ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время все помыслы международного телекоммуникационного сообщества направлены в сторону построения на базе технологий пакетной коммутации сетей следующего поколения (Next Generation Networks, NGN). Однако существующие сети с канальной коммутацией, и, прежде всего, классические телефонные сети общего пользования будут еще долго работать совместно с сетями NGN. В этих условиях информация об основных компонентах таких сетей — цифровых системах коммутации (ЦСК), по-прежнему остается актуальной. Проблема получения необходимой информации заключается в том, что на отечественных сетях связи используются различные типы систем как отечественного, так и зарубежного производства, а имеющиеся сведения в книгах, журнальных статьях, фирменных материалах разрозненны и не всегда доступны массовому читателю.

В предлагаемой книге приведены сведения по особенностям построения, проектирования и перспективам развития городских телефонных сетей (ГТС) в России. Большая часть книги отведена систематизированному материалу по цифровым системам коммутации, которые составляют основной парк коммутационного оборудования на отечественных городских сетях связи. Все описываемые системы имеют сертификаты соответствия требованиям Единой сети электросвязи Российской Федерации (ЕСЭ РФ), выданные Министерством информационных технологий и связи РФ, и могут быть использованы на ГТС.

В 2003 г. в издательстве «Эко-Трендз» выпущена книга «Цифровые АТС для сельской связи». В ней рассмотрены отечественные и зарубежные цифровые системы коммутации, используемые в сельских телефонных сетях, однако некоторые из них сертифицированы для использования в городских сетях. В предлагаемом издании рассмотрены другие, более производительные системы, применяемые на городских, междугородных и международных сетях связи. Как и в предыдущей книге, описание каждой ЦСК выполнено по однотипной схеме и включает краткие технические данные, описание архитектуры системы, принципов построения аппаратного и программного обеспечения, процессов установления соединений в системе, особенностей конструктивного исполнения.

Значительная часть материала заимствована из технических описаний и рекламных материалов фирм-производителей цифровых систем коммутации, а также из открытых источников в сети Интернет. Стремясь максимально точно воспроизвести фирменные технические материалы, авторам, к большому сожалению, не удалось везде соблюсти единый план анализа систем, рассмотренных в книге. По этой же причине иногда использовались аббревиатуры обозначений различных блоков, расшифровка которых отсутствует в фирменной документации.

Книга создана коллективом авторов — преподавателей кафедры автоматической электросвязи (АЭС) Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики (ПГАТИ), г. Самара. Общую редакцию книги осуществили декан факультета телекоммуникаций и радиотехники, заведующий кафедрой АЭС, доктор техн. наук, профессор В.Г. Карташевский и кандидат техн. наук, доцент А.В. Росляков. Главы 1, 2, 3 и 6 написаны доцентом Л.Н. Сутягиной, глава 4 — старшим преподавателем Н.Д. Черной, глава 5 — доцентом Н.П. Запорожченко, главы 7, 9, 2, 13 — кандидатом техн. наук, доцентом А.В. Росляковым, глава 10 — совместно А.В. Росляковым и А.Е. Зубовым, глава 11 — совместно В.Г. Карта-шевским и Н.Д. Черной, глава 8 — совместно В.Г. Карташевским и А.В. Росляковым, глава 14 — совместно А.В. Росляковым и Л.Н. Сутягиной. Авторы выражают благодарность за помощь в технической подготовке рукописи сотрудникам и аспирантам кафедры Ефиму Ильину, Анастасии Канаковой, Ирине Песковой и Сергею Шатилову.

Все замечания, впечатления и пожелания просьба присылать по электронной почте: rosl@infosfera.ru.

Глава 1

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

ГОРОДСКИХ ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЕЙ

1.1. Принципы построения ГТС

Городские телефонные сети (ГТС) являются составной частью Единой сети электросвязи (ЕСЭ) РФ и предназначены для удовлетворения потребностей населения, учреждений, организаций и предприятий города в передаче телефонных и нетелефонных сообщений, к которым относятся передача факсимильных сообщений, передача данных (в том числе Интернет) и других сообщений по нормам, предъявляемым к телефонным сетям [1].

ГТС представляют собой совокупность технических и программных средств и реализуют соответствующие функции телефонной сети, цифровой сети с интеграцией служб (ЦСИС/ISDN), сети общеканальной сигнализации, сети синхронизации, интеллектуальной сети (IN), региональной сети подвижной связи (СПС), сети управления телекоммуникациями (TMN).

В зависимости от выполняемых функций станции городских телефонных сетей классифицируются по типам [1]:

1. Опорные станции (ОПС), обеспечивающие исходящую, входящую, местную и междугородную связь абонентам данной ОПС и включенных в нее подстанций.

В состав ОПС могут входить:

- абонентские линии (АЛ), линии таксофонов местной связи (ТсфАТС) и междугородной связи (ТсфАМТС) и универсальных таксофонов;

- линии с мультиплексорами и концентраторами, подстанциями;

- линии с малыми учрежденческими станциями (УАТС);

- линии переговорных пунктов для ведения исходящих и входящих междугородных переговоров;

- соединительные линии (СЛ) с другими ОПС, опорно-транзитными станциями (ОПТС), транзитными станциями (ТС), комбинированными АТС (КАТС);

- соединительные линии междугородной связи (СЛМ) от междугородной телефонной станции (МТС) или от узла входящих сообщений междугородного (УВСМ);

- заказно-соединительные линии (ЗСЛ) к автоматической междугородной телефонной станции (АМТС) или к узлу заказно-соединительных линий (УЗСЛ).

2. Транзитные станции (ТС), которые обеспечивают коммутацию транзитной нагрузки.

В ТС включаются соединительные линии от ОПС, ОПТС, УПАТС, ТС и АМТС. Транзитные станции могут выполнять функции как отдельных, так и совмещенных узлов:

- узла входящих сообщений (УВС), узла межрайонной связи (УМС), предназначенных для включения и коммутации СЛ между ОПС разных узловых районов, между ОПС одного узлового района при радиальном построении внутриузловой связи;

- узла исходящих сообщений, междугородного (УИСМ), предназначенного для включения СЛМ от коммутаторов и полуавтоматического оборудования МТС (на переходный период);

- узла входящих сообщений, междугородного (УВСМ), предназначенного для включения и коммутации СЛМ от УИСМ и АМТС к ОПС;

- узла спецслужб (УСС), обеспечивающего связь абонентов с экстренными, справочно-информационными и заказными службами города;

- узла входящего сообщения «0»-пучка (УИС «0»), коммутирующего СЛ к узлу спецслужб и подключающего децентрализованные спецслужбы;

- УЗСЛ, предназначенного для концентрации в одном пункте ЗСЛ от ряда ОПС и промоборудования для связи с АМТС;

- узла обходных связей (УОС), предназначенного для организации обходных путей;

- узла ведомственных телефонных станций (УВТС), предназначенного для включения соединительных линий, по которым осуществляются входящие.-*! исходящие от абонентов УПАТС;

- узла сельско-пригородной связи (УСП), предназначенного для организации транзитных соединений между станциями СТС и ГТС, а также между станциями СТС, СТС и УСС, СТС и АМТС.

УСП организуется на ГТС областного, краевого, республиканского центров или выделенного города при размещении на их территории административных и хозяйственных организаций сельского района.

3. Опорно-транзитные станции (ОПТС), выполняющие функции опорной и транзитной станций одновременно;

4. Комбинированные АТС, выполняющие функции ОПС или ОПТС и АМТС одновременно.

На ГТС могут иметь выход ведомственные сети связи и могут быть организованы не-коммутирующие сетевые узлы (СУ). Ведомственные сети связи организуются с использованием одной станции или нескольких, называемых в настоящее время УПАТС и малые УАТС. Выход абонентов ведомственных сетей на сеть связи общего пользования (ССОП), как правило, организуется через одну станцию.

Помимо телефонной связи, ГТС могут обеспечивать:

- устойчивую передачу по аналоговым каналам (аналоговая абонентская линия, аналоговая АТС, аналоговая СЛ и т.п.) данных со скоростью до 2400 бит/с, факсимильных сообщений II, III класса;

- передачу по цифровой сети связи с функциями ЦСИС (цифровая абонентская линия, цифровая АТС с функциями ЦСИС, цифровые СЛ с сигнализацией ОКС № 7) данных со скоростью 64 кбит/с и выше, факсимильных сообщений IV класса, видеотекст;

- организацию телеграфной связи общего пользования, абонентского телеграфа, электронной почты, телекса и звукового вещания по цифровым или аналоговым каналам.

Структурно ГТС состоит из сети абонентского доступа (ранее называемая «абонентская сеть») и межстанционной сети связи (МСС).

Сеть абонентского доступа может быть построена с применением проводных и радиосредств.

По способу организации МСС различают следующие структуры ГТС [1].

1. Сети нерайонированные, состоящие из одной телефонной станции. Максимальная емкость сети (при использовании электромеханических АТС) — 10 тыс. номеров, нумерация четырехзначная (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Нерайонированная ГТС

2. Районированные ГТС, по принципу связи АТС «каждая с каждой», нумерация

пятизначная. Максимальная емкость сети — 80 тыс. номеров (индексы «0» и «8» для АТС использовать нельзя, так как с их помощью осуществляется выход на узел спецслужб УСС и автоматическую междугородную телефонную станцию АМТС. В 2007 г. предусматривался переход от индексов «0» и «8» к индексам «1» и «0»). Такие сети функционируют в небольших городах (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Районированная ГТС

3. Сеть с узлами входящих сообщений (УВС), нумерация шестизначная. Сеть делится

на узловые районы (УР), в каждом районе может находиться до 10 станций и один УВС. Максимальная емкость сети — 800 тыс. номеров (узловых районов с индексами «0» и «8» пока также не должно быть). Внутри узлового района АТС связаны по принципу «каждая с каждой». Для соединения со станциями другого узлового района все пучки исходящих соединительных линий включаются в УВС другого узлового района. Такие аналоговые телефонные сети использовались в большинстве областных центров (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Структура ГТС с УВС

4. ГТС с узлами входящих (УВС) и исходящих сообщений (УИС), нумерация семизначная. Организуются крупные телефонные узлы, в каждом из которых имеется по одному УВС и УИС. Соединение между АТС разных телефонных узлов осуществляется через «собственный» УИС и УВС другого телефонного узла. Максимальная емкость сети — 8 млн номеров (рис. 1.4).

5. Комбинированная ГТС. В том случае, если город является центром сельского административного района, то целесообразно строить местную комбинированную телефонную сеть (КТС), объединяющую ГТС и СТС. В этом случае на ГТС предусматривается организация транзитного узла исходящего и входящего сообщения сельско-пригородной связи (УСП) или ЦС. Через УСП осуществляется связь между станциями СТС, а также их соединение с ГТС (рис. 1.5).

Начиная с 1993 г., на ГТС поставляются исключительно цифровые АТС, для которых реализованы системы сигнализации ОКС № 7, EDSS1 и возможно включение абонентов ЦСИС. С введением ОКС № 7 соединительные линии двусторонние.

Рис. 1.5. Комбинированная сеть на основе ГТС

В настоящее время телефонные сети на территории городов представляют собой сложные комплексы, состоящие из отдельных фрагментов сетей (рис. 1.6).

Принципы построения цифровых телефонных сетей на современном этапе определяются техническими параметрами коммутационного оборудования, систем передачи и экономической целесообразностью.

