюро		47		Издательства
24	Водные станции		48		Интернаты
49	Инспекции		89		Пресс-центры
50	Институты		90		Приёмные пункты
51	Кассы		91		Прокуратура
52	Кафе		92		Профилактории
53	Кинотеатры		93		Профсоюзные организации
54	Клубы		94		Радиоузлы
55	Комбинаты		95		Редакции
56	Комитеты		96		Рестораны
57	Консультации		97		Рынки
58	Конторы		98		Сады
59	Котельные		99		Санатории
60	Курсы		100		Спорткомплексы
61	Кухни		101		Совхозы
62	Лаборатории		102		Стадионы
63	Лесничества		103		Станции
64	Лесохозяйства		104		Студии
65	Лечебные учреждения		105		Суды
66	Литератур. объединения		106		Таксопарки
67	Ломбарды		107		Театры
68	Магазины		108		Телецентры
	Торговые центры		109		Узлы связи
	Универмаги		110		Управления
	Гастрономы		111		Участки
	Промтоварный		112		Училища
	Мастерские		113		Фабрики
70	Музеи		114		Филармонии
71	Музыкальные учреждения		115		Фирмы
72	Мясокомбинаты		116		Фотоателье
73	Милиция		117		Химчистки
74	Насосные станции		118		Холодильни-ки
75	Нефтебазы		119		Художественные объед-я
76	Нотариальные конторы		120		Центры
77	Общежития		121		Цирк
78	Общества		122		Шахты
79	Объединения		123		Школы
80	Отделы		124		Экспедиции
81	Отделения связи		125		Юр. консультации
82	Парикмахерские		126		Юридические, коммерческие и совместные предприятия
83	Парки культуры
84	Планетарий
85	Пожарная охрана
86	Поликлиники
87	Почтамт
88	Прачечные

По функциональному назначению территории телефонизируемого района может быть разбита на (рис.4.1):

1. жилые (спальные) районы (ЖР);

2. деловой центр (ДЦ);

3. промышленные центры (ПЦ);

4. смешанные районы (СР).

Инфраструктура жилых районов включает в свой состав предприятия бытового обслуживания, общепита, торговли, социального обеспечения, здравоохранения, культуры, связи, организации правопорядка, транспорта и энергетики и т.д. Основными является жилой фонд.

Инфраструктура делового центра включает в свой состав орган административного управления, финансовые организации, предприятия торговли, культуры, общепита, здравоохранения, науки и образования, информационного и социального обеспечения, контролирующие органы и т.д.

Инфраструктура промышленных центров включает в свой состав предприятия транспорта, строительства, промышленности, энергетики бытового обслуживания, торговли и т.д.

Инфраструктура смешанных районов включает в различных соотношениях все предприятия перечисленных выше районов.

Географически районы на территории могут располагаться по-разному: совпадать и не совпадать с административным делением (рис.4.1 а, б).

Административные районы в свою очередь могут иметь деление по функциональному назначению, как представлено на рис.4.1.б

4.1.1 Основные характеристики района, как объекта телекоммуникаций

Населённый пункт как объект телекоммуникаций характеризуется с географических, демографических, общественно-производственных, информационных и других позиций и представляется, как совокупность источников и потребителей информации, объединённых между собой телекоммуникационными сетями /3,4,5,6/.

Информационное пространство населённого пункта (города, района, области и т.д.) покрывается совокупностью информационных сетей, обеспечивающих различными услугами пользователей (рис. 4.2): телефонными сетями общего пользования (ТфОП), сетями мобильной связи СМС (сотовыми, пейджинговыми, спутниковыми), сетями персональных компьютеров СПК, сетью Интернет и сетями кабельного телевидения. Каждый из указанных типов сетей в свою очередь может подразделяться на группы сетей, обеспечивающих одинаковые услуги, но принадлежащие различным владельцам (фирмам) - операторам.

Рис. 4.2 Структура взаимодействия сетей телекоммуникаций населенного пункта

ТфОП – телефонная сеть общего пользования;

СМС – сети мобильной связи;

СПК – сети персональных компьютеров;

ИНТЕРНЕТ – сеть Интернет;

КАБЕЛЬНОЕ ТВ – сети кабельного телевещания;

ТА – телефонный аппарат;

ПК – персональный компьютер;

ТВП – телевизионные приёмники;

Ф – факс;

• - точки абонентского доступа к сети;

○ – точки межсетевого доступа;

Количество узлов коммутации и их размещение в пространстве зависит от общего трафика и его концентрации на направлениях между группами географически близких районов (регионов) и определяется на основе технико-экономического анализа с учётом требований по ёмкости, надёжности и живучести системы, оптимизации процессов передачи сообщений и управления.

С географических, демографических и общественно-производственных позиций населенный пункт характеризуется:

1) занимаемой площадью в пространстве и наличием природных и искусственных артерий (рек, каналов, водоёмов и т. д.);

2) количеством проживающих в пункте жителей N_ж;

3) количеством юридических лиц N_ю (предприятий, фирм, предпринимателей, учреждений и т. д.) , занятых в производственных процессах;

4) составом населения по занятости в производственной деятельности;

5) градацией населения по величине годового дохода на душу населения;

6) развитием населённого пункта и его структур в пространстве и времени.

С точки зрения обеспечения техническими средствами населённый пункт характеризуется:

1) количеством и типом информационных сетей, обеспечивающих информационными услугами население;

2) географическими зонами обслуживания пользователей сетями;

3) количеством точек доступа (ёмкостью) пользователей к ресурсам сети (фиксированных, мобильных, общественных);

4) распределением точек доступа к ресурсам сети между физическими и юридическими лицами;

5) наличием линий и каналов связи между различными сетями;

С точки зрения обеспечения жителей информационными услугами населённый пункт характеризуется:

1) уровнем телефонизации населённого пункта К_тф:

К_тф = N_та/ N_ж , (4.1)

где N_та – количество телефонных аппаратов, принадлежащих жителям;

2) количеством предоставляемых услуг сетями пункта;

3) качеством предоставляемых информационных услуг;

4) стоимостью предоставляемых услуг;

5) развитием количества и качества услуг во времени;

С точки зрения уровня технического развития информационные сети характеризуются:

1) количеством узлов коммутации и структурой связи между ними;

2) применяемыми технологиями передачи и защиты информации;

3) величинами и типами пропускаемого трафика;

4) надёжностью функционирования оборудования;

5) эффективностью функционирования;

Жители населённого пункта, как источники и потребители информации и пользователи сетей, характеризуются:

1) количественным изменением в пространстве и времени;

2) изменением во времени вида обмениваемой информации (речь, данные, видео);

3) изменением статуса во времени и пространстве (дома, на работе, в пути);

активностью обмена информацией во времени;

4) возможностью обращения к информационным услугам с различных точек доступа и к различным сетям;

5) интенсивностью обращения к услугам информационных сетей;

6) возможностью регулирования величины трафика по объёму и во времени;

7) принадлежностью к определённой социальной группе;

8) ограниченным количеством информационных связей между другими жителями;

Юридические лица населённого пункта как источники и потребители информации и пользователи сетей, характеризуются:

1) географическим местоположением;

2) количеством занятых работников;

3) режимом функционирования во времени;

4) наличием собственных информационных сетей;

5) количеством точек доступа к ресурсам сетей населённого пункта;

6) величиной и видом трафика, выдаваемого в сеть населённого пункта;

7) возможностью регулирования параметров трафика;

8) интенсивностью обращения к ресурсам сети населённого пункта;

4.1.2 Характеристика состава жителей населённого пункта

При расчёте параметров телекоммуникационных систем исходными данными являются: количество жителей N_ж и размеры (площадь) S_нп населённого пункта или плотность населения β_нп чел/км² и площадь S_нп. Все остальные параметры определяются или по заданным нормативным показателям или по результатам статистических исследований.

Так как основной ячейкой общества является семья, то для неё, как пользователя информационной сети, должны быть определены состав и социальный статус.

Статистический анализ состава семей по Донецкой области, проведённый кафедрой АТ ДонНТУ показал, что количественный состав n_с описывается нормальным распределением

ω(n_c) = (4.2)

где n_ср = 4 – среднее количество членов семьи;

σ_с = 1 – СКО (разброс) количества членов семьи.

