Автоматические системы управления и связь

Сеть  связи представляет собой совокупность узлов и линий связи, выделенных по определённому признаку (вид, род  связи, структурная и функциональная автономность) и предназначенных  для обмена информацией между  абонентами связи.

Узел  связи – это организационно-техническое  объединение сил и средств  связи, развёрнутых на пунктах управления, объектах или в заданном районе для  обеспечения связи.

Под линией связи понимается элемент системы  связи, обеспечивающий образование  каналов и групповых трактов  первичной сети, имеющих общую  среду распространения, а также  силы и средства для их обслуживания.

Линии связи  могут быть стационарными и полевыми. По используемым средствам связи  они делятся на радио-, радиорелейные, тропосферные, спутниковые, кабельные, а по предназначению в системе  связи – на линии осей, рокад  связи, линии прямой связи, линии  привязки. В узлах связи прокладываются соединительные, абонентские линии  связи, линии дистанционного управления и телесигнализации.

 

1.2.2. Понятие о сети электросвязи и её составных частях

 

Для передачи каждого сообщения необходимы средства электросвязи, или совокупность определённых технических устройств, образующих систему электросвязи. Создание системы  для любого вида электросвязи предполагает организацию канала электросвязи между  пунктами передачи и приёма сообщения. Совокупность этих каналов образует сеть электросвязи, где функции подключения  определённых абонентских устройств  выполняет специальная аппаратура коммутации, позволяющая образовать тракт для передачи электрических  сигналов. Иными словами, сеть электросвязи представляет собой совокупность оконечных  устройств, коммутационных центров  и связывающих их линий и каналов  связи.

В сеть электросвязи входят:

– пользователи, являющиеся источниками и потребителями информации. Они создают и воспринимают потоки сообщений и, как правило, определяют требования по доставке и обработке информации, выбору вида связи и получению различных услуг с соблюдением определённого качества;

– абонентские пункты (АП), содержащие аппаратуру ввода и вывода информации в сеть электросвязи. Они находятся в постоянном пользовании определённых абонентов;

– пункты информационного обслуживания (ПИО);

– каналы связи, объединённые в линии связи, которые обеспечивают передачу сообщений между отдельными пунктами сети;

– сетевые станции, обеспечивающие образование и предоставление вторичным сетям типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, а также их транзит;

– сетевые узлы (СУ), обеспечивающие образование и перераспределение сетевых трактов, типовых каналов передачи и типовых физических цепей, а также предоставление их вторичным сетям и потребителям;

– коммутационные узлы  (КУ) для распределения каналов, пакетов или сообщений;

– система управления, обеспечивающая нормальное функционирование и развитие сети электросвязи и взаимоотношения с пользователями.

Сеть  электросвязи можно представить  тремя уровнями (рис. 1.4) [2].      

 

 

Рис. 1.4. Трёхуровневая  структура сети связи

 

Первый уровень – это уровень, включающий абонентов АП и ПИО, в  пределах которого проходит формирование сообщений для передачи в сети электросвязи.

Второй  уровень – собственно сеть электросвязи, включающая линии связи (ЛС), каналы связи (КС), станции связи (СтС) и узлы связи (УзС), обеспечивающие передачу, распределение и коммутацию сообщений между АП (ПИО) абонентов и корреспондентов.

Третий  уровень включает в себя элементы управления сетью: устройства управления (УУ) узлов, центры управления (ЦУ) и  всю  администрацию.

Связи между пользователями определяют потребность в передаче сообщений  между оконечными или абонентскими пунктами, обслуживающими соответствующих  пользователей, а также между  узлами, объединяющими АП какого-либо населённого пункта. Потребность  в передаче сообщений оценивается  потоками сообщений в единицу  времени. На практике определяют потребность  в передаче сообщения временем передачи, временем занятия типового канала (в  часозанятиях) или необходимым числом каналов связи.

Исходя  из местоположения пользователей и  создаваемых ими нагрузок определяется местоположение конечных пользователей, которые могут содержать аппаратуру ввода и вывода информации. Эти  пункты могут включать в себя различные  устройства для хранения и обработки  информации, коммутационные устройства, а если к оконечному пункту (ОП) подключено несколько каналов – также  каналообразующую аппаратуру. Оконечный  пункт характеризуется типом  аппаратуры ввода и вывода, наличием обслуживающего персонала, пропускной способностью, временем действия и  областью обслуживания.

