Спроектировать многофункциональную систему связи на базе цифровой системы коммутации 5ESS для абонентов Ворошиловского района г.Донецка
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТУЄМОЇ МЕРЕЖІ ЗВ'ЯЗКУ НА БАЗІ ЦИФРОВОЇ СИСТЕМИ КОМУТАЦІЇ 5ESS
На даний момент, відповідно даним статистики по м. Донецьку існує більш ніж 150 тисяч абонентів різних категорій, що мають доступ до різних видів мереж зв'язку.
Зокрема, Ворошиловський район, як один з районів, що має дуже велику щільність по кількості абонентів, має показник близький до 30-40 тисяч. До них можна віднести як абонентів телефонної, мобільної, пейджингової мереж, так і абонентів, що мають доступ до глобальних та локальних обчислювальних мереж, також віддалений доступ до інших корпоративних мереж.
Необхідно також враховувати, що часто один абонент може одночасно мати доступ до декількох мереж, що веде до появи різноманіття різного устаткування і каналів зв'язку.
Для Ворошиловського району, як одного з великих ділових районів м. Донецька, можливе застосування мережі зв'язку на базі цифрової системи комутації 5ESS. Це обумовлено тим, що серед абонентів, поряд з постійними квартирними абонентами, існує велика кількість таких абонентів, як наприклад, державні станови, різні підприємства, що пред'являють більш високі вимоги до якості й оперативності доставки інформації. Усі ці вимоги можуть бути задоволені завдяки широким можливостям багатофункціональної мережі зв'язку на базі цифрової системи комутації 5ESS.
Згідно з [1] архітектура 5ESS базується на трьох головних елементах: комутаційних модулях SM, модулі зв'язку CM і модулі керування й експлуатації AM. Структурна схема 5ESS зображена на мал.1.1.
Комутаційний модуль SM - основна одиниця нарощування ємності системи. Тільки до SM підключаються АЛ і зовнішні відносно 5ESS ЗЛ і SM виконує більшість функцій з обслуговування зроблених ними викликів, забезпечуючи як комутацію каналів, так і комутацію пакетів.
/h1>
Малюнок 2.12 - Схеми рівнів 1-3 еталонної моделі OSI
Крізна передача між пристроями DTE виконується через зв'язок, званий віртуальним ланцюгом. Віртуальні ланцюги дозволяють здійснювати зв'язок між різними елементами мережі через будь-яке число проміжних вузлів без призначення частин фізичної середи. Віртуальні ланцюги можуть бути або перманентними, або комутуємими (часово).
Після того, як віртуальний ланцюг організований, DTE посилає пакет на інший кінець зв'язку шляхом відправки його в DCE, використовуючи відповідний віртуальний ланцюг. DCE переглядає номер віртуального ланцюга для визначення маршруту цього пакету через мережу Х.25. Протокол Рівня 3 Х.25 здійснює мультиплексну передачу між всіма DTE, які обслуговують пристрій DCE, розташований в мережі з боку пункту призначення, внаслідок чого пакет доставляється до DTE пункту призначення.
До достоїнств X.25 можна віднести:
- Мережі дозволяють в режимі реального часу розділяти один і той же фізичний канал декільком абонентам
- Використання мережі X.25 ефективне для широкого спектра задач передачі даних. Серед них і обмін повідомленями між користувачами, і звертання великої кількості користувачів до віддаленої бази даних, також до віддаленому хосту електронної пошти, зв'язок локальних мереж (при швидкостях обміну не більше за 512 Кбіт/з), об'єднання віддалених касових апаратів і банкоматів.
- Дозволяють передавати дані по каналах телефонної мережі загального користування (виділеним і коммутуємим) оптимальним чином.
До недоліків X.25 можна віднести:
- неможливість передавати по мережах X.25 такі види інформації, як голос і відео.
2.2.2 Мережі frame relay
Frame Relay забезпечує можливість передачі даних з комутацією пакетів через інтерфейс між пристроями користувача DTE ( маршрутизаторами, мостами, головними обчислювальними машинами) і обладнанням мережі DCE ( перемикаючими вузлами) [5]. У ролі мережевого інтерфейсу, Frame Relay є таким же типом протоколу, що і Х.25. Однак Frame Relay значно відрізняється від Х.25 по своїм функціональним можливостям і по формату.