Цифровые станции должны подключаться к сетям в соответствии со следующими правилами:

- связи между цифровыми ОПС, ОПС-АМТС должны осуществляться преимущественно через цифровые узлы, но возможны и прямые связи (см. рис. 1.6);

- цифровая телефонная сеть, «наложенная» на существующую аналоговую с УВС (рис. 1.7) или УИС и УВС (рис. 1.8), представляет собой один или несколько цифровых узловых районов;

- для связи от существующих аналоговых АТС к цифровым в цифровых узловых районах должны устанавливаться цифровые узлы входящих сообщений (УВСЭ);

- оборудование цифровых УВС одновременно может выполнять функции узлов исходящих и входящих сообщений (УИВС). Такая электронная транзитная станция на рис. 1.8 обозначена ТСЭ;

- при связи между цифровыми станциями должны использоваться цифровые каналы системы передачи PDH, SDH с установкой на стороне аналоговых АТС оборудования аналого-цифрового преобразования;

- между вновь устанавливаемыми цифровыми станциями и уже находящимися в эксплуатации должно быть обеспечено согласование систем сигнализации;

- между вновь устанавливаемыми цифровыми станциями должна использоваться сигнализация ОКС № 7.

С вводом двусторонних пучков СЛ в значительной степени утрачиваются такие понятия, как УВС и УИС. На ГТС устанавливаются ТС, коммутирующие двусторонние соединительные линии. Односторонние пучки СЛ сохраняются только для электронных станций, установленных на этапах 2 и 3. Введение на ГТС двусторонних СЛ при использовании ОКС № 7 не требует дополнительных материальных затрат. Наличие двусторонних СЛ позволяет улучшить работу СЛ за счет объединения противонаправленных потоков нагрузки. Положительный эффект достигается за счет увеличения нагрузки на общий пучок СЛ. Наиболее ощутим положительный эффект при объединении противонаправленных потоков нагрузки с разными часами наибольшей нагрузки (ЧНН). Кроме того, при введении двусторонних СЛ уменьшается влияние таких ошибок проектирования, при которых в одном направлении нагрузка завышена, а в другом — занижена.

При организации обходных связей допустимы два варианта:

а) на ГТС жестко фиксированы маршруты прямых и обходных направлений. Сброс нагрузки на обходные направления производится в жестко зафиксированной последовательности обходных направлений при занятости всех СЛ прямого направления или соответствующего обходного направления;

б) маршруты прямых и обходных направлений могут изменяться по командам с центра технической эксплуатации в зависимости от ситуации на ГТС в данный момент времени (нагрузки между АТС, аварии, переключения). Выбор обходных направлений и последовательность сброса нагрузки на обходные направления задается командами из центра. Команды на управление ГТС генерируются ЭВМ или их подает оператор.

Первый вариант допускает техническую реализацию на основе цифровых станций.

Второй вариант позволяет значительно более эффективно использовать ресурсы ГТС, но необходимы дополнительные работы по технической реализации управления прямыми и обходными направлениями на ГТС.

При внедрении на ГТС цифрового оборудования должен решаться вопрос создания центров технической эксплуатации (ЦТЭ).

1.2. Основные сценарии цифровизации ГТС

Можно выделить три базовых сценария внедрения цифровых станций на ГТС («цифровизации» ГТС) [2]:

1) поэтапная модернизация ГТС;

2) разработка оптимальной структуры полностью цифровой ГТС;

3) компромиссный вариант.

Поэтапная модернизация ГТС предполагает построение «наложенной сети», суть которой состоит в том, что цифровая телефонная сеть как бы накладывается на существующую аналоговую телефонную сеть, причем между ними существует лишь несколько соединительных трактов. В этом случае не возникает проблем, характерных для смешанной аналогово-цифровой сети. Однако реализация стратегии наложения связана с большими капитальными затратами за сравнительно короткий промежуток времени.

Существенная особенность данного сценария состоит в том, что на каждом этапе цифровизации ГТС решается локальная задача. Например, происходит установка новой АТС в застраиваемом микрорайоне города или заменяется устаревшая коммутационная станция и т.д. В этом случае достаточно сложно определить структурные характеристики будущей полностью цифровой телефонной сети, т.е. число систем коммутации и топологию сети. Второй сценарий подразумевает разработку оптимальной структуры полностью цифровой ГТС. После чего составляется программа реализации выбранной структуры сети.

Однако при выполнении второго сценария невозможно предвидеть всех факторов развития телефонной сети.

Совокупность компромиссных решений между первым и вторым сценариями можно рассматривать как третий сценарий «цифровизации» ГТС.

При поэтапной модернизации ГТС возможны следующие варианты [3]:

- простая замена старого коммутационного оборудования на цифровое с определенными изменениями в сети абонентского доступа;

- замена нескольких аналоговых АТС одной цифровой АТС.

В качестве критерия целесообразности замены одной аналоговой АТС на цифровую можно использовать емкость устанавливаемой цифровой системы коммутации (ЦСК) с учетом возможности ее расширения при подключении новых абонентов. Часто бывает так, что аналоговая станция, проработавшая более 20 лет, требует замены, а другие аналоговые АТС сети установлены относительно недавно и могут еще работать, как минимум, 10 лет. В такой ситуации никакой критерий, формально определяющий оптимальную емкость цифровой АТС, не может быть использован в реальной практике планирования сети.

Чтобы повысить эффективность цифровой АТС небольшой емкости, заменяющей одну аналоговую станцию, целесообразно использовать в зонах обслуживания остающихся работать аналоговых АТС выносные модули, подключенные к цифровой коммутационной станции. Такое решение позволяет:

- расширять ССОП за счет новых групп абонентов, которые ранее не могли быть подключены к аналоговым АТС;

- освободить номерную емкость в зонах обслуживания аналоговых АТС, если УПАТС и абоненты ПСК, подключенные ранее к этим станциям, переключаются на новую цифровую станцию;

- для абонентов УПАТС и выносных модулей, расположенных в зонах обслуживания аналоговых АТС, сделать доступными практически все виды услуг, поддерживаемые новой цифровой станцией.

Пример варианта замены одной аналоговой АТС на цифровую станцию показан на рис. 1.9.

Для реализации данного варианта замены аналоговой АТС на ЦСК в кроссовом оборудовании аналоговых АТС осуществляется подключение этих пяти выносных модулей (ПСЭ) непосредственно к ОПС-1 (рис. 1.10).

Другим вариантом цифровизации ГТС является замена нескольких аналоговых АТС одной цифровой станцией. Этот сценарий использования цифрового коммутационного оборудования служит примером перехода от районированной ГТС к нерайонированной сети.

Рис. 1.10. Структура коммутируемой телефонной сети

 при использовании выносных модулей

Процесс замены нескольких аналоговых АТС одной цифровой станцией состоит в следующем [3]:

- заменяется оборудование аналоговой АТС на цифровое. При этом общее число телефонных станций пока не изменяется, но увеличивается емкость ГТС;

- заменяется вторая аналоговая АТС. Для этого в помещении демонтируемой станции устанавливается выносной модуль (концентратор — ПСЭ), который включается в уже действующую цифровую коммутационную станцию (ОПС-1);

- новые группы абонентов подключаются к концентраторам или иным выносным модулям ОПС-1, устанавливаемым в любой точке ГТС.

Таким образом, происходит расширение емкости ГТС при сокращении числа коммутационных станций. В дальнейшем, при необходимости, на ГТС может быть установлена еще одна или несколько цифровых АТС (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Этапы замены нескольких аналоговых АТС одной ЦСК

На первом этапе заменяется оборудование аналоговой АТС-1 на цифровое оборудование ОПС-1. В дальнейшем ОПС-1 будет расширяться за счет подключения выносных модулей, размещаемых, как правило, в помещении демонтируемых аналоговых АТС. Полученная в результате цифровизации структура ГТС позволяет заметно расширить географические границы сети абонентского доступа.

Кроссовое оборудование ОПС-1 может рассматриваться как центр транспортной сети, к которому подключаются все кроссы выносных модулей, мультиплексоров или УПАТС.

На рис. 1.12 показана структура ГТС, полученная в результате полной цифровизации телефонной сети, для сценария замены нескольких аналоговых АТС одной цифровой коммутационной станцией. Соответствующая ей структура транспортной сети приведена на рис. 1.13.

На рис. 1.12 в границах зоны прямого питания все АЛ непосредственно включаются в абонентские комплекты ОПС-1. Аналогичная структура включения АЛ используется на участке терминал-абонентский комплект (АК) выносного модуля (концентратора, мультиплексора или УПАТС). Сами выносные модули могут соединяться с ОПС непосредственно (радиальная схема) или через транзитное оборудование (радиально-узловая схема). На рис. 1.12 все выносные модули, кроме УПАТС-1, включены в ОПС по радиальной схеме.

Реализация данной структуры телефонной сети обеспечивается использованием в транспортной сети ЦКУ (DXC) — цифрового кроссового узла и МВК (ADM) — мультиплексора с выделением каналов.

Затраты на цифровизацию ГТС зависят от множества факторов. В первую очередь необходимо рассмотреть эффективность использования ЦСК большой емкости, которую в соответствии с [3] можно выразить функцией    

где С — стоимость одного порта (одного номера) выбранной ЦСК; N — емкость этой станции.

При исследовании функции F(N) проблема заключается в том, что стоимость оборудования, приобретаемого по контракту, чаще всего составляет коммерческую тайну.

В [3] предлагается использовать соотношение

(1.2)

где С₀ — стоимость одного порта ЦСК с эталонной емкостью N₀.

В качестве «эталона» предлагается использовать емкость 10 тыс. номеров, которая является типичной для аналоговых электромеханических АТС.

Приняв С₀ за единицу, по формуле (1.2) можно получить следующие оценки:

- при установке ЦСК для обслуживания 5 тыс. абонентов стоимость одного порта составит 1,26 от эталонного значения;

- повышение емкости устанавливаемой ЦСК до 20 тыс. номеров обеспечивает уменьшение затрат на один порт до 0,63 от эталонного значения;

- использование крупных ЦСК емкостью до 100 тыс. абонентских линий снижает стоимость одного номера до 0,46 от эталонного.

Другими факторами, существенно влияющими на затраты по цифровизации ГТС, являются: условия получения банковского кредита, инфляционные процессы, инвестиционный климат и т.д. Поэтому, оценивая экономические аспекты возможных сценариев цифровизации ГТС, следует:

- оценить потенциальный выигрыш от использования ЦСК большой емкости;

- выполнить расчет инвестиций, приходящихся на каждый отдельный этап цифровизации телефонной сети, а затем вычислить суммарные затраты для каждого сценария;

- оценить первый и второй сценарии цифровизации с точки зрения требуемых инвестиций;

- учесть возможность получения кредита от поставщика ЦСК, возможные доходы от лидерства на рынке новых услуг и т.д.

Сравнивая первый и второй сценарии цифровизации ГТС, можно сделать следующие выводы [3]:

- первый сценарий характеризует минимальные затраты на начальном этапе цифровизации сети при максимальной величине суммарных инвестиций;

- второй сценарий гарантирует минимальные суммарные инвестиции, но связан с эффектом «замораживания капитальных вложений»

В табл. 1.1 приведены четыре показателя, характеризующие основные сценарии цифровизации ГТС.