Пункты  информационного обслуживания подразделяются по их назначению. В зависимости  от объёмов передаваемой информации ПИО может иметь один или несколько  каналов, соединяющих его с сетью  электросвязи. У него могут быть абоненты или  выносные ОП, соединённые с ним прямыми каналами. 

Распределение информации осуществляется двумя способами: на сетевых узлах – кроссированием (долговременным соединением) отдельных  каналов или линейных трактов  для образования прямых каналов  между несмежными пунктами, а на коммутационных узлах – в соответствии с адресом каждого сообщения.

Линии связи (кабельные, радиорелейные, радио-, спутниковые и т. д.), по которым  передаются сообщения, характеризуются  ёмкостью V (числом каналов тональной частоты), или суммарной пропускной способностью всех каналов. Разделение каналов в линии может осуществляться по пространству, частоте или времени. Основной особенностью линий связи является то, что увеличение их пропускной способности (ёмкости) приводит к снижению затрат на один канал связи обратно пропорционально корню квадратному от ёмкости. При укрупнении пучков каналов выигрыш получается не только за счёт снижения затрат на каналы, но и вследствие того что при объединении нагрузок повышается степень использования каналов и станционного оборудования.

Совокупность  пучков, узлов и соединяющих их линий (каналов) образует структуру (конфигурацию) сети, определяющую возможность осуществления  связи между отдельными пунктами и возможные пути передачи сообщений. Для увеличения надёжности сети она  строится так, чтобы между отдельными узлами было несколько  (как правило, 2–3) независимых путей.

Система управления сетью обеспечивает поддержание  в рабочем состоянии технических  средств, доставку сообщений, планирование и развитие сети, строительство, материально-техническое  обеспечение, подготовку кадров, регулирование  отношений с пользователями.

В настоящее  время в эксплуатации находится  большое количество сетей связи, которые различаются по принципам  построения и характеру функционирования, месту этих сетей в системе  связи, а также по экономическому эффекту, получаемому от их применения.  

 

 

 

 

 

 

 

2. ОСНОВЫ ПРОВОДНОЙ СВЯЗИ

 

2.1. Телефонная связь и её составные элементы

 

2.1.1. Автоматическая телефонная связь. Краткие теоретические сведения и её основные элементы

 

Телефонная  связь представляет собой систему. В её состав входят телефонная сеть общего пользования, выделенная сеть связи  «Искра», сети подвижной радиотелефонной  связи общего пользования, подсистемы обеспечения (предоставление услуг, нумерации, сигнализации, учёта стоимости и  расчёта нормирования каналов), управления.

Телефонная  сеть общего пользования – это  совокупность местных и междугородних  автоматических телефонных станций  и коммутационных узлов, международных  центров коммутации, оконечных абонентских  устройств, а также каналов и  линий телефонной сети, которая обеспечивает потребность населения, учреждений, организаций и предприятий в  услугах телефонной сети. По охвату территории и абонентов телефонная сеть общего пользования представляет собой иерархию различных телефонных сетей: местных (городских, сельских, комбинированных), внутризоновых, междугородних и  международных. Структура сети общего пользования представлена на рис. 2.1 [2].

На рис. 2.1 приняты следующие обозначения: УАК – узел автоматической коммутации; ЦС – центральная станция; ОС –  оконечная станция;  
УВС – узел входящих сообщений; РАТС – районная автоматическая телефонная станция; УС – узловая станция; УТС – узловая транзитная станция; СТС – сельская телефонная сеть; ГТС – городская телефонная сеть.

Основными тенденциями развития сетей и  средств телекоммуникаций являются их цифровизация, интеграция видов электросвязи и предоставляемых услуг, создание интегральных многофункциональных терминалов и средств коммутации, внедрение единых международных стандартов.

Цифровая сеть общего пользования  с интеграцией служб ISDN (Integrated Services Digital Network) представляет собой часть телефонной связи общего пользования, в которой одни и те же устройства цифровой коммутации и цифровые тракты используются одновременно для различных видов электросвязи.