Frame Relay забезпечує:
- засоби для мультиплексировання великого числа логічних інформаційних діалогів (званих віртуальними ланцюгами) через один фізичний канал передачі, які виконуються за допомогою статистики. Frame Relay використовує:
- новітні досягнення технології передачі глобальних мереж. Вони включають в себе алгоритм перевірки за допомогою циклічного надмірного коду (CRC) для виявлення пошкоджених бітів, але в ньому відсутні які-небудь механізми для коректування пошкоджених даних засобами протоколу. У Frame Relay передбачені дуже прості механізми повідомлення про перевантаження, дозволяючі мережі інформувати який-небудь пристрій користувача про те, що ресурси мережі знаходяться близько до стану перевантаження. Таке повідомлення може попередити протоколи вищих рівнів про те, що може знадобитися керування потоком.
До достоїнств Frame Relay можна віднести:
- Frame Relay може бути використана як інтерфейс до послуг або загальнодоступної мережі зі своєю несучою, або мережі з обладнанням, що знаходиться в приватному володінні.
- Для будь-якого типу мережі лінії, що підключають пристрої користувача до обладнання мережі, можуть працювати на швидкості, вибраній з широкого діапазону швидкостей передачі інформації. Типовими є швидкості в діапазоні від 56 Kb/с до 2 Mb/с, хоч технологія Frame Relay може забезпечувати також і більш низькі і більш високі швидкості
До недоліків Frame Relay можна віднести:
- ретрансляція кадрів є досить простим механізмом інформаційного обміну, але при більш глибокому аналізі виявляється надзвичайно складною. Frame Relay властиві практично всі проблеми, пов'язані із забезпеченням надійності і якості передачі сигналів
2.3 Інтегральні мережі ISDN
Термін ISDN розшифровується як цифрова мережа з інтеграцією послуг (Integrated Services Digital Network), це стандартний набір інтерфейсів і сигнальних протоколів для передачі голосу і даних по звичайним телефонним лініям [6]. Завдяки ISDN різні пристрої типу телефонів, комп'ютерів, факсу-апаратів можуть одночасно передавати і приймати цифрові сигнали після встановлення комутуємого з'єднання з абонентом на протилежному кінці. Таким чином, ISDN дозволяє зробити все з'єднання між кінцевими вузлами цифровим.
Стандартне підключення ліній ISDN здійснюється по інтерфейсам BRI (Basic Rate Interface) або PRI (Primary Rate Interface). Перший з них забезпечує два дуплексних В-канали по 64 Кбіт/с кожний. Кожному В-каналу надається номер, аналогічний телефонному.
Цифрові мережі з інтеграцією послуг ISDN можна використати для рішення широкого класу задач по передачі інформації в наступних областях:
- Телефонія. Для цього в цифрові телефонні станції вбудовується підтримка ISDN-сервісу, як кінцеві пристрої використовуються ISDN-термінали. Вони дозволяють обмінюватися мовними і текстовими повідомленнями, підтримують аудиоконференції декількох абонентів, практично вмить виробляють набір номера, забезпечують високу якість передачі мови і мають ще цілий ряд додаткових функцій. Також в мережах ISDN існує спеціальний сервіс під назвою Centrex. За його допомогою компанії, що не мають офісної АТС, можуть надавати користувачам широкий набір послуг. Для цього застосовується спеціалізований пристрій - термінальний А/В-адаптер, який підтримує функції міні-АТС. До нього підключається аналоговий телефон (факс, автовідповідач).
- Об'єднання віддалених ЛМ. Для об'єднання ЛМ на основі мережі ISDN як пристрої доступу звичайно застосовуються активні або пасивні адаптери ISDN, які встановлюються в файловий сервер, виділений маршрутизатор або звичайну робочу станцію
- Доступ до глобальної комп'ютерної мережі (Internet). Для доступу в Internet одиночних користувачів можна застосовувати ISDN BRI-адаптери, які встановлюються в стандартне гніздо шини ПК (ISA, PCI або PC-Card). Для зв'язку з провайдером звичайно використовується Point-to-Point Protocol (), для аутентификація користувачів, що входять в мережу, - протоколи PAP і CHAP. Крім внутрішніх адаптерів, існують зовнішні термінальні адаптери (TA) або зовнішній ISDN-модем, які призначені для конвертації послідовного інтерфейсу ПК, звичайного моста/маршрутизатора або іншого не ISDN-пристрою в формат ISDN BRI.