Таблица 1.1. Показатели, характеризующие сценарии цифровизации ГТС

Показатели	Сценарий поэтапной цифровизация ГТС	Сценарий построения полностью цифровой ГТС	Компромиссный вариант цифровизации ГТС
Сложность проектирования	Минимальная	Максимальная	Средняя
Возможность изменить проект	Минимальная	Минимальная	Максимальная
Стоимость цифровизации сети	Максимальная	Минимальная	Близка к максимальной
Начальные инвестиции	Минимальные	Максимальные	Близки к максимальным

1.3. Стратегии перехода ГТС к сетям следующего поколения NGN

При выборе стратегии модернизации конкретной городской телефонной сети необходимо учитывать многообразие сетей связи Российской Федерации, особенности их взаимодействия, существующий уровень развития инфраструктуры, социально-экономические аспекты, географические факторы, специфические моменты нормативно-правового регулирования и т.д. Кроме того, модернизация городской телефонной сети должна предусматривать возможность перехода к NGN. Учитывая перечисленные требования и основные принципы построения ГТС России, можно предложить различные стратегии их развития. Разработке таких стратегий посвящена докторская диссертация Н.А. Соколова [4] и цикл его статей с соавторами [5-8].

1.3.1. Модернизация ГТС без узлов

Городские телефонные сети емкостью не более 80 тыс. номеров, как правило, построены по принципу связи «каждая с каждой». Структура такой ГТС, где еще находятся в эксплуатации аналоговые станции — РАТС и уже действуют современные цифровые коммутационные системы — ОПС, показана на рис. 1.14. Процесс перехода такой ГТС к сети NGN описан в [5].

Начальный этап модернизации такой ГТС предполагает, что вместо АМТС будет устанавливаться магистральный коммутатор (МК), который обеспечит транзит IP-пакетов, содержащих информацию любого вида (речь, данные, видео), в сети междугородней и международной связи.

Начинается формирование IP-сети, поддерживающей показатели качества обслуживания (QoS), которые определены для NGN.

На данном этапе предлагается демонтировать аналоговую РАТС-2, а абонентов этой станции будут обслуживать два мультисервисных абонентских концентратора (МАК).

В границах IP-сети действует транспортный шлюз MG (Media Gateway), который обеспечивает взаимодействие МАК со всеми РАТС, использующими технологию «коммутация каналов». В IP-сеть включен также мультисервисный коммутатор доступа (МКД), представляющий собой SoftSwitch класса 5, соответствующий коммутационному оборудованию, функционирующему на уровне местных станций. Основой сети сигнализации в NGN становится коммутатор SoftSwitch, функции которого в рассматриваемом примере выполняют три МКД. Для взаимодействия с аналоговыми РАТС необходим шлюз сигнализации SG (Signaling Gateway). В результате установки нового оборудования создается база для формирования NGN.

Структура ГТС на начальном этапе модернизации представлена на рис. 1.15, а. Второй этап модернизации ГТС (рис. 1.15, 6) предусматривает одновременную замену РАТС-1 и ОПС-3.

Этот вариант интересен с точки зрения минимизации затрат на сеть доступа, в которой появляются еще три МАК. Между абонентами пяти эксплуатируемых МАК все виды информации передаются в виде IP-пакетов. Управляют соединениями два МКД. Технология «коммутация каналов» необходима только для соединений, устанавливаемых с терминалами, включенными в ОПС-4.

Заключительный этап (рис. 1.16) предполагает замену оборудования ОПС-4 на три МАК (МАК-31 — МАК-33) и введение в эксплуатацию третьего МКД (МКД-3). Предполагается, что все МКД должны быть связаны между собой. Кроме того, организуются два независимых направления для обмена информацией с оборудованием SoftSwitch класса 4. Выход к нему может осуществляться через МКД-1 и МКД-2.

1.3.2. Модернизация ГТС с УВС

Большая часть ГТС средней емкости построена с использованием узлов входящей связи (рис. 1.17). Все станции первого узлового района — цифровые ОПС, второго узлового района и УВС-2 — аналоговые системы коммутации.

На первом этапе модернизации такой сети АМТС заменяются магистральным коммутатором (МК). Информационный трафик (речь, данные, видео) в форме IP-пакетов передается через МК. Сеть IP при внутризоновой, междугородной или международной связи передает пакеты через МК. На данном этапе модернизации сети можно выделить два основных варианта, которые радикально отличаются друг от друга [6].

Вариант 1 (рис. 1.18, а) предполагает одновременную замену всех РАТС одного узлового района, что требует существенных разовых инвестиций, однако обеспечивает эффективный переход к NGN. В варианте 2 замена одной или нескольких РАТС узлового района — отдельный этап модернизации ГТС. В этом случае затраты оператора значительно меньше, процесс формирования сети NGN становится сложнее (рис. 1.18, б). Так как все ОПС с УВС-1 — цифровые, то замене подлежит только УВС-2 и обслуживаемые ими аналоговые станции: вместо РАТС-21, РАТС-2 и РАТС-23 устанавливаются, например, шесть МАК.

Через транспортный шлюз MG организовано взаимодействие IP-сети со всеми РАТС, использующими технологию коммутации каналов. Между IP-сетью и цифровым УВС-1 создается линия передачи для обслуживания входящего трафика к ОПС первого узлового района. Обслуживание абонентов второго узлового района обеспечивается МАК, управляемым мультисервисным коммутатором доступа (МКД).

Взаимодействие МАК с МКД осуществляется с использованием протокола SIP-T, который также применяется для связи МКД и Softswitch класса 4 (транзитного), устанавливаемым вместе с МК. Данный SoftSwitch может служить для обмена сигналами управления и взаимодействия между IP-сетью и ОПС первого узлового района.

Если при реализации варианта 2 (см. рис. 1.18, 6) будет заменена только одна РАТС (например, РАТС-23), то абоненты, которых она обслуживала, будут переключены на два концентратора — МАК-21 и МАК-22.

Для выполнения функции SoftSwitch класса 5 (оконечного) и шлюза сигнализации SG необходимо устанавливать МКД-2.

Второй этап для варианта 2 предусматривает замену еще "одной РАТС. В этом случае УВС-2 будет выполнять роль транзитного узла для оставшихся аналоговых РАТС либо он может быть демонтирован, что потребует переключения межстанционных связей оставшихся аналоговых станций.

При сохранении аналогового УВС оборудование демонтируемых РАТС может использоваться для расширения оставшихся аналоговых станций и узла, если это необходимо с коммерческой точки зрения.

На рис. 1.19 приведена структура сети, образующаяся после замены РАТС-21 двумя концентраторами МАК-23 и МАК-24, включаемыми в IP-сеть. Функции управления этими МАК возложены на МКД — SoftSwitch класса 5, который устанавливается на первом этапе модернизации сети. После замены оборудовании РАТС-22 будет сформирована сеть, топология которой во многом схожа со структурой сети на рис. 1.18, а. Отличие только в количестве МАК и местах их расположения.

При дальнейшем развитии сети будут заменяться цифровые ОПС первого узлового района. Если замена цифровых станций будет происходить постепенно, то процесс модернизации ГТС будет похож на вариант 2. Если все цифровые ОПС заменяются одновременно и УВС-1 ликвидируются, то необходимо определить требуемое число МАК и МКД. Все МАК будут связаны с IP-сетью двумя независимыми трактами, что обеспечит возможность применение кольцевых топологий при построении транспортной сети [5].

Связь коммутаторов SoftSwitch классов 4 и 5 будет осуществляться по принципу «каждый с каждым».

1.3.3. Модернизация ГТС с УВС и УИС

Телефонные сети некоторых крупных городов России строились на базе УВС, УИС или с УИВС. На таких сетях используется семизначная нумерация. Пример структуры сети с УИС и УВС приведен на рис. 1.20. В первом узловом районе все ОПС связаны между собой через собственные узлы. Во втором узловом районе все ОПС связаны по принципу «каждая с каждой» [6].   

Структура модернизированной ГТС с УВС и УИС приведена на рис. 1.21. Все станции первого и второго узловых районов заменены МАК. Вместо узлов УИС и УВС предлагается использовать транзитные коммутаторы (ТК), количество которых зависит от величины обрабатываемого трафика.

Каждый концентратор включается в опорный коммутатор двумя трактами, проходящими по независимым путям. Предусматривается возможность включения МАК в два и более опорных коммутатора (например, МАК-11, МАК-12 и МАК-13: для этих МАК в скобках указаны те ТК, в которые они включаются) [7].

В данной модели IP-сеть состоит из шести ТК, каждый из которых можно считать маршрутизатором. Построение такой сети может выполняться поэтапно (вариант 1), когда предусматривается временное сохранение в эксплуатации УИС и УВС обоих узловых районов на первом этапе модернизации сети.

Другим вариантом модернизации ГТС с УВС и УИС (вариант 2) предусматривается на первом этапе выполнить замену УИС и УВС (рис. 1.22, а) [7].

Основная положительная особенность варианта 2 состоит в возможности замены действующих станций в течение длительного периода и с минимальными затратами.

На рис. 1.22, б приведен второй этап модернизации ГТС по данному варианту: предполагается замена ОПС-11 и ОПС-23 соответствующими МАК

1.3.4. Прагматическая стратегия перехода к NGN

Основная идея данного варианта модернизации ГТС показана на рис. 1.23 [8]. Предполагается, что ОПС-12 и ОПС-13 имеют группу пользователей, которых целесообразно перевести на технологию коммутации пакетов. В этом случае в помещении каждой ОПС (обычно в кроссе) устанавливается концентратор, обеспечивающий подключение терминального оборудования таких пользователей. Мультисервисные абонентские концентраторы являются, с одной стороны, выносными модулями конкретной ОПС, сохраняя принятую нумерацию, с другой стороны, — подключаются прямо в IP-сеть. Такое решение аналогично установке мульдексов DSLAM для организации высокоскоростного доступа с помощью оборудования ADSL.

При реализации данного варианта замена значительной части цифровых коммутационных станций может стать задачей на далекую перспективу, так как терминалы абонентов, заинтересованных в новых видах инфокоммуникационных услуг, будут подключены к мультисервисным концентраторам, обеспечивающим поддержку услуг по совместной передаче голоса, видео и данных (Triple Play).

Глава 2

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГТС

2.1.  Нормы и требования к параметрам ГТС

При проектировании новых, расширении и реконструкции уже действующих ГТС обязательным является выполнение требований, указанных в Руководящем документе РД 45.120—2000 «Нормы технологического проектирования. Городские и сельские телефонные сети» [1]. Данные нормы технического проектирования (НТП) — обязательные и при проектировании ведомственных и частных телефонных сетей, имеющих доступ к телефонной сети общего пользования (ТфОП).

Методика разработки проектных решений по развитию и строительству ГТС согласно [1] состоит в расчете числа станционных приборов, промпутей и соединительных линий (каналов) на участках местных и внутризоновых телефонных сетей, который должен проводиться по действующей для каждого типа оборудования «Инструкции по расчету» с учетом максимально допустимых потерь и величин телефонных нагрузок, определенных в данном разделе.

На рис. 2.1 (лист А-лист Б) представлены максимально допустимые суммарные по участкам потери вызовов от абонента до абонента по сети ГТС.

Максимально допустимые суммарные потери вызовов от абонента до абонента для вновь проектируемых связей из-за внутренних блокировок, занятости каналов и приборов коммутационных систем сети должны соответствовать нормам, представленным в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Максимально допустимые суммарные потери вызовов

                        .