В среднюю статистическую семью входят два работающих и два неработающих (один пенсионер, один учащийся или один учащийся и один ребёнок дошкольного возраста) человека. Распределение количественного состава семей приведено в таблице 4.3

Таблица 4.3 Распределение вероятностей семей с определённым количеством человек

Кол-во человек	1	2	3	4	5	6	более 6
вероятность	0,0215	0,1359	0,3413	0,3413	0,1359	0,0215	0,0026

Состав количества членов семьи колеблется в диапазоне 2÷5 человек с вероятностью 0,954, поэтому при расчёте количества семей в населённом пункте N_сем необходимо ориентироваться на нижнюю границу расчётного диапазона 2÷5 чел :

N_сем =N_ж/(n_ср-2σ_с) (4.3)

где для условий Донецкой обл.

n_ср-σ_с = 4-2 = 2 чел.

Формула (4.3) учитывает семьи, отличающиеся по количественному составу в сторону завышения

При расчёте требуемой нагрузки на сеть необходимо учитывать социальный состав, занятость, режимы работы населения в течение суток.

По степени занятости и возможности формирования нагрузки население можно разбить на группы:

- работающие, делящиеся на работающих посменно на промышленных предприятиях, работающих посменно в сфере обслуживания и управленческий персонал, работающий в одну смену, а также люди творческих профессий;

- неработающие, делящиеся на учащихся, пенсионеров и безработных;

- гостей населённого пункта;

Данные по указанным выше группам населения на базе данных Госкомстата приведены в таблицах 4.4, 4.5, 4.6.

Таблица 4.4 Распределение жителей населённого пункта по занятости

N п/п	Категория населения	Состав, %
1	Работающие	50
2	Учащиеся	10
3	Пенсионеры	30
4	Дети дошкольного возраста	5
5	Живущие на пособия (безработные и т.д.)	5

Таблица 4.5 Распределение работающего населения по сферам и сменам занятости.

N п/п	Сфера занятости	% занятости	Распределение по сменам %
			I	II	III
1	Промышленная сфера	50	20	20	10
2	Сфера обслуживания	30	15	15	-
3	Сфера упр., науки и т.д.	20	20	-	-
4	ИТОГО	100	55	35	10

Примечание: номер смены I, II, III смотри в табл.. 4.6

Таблица 4.6 Занятость работающих в течение суток

N п/п	Сфера занятости	Интервалы занятости в течение суток, час
1	Управленческий персонал, учащиеся, науч. раб. и ДР.	900-1700 работа	1800-2200 дом. занятия	2200-700 отдых
2	Сфера обслуживания	700-1500 1-я смена работы	1500-2200 2-я смена работы	2200-700 отдых
3	Промышленные предприятия	600-1200 1-я смена работы	1200-1800 2-я смена работы	1800-2400 3-я смена работы
4	Номер интервала времени	I	II	III

Количественный состав семьи, находящийся в квартире, является величиной переменной (таблица 4.7).

Таблица 4.7 Распределение количества членов семьи, находящихся в квартире в течение суток

Среднее число членов семьи	СКО	Количество человек в периоды времени
		до 900	900-1600	1600-1800	после 1800
4	1	4 ± 1	1 ± 1	2 ± 1	4 ± 1
2 работающих(р) 1 пенсионер(п) 1 учащийся(у)	с учётом сменности работы	2р + 1п + +1у	1р + 1п	1р + 1п + +1у	2р + 1п + +1у

По общественным классам население страны (региона) делится на шесть классов (по данным ООН):

1) высший высший класс – элита общества, происходящая из именитых семей и живущих на наследуемое богатство;

2) низший высший класс – лица свободных профессий или бизнесмены, получающие высокие доходы в силу своих исключительных способностей;

3) высший средний класс – делающие карьеру лица свободных профессий, управляющие, бизнесмены;

4) низший средний класс – служащие, мелкие предприниматели, средний инженерно-технический состав, рабочая аристократия;

5) высший низший класс – мелкие служащие, квалифицированные и полу квалифицированные рабочие;

6) низший низший класс – неквалифицированные рабочие, лица, живущие на пособия;

Градация групп населения и государств по величине годового дохода на душу населения международные организации производят по схеме:

- низкий доход: до 695 у.е.;

- нижний средний: 696 – 2785 у.е.;

- верхний средний: 2786 – 8625 у.е.;

- высокий: более 8626 у.е.

Ориентировочные данные о доступности отдельных видов информационно-телекоммуникационных производственных мощностей – (плотности устройств на 100 жителей) за последние 3 года приведены в таблице 4.8, где ПК – персональные компьютеры, Тлф. – телефонные линии, ТВ – телевизионные приёмники. При этом предполагается, что доходы населения меняются ежегодно незначительно.

Таблица 4.8 Распределение конечных устройств в зависимости от душевых доходов населения, %

Годовой доход, долл.. США, dЖ	ПК, βПК	Основные телефонные линии, βТФ	ТВ-приёмники	% населения, dж
Низкий (до 625)	1	7	35	58
Нижний средний (696 – 2785)	2	15	15	31
Верхний средний (2786 – 8625)	3	10	9	8
высокий (более 8626)	94	68	41	3

Количество ТА (N_ТА), ПК (N_ПК), подключённых к фиксированной информационной сети города (района), определяется из плотности β_ТФ, β_ПК ПК и ТА на 100 жителей в зависимости от доходов населения d_Ж (табл. 4.8)

N_ПК = ;

N_ТА = ; (4.4)

где к – количество групп населения по доходам (к=4);

N_Ж – количество жителей.

Для условий Украины (табл. 4.8):

N_ПК = 4,26∙10^-2∙N_Ж;

N_ТА = 11,55∙10^-2∙N_Ж (4.5)

Средний уровень телефонизации и компьютеризации жителей города (района) k_Т определяется по:

k_Т = N_ТА/ N_сем = 4 N_ТА/ N_Ж; k_ПК = N_ПК/ N_сем = 4 N_ПК/ N_Ж (4.6)

где N_сем – среднестатистическое количество семей города

Количество пользователей сетью Интернет по данным комитета по информации Верховной Рады Украины составляет β_ин. ≈ 3% абонентов телефонной сети, имеющих ПК.

N_ин. = 0,03∙N_ПК = 0,128∙10^-2∙N_Ж (4.7)

4.1.3 Характеристика сферы занятости жителей населённого пункта.

Как видно из таблиц 4.4 и 4.5 50% жителей населённого пункта заняты в трёх основных сферах деятельности: промышленной сфере, сфере обслуживания и сфере управления, науки и др.

Количество мелких предприятий N_МП составляет по данным статистики 10% от числа жителей города (района):

N_МП = 0,1∙N_Ж (4.8)

Так как в среднем на мелком предприятии занято два работающих человека (n_РМП = 2), то в сфере мелкого бизнеса занято работой N_РМ человек:

N_РМ = n_РПМ ∙N_МП = 0,2 N_Ж (4.9)

Остальное работающее население распределяется в сферах промышленной, обслуживания с количеством работников на предприятиях, превышающем 25-50 человек, а также в сфере управления и количество работающих на средних и крупных предприятиях N_СКУ и в сфере управления определяется в виде:

N_СКУ = N_раб – N_рм = 0,5N_Ж – 0,2N_Ж = 0,3N_Ж (4.10)

Количество жителей, работающих по сменам и отдыхающих, N_i определяется в общем виде по выражению

N_i = α_i ∙ P_i ∙ N_Ж, (4.11)

где α_i – процент предприятий, работающих по сменам (табл. 4.9)

P_i – доля работающих в i-ой сфере занятости (табл. 4.5)

N_Ж – количество жителей города (района).