В широкополосной цифровой сети с интеграцией служб  B – ISDN (Broadband – ISDN) используется асинхронный режим доставки. Эта техника базируется на принципе асинхронного временного разделения ресурсов, при котором множество виртуальных соединений с различными скоростями передачи и характеристиками передаваемого сигнала асинхронно мульте-плексируются (объединяются) в едином физическом канале связи. В качестве протокольной единицы в асинхронном режиме доставки используется короткий пакет фиксированной длины, включающий заголовок и информационное поле.

 

               

 

Рис. 2.1. Структура телефонной сети связи общего пользования

В состав структуры ISDN в общем случае входят две подсети: магистральная (базовая) сеть и абонентская (терминальная) сеть (рис. 2.2) [2].

На рис. 2.2 приняты следующие обозначения: ЦКП – центральный коммутатор радиосвязи с подвижными объектами; БС – базовая станция;  
АЛ – абонентская линия.

Магистральная сеть включает узлы автоматической коммутации и соединяющие их каналы связи, а  также систему управления безопасной сетью.

Терминальная  сеть содержит терминалы, абонентские  пункты, концентраторы, абонентские  линии или каналы связи, которые  соединяют терминалы с абонентскими пунктами и концентраторами, которые, в свою очередь, соединяются с  узлами автоматической коммутации, а  также систему управления терминальной сетью. На базе ISDN создаётся интеллектуальная сеть связи (ИСС). В этой сети осуществляется не только передача сообщений, но и предоставляется разнообразный информационный сервис.

 

               

Рис. 2.2. Структура ISDN

 

Реализация  ИСС осуществляется за счёт того, что  функции коммутации остаются в базовой  коммутируемой сети, а функции  логической обработки и предоставления услуг переносятся в надстройку, называемую платформой ИСС, которая  представляет собой совокупность технических  устройств и ЭВМ (баз данных).

Таким образом, телефонная сеть общего пользования  объединяет в себе существующие и  перспективные сети связи:

– существующую аналогово-цифровую сеть связи общего пользования;

– цифровую сеть с интеграцией служб;

– выделенную сеть связи «Искра»;

– интеллектуальную сеть связи.

Простейшей  городской телефонной сетью является нерайонированная ГТС. На такой сети устанавливается одна телефонная станция, куда включаются все абонентские  линии ГТС. Такие ГТС строятся только в городах с небольшой  территорией (аналоговая ГТС ёмкостью до 8 тысяч номеров, цифровая ГТС  ёмкостью несколько десятков тысяч  номеров), так как основная часть  расходов при строительстве таких  станций приходится на линейные сооружения.

При увеличении числа абонентов ГТС строятся по принципу районирования. В этом случае территория города разбивается на ряд  районов, и в каждом из таких районов  размещается АТС (РАТС). При этом ГТС могут быть двух типов: районированными  без узлообразования и районированными с узлами входящих сообщений. На районированной ГТС без узлообразования может быть несколько районных АТС, которые соединяются по принципу «каждая с каждой» с учётом обходных направлений. Возможная схема районированной ГТС без узлообразования представлена на рис. 2.3 [2].

 

 

Рис. 2.3. Возможная схема районированной ГТС без узлообразования

 

При таком  построении ГТС капитальные затраты  на линейные сооружения существенно  сокращаются за счёт уменьшения протяженности  абонентских линий, имеющих редкое использование (в среднем до 0,1 Эрл  в час наивысшей нагрузки –  ЧНН), и введения соединительных линий  с частым использованием (0,6–0,8 Эрл  в ЧНН). Оптимальная с экономической  точки зрения ёмкость РАТС принимается, как правило, равной 10 000 номеров при пятизначной нумерации. На ГТС при пятизначной нумерации количество РАТС обычно не превышает шести.

При большом  числе РАТС связь по принципу «каждая  с каждой» становится неэкономичной, так как в этом случае образуется значительное количество мелких пучков соединительных линий (СЛ). Нагрузка от одной АТС равномерно распределяется между СЛ. Возрастание нагрузки приводит к возможности увеличения ёмкости  пучка СЛ, поэтому на крупных ГТС  связь между РАТС устанавливается  не непосредственно друг с другом, а через узлы входящего сообщения  при ёмкости ГТС до 400–500 номеров, при большей ёмкости – через узлы исходящего и входящего сообщений (УИС, УВС). На рис. 2.4 показана структура районированной ГТС с узлами входящих сообщений, а на рис. 2.5 – структура районированной ГТС с узлами входящих и исходящих сообщений [2].