Число коммутационных систем, как правило, не должно превышать шести на местной сети ГТС, включая УПАТС.

Норма потерь должна выполняться независимо от организации связи с обходами или без них.

2.2. Расчет возникающих и межстанционных нагрузок

Для расчета объема оборудования проектируемых станций необходимо знать величины нагрузок, поступающих на станцию от других АТС сети, а также величину внутристанционной нагрузки.

В соответствии с [1] расчет интенсивности возникающей от абонентов нагрузки на ГТС, а также распределение интенсивности нагрузки по направлениям должны основываться на статистических данных, при отсутствии которых на сетях малой и средней емкости допускается рассчитывать интенсивность возникающих нагрузок по данным табл. 2.2 [1].

Определение возникающей нагрузки проектируемых АТС проводится отдельно для утреннего и вечернего ЧНН, затем выбирается из двух значений максимальное, которое принимается за расчетную нагрузку.

Утренний ЧНН вычисляется по формуле

              (2.1)

где  — суммарная нагрузка для всех категорий абонентов, имеющих максимальный утренний ЧНН;

где N_i — количество абонентов i-й категории; Y_i — интенсивность нагрузки абонента i -й категории (по табл. 2.2); Y_{утр время} — добавочная суммарная нагрузка, создаваемая во время утреннего ЧНН, абонентами тех категорий j, которые имеют вечерние ЧНН:

                      (2.3)

Y_{jвечЧНН} — суммарная нагрузка для абонентов категорий j , имеющих максимальный ЧНН — вечерний; 

                        (2.4)

где N_j — количество абонентов j-й категории; у _j — удельная интенсивность нагрузки абонента j-й категории (по табл. 2.2); К — коэффициент концентрации нагрузки; Т = 24 ч — период суточной нагрузки, но с учетом того, что в вечернее время нагрузка значительно меньше дневной, Г можно принять равным 16 ч.

При отсутствии статистических данных К = 0,1, т.е.

Аналогичным образом подсчитывается возникающая нагрузка в вечерний ЧНН:

При проектировании цифровых АТС следует учитывать включение телефонных аппаратов с многочастотным набором номера DTMF, количество которых определяется оператором сети путем прогнозирования:

где k_DTMF — доля телефонных аппаратов с многочастотным набором в общей емкости станции; Y_{возн p} — возникающая нагрузка проектируемой АТС, Эрл; t_DTМF = 0,08n — время набора номера частотным способом (п — число цифр номера); t_OC = 3-4 с — время слушания сигнала «Ответ станции»; t_i — среднее время одного занятия, с (по табл. 2.2). Таким образом, общая возникающая нагрузка определяется выражением

где Y_{возн p} —максимальное значение, выбранное из Y_{утр ЧНН} и F_{веч ЧHH}.

Для определения внутристанционной нагрузки рассчитывается доля возникающей нагрузки каждой АТС в общей возникающей нагрузке сети (без учета нагрузки к АМТС):

где п — число станций сети.

Используя m_i, по табл. 2.3 [1] определяется доля внутристанционного сообщения К_внi Внутристанционная нагрузка для каждой АТС определяется по формуле

где Y_УССi — нагрузка к узлу спецслужб (УСС).

При организации на ПС различного вида и назначения спецслужб интенсивность нагрузки к ним следует принимать по согласованию с операторами связи, предоставляющими услуги телефонной связи в соответствии с «Правилами оказания услуг местной, внутризоновой, междугородной и международной телефонной связи», утвержденными постановлением Правительства РФ от 18.05.05 № 310.

На сетях средней и малой емкости при отсутствии статистических данных от операторов интенсивность нагрузки к УСС следует принимать 2% общей абонентской нагрузки.

Таблица 2.3.  Нормы, используемые при расчете интенсивности исходящей и входящей нагрузки по различным направлениям связи и пучкам каналов на ГТС

Интенсивности исходящих нагрузок от каждой АТС распределяются пропорционально интенсивностям исходящих нагрузок других АТС сети, т.е.

Нагрузка к АМТС определяется по формулам:

где а_зсл и а_слм — удельные междугородние нагрузки, определяемые по табл. 2.4 [2]; N — число абонентов АТС.

Таблица 2.4. Нагрузка на ЗСЛ и СЛМ

При использовании данных табл. 2.2 необходимо принимать во внимание следующее:

- факсимильные аппараты группы два и три включаются в АТС по аналоговым двухпроводным АЛ. В нагрузке, указанной в табл. 2.2, учтена нагрузка, создаваемая передачей изображения, и нагрузка, создаваемая телефонными соединениями и разговорами. Факсимильные аппараты группы четыре включаются по цифровым АЛ, нагрузка от этих аппаратов включена в нагрузку от абонента ЦСИС;

- в нагрузке оконечных установок передачи данных, подключаемых к аналоговым двухпроводным АЛ, указанной в табл. 2.2, учтена нагрузка, создаваемая передачей данных, а также нагрузка, создаваемая телефонными соединениями и разговорами;

- средняя суммарная нагрузка на абонента сотовой сети связи с учетом прогнозирования развития этой услуги составляет 0,02 Эрл. Процент нагрузки, направленный от (к) ТфОП, определяется по данным оператора сети. Ориентировочно на ГТС этот показатель может быть от 50 до 80%.

Средняя суммарная нагрузка на аналоговую абонентскую линию транкинговой системы, подключаемой по абонентскому доступу, составляет 0,01 Эрл.

Средняя суммарная нагрузка на абонентскую аналоговую линию или линию ЦСИС, или радиоканал персонального радиовызова (ПРВ) — 0,3 Эрл.

Средняя суммарная нагрузка на абонентскую аналоговую линию, используемую для включения радиодоступа, не более 0,1 Эрл.

В табл. 2.2 приводится средняя исходящая нагрузка для абонентов, включенных по аналоговым абонентским линиям, и доступу (2B+D) и (30B+D) для пользователей ЦСИС.

2.3. Расчет емкости пучков межстанционных связей

Для определения необходимого объема оборудования проектируемой АТС рассчитывается число соединительных линий для связи с существующими станциями данной ГТС, а также с АМТС и УСС.

В зависимости от применяемых коммутационных станций используются различные способы включения линий: однозвенные и звеньевые, полно- и неполнодоступные, одно- и двухстороннего использования.

С точки зрения оценки пропускной способности, однозвенными схемами можно считать коммутационное поле (КП) цифровых систем коммутации. КП координатных станций относится к неполнодоступным двухзвенным схемам, декадно-шаговые АТС — к неполно-доступным однозвенным схемам.

Расчет числа межстанционных связей необходимо производить для цифровых и координатных станций.

1.Для цифровых станций количество исходящих соединительных линий находится по

первой формуле Эрланга:

где р _i — вероятность потерь в соответствующем направлении или может быть определена

по таблицам для данной формулы [9].

2. Для координатных станций число соединительных линий межстанционных связей определяется по методу эффективной доступности [9], например, на станциях этого типа используются блоки ГИ-3 с параметрами: т_А = 20 , п_А = 13, / -1, q = 1 — для АМТС и УСС, q = 2 — для направлений межстанционных связей.

Эффективная доступность вычисляется по формуле

где d_min — минимальная доступность звеньевого включения;

_где т_А — число выходов из одного коммутатора звена А; п_А — число входов в один коммутатор звена A; f— коэффициент связности (число линий, связывающих один коммутатор звена А с одним коммутатором звена В); q — количество выходов в данном направлении из каждого коммутатора звена В; θ — эмпирический коэффициент, зависящий от параметров звеньевого включения, величины нагрузки, потерь и доступности,θ= 0,7 для блока ГИ-3; d — среднее значение доступности:

а — средняя нагрузка на один вход коммутатора звена А.

Вероятности потерь принимаются равными:

- соединительные линии между станциями...............................0,01;

- направление к АМТС.................................................................0,004;

- соединительные линии к УСС (службы «01»-к<04»)..............0,001.

Используя значение d_ЭФФ и соответствующее значение вероятности потерь, можно найти значения α и β, которые подставляются в формулу для расчета емкости пучка соединительных линий в направлении:

Коэффициенты аир определяются по таблицам (например, из [10]).

3.Для декадно-шаговых АТС число линий межстанционной связи определяется по формуле (2.20), где коэффициенты а и (3 находятся по таблице в зависимости от величины потерь сообщения в соответствующем направлении и при доступности d = 10.

Максимально допустимые потери вызовов (суммарные и по участкам сети) приведены в табл. 2.1 и на рис. 2.1.

2.4. Организация связи с ведомственными УПАТС

При организации связи с учрежденческо-производственными АТС (УПАТС) необходимо учитывать, что количество линий между ведомственной сетью и сетью общего пользования определяется по таблицам полнодоступного включения (например, из [10]) в соответствии с трафиком и нормируемыми потерями.

При отсутствии статистических данных допускается количество АЛ для малых УАТС вычислять по формуле

N_AЛ=4 + (N-16)/8,                                                                                     (2.21)

где N—количество абонентов с правом выхода на ГТС.

Для УПАТС емкостью до 2000 номеров количество соединительных линий (CJI) находится из табл. 2.5 [1].

Таблица. 2.5. Количество соединительных линий для УПАТС емкостью до 2000 номеров

Возможна реализация функций учрежденческой станции на базе функций «ЦЕНТРЕКС» при наличии такой функции в ОПС и по соглашению между администрациями.

2.5.  Методика расчета первичной кольцевой сети ГТС

В настоящее время на ГТС России основным транспортным средством являются средства связи синхронной цифровой иерархии SDH, которые имеют возможность выделения сигналов цифровых сетевых трактов из сигналов вышестоящих цифровых сетевых трактов без демультиплексирования последних. Стандартные системы SDH приведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6. Стандартные системы синхронной цифровой иерархии SDH

При описании систем SDH принято использовать округленные значения скорости уровней синхронной иерархии: 155 Мбит/с, 622 Мбит/с, 2,5 Гбит/с и 10 Гбит/с. К важным особенностям сетей, построенным на основе SDH, относятся:

- эффективный контроль за работой сети;

- эффективное управление сетью;

- рентабельность эксплуатации сети.

При использовании оборудования SDH сети строятся в виде волоконно-оптических колец, на которых в пунктах концентрации нагрузки устанавливаются мощные транзитные центры, а вдоль по кольцу — мультиплексоры и кроссовое оборудование для выделения цифровых потоков по мере необходимости.

Системы SDH могут вводить отдельный канал или группу каналов в высокоскоростной поток данных (а также ответвлять их из него), который не требуется в процессе передачи на разных уровнях иерархии вновь разделять на отдельные потоки и объединять в общий поток. Таким образом, исключается сложный процесс, ограничивающий прежде использование оптических кабелей непосредственно между сетевыми узлами. К тому же система SDH совместима с существующими плезиохронными сетями (PDH) и позволяет развивать и моделировать существующие цифровые сети без перерывов в их работе.

Все станции ГТС могут включаться в цифровое кольцо синхронной сети только двухме-габитовыми цифровыми потоками. Межстанционные связи на ГТС реализуются, как правило, с помощью цифровых систем передачи более высокого порядка. Для включения станций в синхронное цифровое кольцо используются соответствующие мультиплексоры, обеспечивающие мультиплексирование высокоскоростного потока из низкоскоростных и выделение из высокоскоростных низкоскоростных потоков.