С учётом процентного соотношения работающих по сферам занятости (табл. 1.3) количество работающих на средних и крупных предприятиях N_СКП, сфере обслуживания N_СО, сфере управления N_СУ определяется в виде:

N_СКП = 0,5N_СКУ = 0,15N_Ж ;

N_СО = 0,3N_СКУ = 0,09N_Ж ;

N_СУ = 0,2N_СКУ = 0,06N_Ж . (4.12)

С учётом того, что примерно 60% работающего населения занято на крупных предприятиях (свыше 100 чел.), распределение населения по типу предприятий имеет вид:

N_СКП(>100) = 0,6N_СКП = 0,09N_Ж ;

N_СКП(<100) = 0,4N_СКП = 0,06N_Ж ;

N_КСО(>100) = 0,6N_КСО = 0,054N_Ж ;

N_КСО(<100) = 0,4N_КСО = 0,036N_Ж ;

N_СУ(>100) = 0,6N_КСО = 0,036N_Ж ;

N_СУ(<100) = 0,4N_КСО = 0,054N_Ж . (4.13)

Для населённого пункта (района) при определении трафика в различные интервалы времени необходимо знать количество абонентов, формирующих трафик в эти интервалы. Это количество определяется занятостью жителей в определённых сферах (группах) и режимом их работы и отдыха во времени, а также режимами работы предприятий (учреждений) (одно-, двух-, трех сменный режим).

Режимы работы предприятий и учреждений в основном регламентируются назначением и технологией производства (конечный и непрерывный цикл работы и т.д.), требованиями жителей в сфере обслуживания и др.

С учётом сменности работы и соотношения учреждений, работающих в сменном режиме, количество работающих жителей распределяется в соответствии с таблице 4.9, составленной на базе таблиц 4.4 – 4.6.

Табл. 4.9 Количество жителей в сферах обслуживания и интервалах времени

N п/п	Сфера занятости	Смены
		I			II			III
		% предпр.	кол-во работающих.	кол-во отды- хающих.	% предпр	кол-во работающих.	кол-во отды- хающих	% предпр	кол-во работающих.	кол-во отды- хающих.
1	Сфера управления	100		-	-	-		-	-	-
2	Сфера обслуживания	70			30			-	-	-
3	Промышлн-ные предприятия	40			40			20		+
4	Нерабо-тающие	-			-	-		-	-	-

Условные обозначения таблицы:

– количество работающих в сфере управления;

, – количество занятых в сфере обслуживания в первую и вторую смены с учётом работников мелких предприятий;

, , – количество занятых в промышленной сфере в первую, вторую и третью смены;

– количество учащихся;

– количество пенсионеров;

– количество гостей города (принимается равным 1% от числа работающих жителей);

=+=0,7*0,2*+0,7*0,09*=0,203* (4.14)

=0,3*0,2*+0,3*0,09*=0,087*

=0,5*0,4*=0,2*

=0,5*0,4*=0,2*

=0,5*0,2*=0,1*

=0,1*

=0,3*

=0,01*0,5*=0,05*

=+=0,05*+0,05*=0,1*

Значения числа абонентов в табл. 4.9 определяются по (4.9), (4.12).

4.2. Расчёт трафика сети

Величина и структура трафика сети определяется видом пользователей, структурой информационных связей между ними и активностью пользователей. Графы информационных связей и потоков квартирного пользователя между обобщёнными пользователями фиксированной сети представлены на рис. 4.3, где

КВ – квартира;

ДС – пользователи делового сектора;

КС – пользователи квартирного сектора;

ОС – пользователи общественных систем связи (таксофонов и т.д.);

АС – администрация сети как пользователь сети;

СО – сервисное обслуживание;

СУ – пользователи сферы управления пунктом;

ВСА – внесетевой абонент.

Информационные связи между пользователями сети в большинстве случаев двусторонние, кроме связей пользователей общественных систем(таксофонов).

Рис. 4.3 Структуры информационных связей пользователей:

Анализ структуры связей показывает, что в сети можно выделить три основных типа информационных потоков: внутренний абонентский поток зарегистрированных пользователей сети y_ЗП, внешний транзитный поток как зарегистрированных, так и незарегистрированных пользователей y_ТП, поток и междугородние, межсетевые и потоки управления сетью y_УП. Суммарная нагрузка сети y_С определяется в виде:

y_С = y_ЗП + y_ТП + y_УП, (4.15)

В свою очередь каждый из указанных потоков представляет сумму различных потоков:

y_ЗП = y_ЗК + y_ЗД + y_ЗУ + y_ЗО, (4.16)

где y_ЗК, y_ЗД, y_ЗУ, y_ЗО – соответственно нагрузки квартирного, делового, управленческого и общественного секторов зарегистрированных пользователей.

y_ТП = y_ТМ + y_ТС (4.17)

где y_ТМ, y_ТС – соответственно нагрузки междугородние и меж сетевые

y_УП = y_УТ + y_УО (4.18)

где y_УТ, y_УО – соответственно нагрузки управления технические и организационные

Величины нагрузок в (4.15) определяются в конечном случае величинами нагрузок, создаваемых отдельными абонентами (физическими лицами и коллективами учреждений и предприятий), количеством и активностью этих абонентов.

4.2.1 Определение нагрузки, создаваемой одной квартирой

Нагрузка одной квартиры y_КВ1 складывается из квартирной телефонной y_КТФ и квартирной компьютерной y_ККП нагрузки:

y_КВ1 = y_КТФ + y_ККП (4.19)

Исходя из графа информационных связей рис. 4.3 г квартирная телефонная нагрузка определяется в виде

Y_КТФ = y_ФО + y_ОФ + y_КС + y_КМГ + y_КД (4.20)

где y_ФО, y_ОФ – соответственно телефонные нагрузки физического лица с сервисной и управленческой организацией (делового сектора и т.д.) и организации с физическим лицом (квартирным абонентом);

y_КМГ – телефонная квартирная нагрузка междугородная;

y_КС – телефонная нагрузка квартирного абонента с абонентами квартирного

сектора;

y_КД – телефонная нагрузка квартирного абонента с деловым сектором

(местом работы абонента).

Телефонные нагрузки y_ФО, y_ОФ, y_КМГ определяются из частостей обращений квартирного абонента к услугам определённых организаций с условием:

y_СУМ = = , (4.21)

где λ_i, μ_i – интенсивности обращений и длительности к i-ой организации.

Виды и параметры потоков приведены в табл. 4.10 – 4.12

Таблица 4.10 Параметры общения физического лица с организациями

N п/п	Обращения к организациям	Частота обращения	Длительность обращения, мин	Удельная нагрузка у, Эрл
1	Банки	1 раз/мес	10	3,08*10-4
2	Авиакомпании	2 раз/год	5	0,24*10-4
3	Ж-дор. Компании	2 раз/год	5	0,24*10-4
4	Автосервис	1 раз/мес	10	3,08*10-4
5	Грузопреревозки	1 раз/год	10	0,12*10-4
6	Коммунальное обслуживание	1 раз/мес	10	3,08*10-4
7	Энергетические компании	1 раз/мес	5	1,54*10-4
8	Газовые компании	1 раз/мес	5	1,54*10-4
9	Страховые компании	1 раз/год	10	0,12*10-4
10	Транспорт. пассаж.	1 раз/день	3	27,9*10-4
11	Аварийные службы	2 раз/мес	10	6,16*10-4
12	Организац. здравоохранения	1 раз/мес	5	1,54*10-4
13	Медицинские учреждения	2 раз/мес	5	3,08*10-4
14	Учреждения образования	1 раз/нед	5	6,61*10-4
15	Строит. фирмы	1 раз/год	10	0,12*10-4
16	Справочные службы	2 раз/нед	5	13,22*10-4
17	Предприятия торговли	2 раз/день	10	185,2*10-4
18	Билетные кассы	4 раз/год	10	0,48*10-4
19	Турагенства	1 раз/год	10	0,12*10-4
20	Гостиницы	2 раз/год	10	0,24*10-4
21	Междугор. связь	1 раз/мес	5	1,54*10-4
22	Почта	1 раз/мес	5	1,54*10-4
23	Места работы	1 раз/день	5	46,3*10-4
24	Правительствен-ные органы управления	2 раз/мес	10	6,16*10-4
25	Неправительственные органы	1 раз/день	10	92,6*10-4
26	Телекомм. сеть	1 раз/мес	5	1,54*10-4
27	Развлекательные центры, учреждения культуры	1 раз/нед	5	6,61*10-4
28	Сервисные центры различного профиля	1 раз/нед	5	6,61*10-4
29	Правительствен-ные организации и фонды	1 раз/мес	5	1,54*10-4
30	Бюро и агентства по обмену недвижимостью	1 раз/мес	10	3,08*10-4
	ИТОГО	191,58раз/мес=0,354 раз/час	0,12 час = 7,2 мин	425,23*10-4

