Выполнение курсовой работы по проектированию телекоммуникационных систем часто ставит студентов в тупик. С одной стороны, у вас есть методичка с теоретическими формулами расчета нагрузки, а с другой — техническое описание какой-нибудь АТС. Однако ключевая задача — как превратить абстрактные Эрланги в конкретную конфигурацию оборудования — остается неясной. Этот разрыв между теорией и практикой превращает интересный инженерный процесс в рутинное сшивание разрозненных фрагментов.
Мы предлагаем взглянуть на эту задачу иначе. Ваша курсовая работа — это не просто отчет, а увлекательный квест по созданию цифровой АТС в миниатюре. Это возможность пройти весь путь инженера-проектировщика: от анализа потребностей будущих абонентов до выбора реального «железа» и разработки архитектуры узла связи.
В этом руководстве мы системно пройдем весь этот маршрут. Мы начнем с анализа задания, затем выполним необходимые расчеты и, наконец, на основе полученных данных спроектируем станцию на примере легендарной системы Siemens EWSD. В результате набор формул и технических характеристик превратится в логичный и полностью обоснованный проект.
Из чего состоит успешная курсовая работа по проектированию сетей
Прежде чем погружаться в расчеты и схемы, важно понять общую логику проекта. Правильная структура — это не просто формальное требование преподавателя, а карта, которая ведет вас через все этапы проектирования, не давая сбиться с пути. Любой грамотный проект по созданию узла связи строится по следующему алгоритму:
- Анализ исходных данных. На этом этапе мы разбираемся, что нам дано: количество абонентов, их тип, требования к качеству обслуживания. Это фундамент всего проекта.
- Расчет телефонной нагрузки. Здесь мы отвечаем на главный вопрос: какой объем услуг потребуется? Мы определяем ожидаемый спрос на ресурсы станции в самый загруженный период.
- Выбор и расчет основного технологического оборудования. Зная спрос, мы подбираем «железо» — конкретную АТС и ее компоненты, которые смогут этот спрос удовлетворить с запасом надежности.
- Разработка схемы организации связи и нумерации. Мы определяем, как наша станция будет соединяться с другими элементами телефонной сети и как будет организовано адресное пространство (план нумерации).
- Оформление пояснительной записки и графической части. Финальный этап, на котором мы документируем все принятые решения, расчеты и схемы, чтобы представить готовый проект.
Такая последовательность гарантирует, что каждое следующее решение логически вытекает из предыдущего. В следующих разделах мы детально разберем каждый из этих пунктов, превращая теорию в практику.
Шаг 1. Анализ исходных данных и ключевых понятий
Чтобы говорить на одном языке и понимать суть проектирования, необходимо разобраться с тремя базовыми понятиями. Это не просто абстрактная теория, а рабочие инструменты инженера.
Первое и ключевое понятие — Час Наибольшей Нагрузки (ЧНН). Представьте себе час пик в метро: именно на него проектируют количество поездов и интервалы движения. В телекоммуникациях то же самое. ЧНН — это тот 60-минутный интервал в сутках, когда абоненты звонят чаще всего. Вся система проектируется с расчетом на то, чтобы выдержать именно этот пик, избежав отказов в обслуживании.
Второе понятие — это сама телефонная нагрузка. Ее измеряют в специальных единицах — Эрлангах. Один Эрланг — это нагрузка, создаваемая одним непрерывным разговором в течение одного часа. Важно понимать, что общая нагрузка на станцию складывается не только из времени полезных разговоров. Она также включает в себя служебный трафик (сигналы, установление соединения) и даже так называемые непроизводительные занятия — например, вызовы, оставшиеся без ответа, или попытки дозвона на занятый номер. Все это потребляет ресурсы АТС, и мы обязаны это учитывать.
Наконец, третье — это математические модели Эрланга. Самые известные из них — Erlang B и Erlang C. Это формулы, которые служат мостиком между нагрузкой и оборудованием. Они позволяют точно ответить на главный вопрос проектировщика: «Сколько нужно соединительных линий или каналов, чтобы обслужить нагрузку в X Эрлангов с вероятностью отказа (потерь) не выше заданного значения Y?».
Шаг 2. Выполняем расчет телефонной нагрузки как основу проекта
Это математическое сердце вашего проекта. Здесь мы превращаем исходные данные о количестве абонентов в конкретное техническое требование — необходимое количество линий. Расчет выполняется в несколько логических шагов.
- Шаг 2.1: Расчет общей поступающей нагрузки.