Для построения синхронных сетей применяются две разновидности синхронных мультиплексоров:

- цифровые кроссовые узлы (ЦКУ) или кроссконнекторы;

- мультиплексоры ввода-вывода (МВВ).

Цифровые кроссовые узлы позволяют осуществлять полупостоянные (кроссовые) соединения для мультиплексирования и демультиплексирования цифровых трактов и создания определенной структуры первичной сети ГТС. Причем эта структура, а также пропускная способность первичной сети может быть легко оперативно изменена. Основными элементами ЦКУ являются цифровое коммутационное поле и устройство управления.

Мультиплексоры ввода-вывода можно рассматривать как упрощенный ЦКУ, в котором отсутствует устройство управления и нет возможности оперативного управления пропускной способностью первичной сети (все соединения цифровых трактов реализуются с помощью обычного механического кросса).

Важным аспектом проектирования сетей SDH является обеспечение их надежности и живучести. Сама по себе аппаратура SDH весьма надежна. Кроме того, встроенные средства контроля и управления облегчают и ускоряют обнаружение неисправностей и переключения на резерв. Однако используемые волоконно-оптические связи (ВОЛС) обладают огромной пропускной способностью, и отказ даже одного участка может привести к разрыву связи для большого числа абонентов и значительным экономическим потерям. Отмеченные обстоятельства привели к концепции построения так называемых самозалечивающихся сетей на основе SDH.

Методика проектирования сети SDH для ГТС предусматривает повторное использование каналов на различных участках кольца. Расчет цифрового потока в кольце производит для структуры кольца, состоящей из четырех оптических волокон (ОВ). Выбор данного числа оптических волокон основан на следующих положениях [11].

1. По одному ОВ организуется только симплексная связь, т.е. передача информации в одном направлении (например, по часовой стрелке). Для возможности дуплексной связи используется другое ОВ, в котором передача информации осуществляется в обратном направлении (например, против часовой стрелки). При этом задействованы одни и те же участки кольца.

2. По одному и тому же кольцу можно организовать как входящую, так и исходящую связь относительно одной станции. При этом участвуют разные участки кольца.

Таким образом, для организации дуплексной входящей и исходящей связи в кольце должно быть задействовано два ОВ. За прямое направление циркулирования информационного потока принято направление исходящей связи (например, по часовой стрелке).

3. Для обеспечения надежности связи предусмотрена возможность организации связи в обратном направлении (в случае обрыва одного из участков кольца или отдельного ОВ). Для этих целей используются два других ОВ. Переключение на резерв осуществляется службой оперативного управления сетью (автоматически или вручную).

Таким образом, для организации надежного функционирования кольца требуются четыре оптических волокна, два из которых — для основного и два — для резервного кольца.

Пропускная способность цифрового кольца выбирается по максимальной требуемой скорости цифрового потока в основном кольце.

В качестве примера рассмотрим общий случай сети, в которой имеются станции, непосредственно включаемые в кольцо через кроссконнекторы или мультиплексоры (назовем их пунктами ввода-вывода нагрузки) и станции, осуществляющие связь по кольцу через транзитные для них станции (опорно-транзитные станции — ОПТС).

С помощью известных методов (см. раздел 2.2) определяются межстанционные нагрузки на сети (учитывая связи с АМТС и УСС). Данные помещаются в таблицу межстанционных нагрузок, которая служит основой для дальнейших расчетов (табл. 2.7).

Таблица 2.7. Пример таблицы межстанционных нагрузок

Методика расчета требуемой пропускной способности цифрового кольца сводится к выполнению следующего [11].

1. Вычисляются нагрузки от (к) АТС Y_ij __атс> вводимые в i -м и выводимые в j – м пунктах, путем суммирования всех межстанционных нагрузок, циркулирующих между указанными пунктами кольца, где i = 1, 2, ..., N; j = 1, 2, ...,N;N — количество пунктов ввода-вывода в кольце.

2. Отдельно определяются нагрузки от АМТС, к АМТС и к УСС (Y _ij-_АМТС Y _ij-_УСС), вводимые в i-м и выводимые в j-м пунктах (если они имеются), путем суммирования всех соответствующих нагрузок, циркулирующих между указанными пунктами кольца.

3. По методике, приведенной в разделе 2.3, рассчитывается число каналов, необходимое для обслуживания каждой из найденных выше нагрузок (V _ij-_АТС, V _ij-_АМТС, V _ij-_УСС).

4. Полученные результаты емкостей пучков соединительных линий округляются до 30 в большую сторону для определения числа первичных цифровых потоков Е1 в каждом участке межстанционной связи.

5. По дочитывается необходимое число первичных цифровых потоков на каждом k-м участке кольца V_k путем суммирования числа всех первичных цифровых потоков, задействованных на соответствующем участке, где k — номер участка кольца, k =1,2, ..., К; К — общее число участков кольца.

6. Выбирается участок кольца, на котором требуется наибольшее количество первичных цифровых потоков V_kmax.

7. С учетом запаса на развитие сети полученное число V_kmax увеличивается на 30-40% (запас емкости кольца может быть другим при соответствующем обосновании специфических условий развития сети).

8. Выбор типа системы передачи SDH для реализации цифрового кольца осуществляется с учетом максимального количества первичных цифровых потоков, которые может обеспечить соответствующая система:

- STM-1 — 63 потока Е1;

- STM-4 — 252 потока Е1;

- STM-16 — 1008 потоков Е1.

Если требуемая канальная емкость цифрового кольца выше одной из стандартных емкостей системы SDH, то выбирается система более высокого уровня или на сети образуются два или несколько колец. В случае нескольких колец все станции на сети распределяются приблизительно поровну (с учетом их емкости) между кольцами, чтобы емкости цифровых потоков разных колец были бы, по возможности, одинаковыми. Для связи двух колец используется один или два шлюзовых мультиплексора ввода-вывода. При определении емкости цифровых потоков каждого кольца необходимо учитывать цифровые потоки от (к) станциям другого кольца.

Пример определения пропускной способности цифрового кольца. Необходимая пропускная способность цифрового кольца, обеспечивающего межстанционную связь на ГТС без опорно-транзитных станций (см. рис. 2.2), рассчитывается в следующей последовательности.

В кольце используются четыре мультиплексора ввода-вывода нагрузки (или кроссконнектора), обозначенные на рис. 2.2 как А, В, С и D. В мультиплексор А включены ОПС-1 и ОПС-4. В мультиплексор В включены АМТС, ОПС-2, ОПС-5, ОПС-6. Мультиплексор С соединен с ОПС-3, а мультиплексор D — ОПС-7 и УСС. Участки кольца между мультиплексорами обозначены I, II, III и IV.

Так как в рассматриваемой сети отсутствуют транзитные и опорно-транзитные станции, обеспечивающие групповое использование пучков соединительных линий на отдельных участках сети, то все пучки между всеми станциями сети можно считать независимо на основании соответствующих нагрузок.

Рис. 2.2. Пример кольцевой структуры ГТС

Значения емкостей пучков округляются в большую сторону до числа, кратного 30, и полученные числа делятся на 30. Таким образом, получается таблица емкостей пучков соединительных линий в первичных цифровых трактах (ПЦТ) 2,048 Мбит/с. Для рассматриваемого примера сети такая таблица будет иметь следующий вид (табл. 2.8).

Таблица 2.8. Емкости пучков межстанционных связей

Далее заполняется таблица ПЦТ, вводимых в i -м и выводимых в j -м мультиплексорах цифрового кольца. Для рассматриваемого примера таблица ПЦТ будет иметь вид (табл. 2.9):

Таблица 2.9. Межстанционные ПЦТ кольцевой структуры

В последнем столбце табл. 2.9 приведены суммы всех элементов каждой строки, которые определяют суммарное число ПЦТ, вводимых в соответствующих мультиплексорах. Для рассматриваемого примера формулы для расчета пучков ПЦТ, вводимых и выводимых в соответствующих мультиплексорах, имеют вид:

Общее число ПЦТ на каждом участке кольца определяется суммарным значением ПЦТ, вводимых на данном участке (в мультиплексоре начала участка), и ПЦТ, проходящих транзитом по данному участку от мультиплексоров других участков кольца. Для рассматриваемого примера в кольце имеются четыре участка. Формулы для расчета суммарного числа ПЦТ на каждом участке кольца имеют вид:

Требуемая пропускная способность цифрового кольца определяется максимальным значением пропускной способности отдельного участка. Используя полученное значение и данные табл. 2.6, выбирается требуемый тип синхронного транспортного модуля STM.

При наличии на сети ОПТС следует учитывать групповое использование пучков соединительных линий от (к) ОПТС/ТС. В этом случае необходимо рассчитывать не отдельные пучки между всеми станциями сети, а суммарный пучок соединительных линий от (к) ОПТС/ТС на основании суммарной нагрузки на участках ОПС-ОПТС, ОПТС-ОПТС. Однако учет данного фактора при расчетах дает уменьшение числа линий в пучках всего на несколько единиц. Так как при использовании цифровых соединительных линий все расчеты ведутся в ПЦТ, более точные методы расчета числа соединительных линий не дают экономии в числе ПЦТ.

2.6. Проектирование сети ОКС № 7 для ГТС

Проектирование и расчет сети сигнализации в соответствии с [12] проводится для определения объема оборудования, набора подсистем системы сигнализации ОКС № 7 и таблиц сигнальных маршрутов на каждом пункте сигнализации. Расчет сети сигнализации выполняется для каждого оператора сети связи в отдельности, а затем по взаимным согласованиям осуществляется расчет сети сигнализации между взаимодействующими операторами сети связи. Таким образом, общий алгоритм расчета сети ОКС имеет вид, представленный на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Алгоритм расчета сети ОКС

Исходные данные для расчета сети ОКС № 7:      

1) схема размещения узлов сети связи;

2) таблица емкостей пучков каналов между станциями;

3) план маршрутов первичной сети с указанием типа тракта и его протяженности в километрах;

4) перечень типов трактов с указанием стоимости канала/км;

5) таблица нагрузок (Эрл) между станциями сети с указанием типа трафика;

6) перечень оборудования ОКС № 7 с указанием стоимостных и надежностных показателей основных элементов оборудования.

Результатами расчета сети ОКС являются:

1) количество звеньев сигнализации на каждом участке сети сигнализации;

2) перечень пунктов сигнализации с указанием признается ли данный SP оконечным (SEP), транзитным (STP), оконечно-транзитным (SP/STP) или/и пунктом обработки сообщений SCCP (SPR);

3) таблицы маршрутов сигнализации для каждого SP с указанием маршрутов, используемых с разделением нагрузки;

4) номер бита, по которому должно производиться деление нагрузки для маршрутов, использующих деление нагрузки;

5) сигнальная нагрузка на звеньях сигнализации;

6) схемы фрагментов сети сигнализации;

7) расчетное время простоя пучка маршрутов сигнализации или коэффициент готовности (неготовности).