Таблица 4.11 Параметры общения организаций с физическим лицом

N п/п	Организация	Частота обращения	Длительность обращения	Удельная нагрузка у, Эрл
1	Банки	1 раз/мес	5	1,54*10-4
2	Автосервис	1 раз/мес	5	1,54*10-4
3	Грузоперевозки	1 раз/год	3	0,04*10-4
4	Коммунальное обслуживание	1 раз/мес	5	1,54*10-4
5	Аварийные службы	2 раз/мес	5	3,08*10-4
6	Строительные фирмы	1 раз/год	5	0,06*10-4
7	Турагенства	1 раз/год	5	0,06*10-4
8	Междугор. связь	1 раз/мес	5	1,54*10-4
9	Места работы	1 раз/день	5	48,3*10-4
10	Сервисные центры	1 раз/нед	3	3,996*10-4
11	Бюро и агентства по обмену недвижимости	1 раз/мес	5	1,54*10-4
	ИТОГО	42,75 раз/мес = 0,079 раз/мес	0,08 час = 4,8 мин	63,21*10-4

Таблица 4.12 Удельная телефонная нагрузка квартирного абонента y_ФО, y_ОФ, y_КМГ

N п/п	Вид информационной связи	Частота обращений, 1/час	Длительность обращения, мин	Удельная нагрузка на квартиру, *10-4, Эрл
1	Обращение абонента к различным организациям	0,354	7,2	425,23
2	Обращение организаций к абоненту	0,079	4,8	63,21
3	Междугородная связь	0,018	8,5	2,62
	ИТОГО	-	-	491,06

Квартирная нагрузка с квартирным и деловым секторами y_КС и y_КД зависит от класса индивидуального абонента и его активности на определённых интервалах времени.

2.2.1 Определение активности абонентов квартирного

сектора

Активность абонента Р_а в общем виде определяется как предел

Р_а = lim (T_пер/ T_ан),

где T_ан – время анализа;

T_пер – суммарное время передачи информации за время анализа при усреднению по ансамблю абонентов.

Активность абонентов Р_а изменяется в течение суток, т. к. меняется длительность анализа T_ан, за которое принимается:

Активность квартиры P_акв как источника телефонной нагрузки определяется суммой активностей членов квартиры с учётом их принадлежности к определённым группам (работающим и неработающим).

P_{а кв} = P_{а раб.} + P_{а нераб.} (4.22)

Поскольку принадлежность членов квартиры к определённой сфере деятельности неизвестна, то средняя активность работающего члена семьи P_{а раб} определяется из среднестатистических характеристик населения населённого пункта:

P_{а раб} = P_пс * P_опс + P_со * P_осо + P_су * P_осу, (4.23)

где P_пс, P_со, P_су – соответственно вероятности отношения работающего к группе промышленной сферы (ПС), сферы обслуживания (СО), и сферы управления (СУ);

P_опс, P_осо, P_осу – соответственно средние значения активности абонентов вышеуказанных групп, приведенные в таблице 4.13, при условии Т_пер=3 мин и одном вызове на интервале анализа Т_а

Таблица 4.13 Активность абонентов в различное время суток

№	Сфера занятости	Активность абонентов
		ЧНН	1	2	3
1	Сфера управления	0,05	0,00625	0,0125	0
2	Сфера обслуживания	0,05	0,00625	0,00714	0
3	Пром. сфера	0,05	0,00833	0,00833	0,00833
4	Неработающие	0,0125	0,0125	0,0125	0

В таблице 4.13 интервалы 1,2,3 взяты из таблицы 4.6

Вероятности P_пс, P_со, P_су определяются из процентных соотношений работающих (таблицы 1-го раздела) по зависимости:

P_i = β_i * S_p,

где S_p – относительное число работающих (табл. 4.4);

β_i – доля работающих, занятых в определённой сфере (табл. 4.5).

Значения P_i для условий Донецкой области приведены в таблице 4.14

Таблица 4.14 Вероятности отношения работающего абонента к определённой сфере деятельности

Параметры	Пром. сфера			Сфера обслуживания			Сфера управления
	β	Sp	Pпс	β	Sp	Pпс	β	Sp	Pпс
Значения	0,5	0,5	0,25	0,3	0,5	0,15	0,2	0,5	0,1

Средние значения активности работников определённых сфер деятельности P_О(i) в формуле (4.23) определяются из условий:

1) активность работника различна в различные интервалы времени: времени работы T_р и времени отдыха T_отд,и соответственно равны P_{а тр} и P_{а отд} ;

2) суммарная длительность активности T_акт = T_р + T_отд = 12 ч,

где T_р = 8 ч, T_отд = 4 ч;

P_O(i) = (4.24)

Значения P_{а тр} и P_{а отд} для различных сфер деятельности приведены в таблице 4.13

Расчёт по (4.22) (4.23) и данным таблицы 4.13 даёт величину средней активности работающего (независимо от сферы деятельности) P_{о раб} = 3,873 * 10^-3

С учётом того, что P_{а нераб} = 0,0125 (табл. 4.13), значения активности квартиры P_{а кв} в соответствии со статистическим составом по интервалам времени суток приведены в табл. 4.15, где «р» - работающий, «п» - пенсионер, «у» - учащийся.

Таблица 4.15 Активность квартиры в течение суток

Интервал времени	до 900	900 - 1600	1600 - 1800	после 1800
Кол-во и тип абонентов	4/(2р + 1п + 1у)	2/(1р +1п)	3/(1р + 1п + 1у)	4/(2р + 1п + 1у)
Активность Pа кв * 10-3	32,746	16,373	28,873	32,746

4.2.1.2. Определение удельной нагрузки квартирного

абонента с квартирным и деловым секторами

Нагрузка квартирного абонента y_01t является переменной во времени, зависящей от активности (табл. 4.15) и количества занимающих линию абонентов:

y_01t = y_кс + y_кд = y_оt * N_квt, (4.25)

где y_оt – удельная нагрузка, создаваемая абонентом на интервале времени t;

N_квt – количество активных абонентов, занимающих линию на

интервале времени t.

С учётом равенства y = λ / μ = n_В * τ_З / T, где n_В – количество вызовов, τ_З – длительность занятия линии, T – интервал анализа; величина y_оt в (4.25) будет равна

y_оt ≈ n_В * P_а (4.26)

По данным статистических исследований n_В ≈ 1 и

y_оt ≈ P_а (4.27)

С учётом того, что количество занимающих линию “i” является величиной случайной, подчиняющейся биномиальному закону распределения, то величина N_КВt в (4.25) определяется по максимальной вероятности появления событий P_(i,T) в законе:

P_(i,T) = Cⁱ_Nt * Pⁱ_{а кв} * (1 - P_{а кв})^{Nt – I}, (4.28)

где N_t – количество абонентов квартиры на интервале t.

Это условие выполняется для распределения (4.28) в виде:

N_КВt = (4.29)

С учётом (4.27) и (4.28) и таблицы 4.15 удельная нагрузка квартиры y_01t представлена в таблице 4.16

Таблица 4.16 Удельная нагрузка квартиры

интервал времени, час	до 900	900 - 1600	1600 - 1800	больше 1800
количество абонентов, Nквt	2	1	2	2
нагрузка, yкс + yкд, *10-3 Эрл	65,492	16,373	57,746	65,492

4.2.1.3 Определение удельной компьютерной

нагрузки квартирного абонента

Усреднённая компьютерная нагрузка квартирного абонента y_{к кп} определяется исходя из общего числа жителей N_ж, количества квартир в населённом пункте N_кв и компьютеров в квартирном секторе N_кп, удельной компьютерной нагрузки на одну линию y₀, а также доли β использования компьютера по обработке заданной нагрузки с учётом данных раздела 4.1 по (4.3) – (4.7):

y_{к кп} = = (4.30)

Количество квартирных абонентов определяется исходя из (4.3), (4.5), (4.6):

N_КВ=k_с* N_ТА=9,24*10^-2 N_Ж (4.31)

N_КЛ=k_с*N_ТА

где k_с =0,8 – коэффициент, учитывающий число семей, имеющих отдельные квартиры.

