Автоматическая телефонная связь

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].

8 Организация сети телефонной связи по линиям специальной связи «01»

 

Связь абонентов с диспетчером пожарной охраны осуществляется набором двухзначного номера 01. При наборе цифры 0 осуществляется соединение с узлом спецсвязи (УСС) городской телефонной сети, а при наборе цифры 1 устанавливается связь с диспетчером ЦППС по одной из спецлиний 01.

Выделяют следующие категории абонентов:

– квартирного сектора;

– хозяйственного сектора (учреждения, предприятия и т. д.);

– сектора телефонов-автоматов;

– учрежденческой АТС.

На рис. 2.13 [3] показана схема связи абонентов АТС ДШ и АТСК с диспетчером (Д) центрального пункта пожарной связи. В небольших городах узел спецсвязи устанавливается на одной из РАТС, а в более крупных городах УСС выделяется в самостоятельный узел. Связь между РАТС и УСС производится по специально организованным пучкам соединительных линий. По этим же линиям следуют сообщения экстренного характера 02–04.

На УСС происходит разделение вызова различных спецслужб по направлениям. Например, на АТС ДШ это осуществляется путём установки декадно-шаговых искателей на первую ступень (пожарная охрана), вторую ступень (милиция) и т. д.

Узел спецсвязи соединяется с ЦППС пучком соединительных линий (спецлиний 01) через комплекты РСЛ спецслужб. Ёмкость пучка зависит от числа поступающих вызовов и может достигать 20 вызовов от каждого УСС. Обычно число линий 01 больше числа диспетчеров, обслуживающих поступающие вызовы. При поступлении вызова в тот момент, когда все диспетчеры заняты, вызов, занимая свободную линию, ждёт начала обслуживания.

Процесс обслуживания вызовов на участке «УСС – диспетчер» можно формализовать в виде системы массового обслуживания с ограниченным числом мест ожидания. Зная поток поступающих вызовов и время обслуживания вызова, можно определить оптимальную структуру системы обслуживания.

 

 

Рис. 2.13. Схема соединения абонентов ГАТС через УСС с ЦППС

 

На ЦППС поступает не только поток сообщений о пожарах, но и большое число вызовов-помех, которые создают значительную нагрузку диспетчерам. К вызовам-помехам относятся: вызовы от абонентов, ошибочно набравших номер службы «01», а также прошедшие в результате сбоев коммутационного оборудования АТС, вызовы с целью получения справок и т. д.

В результате занятия линии на участках Ι ГИ – ΙΙ ГИ_спец и ΙΙ ГИ_спец – ЦППС существует вероятность потери вызовов Р_в1 и Р_в2соответственно. Если Р_в1 и Р_в2 небольшие (Р < 0,003), то суммарные потери в системе Р_Σ = Р_в1 + Р_в2.
Потери Р_в2 целиком зависят от числа линий 01, количества диспетчеров и способа обслуживания (автоматический, ручной) на ЦППС. При потерях
Р_в2 > 0,03 могут возникать повторные вызовы.

Пропускная способность подсистемы приёма вызовов определяется средним числом вызовов, обслуживаемых подсистемой в единицу времени (абсолютная пропускная способность) [3]:

 

А = λ · g, (2.1)

 

где λ – интенсивность потока вызовов, поступающих в подсистему; g – относительная пропускная способность подсистемы.

Относительная пропускная способность подсистемы определяется выражением [3]

 

g = 1 – P, (2.2)

 

где Р – вероятность потери вызова.

Из выражений (2.1) и (2.2) следует, что для повышения абсолютной пропускной способности подсистемы приёма вызовов, поступающих с определённой интенсивностью, необходимо уменьшить вероятность потери вызова.

Так как диспетчер подсистемы взаимодействует с абонентом, то необходимо учитывать человеческий фактор, который в основном определяется степенью загрузки диспетчера, или коэффициентом загрузки k_д. Данный коэффициент определяется отношением времени, в течение которого диспетчер занят обслуживанием вызова, к общему времени его работы. Допустимой нормой, при которой напряжённость деятельности оператора не сказывается на его работоспособности, является значение 0,3 ≤ k_д ≤ 0,75.

В реальных условиях вызов теряется, если он поступает в момент занятости всех спецлиний 01, но источник этого вызова – абонент, как правило, не отказывается от обслуживания и осуществляет повторные вызовы с целью добиться обслуживания.

Повторные попытки могут возникнуть не только из-за занятости спецлиний 01, но также из-за нетерпеливости абонента, поскольку при некотором критическом значении времени ожидания t_кр начала обслуживания абонент может отключаться от подсистемы. Необходимость передачи информации вынуждает абонента повторно набирать номер 01, что приводит к возникновению повторных вызовов.

Повторные вызовы нежелательны, поскольку в отдельных случаях (задымлённость помещений, открытые очаги пожара и т. д.) абонент может не иметь возможности повторить свой вызов. Для обслуживания потока вызовов с повторными попытками установления соединений требуются дополнительные ресурсы подсистемы.

В реальных системах обслуживания поток повторных вызовов практически не наблюдается при качестве обслуживания вызовов с вероятностью потери вызова Р ≤ 0,03. Нормированное значение вероятности потери вызова в службе «01» Р_н = 0,001 [3].

Среднее время ожидания обслуживания вызовов, поступающих в подсистему, для различных городов находится в пределах 2–10 с (без учёта задержки вызовов в комплектах, но может достигать 15–30 с при перегрузке диспетчеров. В качестве нормы среднего времени ожидания обслуживания вызова в зависимости от поведения абонента принято t ≤ 10 c [3].

 

9. Основные элементы радио связи

 

Для передачи информации с помощью системы радиосвязи в пункте передачи необходим радиопередатчик (ПРД), формирующий необходимый сигнал, а в пункте приема – радиоприемник (ПРМ), соответствующим образом осуществляющий обработку принятого сигнала (рис. 1 а). В радиосвязи роль промежуточного звена выполняет пространство, в котором распространяются радиоволны.

Сущность радиосвязи заключается в передаче высокочастотного модулированного сигнала (рис. 1 а). Электрические колебания, например с микрофона, поступают в радиопередатчик, где происходит наложение этого сигнала на высокочастотный, формируемый генератором (модуляция). Модулированный сигнал высокой частоты (радиосигнал) в радиопередатчике проходит определенную обработку (усиление, удаление побочных излучений и др.). Излучение в пространство высокочастотных колебаний осуществляется с помощью передающей антенны, дсоединяемой к радиопередатчику. Радиоволны пересекают приемную антенну, подсоединяемую к радиоприемнику, в которой возникает слабый ток высокой частоты, повторяющий все изменения сигнала в передающей антенне.

 

Условия происхождения радиоволн

 

Главное условие возникновения электромагнитной волны — ускоренное движение электрических зарядов. При скорости заряда, равной нулю, существует только элект­рическое поле. При постоянной скорости заряда возникает электромаг­нитное поле.
При ускоренном движении заряда происходит излучение электромагнитной волны, кото­рая распространяется в про­странстве с конечной скоро­стью.