2.6.1. Первичная топология сети ОКС № 7

Построение первичной топологии сети сигнализации на местных сетях ГТС должно опираться на принятую в настоящее время общую стратегию внедрения цифровых АТС (ЦАТС) на ГТС. При построении структуры сети ОКС № 7 на ГТС рекомендуется исходить из следующих принципов [13]:

1) принципы, относящиеся к нагрузочным параметрам сети ОКС № 7:

- используются как связанный, так и квазисвязанный режимы сигнализации. Для каждой сигнальной взаимосвязи рекомендуется иметь несколько сигнальных маршрутов, если позволяет структура сети,

- в нормальных условиях функционирования сети основные сигнальные маршруты (если их несколько) используются в режиме разделения нагрузки, для обеспечения надежности  должны  организовываться  альтернативные  маршруты,  если  позволяет структура сети,

- пучки звеньев сигнализации (ЗС) сети ОКС № 7 должны быть способны нести весь сигнальный трафик — свой и пучков ЗС альтернативных маршрутов,

- расчет сети рекомендуется осуществлять исходя из нормальной нагрузки 0,2 Эрл на одно ЗС,

- расчетная нагрузка на одно ЗС не должна превышать 0,2 Эрл в нормальных условиях и 0,4 Эрл — при переходе на резерв внутри пучка ЗС,

- квазисвязанный  режим  рекомендуется  применять  для  сигнальных  взаимосвязей, имеющих сигнальную нагрузку менее 0,2 Эрл, и для организации альтернативных маршрутов,

- связанный режим основного маршрута должен быть реализован для сигнальных взаимосвязей, имеющих сигнальную нагрузку более 0,2 Эрл, если это определяется топологией сети;

2) принципы, относящиеся к структуре, маршрутизации и надежности сети ОКС № 7:

- построение структуры сети осуществляется исходя из результатов расчета первичной и вторичной сетей, включая среднесрочное сетевое планирование, нагрузочные параметры вторичной сети, топологию первичной сети с учетом ее качественных и надежностных характеристик, конструктивных особенностей используемого оборудования и иных факторов, согласно исходным данным, предоставляемым оператором сети связи, - сеть строится на базе пунктов сигнализации в составе коммутационного оборудования и на базе выделенных функциональных элементов местной сети,

- функции STP могут быть реализованы интегрированным способом (пункты SP/STP) в оборудовании транзитных узлов и в оборудовании некоторых АТСЭ,

- применение выделенных STP допускается при наличии технико-экономического обоснования или при необходимости для обеспечения надежности и/или повышения пропускной способности сети, что должно быть обосновано соответствующими расчетами. Для обеспечения принципа равномерного разделения сигнальной нагрузки между сигнальными маршрутами общее число выделенных STP должно быть четным,

- в целях повышения надежности и живучести сети и при соответствующем технико-экономическом обосновании выделенные STP предпочтительно размещать в узлах кроссовой коммутации первичной сети, расположение которых не совпадает с коммутационными узлами,

- на сети с узлообразованием с целью обеспечения альтернативной маршрутизации и повышения надежности рекомендуется из общего числа STP и/или SP/STP сети ОКС № 7 выделить подмножество наиболее значимых и связать их пучками ЗС по принципу «каждый с каждым»,

- для обеспечения надежности и, если это возможно, каждая АТСЭ должна иметь связь по ОКС № 7, по крайней мере, с двумя пунктами с функциями STP,

- на ГТС без узлообразования на сети ОКС № 7 используется в основном связанный режим сигнализации. В отдельных случаях для обеспечения надежности на некоторых АТСЭ могут быть реализованы функции STP. Пример построения сети ОКС № 7 на ГТС без узлообразования показан на рис. 2.4, а,

- на ГТС с узлообразованием внутри узлового района при наличии достаточной сигнальной нагрузки между SP на АТСЭ могут быть организованы прямые пучки ЗС,

- прямые пучки ЗС могут быть организованы между SP на АТСЭ разных узловых районов  при  наличии  достаточной  сигнальной  нагрузки.  Пример построения  сети ОКС № 7 на ГТС с узлообразованием показан на рис. 2.4, б,

- не допускается совмещение функций STP регионального и федерального уровней иерархии в оборудовании коммутационных систем и в оборудовании выделенных STP,

- для направлений вторичной сети рекомендуется размещение ЗС в первичных группах ИКМ совместно с информационными каналами. Допускается использование выделенных первичных групп ИКМ для организации ЗС в соответствии с конструктивными особенностями конкретных типов коммутационного оборудования и выделенных функциональных элементов местной сети;

3) принципы, относящиеся к резервированию звеньев сигнализации:

- резервирование ЗС рекомендуется применять для сигнальных взаимосвязей между пунктами сигнализации на станциях вторичной сети при отсутствии технической возможности создания альтернативных сигнальных маршрутов,

- резервирование ЗС должно осуществляться в соответствии с результатами расчета сети сигнализации с учетом принципов разделения нагрузки. Цель резервирования — повышение надежности функционирования сети ОКС № 7.

С использованием перечисленных принципов составляется первичная топология сети ОКС № 7, а затем план маршрутизации (маршрутные таблицы) для каждого пункта сигнализации; определяются доли сигнальной нагрузки, направляемые на каждый маршрут; рассчитывается число звеньев сигнализации для каждого маршрута.

2.6.2. Построение плана маршрутизации

Задача синтеза плана маршрутизации — определение пучков маршрутов для всех сигнальных взаимосвязей сети электросвязи исходя из ограничений, накладываемых структурой сети ОКС № 7 качественными показателями, требований нормативных документов. Основные цели расчета плана маршрутизации:

- организация максимального количества маршрутов, функционирующих в квазисвязанном режиме через выделенные STP;

- организация маршрутов, функционирующих в квазисвязанном режиме, с минимальным количеством переприемов (не более двух STP);

- обеспечение равномерного разделения сигнальной нагрузки между пучками ЗС, имеющих одинаковый приоритет, и ЗС внутри одного пучка;

- создание плана маршрутизации, свободного от циклов, в маршрутах передачи сигнальных сообщений как в условиях нормального функционирования сети ОКС № 7, так и в аварийных ситуациях.

Для достижения данных целей используют метод, в основу которого заложены шаблоны проектирования пучков маршрутов, удовлетворяющих целям синтеза плана маршрутизации.

Каждому пучку ЗС присваивается приоритет передачи сигнальных сообщений, соответствующий приоритету маршрутов сигнализации. При совпадении приоритетов пучков ЗС между ними осуществляется разделение сигнальной нагрузки. Пример шаблона маршрутов представлен на рис. 2.5.

Цифра 1 указывает приоритет маршрута, т.е. в SP1, STPB и STPC происходит разделение сигнальной нагрузки по двум маршрутам.

Рис. 2.5. Шаблон маршрута

При составлении плана маршрутизации необходимо учитывать, что допустимыми считаются маршруты только с двумя переприемами. В качестве основных выбираются допустимые маршруты с минимальным числом переприемов.

При выборе маршрутов от одного SP к другому возможны следующие варианты:

- существует единственный основной маршрут и не существует независимых от него альтернативных маршрутов;

-  существуют единственный основной и единственный альтернативный маршруты;

- существуют единственный основной и несколько альтернативных маршрутов;

- существуют несколько независимых основных маршрутов.

Определение, какие маршруты будут использоваться и какая доля нагрузки будет направляться на каждый из них, осуществляется на основе анализа допустимых сигнальных маршрутов, связывающих пары SP. На рис. 2.6 приведен пример составления маршрутных таблиц сети ОКС № 7.

Для определения количества звеньев сигнализации в каждом из маршрутов необходимо вычислить сигнальные нагрузки на каждом из возможных маршрутов.

2.6.3. Расчет сигнальной нагрузки

Строится модель сигнального трафика для каждой подсистемы пользователя ОКС № 7 на базе следующих основных элементов:

- составляется перечень услуг подсистемы пользователя;

- соответствующие услугам процедуры сигнализации представляются в виде временных диаграмм стрелочного типа;

- определяются параметры сигнальных сообщений (тип, длина, задержка в звене сигнализации).

Все элементы модели сигнального трафика определяются исходя из национальных технических спецификаций ОКС № 7.

Если перечень услуг подсистемы пользователя для проектируемой сети ОКС № 7 соответствует перечню услуг подсистемы ISUP-R, то соответствующие услугам процедуры сигнализации с учетом маршрутных таблиц представляются в виде временной диаграммы стрелочного типа. На рис. 2.7 приведена временная диаграмма для успешного соединения. По ней определяются типы сигнальных сообщений для данного вида соединения. Аналогичные временные диаграммы составляются для неуспешных соединений.

К сетевым параметрам для расчета сигнальной нагрузки относятся:

- число каналов, обслуживаемых конкретным звеном сигнализации;

- средняя нагрузка (в Эрл на разговорный канал);

- среднее число сигнальных единиц, которыми обмениваются SP для обслуживания удачных и неудачных вызовов;

-  средняя длина сигнальных единиц (в байтах), используемых в случае успешного или неуспешного соединений;

- среднее время занятия канала для удачных и неудачных вызовов в секунду;

- доля вызовов i -го типа —p_i.

В соответствии с методикой, изложенной в [13], нагрузка на звено ОКС от исходящего SP-A к входящему SP-B определяется следующим образом:

где n_ав — интенсивность вызовов (выз/с) в ЧНН от станции А к станции В; n_ва — интенсивность вызовов (выз/с) в ЧНН от станции A к станции A; V_ab — объем данных, передаваемых от SP-A к SP-B в прямом направлении, байт; V_BA — объем данных, передаваемых от SP-B к SP-A в обратном направлении, байт; 8000 — скорость передачи информации в звене сигнализации, бит/с.

С учетом доли вызовов i-го типа объем данных передаваемых в прямом и обратном направлениях можно вычислить по формуле

где pi — доля вызовов i-го типа; V_j — объем данных передаваемых в прямом и обратном направлениях для различных вариантов соединения.

Число вызовов, передаваемых между станциями в секунду, описывается следующим выражением:

где А — средняя нагрузка на разговорный канал, Эрл; t — средняя длительность одного занятия, с.

Для учета перегрузок при расчете сети ОКС № 7 рекомендуется использовать величину максимальной сигнальной нагрузки:

где а — принимает значение от 1,5 до 2.

Полученное значение нагрузки на звено сигнализации не должно превышать в нормальных условиях 0,2 Эрл. В противном случае необходимо организовать параллельные звенья сигнализации, количество которых определяется по формуле:

2.7. Построение сети синхронизации на ГТС

Коммутационные поля цифровых станций построены по принципу временной коммутации, когда временные каналы разделяются по времени благодаря тактовой синхронизации. Организация совместной работы цифровых АТС нуждается в решении проблемы их синхронизации, что потребовало введения на них тактового генератора. Для правильного обмена информационными потоками между двумя цифровыми системами коммутации должно быть идеальное совпадение частот и фаз тактовых генераторов на обеих ЦСК. Однако тактовые генераторы конкретных ЦСК имеют допуски по вырабатываемой частоте, поэтому даже при начальном совпадении через некоторое время тактовые частоты начинают расходиться. При несовпадении тактовых частот генераторов взаимодействующих станций возможно пропадание информационных импульсов — проскальзывание. Кроме синхронизации станционных тактовых генераторов, необходима синхронизация генераторов всей сети. Существует несколько принципов взаимной подстройки тактовых генераторов сети [14].

2.7.1. Принцип взаимной синхронизации тактовых генераторов

Общая частота синхронизации устанавливается благодаря тому, что все узлы коммутации (УК) в сети (рис. 2.8) обмениваются опорными частотами (этот способ получил название «демократический»). Направление потоков взаимной синхронизации указано стрелками. В каждом опорном узле входящие частоты усредняются. Это усредненное значение далее используется в качестве тактовой частоты для местного применения. По окончании периода первоначальной установки тактовая частота сети обычно стремится к стабильной единственной частоте. Достоинством данного метода является сохранение работоспособности сети при выходе из строя одного или нескольких опорных генераторов. Недостаток состоит в том, что при возникновении отклонений частоты происходит длительный процесс вхождения в стабильную работу, который нарушает работу всей сети.