Данные расчёта приведены в табл. 4.17

Таблица 4.17 Удельная компьютерная нагрузка квартирного абонента, Эрл/линия

Вид нагрузки	β	y0, Эрл	интервал времени
			900 - 1600	1600 - 1800	более 1800
Передача файлов	1	0,01	4,26*10-4* Nж/Nкв	-	-
Данные по требованию	1	0,02	8,52*10-4* Nж/Nкв	-	-
Интернет	0,03	0,25	32,15*10-4* Nж/Nкв	-	32,15*10-4* Nж/Nкв
ИТОГО			44,93*10-4* Nж/Nкв	-	32,15*10-4* Nж/Nкв

4.2.1.4 Определение суммарной удельной нагрузки квартирного абонента

Суммарная нагрузка квартирного абонента y_кв1 определяется по (4.19) с учётом данных табл.. 4.12, 4.16 и 4.17 и сведена в таблицу 4.18

Таблица 4.18 Удельная суммарная нагрузка квартирного абонента, Эрл/линия

Вид нагрузки	интервал времени, час
	до 900	900 - 1600	1600 - 1800	более 1800
телефонная yфо, yфо, yкмг телефонная yкс, yкд	- 65,492*10-3	488,34*10-4 16,373*10-3	- 57,746*10-3	2,62*10-4 65,492*10-3
итого телефонная*10-4	654,92	652,07	577,46	657,54
yк кп (компьютерная)	-	44,93*10-4	-	32,15*10-4
Итого по всем видам нагрузки *10-4, усум	654,92	652,07+ +44,93*	577,46	657,54+ +32,15*

4.2.2 Определение нагрузки сети по квартирному сектору

Нагрузка сети по квартирному сектору y_ск складывается из нагрузок, создаваемых отдельными квартирами по телефонному y_ктф и компьютерному y_кпк трафикам.

y_ск = N_кв* y_ктф+ N_кпк* y_кпк

где N_кпк – количество квартир с компьютерами (опред. по (4.5)).

Величина y_ск является случайной величиной, изменяющейся в зависимости от числа N_кв и N_кпк, генерирующих трафик, и описывается биномиальным распределением

P(i,N) = P_(i,T) = Cⁱ_N * Pⁱ_а * (1 - P_а)^{N – i}, (4.32)

с параметрами

N_ср = P_a N; D = P_a (1- P_a)N (4.33)

где N – общее число квартир (с компьютерами), N_cp и D – мат ожидание и дисперсия распределения.

С учётом максимальной вероятности одновременно могут осуществить связь N/2 квартир (N=N_кв) (квартир с компьютерами, N=N_кпк).

Значения y_ктф и y_кпк берутся из табл. 4.18. По выражениям (4.32) и (4.33)можно определить среднее значение y_{ск ср.} и максимальное значение y_{ск max} нагрузки сети с учётом параметров распределения:

N_{ктф max} = N_{cp КТФ} + 3

N_{КПК max} = N_{cp КПК} + 3

4.2.3 Определение нагрузки сети, создаваемой деловым сектором

Деловой сектор (ДС), включающий в свой состав промышленную сферу (ПС), сферу обслуживания (СО) и сферу управления (СУ) включает в свой состав коллективных пользователей сети различного класса: крупные, средние и мелкие предприятия и организации, характеризующие параметрами трафика для различных видов нагрузок (табл. 4.19)

Таблица 4.19 Параметры трафика предприятий деловой сферы

Служба	Класс пользователей	Ппачечность	Нагрузка в ЧНН, Эрл	кол-во вызовов в ЧНН, выз/час
Телефония	ДС	2	0,4	14,4
	УАТС	2	0,8	28,8
Передача файлов	ДС	1	0,2	10,8
	УАТС	1	0,8	3,2
Факс	ДС	1	0,01	12
	УАТС	1	0,03	12
Поиск документов	ДС	200	0,25	2
	УАТС	200	0,5	8
Данные по требованию	ДС	200	0,2	24
	УАТС	200	0,6	72

Нагрузку отдельных предприятий определить достаточно сложно из-за незнания структуры этих предприятий. Поэтому расчёт нагрузки сети рационально проводить по количеству работников, занятых в определённых сферах ДС и количеству требуемых соединительных линий (СЛ) между сетью и предприятиями с учётом их нормативной загрузки (табл. 4.19).

Количество СЛ определяется:

- для крупных предприятий (>100 чел) по правилу: на 100 работающих 1 СЛ;

- для средних предприятий (<100 чел) – на 10 работающих 1 СЛ;

- для мелких предприятий (<10 чел) – на 1 предприятие – 1 СЛ.

Данные расчёта потребного количества СЛ для предприятий различных сфер занятости населения приведены в таблице 4.20, где приведены значения коэффициентов “a” и “b” для расчётных формул.

Таблица 4.20 Требуемое количество СЛ предприятий с сетью (коэффициенты “a” и “b”).

Параметр	Тип предприятий
	мелкие пред-приятия	промышленная сфера		сфера обслуживания		сфера управления
		<100 чел	>100 чел	<100 чел	>100 чел	<100 чел	>100 чел
Кол-во раб. a*Nж, чел	0,2	0,06	0,09	0,036	0,054	0,024	0,036
Кол-во СЛ b*Nж*10-3, шт	100	6	0,9	3,6	0,54	2,4	0,36

Трафик делового сектора y_ДС складывается из трафиков по определённым видам информации (табл. 4.19) с учётом абонентов промышленного сектора (ПС) и УАТС, каждый из которых имеет нагрузку на СЛ в ЧНН:

y_ДС = y_УАТС + y_ПС = + +

+++

++ +

+ (4.34)

где N_Лi – количество ЛС для обслуживания потребителей (табл. 4.20);

y_оi - нагрузка на 1 СЛ по определённым видам трафика;

n_Bi – количество видов трафика для потребителей кроме мелких

пользователей, n_Bi = 5.

Для мелких пользователей используется трафик: телефония, факс и передача файлов с данными по нагрузке для ДС.

После подстановки данных табл. 4.20 получим:

y_ДС = + +

+ + +

++ +

+ .

Для делового сектора (предприятий с численностью менее 100 чел, предприниматели, сфера обслуживания и управления) с учётом данных табл. 4.20 ∑y_оi ≈ 1,06 Эрл. Для предприятий, где используются УАТС, ∑y_оi ≈ 2,73 Эрл.

Для мелких предприятий ∑y_оi ≈ 0,86 Эрл. После подстановки в (4.35) и вычислений получим:

y_{предпр.}= 0,10363* N_ж. (4.35)

Нагрузка во времени определяется в соответствии с режимами работы предприятий (раздел 1) в соответствующих пропорциях от количества занятых работников:

y_дс1= y_пс1*N_пс1+ y_со1*N_со1+ y_су1*N_су1

y_дс2= y_пс2*N_пс2+ y_со2*N_со2+ y_су2*N_су2

y_дс1= y_пс1*N_пс3+ y_со3*N_со3+ y_су3*N_су3

y_дс1= y_пс1*N_пс4+ y_со4*N_со4+ y_су4*N_су4

4.2.4 Определение нагрузки сети, создаваемой аппаратами общего пользования

Количество аппаратов общего пользования (таксофонов) N_тсф определяется по правилу: на 100 абонентов квартирного сектора – 1 таксофон.

Нагрузка таксофонов y_тсф определяется по нормативным требованиям: 1 АЛ – 0,8 Эрл

y_тсф = 0,8* N_тсф (4.36)

4.2.5 Определение суммарной нагрузки сети.