- Передача трафіка, чутливого до затримок (відео, звук). Недорогі апаратні засоби для відеоконференцій включають в себе спеціальні плати, що забезпечують кодування/декодування відео- і аудиосигналів, адаптер ISDN, звичайно підтримуючий інтерфейс BRI, зовнішні відеокамери, мікрофони або телефони. Основою для ISDN-видеоконференций є стандарт H.320 комітету ITU-T, в який війшов цілий набір рекомендацій по кодуванню (компресії) аудиосигнала (G.711, G.722, G.728), відеосигнала (H.261), мультиплексировання каналів (H.221) і ряд інших.
- Передача даних;
- Інтеграція різних видів трафіка.
Кінцевим пристроєм мережі ISDN може бути цифровий телефонний апарат, окремий комп'ютер з встановленим ISDN-адаптером, файловий або спеціалізований сервер, міст або маршрутизатор ЛМ, термінальний адаптер з голосовими інтерфейсами (для підключення звичайного аналогового телефону або факсу) або з послідовними інтерфейсами (для передачі даних).
До достоїнств ISDN відноситься:
- Повністю цифрова мережа, що забезпечує високу надійність передачі інформації.
- Висока швидкість передачі інтегрованої інформації різної природи.
- Широкий набір функцій для телефонії, висока якість звуку.
- Швидкий набір номера (менше за 1 с).
- Широка доступність і поширеність в світі.
До недоліків ISDN відноситься:
- Проблеми сумісності ISDN-обладнання різних поставщиків.
- Складність модернізації центральних комутаторів і побудови нової цифрової інфраструктури.
- Складність замовлення сервісу.
- Необхідність великих фінансових вкладень.
2.3 Порівняльна характеристика перелічених рішень
Всі характерні достоїнства і нестачі перелічених систем і рішень приведені в табл.2.1:
Таблиця 2.1 - Характерні достоїнства і нестачі перелічених рішень
|
Рішення |
Достоїнства |
Недоліки |
|
Декадна-крокова АТС |
- Зв'язок з між-міською телефонною станцією; - Зв'язок з вузлами спеціальних служб; - Включення ліній таксофонів; - Включення з'єдну-вальних ліній становчих телефонних станцій і підстанцій; - Включення або-нентськіх ліній зі спареними телефонними апаратами |
- Складність; - Значні витрати ручної праці в процесі виготовлення і експлуатації. - Низька надійність може бути джерелом перешкод, погіршуючих якість телефонної передачі; - Виникаюча потреба в комутації більше трьох проводів. |
|
Координатна АТС, |
- Зв'язок з між-міською телефонною станцією; - Зв'язок з вузлами спеціальних служб; - Включення ліній таксофонів; - Включення з'єдн-увальних ліній становчих телефонних станцій і підстанцій; - . Включення або-нентськіх ліній зі спареними телефонними апаратами |
- Мала пристосованність для передачі даних, |
|
Електронна АТС, квазіелектронні АТС |
- Зв'язок з між-міською телефонною станцією; - Зв'язок з вузлами спеціальних служб; - Включення ліній таксофонів; - Включення з'єдну-вальних ліній становчих телефонних станцій і підстанцій; - Електронний кон-такт нерухомий і не схильний до впливів навколишнього середовища; - Для цифрової АТС характерні невеликі розміри. |
- Електронні елементи не можуть передавати ні сигнали постійного струму, ні могутні сигнали; - Передаючий тракт не пропускає частоти, що знаходяться поза звуковим діапазоном; |
|
Мережі X.25 |
- Розділення одного і того ж фізичного каналу для декількох абонентов в режимі реального часу - Обмін сполучен-нями між користувачами; - Звертання великої кількості користувачів до віддаленої бази даних, - Зв'язок локальних мереж (при швидкостях обміну не більше за 512 Кбіт/з), об'єднання віддалених касових апаратів і банкоматів. - Передача даних по каналах телефонної мережі загального користування (виділеним і коммутуємим) оптимальним чином |
- Неможливість передавати по мережах X.25 такі види інформації, як голос і відео |
|
Мережі frame relay |
1) Наявність інтерфейсу до послуг або загальнодоступної мережі зі своєю несучою, або мережі з обладнанням, що знаходиться в приватному володінні. 2) Робота ліній, що підключають пристрої користувача до обладнання мережі, на різній швидкості (56 Kb/с до 2 Mb/с) |
1) Складний механізм інформаційного обміну; 2) Наявність проблем, пов'язаних із забезпеченням надійності і якості передачі сигналів |
|
Інтегральні мережі ISDN |
- Висока надійність передачі інформації. - Висока швидкість передачі інтегрованої інформації різної природи. - Широкий набір функцій для телефонії, - Висока якість звуку. - Широка доступність і поширеність в світі. |
- Проблеми сумісності ISDN-обладнання різних поставщиків; - Складність модернізації центральних комутаторів і побудови нової цифрової інфраструктури; - Складність замовлення сервісу. - Необхідність великих фінансових вкладень. |
2.4 Загальні вимоги, що пред'являються до мереж зв'язку
З рахуванням всього вищесказаного, можна пред'явити наступні загальні вимоги, які будуть задовольняти вимогам абонентів до мереж зв'язку:
- Вид навантаження. Для абонентів телефонних мереж як навантаження виступає кількість викликів, що поступають на станцію в одиницю часу (час найбільшого навантаження). Чим вище цей показник, тим більша кількість з'єднань станція здатна забезпечити. Для абонентів обчислювальних мереж навантаженням є мережевий траффік, тобто кількість інформації, що приймається або,що передається в одиницю часу. Аналогічно, пропускна спроможність системи пропорційна величині траффіка.