Рис. 2.8. Взаимная синхронизация узлов коммутации

2.7.2. Принцип единой службы синхронизации

При этом методе (рис. 2.9) создается сеть службы синхронизации, которая используется для синхронизации опорных генераторов на узлах связи. Она включает узлы синхронизации (УС). Такое решение связано с большими затратами на создание подобной сети.

2.7.3. Принцип принудительной синхронизации

Этот способ получил название иерархического способа (рис. 2.10). Создается иерархическая система синхронизации (желательно совпадающая по структуре с иерархией сети коммутации), где узлы верхнего уровня передают эталонную частоту узлам нижнего уровня. Достигается двумя способами — прямым и косвенным. При прямом способе выделяется отдельная линия синхронизации. Такой подход по сути образует сеть синхронизации. При косвенном способе опорный генератор нижнего уровня синхронизируется от генератора верхнего уровня по информационным каналам, выделяя тактовые импульсы из цифрового потока данных и речи, как это было описано в предыдущих разделах.

На реальных сетях применяется смешанный способ: некоторые из узлов сети синхронизируются прямым способом, некоторые — косвенным (штриховая линия), что определяется путем технико-экономического анализа.

Все подстанции одной станции и все абонентские системы цифрового уплотнения применяют систему принудительной синхронизации от станции, которую называют «заворот по тактовой частоте» (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Стык между линией абонентской системы уплотнения и цифровой станцией

На рисунке показана абонентская система уплотнения с приемником (Прм), передатчиком (Прд) и станция с аналогичным оборудованием. Станция посылает поток речевой информации и данных, синхронизированный по частоте с собственным опорным генератором. Используя данный поток, абонентская система осуществляет синхронизацию своего генератора и отвечает цифровым потоком. Последний содержит все искажения, которые имеют место при передаче от станции к абонентской системе, в частности искажение фазы из-за времени распространения. Для того, чтобы предотвратить искажения на стороне станции при приеме входящего потока, содержащего прошедшую по «петле» тактовую последовательность, применяют «эластичную память» (см. рис. 2.11). Это позволяет выполнять процедуру восстановления тактовой частоты только на стороне станции, что упрощает аппаратуру, стоящую на подстанции.

2.7.4. Организация системы тактовой синхронизации сети ТСЕ

на местных сетях России

Обеспечение качества тактовой сетевой синхронизации на внутризоновых и местных сетях поддерживается при одновременном соблюдении следующих условий в цепях синхронизации [15]:

- поддержание допустимого значения расхождения частот генераторов в цепи синхронизации;

- удовлетворении требований по допустимым блужданиям в цепях синхронизации;

- выполнение требований по допустимым относительным блужданиям между информационными и тактовыми сигналами для оборудования различного вида;

- устойчивая работа при воздействии дестабилизирующих факторов (например, температуры, старения, перепадов напряжения электропитания и др.).

Для оценки качества синхронизации сети используются следующие три категории качества: «а», «b», «с» [15].

Категория качества а — высшая категория — соответствует нормальному режиму работы сети синхронизации в условиях, когда в цепях синхронизации отсутствуют неисправности. Работа по категории качества «а» за длительный промежуток времени (например,  год) должна составлять не менее 99,89% времени эксплуатации. Несмотря на то, что сохраняется синхронизация, категория «а» допускает появление проскальзываний из-за наличия псевдосинхронных участков и сбоев в работе в результате воздействия шумов и помех.

Категория качества b — категория ухудшенного качества — соответствует появлению неисправности в цепях синхронизации. За время работы с данной категорией качества проводятся диагностика и устранение повреждения. В расчетах предлагается учитывать одиночную неисправность. Рекомендуется проверять, что возникшая одиночная неисправность на одном участке цепи синхронизации не вызовет появление неисправностей на других участках. Работа по категории качества «Ь» за длительный промежуток времени не должна превышать 0,1% времени эксплуатации.

Категория качества с — категория, зарезервированная для работ по монтажу и перестройке цепей синхронизации. Работа по категории качества «с» за длительный промежуток времени не должна превышать 0,01% времени эксплуатации.

Нормы на допускаемую продолжительность работы в данной категории качества на местных сетях приведены в табл. 2.11.

В цепях соединения абонентов СТС, ГТС и ГТС в одной зоне семизначной нумерации возможно появление трех участков псевдосинхронной работы:

- два псевдосинхронных перехода при использовании арендуемых участков транспортной сети другой организации связи для замыкания цепей синхронизации внутризоновой и сельской связи общего пользования;

- один переход при использовании оборудования радиодоступа, базовая станция которого синхронизируется от навигационных спутниковых систем.

(Здесь под зоной понимается географическая зона семизначной нумерации, обслуживаемая АМТС.)

Распределение проскальзываний (ПР) по участкам цепей соединения зоновой сети как части междугородного/международного соединения представлено на рис. 2.12 и в табл. 2.12.

2.7.5. Структура цепей синхронизации

Согласно рекомендации МСЭ-Т G.811 [16] первичным источником синхросигнала в пределах региона синхронизации является региональный первичный эталонный генератор (ПЭГ). Он подключается к одному из сетевых элементов (СЭ) СЦИ, соответствующему рекомендации МСЭ-Т G.813 [17], от которого сигнал синхронизации передается по линиям систем передачи (СП) к следующим сетевым элементам. В каждом другом сетевом элементе из принимаемого потока выделяется тактовая частота, используемая для синхронизации передачи потоков к другим сетевым элементам.

Достоверный прием сигналов в сетевых элементах возможен, если общее количество СЭ в цепи синхронизации не превышает 60 (МСЭ-Т G.803[18]).

Для частичного подавления накопленных в цепочке СЭ дрожаний требуется установка ведомого задающего генератора (ВЗГ); параметры последнего отвечают рекомендации МСЭ-Т G.812 [19]. Количество установленных в одной цепи синхронизации ВЗГ не должно превышать 10, а количество последовательно включенных СЭ между последовательно синхронизируемыми ВЗГ не должно превышать 20 [19]. Следует учитывать, что роль ВЗГ могут играть и генераторы коммутационного и другого оборудования с соответствующими параметрами.

Структура цепей синхронизации для ГТС и внутризоновой связи представлена на рис. 2.13.        

В соответствии с принятой концепцией по построению ТСС на цифровой сети связи России [20], [21] территория страны разделена на пять регионов синхронизации:

- Центральный;

- Северо-Западный;

- Южный;

- Дальневосточный;

- Сибирский.

В каждом регионе устанавливается свой первичный эталонный генератор (ПЭГ), от которого по принципу «ведущий—ведомый» синхронизируются, непосредственно или через промежуточные пункты, все входящие в цифровую сеть узлы и станции на территории данного региона. ПЭГ каждого региона должен соответствовать рекомендации G.811 МСЭ-Т, поэтому каждый регион может самостоятельно и полноценно взаимодействовать в псевдосинхронном режиме с соседними регионами и с международной цифровой сетью.

На участке цепи синхронизации ГТС в зоне должны соблюдаться следующие ограничения:

- суммарное количество ВЗГ и блоков синхронизации коммутационных станций не должно превышать 3;

- количество СЭ не должно превышать 15.

В блоках тактовой сетевой синхронизации коммутационных станций должны быть предусмотрены следующие режимы работы:

- режимы, устанавливаемые автоматически (1-я группа);

- принудительно устанавливаемые режимы по директиве обслуживающего персонала (2-я группа).

К основным режимам работы блоков тактовой сетевой синхронизации (БСС) первой группы относятся (рис. 2.14):

- режим свободных колебаний;

- режим синхронной работы;

- режим удержания.

Дополнительными промежуточными режимами первой группы являются:

- режим инициализации;

- режим вхождения;

- промежуточный режим синхронной работы.

Для синхронизации цифровых сетей допускается использовать сигналы БСС при работе в следующих режимах:

- режим синхронной работы;

- режим удержания.

Минимальное значение полосы синхронизации должно быть больше максимального значения относительного отклонения частоты генератора блока синхронизации в режиме свободных колебаний (6_СОб) на величину, зависящую от структуры цепи синхронизации и частоты среза передаточной характеристики генератора:

где δ_соб — максимальное значение относительного отклонения частоты генератора блока синхронизации АТС в режиме свободных колебаний; δ_ст — относительное уменьшение полосы синхронизации из-за старения генератора блока синхронизации АТС; δ₀ — относительное уменьшение полосы синхронизации, вызванное погрешностью начальной установки частоты генератора блока синхронизации АТС; δ_t — относительное уменьшение полосы синхронизации, вызванное погрешностью, связанной с температурным уходом частоты генератора блока синхронизации АТС.    

Требования к полосе синхронизации блоков синхронизации станций различного уровня на местной и зоновой сети представлены в табл. 2.13.

Перспективная сеть ТСС должна проектироваться с учетом генеральной схемы развития сети электросвязи оператора проектными организациями, имеющими соответствующие лицензии [22].

Для разработки схем ТСС необходимо иметь существующую и перспективную схемы организации связи с указанием типа и комплектации используемого коммутационного оборудования и оборудования систем передачи.

При разработке схемы ТСС требуется [22]:

- выбрать источники синхросигнала (основной и резервный);

- найти основные и резервные пути прохождения синхросигналов;

- установить приоритеты входов для сигналов синхронизации во всем оборудовании сети ТСС;

- определить качество источников сигналов синхронизации;

- провести структурный анализ сети с целью исключения возможности образования петель и потери синхронизации при авариях;

- выяснить потребность в дополнительном оборудовании синхронизации, которое необходимо установить на сети;

- разработать схемы внутриузловой синхронизации с учетом подключения сигналов синхронизации к коммутационным станциям и к другому оконечному оборудованию;

- проверить обеспечение сигналами синхронизации каждой коммутационной станции при возникновении любой одиночной неисправности;

- рассчитать устойчивость синхронизации каждой коммутационной станции при проявлении любой одиночной неисправности и разработать рекомендации по периодичности регулировки или по замене БСС коммутационных станций.

2.7.6. Разработка схемы ТСС

Различные варианты подключения сетей операторов к базовой сети синхронизации представлены на рис. 2.15 и в табл. 2.14.

Количество мультиплексоров между ВЗГ или между ВЗГ и местным задающим генератором (МЗГ) не должно превышать 20 при условии соблюдения норм по максимальной ошибке временного интервала (МОВИ) и девиации временного интервала (ДВИ).

При необходимости использования большего количества мультиплексоров или ВЗГ требуется установить дополнительный источник синхронизации.

Возможны четыре класса получения синхросигнала.

Первому классу получения синхросигнала соответствует подключение непосредственно к ПЭГ с 10 интерфейсами 2048 кГц или 2048 кбит/с.

Подключение по второму классу подразумевает подключение к ВЗГ или коммутационной станции с БСС, соответствующим типу 1 Рекомендаций МСЭ-Т G.812.

При подключении по третьему классу с соответствующим подключением к мультиплексору СЦИ и при необходимости использования большего количества мультиплексоров или ВЗГ требуется рассматривать конкретный вариант подключения к базовой сети.