Суммарная нагрузка сети y_с определяется в виде:

y_с= y_ск+ y_дс+ y_тсф (4.37)

С учетом неполноты учета исходных данных нагрузка сети увеличивается на 15%:

y_{с принятая}=1,15 * y_с (4.38)

4.2.6 Распределение трафика по району телекоммуникаций

В соответствии с принятым делением территории района (рис.4.1)

и существующим расположениям предприятий и учреждений (табл. 4.1, 4.2) выделить центры тяготения и виды нагрузки по территории, которые будут определять зоны обслуживания АТС.

4.3.Общие требования к абонентской сети

Проектируемая сеть должна:

1. обеспечить телефонную связь между абонентами в соответствии с административным делением, инфраструктурой и географией района телефонизации;

2. иметь минимальную длину линий связи;

3. обеспечивать обмен информацией между различными источниками;

4. включать в свой состав:

• персональные компьютеры;

• таксофоны:

1. по одному на вершинах квартала;

2. по 3-4 на местах скопления людей (конечные остановки транспорта, крупные магазины, рынки, кинотеатры и т.д.);

3. по одному в ресторанах, барах, НИИ, больницах и т.д.

• междугородние таксофоны (на переговорных пунктах, крупных отделениях связи и т.д.);

5. обеспечивать передачу данных от ПК и речевой информации по:

• общим абонентским линиям связи для различных источников;

6. предусматривать возможность развития и модернизацию без существенного изменения базовой аппаратуры;

7. реализована на современной базовой аппаратуре связи, позволяющей передавать различные виды информации, изменять конфигурацию и состав.

4.4. Общая характеристика базовой системы коммутации.

Базовая система коммутации задаётся преподавателем. Описание систем приведено в приложении А.

4.5. Проектирование структуры сети.

4.5.1 Определение места размещения телефонных станций (центров концентрации нагрузки, опорных станций).

Территория района по числу абонентов и трафика разбивается на зоны, соответствующие стандартной ёмкости выпускаемых АТС (опорные станции на 20, 10 и 6 тысяч номеров и подстанции на 2 тысячи номеров). В центрах зон, соответствующих центрам телефонной нагрузки зон, и размещаются телефонные станции (рис. 4.3). Смещение центров возможно исходя из расположения зданий и сооружений, находящиеся в районе. Геометрические размеры зон определяются максимальным удалением аппаратов от станции (для цифровой станции – 3-6,9 км).

Рис. 4.4 Разбивка района на зоны обслуживания: 20 тыс. н.(I), 10 тыс. н.(II,III,IV), 6 тыс. н.(V,VI), 1-6 места размещения АТС

Таким образом, ёмкость станции для зон обслуживания определяется дальностью обслуживания и плотностью распределения абонентских аппаратов в зоне.

4.5.2.Синтез структуры телефонной сети района.

Синтез структуры сети района заключается в привязке структуры и возможностей заданной системы коммутации к условиям выбранного района телефонизации.

4.5.2.1 Принцип построения сетей связи района.

Иерархическая структура коммутации начинается с местной сети. АТС объединяются по принципу равнозначности и с образованием различных уровней иерархии: большое количество местных станций связывается с меньшим числом узловых станций, которые соединяются между собой и с ещё меньшим числом станций более высокого уровня и т.д.

Физически все станции могут располагаться по соседству или даже внутри одного здания (в больших городах) /4,6/.

На самом нижнем уровне иерархической структуры коммутации находится местная телефонная станция небольшой ёмкости или выносной модуль станции большой ёмкости (опорная станция, концентратор, коммутационный модуль).

Модульное построение цифровых коммутационных систем (ЦКС) позволяет использовать их в качестве любой станции или узла связи. В ЦКС выделяют основную, низменную часть оборудования, и дополнительное оборудование, добавление которого к основной части оборудования позволяет получить любую станцию сети связи.

Систему коммутации ЦКС можно разделить на основное цифровое коммутационное поле (КП) и дополнительные коммутационные элементы, которые обеспечивают концентрацию абонентской нагрузки, создание групповых трактов или преобразование цифровых потоков.

Структура и состав основного КП предоставлена на рис.4.5.

Функциональной частью ЦКС является концентратор, позволяющий осуществить предварительное уплотнение абонентской нагрузки.

Рис. 4.5 Структурная схема основного КП цифровой АТС

ВЛ, ИЛ – входящие и исходящие линии;

БВК, БПК – блоки временной и пространственной коммутации;

МПР, МПЕР – модули приёма и передачи;

УУ – устройство управления;

СС – схема синхронизации.

C целью рационального использования соединительных линий между самим концентратором и основной (опорной) коммутационной станций. Структура и состав концентратора представлены на рисунке(4.6).

Рис. 4.6 Структура концентратора

АК – абонентский комплект;

Кодек – кодер – декодер;

БК – блок концентрации;

УУ – устройство управления;

БИ – блок интерфейса с цифровой системой передачи.

В ЦКС используются три типа концентраторов – смешанные, цифровые и аналого-цифровые. Аналого-цифровой концентратор объединяет нагрузку "k" аналоговых каналов для передачи по "l" цифровым каналам (k > l). У цифрового концентратора входящие и исходящие каналы являются цифровыми, а у смешанного – входные каналы могут быть как аналоговыми, так и цифровыми.

Концентратор, территориально расположенный вне здания АТС, является удаленным, если между ним и опорной АТС организована цифровая система передачи.

Если удалённый концентратор управляется своим управляющим устройством (а не из опорной АТС) и между абонентами, то он называется удалённым коммутационным модулем.

Концентратор характеризуется количеством входных (абонентских) линий и выходных (соединительных) линий и режимами: коммутации и транзитной передачи. Зона обслуживания концентратора определяется количеством входных линий.

Внедрение концентратов определяется различными факторами. По схеме рис.4.7.а устанавливаются небольшие и простые концентраторы (мульдексы) для обеспечения связью, например, жильцов большого жилого дома. Из-за малого телефонного обмена между абонентами жилого дома в концентраторах не разрешен внутренний обмен. В основном в сетях используются удалённые коммутационные модули (КМ) (рис.4.7.б-д), наделённые функциями оконечных АТС; а опорная станция (ОС) является совмещённой местной / транзитной АТС. Коммутационные модули могут соединяться по различным схемам: радиальным схемам (рис.4.7.б), с обходом ОС (рис.4.7.в), с многократным доступом к одной линии (рис.4.7.г), с несколькими ступенями концентрации (рис.4.7.д).

Рис. 4.7 Схемы внедрения концентраторов

К – концентратор (мульдекс);

КМ – коммутационный модуль;

ОС – опорная станция;

  соединительные линии;

О  абонентские (входные) линии.

Каждый абонент имеет выделенную некоммутируемую линию, связанную напрямую или непосредственно с ОС, или с концентратором.

Структура кабельных линий связи между абонентами и ОС представлена на рис.4.8. Данная структура может иметь различный вид в зависимости от типа и возможностей коммутационной системы, характера распределения абонентов в районе телефонизации.

Рис.4.8. Структура кабельных линий сети.

ТА – телефонный аппарат;

РК – распределительные коробки (этажные);

М – соединительные муфты;

РШ – распределительный (уличный) шкаф;

К, КМ – концентратор, коммутационный модуль;

ОС – опорная станция.

4.5.3. Этапы проектирования структуры сети.

1. По техническим параметрам заданной системы коммутации определить вид схемы внедрения АТС и концентраторов, соответствующий рис.4.7.

Если параметры заданной системы коммутации по емкости превышают требуемые, то в работе для решения задачи применяется соответствующее число модулей базовой системы.

Количество концентраторов Nкон рассчитывается из условия:

,

где Nаб – количество абонентов района;

mкон – емкость концентратора;

[] – ближайшее большее целое.

Если в описании базовой системы не указаны типы и емкости концентраторов, то они принимаются по аналогам других систем.

2. По площади района осуществляется распределение АТС и концентраторов.

Если известно распределение концентрации абонентов по площади, то в соответствии с этим параметром определяется число АТС и концентраторов в зонах обслуживания.

Если распределение концентрации абонентов неизвестно, то принимается равномерное их распределение и соответственно равномерное распределение концентраторов.