- Швидкість передачі. Даний параметр застосуємо до обчислювальних мереж, швидкість передачі даних визначає пропускну спроможність, і загалом впливає на якість системи.
- Надійність. Характеризує здатність системи нормально функціонувати з рахуванням імовірності різних відмов, збоїв, обумовлених в передбачених вимогах(вимоги до надійності, критерій відмови).
- Підтримка різних видів послуг, що надаються абоненту. Даний чинник, є одним з тих, що найбільш визначають використання системи. Як правило, чим ширше спектр послуг, що надаються, тим більше можливість залучення абонентів різних категорій. Необхідно помітити, що це також можливо позначається на економічній стороні цього питання.
- Здібність до нарощування. Обумовлює подальший розвиток і модернізацію системи.
Всім цим вимогам задовольняє мережа зв'язку, що проектується, на основі цифрової системи комутації 5ESS. Система дозволяє об'єднувати в собі вимоги, що пред'являються абонентами телефонних і обчислювальних мереж, має достатні показники надійності і швидкості передачі, здібність до нарощування, також надає цілий ряд різних послуг.
3 ПРОЕКТУВАННЯ МЕРЕЖІ ЗВ'ЯЗКУ ВОРОШИЛОВСЬКОГО РАЙОНУ
Об'єктом проектування в даному дипломному проекті є багатофункціональна система зв'язку, область застосування якої поширюється на територію Ворошиловського району м. Донецька.
Доцільно проектування подібної системи розбити на кілька основних етапів:
- Необхідно підготувати дані про планування району, що містять у собі кількість абонентів, їхню щільність, тип забудови району;
- Визначити місце розташування станції;
- Зробити вибір обладнання, що містить у собі станційну і лінійну частини;
- Зробити відповідні математичні розрахунки, зв'язані з різного роду навантаженнями на станційне і лінійне обладнання;
У загальному випадку, головна проблема проектування абонентських кабельних мереж для міста полягає у визначенні оптимального місця розташування мережевих вузлів абонентського кабелю, оптимізації напрямків прокладки трас абонентського кабелю і встановленні для великих ділянок місцевої мережі границь районів підключення за економічними критеріями. Проблема визначення місця розташування джерел і приймачів інформації, тобто питання, де й у якій кількості вони з'являться в деякому районі чи підключення зони місцевої мережі, має велике значення для вибору структури абонентських кабельних мереж.
Дані про наявні та майбутні джерела і приймачі одержуются з плану розвитку території.
При цьому під джерелом і приймачем інформації розуміють абонентські пристрої, для експлуатації яких повинний даватися шлях передачі, тобто пару жил абонентського кабелю (кабельну пару).
У нашому випадку в якості інформації для проектування можуть виступати наступні дані:
- площа Ворошиловського району близько 10 км2;
- населення Ворошиловського району складає 103,6 тисяч чоловік;
3.1 Визначення необхідного числа каналів передачі
Згідно з [7] розглянемо потребу в зв’язку індивідуальних користувачів. Якщо припускають, що наприкінці планового періоду в кожній квартирі буде встановлений телефонний апарат, то необхідна кількість ПЖК для житлового району визначається виразом (3.1):
У результаті, img src="images/image-image077-173.gif.zip" title="Скачать документ бесплатно">
З урахуванням округлення у більшу сторону кількість NAIU = 9 шт.
Далі розрахуємо необхідне число ТЕЗів Z для заданої кількості абонентів за формулою (5.2):