При подключении по четвертому классу синхросигнал должен подаваться на другие коммутационные станции по системе передачи плезиохронной цифровой иерархии (СП ПЦИ), а при использовании СП СЦИ (перед первым же мультиплексором СП СЦИ должен включаться ВЗГ или МЗГ, если цепь синхронизации содержит не более 10 мультиплексоров СЦИ) или БСС цифровой АТС с параметрами, соответствующими ВЗГ (МЗГ).

При подключении к сети ТСС, не являющейся базовой сетью, указывается допустимое количество СЭ СЦИ и ВЗГ в соответствии с одним из возможных классов получения синхросигнала.

В качестве резервных источников синхросигналов могут использоваться ВЗГ, МЗГ и генераторы коммутационных станций, работающие в режиме запоминания частоты, если они удовлетворяют нормам ETSI300 462-4 или 300 462-7-1 (Рекомендации G.812 тип 1).

Длина цепочки включения мультиплексоров СЦИ не должна превышать допустимую величину для используемого класса подключения.

Основное направление передачи сигналов синхронизации при отсутствии аварии на сети выбирается в следующей последовательности:

- направление ПЭГ или точки подключения к базовой сети ТСС до ВЗГ, установленного на данной сети;

- от основного ВЗГ на цифровой сети во все направления, кроме направления, откуда ВЗГ получает синхросигнал, до МЗГ, коммутационных станций или дополнительных ВЗГ, установленных на сети;

- от дополнительных ВЗГ во все стороны, кроме направления, откуда ВЗГ получает синхросигналы.

По возможности все участки цифровой сети должны получать синхросигналы как от основного, так и от резервного источника синхронизации. Если для коммутационного узла невозможно обеспечить, по крайней мере, два пути подачи синхросигналов, то ВЗГ/БСС такого узла должен иметь режим удержания, который на время ремонта обеспечивает выполнение требований норм по ОВИ и ДВИ к выходному сигналу.

В случае кольцевой структуры построения сети при синхронизации от резервного источника (при аварии основного) необходимо, чтобы основной и резервный пути передачи синхросигнала имели, по возможности, одно направление, так как в процессе реконфигурации (при аварии) должно участвовать наименьшее количество ГСЭ.

Так, при линейной цепи резервные пути передачи имеют обратное направление по отношению к основным путям передачи, однако этому резервному направлению соответствует сообщение о статусе синхронизации, запрещающее использовать сигналы с данного направления для синхронизации.

Кроме того, резервные сигналы синхронизации не должны поступать на ВЗГ, которые формируют основные сигналы синхронизации. При любых условиях передачи синхросигналов необходимо исключать возможность образования замкнутых путей. Если сеть связи на СП СЦИ образует несколько колец, то во избежание образования замкнутых петель обмен синхросигналами между кольцами должен, как правило, идти в одну сторону (от главных колец к вспомогательным).

Приоритеты входов синхронизации должны устанавливаться таким образом, чтобы по первому приоритету поступал сигнал от ПЭГ по самому короткому и надежному пути. В сетевом элементе, к которому подключается резервный источник синхронизации, если аппаратура различает качество источников синхросигнала, т. е. выбирает синхросигнал сначала по качеству источника, а потом лишь по приоритету, то первый приоритет, как правило, должен устанавливаться для синхросигнала с более низким уровнем качества, т.е. от резервного источника, а более низкий приоритет устанавливается для синхросигнала с более высоким уровнем качества, поступающего от ПЭГ.

Если аппаратура не различает качество источников синхросигнала, то устанавливаемый приоритет должен учитывать возможное качество поступающего синхросигнала и быть тем выше (меньше номер), чем выше качество.

Данные о приоритетах указываются на входах, с которых могут поступать сигналы синхронизации в аппаратуру синхронизации, коммутационное оборудование и мультиплексоры СЦИ.

Внутренний генератор всегда имеет нижний уровень приоритета, поэтому на схеме может не указываться.

Информация о качестве источника синхронизации передается в виде сообщений SSM по СП СЦИ, а также в последовательности 2048 кбит/с.

На схеме ТСС уровни качества источника синхронизации, которые должны присваиваться данному входу, — сигналу, поступающему на вход мультиплексора СЦИ, обозначаются Q с индексом (табл. 2.15) в соответствии с Рекомендациями МСЭ-Т G.781 и G.704.

Если сигнал поступает с линии и содержит сообщение о качестве источника синхросигнала (SSM), то на схеме ТСС данное качество не отмечается.

Резервному синхросигналу рекомендуется присваивать значение о качестве источника синхронизации хуже или такое же, как для основного синхросигнала, основное направление передачи сигнала должно иметь качество источника синхронизации не хуже, чем можно получить в резервном синхросигнале.

При составлении схем синхронизации как правило используются индексы 2, 4, 8 и в отдельных случаях — 15, когда это имеет принципиальное значение.       

Если необходимо обеспечивать уровень качества основного сигнала не хуже, чем резервного, код сообщения SSM может отличаться от действительного качества источника сигнала синхронизации. На местных сетях индекс 2 означает приоритет источника магистральной сети, если по СП СЦИ не поступает другой сигнал о качестве синхронизации. Остальные значения качества сигнала синхронизации распределяются в соответствии со структурой сети (индексы 4 и 8 говорят о наличии резервных источников синхронизации).

Если на сети устанавливается оборудование, у которого обозначение качества источника синхросигнала не соответствует приведенному в табл. 2.15, то сигналы STM-N от этого оборудования не должны передавать синхросигнал в другое оборудование. При передаче синхросигнала в данном случае должны использоваться синхросигналы Т4-ТЗ.

Характеристика и условные обозначения сигналов, используемых в схемах синхронизации, представлены в табл. 2.16.

Таблица 2.16. Характеристика и условные обозначения сигналов синхронизации

Кроме того, для выходных синхросигналов мультиплексоров СЦИ указывается (при необходимости) приоритет источника, при котором синхросигнал не отключается. Например, если выходной синхросигнал должен отключаться при получении кода сообщения SSM со значениями 8 и 11, то запись выглядит следующим образом: Q =s 4. Данные устанавливаются непосредственно на выходных синхросигналах. После разработки структуры ТСС выполняется ее структурный анализ, который включает следующее:

- проверку цепей синхронизации по критерию максимально допустимого количества сетевых элементов;

- проверку количества последовательно синхронизируемых генераторов (ВЗГ БСС) в цепях синхронизации;        

- проверку количества сетевых элементов между последовательно синхронизируемыми генераторами;

- проверку на отсутствие петель по синхронизации.

Все указанные проверки должны проводиться с учетом реконфигурации схемы синхронизации при различных видах аварий на сети.

2.7.7. Оборудование ТСС

На проектируемой сети ТСС, кроме ПЭГ и ВЗГ, может устанавливаться оборудование МЗГ, а также разветвители и преобразователи синхросигналов (аппаратуры разветвления синхросигналов АРСС и преобразователь сигнала синхронизации ПСС).

Допускается устанавливать на проектируемой сети ТСС, независимо от регионального, дополнительный местный или ведомственный ПЭГ или ПЭИ.

На участках цифровых сетей, где сложно получать сигналы синхронизации непосредственно от базовой сети ТСС, рекомендуется устанавливать первичные эталонные источники (ПЭИ), которые формируют синхросигналы с такими же характеристиками, что и ПЭГ. Эти источники синхронизации целесообразно использовать, например, на цифровых сетях со спутниковыми линиями передачи.

Разветвители синхросигналов устанавливаются, по мере необходимости, на небольших сетевых узлах или на узлах, где располагаются два оператора и более. На крупных сетевых узлах, принадлежащих одному оператору, где сосредоточены несколько сетевых элементов и находится ВЗГ, функцию разветвления выполняет ВЗГ.

Оборудование ПСС может входить в состав мультиплексоров СП СПИ, а также в ВЗГ, МЗГ и АРСС.

2.7.8.   Принципы внутриузловой синхронизации

Оборудование объекта должно синхронизироваться от одного и того же источника синхронизации с использованием основного или резервного сигнала. Если на объекте не установлено оборудование ВЗГ или МЗГ, то во избежание последовательного включения сетевых элементов узла на объекте устанавливают аппаратуру разветвления синхросигналов (АРСС), если это возможно.

Для синхронизации оборудования объекта рекомендуется использовать сигнал Т4, выделенный из потока STM-N, минуя внутренний генератор мультиплексора или сигнал 2048 кГц с выхода ПЦИ.

Подавать сигналы синхронизации с выхода мультиплексора СЦИ в компонентных сигналах Е1 недопустимо, если на данном выходе мультиплексора СЦИ не установлено устройство преобразования синхросигналов (ПСС). В крайнем случае, если нет другой возможности, допустимо подключение синхросигналов к концентраторам и подстанциям, а также к аппаратуре АЦП непосредственно к выходам Е1 мультиплексора СЦИ, минуя ПСС.

По системам СП ПЦИ синхросигналы могут передаваться в потоке Е1, поступающем с выхода коммутационной станции, или с выхода Т4 мультиплексора СЦИ, или с оборудования синхронизации (ПЭГ, ВЗГ и т.п.), а также с компонентного выхода мультиплексора СЦИ, оборудованного устройством ПСС.

Системы ПЦИ рекомендуется синхронизировать сигналами 2048 кГц от оборудования объекта.

Для проверки обеспечения сигналами синхронизации каждой коммутационной станции необходимо проанализировать изменения конфигурации цепей синхронизации в СЦИ после аварий на сети.

При некоторых типах аварий количество последовательно включенных сетевых элементов СЦИ в цепи синхронизации может достигать предельно допустимых значений, при которых не может быть гарантирован допустимый для входов синхронизации АТС уровень дрожания фазы. В таких случаях целесообразно или изменить структуру цепей синхронизации, или использовать дополнительный ВЗГ на сети в соответствии с табл. 2.14 и рис. 2.15.

Для обеспечения живучести системы ТСС рекомендуется устанавливать резервный источник синхронизации на случай аварии, приводящей к потере сигнала синхронизации от ПЭГ. В качестве резервного источника синхронизации может быть использован ВЗГ или БСС узла с характеристиками, соответствующими Рекомендациям G.812 МСЭ-Т тип 1 [19].

Для определения однозначности реконфигурации при аварийных ситуациях ко всем ГСЭ должны поступать сообщения о качестве источника синхронизации. При составлении схем синхронизации необходимо выбрать эти значения в соответствии с табл. 2.15.

2.7.9.   Расчет устойчивости синхронизации узла коммутации

Для БСС узла коммутации рассчитывается минимальное значение полосы захвата и удержания. Последняя должна быть достаточна для возможности долговременной работы АТС в синхронном режиме, а также при возникновении любой одиночной неисправности в цепях синхронизации.

Минимальное значение полосы синхронизации должно быть больше максимального значения относительного отклонения частоты генератора блока синхронизации в режиме свободных колебаний на величину, зависящую от структуры цепи синхронизации и частоты среза передаточной характеристики генератора. Эта добавка включает отклонения, вносимые последовательно синхронизируемыми генераторами и системами передачи, необходимый запас устойчивости, связанный с возможными скачками фазы из-за аварий или реконфигураций сети, а также отклонениями частоты генераторов на более высоком уровне сети при работе в режиме удержания.

На основе расчетов определяются:

- периодичность контроля управляющего слова синхронизируемого генератора;

- периодичность корректировки частоты генератора;

- значения управляющего слова генератора (по возможности), после появления которого рекомендуется проводить коррекцию.