3. В соответствии с заданным п.1 осуществляется соединение концентраторов с ОС и АТС между собой.

4. Производится синтез структуры линий связи от абонентов до концентраторов. Структура возможных соединений линий приведена на рис.4.9, где выделены зоны абонентской, распределительной и магистральной прокладки кабелей, параметры которых в табл. 4.21.

Таблица 4.21. Ёмкость устройств ГТС

№	Тип устройств	Ёмкость
1	Кабельные ящики	10х2; 20х2
2	Распределительные коробки	10х2
3	Боксы РШ	10х2; 20х2; 30х2; 50х2; 100х2;…500x2
4	Распределительные кабели	10х2; 20х2; 30х2; 50х2; 100х2 и т.д. (кратно 10)
5	Магистральные кабели	100х2; 150х2; 200х2; 300х2 и т.д. (кратно 50 и 100)

Выбираются для определенных участков сети кабельная продукция требуемой емкости (количества пар).

5. Определяется средняя длина линии связи для телефонизации района. Длина линий связи складывается из суммы длин кабелей устройств концентратор – ОС, АТС – АТС и длин кабелей Абонент – концентратор.

Поскольку применяемые кабели имеют различное количество пар, то рассчитывается эквивалентная длина пятидесяти парного кабеля, т.е. количество кабелей перерасчитываются на емкость пятидесяти парного

кабеля.

При небольшом количестве АТС и концентраторов (Nk20) длины кабелей, соединяющих устройства с ОС и между собой, определяются по карте района. При большем количестве устройств длины кабелей определяются по усредненным показателям с учетом схем соединения.

Расположение центра концентрации линий в зоне обслуживания может быть в соответствии с рис.4.9.

Рис.4.9. Радиальные структуры линий связи.

К - концентратор, Аб – абонент.

Суммарные длины линий связи ℓр определяются по зависимостям:

Для структуры рис.4.9а:

,

где ℓо – расстояние между двумя абонентами (центрами);

nо – количество абонентов (центров), расположенных равномерно в зоне обслуживания

Для структуры рис.4.9б

;

Для структуры рис.4.9в

.

Приведенные формулы справедливы для расчета длины кабельной продукции для зон обслуживания АТС и концентраторов.

С учетом погрешности расчетных формул конечный результат увеличивается на 15%.

4.6 Моделирование связи между абонентами Аб1 и Аб2.

При составлении модели необходимо учитывать следующее /2,4/:

1. Обмен информацией между двумя абонентами осуществляется с помощью технических средств, состоящих в укрупненном виде из двух телефонных аппаратов ТА1 и ТА2, Находящихся у абонентов, и системы связи, осуществляющей соединение ТА1 иТА2 между собой.

2. Пользование аппаратами ТА1 и ТА2 осуществляется членами семей абонентов Аб1 и Аб2.

3. На аппараты ТА1 иТА2 поступают звонки от других абонентов (родственников, знакомых, деловых партнёров и т.д.). Круг знакомых (родственников, коллег и т.д.) для каждого абонента (Аб1 и Аб2) и членов его семьи – ограниченный.

4. В момент установления связи на заданном интервале времени вызываемый абонент может отсутствовать и возвращаться через определенный промежуток времени к ТА.

5. Связь между двумя абонентами не может быть установлена при технических отказах аппаратуры осуществляется через определенный интервал времени.

Исходя из вышеприведенного система связи между двумя абонентами при инициализации связи абонентом Аб1 может иметь следующие состояния (рис. 4.10): 1 – ТА1 свободен; 4 – ТА1 занят обслуживанием разговоров членами семьи Аб1 или их знакомых; 3 – тракт связи ТА1 неисправен; 2 – ТА2 свободен; 5 – тракт связи ТА2 неисправен; 7 – ТА2 занят обслуживанием разговоров членами семьи Аб2 или их знакомых; 6 – вызываемый Аб2 отсутствует.

Рис. 4.10 Граф состояний системы связи между Аб1 и Аб2

При обмене информацией между абонентами введем допущения: закон распределения времени разговора показательный, закон распределения времени безотказный работы аппаратуры тракта также показательный; поток заявок на разговор простейший, поток отказов и восстановлений аппаратуры – пуассоновский.

При принятых допущениях процесс функционирования системы связи между двумя абонентами является Марковским. Поэтому для оценки качества функционирования связи используем математический аппарат теории массового обслуживания.

В процессе связи система может находиться в состояниях, указанных на рис. 4.10, где 12, 21 – интенсивности соответственно потоков обращений и обслуживания разговора между Аб1 и Аб2.

При расчетах интенсивности обслуживания разговоров для различных абонентов следует принять одинаковый, т.е. 41=72=21=, интенсивности потоков отказов аппаратуры (31=отк1, 52=отк2) следует принять различными.

Моделирование системы осуществляется с целью определения вероятностных характеристик состояний системы связи и вероятности осуществления связи между двумя абонентами Аб1 и Аб2 при различных

условиях функционирования системы связи.

Как известно, система в общем случае описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений, решение которых найти достаточно сложно. Для упрощения сводим систему к стационарному режиму (t), для которого система описывается системой алгебраических уравнений:

где Р₁,Р₂ – соответственно вероятности свободного состояния аппаратов ТА1 и ТА2;

Р₃,Р₅ – соответственно вероятности отказов аппаратов ТА1 и ТА2;

Р₄,Р₇ – соответственно вероятности занятия аппаратов ТА1 и ТА2 не абонентами Аб1 и Аб2;

Р₆ – вероятность отсутствия вызываемого абонента Аб2 у ТА2;

_ij – интенсивности выхода системы из i–того состояния в j–ое состояние;

_ji – интенсивности возврата системы из j–того состояния в i-е состояние.

Решение системы алгебраических уравнений имеет вид:

Р₁ = ;

Р₂ = Р₃ = ; Р₄ =

Р₅ = ;

Р₆ = ;

Р₇ = ,

где - коэффициент загруженности системы при переходе из i-того в j-тое состояние и возврате j – того в i – тое состояние.

Вероятность установления связи Рсв между абонентами Аб1 и Аб2 определяется из условия, что ТА1 и ТА2 свободны, исправны, не заняты другими абонентами и Аб2 находится около аппарата ТА2:

Рсв = Р₁Р₂(1-Р₅)(1-Р₆)(1-Р₇)(1-Р₃)(1-Р₄)

Так как Аб1 вызывает абонента Аб2, то он уверен, что его аппарат исправен, не занят и вышеприведенные выражения приводятся к виду:

Рсв = Р₂(1-Р₅)(1-Р₆)(1-Р₇),

т.е. связь определяется только параметрами вызываемого абонента.

Для решения задачи студент задается статистическими данными для своей семьи и семьи своего друга и заносит в таблицу 4.22:

Таблица 4.22. Исходные данные для моделирования.

№ п/п	Наименование параметра	Величина		Примечания
		Аб1	Аб2
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	Количество членов семьи. Количество родственников, друзей, коллег. Средняя интенсивность вызовов для каждой семьи. Средняя интенсивность вызовов для родственников, друзей по каждой семье. Средняя интенсивность обслуживания разговоров. Интенсивность отказов аппаратуры. Интенсивность восстановления аппаратуры.	n 1 m 1 10 р1 отк1= 1/час в1=1, 1/час	n 2 m 2 20 р2 отк2= 1/час в2=2, 1/час	Принять одинако-вые для всех

По приведенной методике провести исследование системы при различных значениях (=_ср0,5_ср) для часа наибольшей нагрузки и сделать выводы.

4.7. Определение трафика концентратора сети

Определение трафика концентратора сети производится с учетом того, что стационарные потоки заявок абонентов описываются пуассоновским законом распределения с параметром λ /1,2/:

,

При суммировании пуассоновских потоков суммарный поток является также пуассоновским с параметром :

;

; .

Так как обслуживание заявок описывается экспоненциальным распределением с параметром , то при суммировании потоков с различными (речевая и компьютерная информация) параметр суммарного потока определяется из соотношения:

,

Поскольку сеть является соединением узлов коммуникации, то в различных участках сети потоки информации могут быть различными (речевой, данные). Так как основным низовым узлом является концентратор, то расчет трафика сети производится для этого узла, а для остальных узлов расчет производится аналогично.

Трафик концентратора (узла) складывается из трафика, поступающего от абонентов зоны обслуживания концентратора (узла) и трафика, поступающего от других концентраторов (узлов) сети. Считаем, что сеть находится в установившемся состоянии и для ее узлов интенсивности поступления заявок от абонентов удовлетворяют уравнениям сохранения потока:

для ,

где - интенсивность поступления заявок к i-му узлу от абонентов, непосредственно обслуживаемых этим узлом;

- вероятность (доля) потока, проходящего через j-й узел и поступающий в i-й узел;

N – количество узлов сети.

Информационные потоки для одного концентратора представлены на рис. 4.11:

Рис. 4.11. Структура потоков концентратора

К – концентраторы; ОС – опорная станция (АТС₁), АТС₂ – другая станция сети;

у_i – нагрузки, создаваемые соответствующими элементами сети.

Входной трафик для концентрации можно записать в виде суммы:

у_вхк = у_вхо+ у_вхр+ у_вхг ,

где у_вхо – трафик абонентов, обслуживаемых концентратором;

у_вхр – трафик абонентов района, обслуживаемого станцией (нагрузка от других концентраторов района);

у_вхг - трафик абонентов города (нагрузка от других районов).

Выходной трафик концентратора также можно представить в виде суммы:

у_выхк = у_выхо+ у_выхр+ у_выхг ,

где у_выхо – нагрузка, обусловленная обменом информацией между абонентами, обслуживаемыми концентратором;

у_выхр – нагрузка, обусловленная обменом информацией между абонентами одного района;

у_выхг – нагрузка, обусловленная обменом информацией между абонентами разных районов (города).

Выходные потоки концентратора характеризуются соответствующими вероятностями:

P₁ – вероятность обслуживания абонентов зоны концентратора;

Р₂ – вероятность формирования потока обслуживания зоны станции (района);

Р₃ - вероятность формирования потока обслуживания абонентов разных районов.

Выходные трафики через входные определяются в виде:

у_выхо= у_вхо • Р₁;

у_выхр= у_вхо • Р₂;

у_выхг= у_вхо • Р₃;

Входная нагрузка концентратора с учетом того, что выходные трафики других концентраторов независимо от их местоположения в городе, будут одинаковыми, запишется в виде:

у_вхк = у_вхо+ у_вхо • Р₂ + у_вхо • Р₃ = у_вхо (1+Р₂+Р₃).

Обслуженная нагрузка сети определяется отказами соответствующих элементов сети: линий связи (с учетом аппаратуры), концентраторов и станций. Так как отказы являются случайными, то действие отказов оценивается вероятностями их появления, значения которых для выполнения вариантов работы приведены в таблице (4.23):

Таблица 4.23. Вероятные характеристики сети

№ п/п	Начальная буква фамилии	Вероятности
		Распределение потоков			Отказов аппар. х 10-4
		Р1	Р2	Р3	Ротк	Ротл	Ротсп	Ротс
1	А — Д	0,3	0,1	0,6	0,1	2	0,5	0,1
2	Е — К	0,4	0,3	0,3	0,2	3	0,6	0,05
3	Л — Н	0,5	0,2	0,3	0,3	4	0,7	0,1
4	О — Т	0,6	0,3	0,1	0,4	2	0,8	0,05
5	У — Я	0,7	0,2	0,1	0,5	1	0,4	0,1

Вероятности обслуживания нагрузки концентратора по участкам сети связи.

1. Концентратор – абоненты зоны концентратора

Р_обсл.1 = (1 – Р_отк)(1 – Р_отл),

Где Ротк – вероятность отказа концентратора,

Р_отл – вероятность отказа линии связи.

2. Концентратор – АТС – концентратор одного района.

Р_обсл.2 = (1 – Р_отк)²(1 – Р_отл)²(1 – Р_отсп)²(1 – Р_отс),

Где Ротсп – вероятность отказа тракта передачи концентратор – атс;

Р_отс – вероятность отказа станции.

3. Концентратор – АТС – АТС – концентратор.

Р_обсл.3 = (1 – Р_отк)²(1 – Р_отл)²(1 – Р_отсп)³(1 – Р_отс)².

Вероятность появления обслуженной нагрузки концентратором Р_обслк определится в виде:

Р_обслк =Р_обсл.1Р₁ +Р_обсл.2Р₂ +Р_обсл.3Р₃ = (1 –Р_отк)(1 –Р_отл){Р₁+(1 –Р_отк)(1- –Р_отл)(1 –Р_отсп)²(1 –Р_отс)[Р₂ +Р₃(1 – Р_отсп)(1 – Р_отс)]}

Вероятность отказа от обслуживания нагрузки концентратором Ротк определится как разность:

Ротк=1Робсл.к

5. Оформление пояснительной записки курсовой работы

Оформление пояснительной записки осуществляется в соответствии существующими ГОСТами. Записка включает в свой состав: титульный лист, реферат, оглавление, список принятых сокращений, задание на проектирование , введение , разделы работы, источники.

Образцы титульного листа и реферата приведены ниже.

6. Защита курсовой работы.

Защита является важнейшим этапом работы, она показывает, насколько разобрался защищающийся в работе. Защита работы включает в свой состав доклад и ответы на вопросы.

Доклад включает в свой состав:

1. Задача работы.

2. Характеристики объекта телефонизации.

3. Характеристика абонентского трафика.

4. Краткая техническая характеристика базовой системы коммутации.

5. Привязка системы коммутации к объекту телефонизации.

6. Результаты моделирования.

7. Выводы по работе (заключение).

На доклад отводится 5 мин. Ответы на вопросы должны быть краткими и конкретными. Защищающийся должен помнить, что он несет полную ответственность за принятые решения и расчеты.

Министерство образования и науки украины

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Автоматики и Телекоммуникаций пояснительная записка

К курсовой работе по дисциплине

“Основы теории сетей и систем”

на тему: «Спроектировать телефонную сеть Киевского

Района г. Донецка»

Выполнил: ст. гр. ТКС-986 Иванов Иван Иванович Подпись

Принял: доцент Широков Юрий Дмитриевич Подпись

г. Донецк 2005 г

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: 59 стр., 24 рис., 3 таб., 10 источников.

В курсовой работе спроектирована система телефонизации района, определены структуры каналов и АТС, потоки информации, построены модели работы узлов и АТС.

РАЙОН, АТС, ЛИНИЯ СВЯЗИ, ПОТОКИ ИНФОРМАЦИИ,

ТРАФИК, ХАРАКТЕРИСТИКИ АТС, МОДЕЛЬ.

Код специальности Год набора Номер зачетной книжки

ДонНТУ. 7. 092401. 1. ХХ.ХХХХХ. КР

Изм Лист № докум. Подп Дата

Выполнил Иванов Лит. Лист Листов

Проверил Широков у 2 40

Пояснительная записка

Н. контр.

Утв.

Источники.

1. Е.С. Вентцель «Исследование операций», М, Сов. радио, 1972, 552с.

2. Ю.Н. Корнышев, В.И. Дузь, Г. В. Стовбун “Цифровая система коммутации С -32”, ч. 1, Одесса, УГАС, 1998, 100с.

3. Информационные технологии в радиотехнических системах, под ред. И. Б. Федорова, М, МГТУ им. Баумана Н. Э., 2003, 672с.

4. Дж. Уолренд «Телекоммуникационные и компьютерные сети» М, Постмаркет, 2001, 480с.

5. Современные телекоммуникации. Технологии и экономика. Под ред. С. А. Довгого, М., Эко – Трендз, 2003, 320с.

6. М. А. Баркун, О. Р. Ходасевич «Цифровые системы синхронной коммутации» М., Эко – Трендз, 2002, 300с.

45

1

44

2

43

3

42

4

41

5

40

6

39

7

38

8

37

9

36

10

35

11

34

12

33

13

32

14

31

15

30

16

29

17

28

18

27

19

26

20

25

21

24

22

23