Сначала нужно определить, какой суммарный трафик генерируют все абоненты. Это делается по простой формуле: общая нагрузка (A) равна произведению числа абонентов (N) на среднюю нагрузку от одного абонента в ЧНН (a).
Пример: Если у нас 5000 абонентов, и каждый в ЧНН создает нагрузку в 0.1 Эрланга, то общая нагрузка составит: 5000 * 0.1 = 500 Эрланг. - Шаг 2.2: Расчет межстанционной нагрузки.
Не вся нагрузка замыкается внутри нашей АТС. Значительная ее часть уходит на другие станции городской сети, междугороднюю и международную связь. Эту долю нужно выделить, так как именно под нее мы будем рассчитывать количество внешних соединительных линий (СЛ). Обычно в задании указывается, какой процент трафика является исходящим.
Пример: Если 60% от нашей общей нагрузки в 500 Эрланг уходит на другие станции, то межстанционная нагрузка составит: 500 * 0.6 = 300 Эрланг. - Шаг 2.3: Применение формулы Эрланга для расчета линий.
Теперь у нас есть ключевые цифры. Используя рассчитанную нагрузку (например, 300 Эрланг для межстанционной связи) и заданную в задании вероятность потерь (например, p = 1%, или 0.01), мы обращаемся к формуле Erlang B или специальным таблицам. По этим двум параметрам мы находим необходимое количество соединительных линий (СЛ), которое сможет обслужить данный поток вызовов с требуемым качеством.
Результат этого шага — это не просто цифры в отчете. Это прямое техническое требование к емкости коммутационного поля нашей будущей АТС. Мы точно знаем, сколько абонентов и сколько внешних линий она должна поддерживать.
Шаг 3. Проектируем архитектуру АТС на базе Siemens EWSD
Получив в результате расчетов конкретные требования к емкости, мы можем перейти от абстрактных цифр к выбору реального оборудования. В качестве примера мы спроектируем станцию на базе Siemens EWSD — одной из самых известных и надежных цифровых коммутационных систем в мире, которая установлена более чем в 100 странах.
Система EWSD имеет модульную, распределенную архитектуру, что делает ее гибкой и масштабируемой. Рассмотрим ее ключевые компоненты:
- DLU (Digital Line Unit) — цифровой абонентский блок. Это «точка входа» для абонентов, куда подключаются их телефонные линии. DLU преобразует аналоговые сигналы в цифровой поток. Зная общее число абонентов из задания, мы можем рассчитать необходимое количество блоков DLU. Огромным преимуществом EWSD является возможность удаленного выноса DLU, что позволяет обслуживать абонентов на большом расстоянии от самой станции.
- LTG (Line Trunk Group) — линейно-магистральная группа. Это управляющий узел второго уровня, своеобразный «мозг» для группы блоков DLU. Он обрабатывает нагрузку, поступающую от абонентов, и коммутирует ее дальше. Количество LTG напрямую зависит от рассчитанной нами в предыдущем шаге телефонной нагрузки.
- Координационный процессор (CP). Это центральный процессор, который управляет всей станцией, выполняет общие функции, контролирует взаимодействие между LTG и обеспечивает работу системы сигнализации.
Проектирование сводится к тому, чтобы, основываясь на наших расчетах, подобрать нужную конфигурацию этих модулей. Например, если наши расчеты показали потребность в 5000 абонентских линий (АЛ) и 350 соединительных линиях (СЛ), мы видим, что система EWSD с ее максимальной емкостью до 250 000 АЛ и 60 000 СЛ подходит с огромным запасом. Система полностью соответствует международным стандартам ITU-T, поддерживает современные технологии, включая ISDN (цифровая сеть с интеграцией служб) и систему общеканальной сигнализации ОКС-7, которая является стандартом для взаимодействия современных АТС.
Шаг 4. Готовим пояснительную записку и графические материалы
Когда все расчеты выполнены и архитектура станции определена, наступает финальный этап — грамотно упаковать результаты. Пояснительная записка — это не просто формальность, а логичное повествование о проделанной вами инженерной работе.
Структура записки должна в точности повторять логику проектирования, которую мы выстроили. Во введении вы обозначаете цель работы. В основной части последовательно приводите анализ исходных данных, детально описываете ход расчета телефонной нагрузки, обосновываете выбор системы EWSD и описываете ее спроектированную архитектуру, указывая количество необходимых модулей (DLU, LTG).
Особое внимание следует уделить графической части, так как схемы делают ваш проект наглядным и профессиональным. Обязательно включите в работу следующие материалы:
- Структурная схема АТС. На ней вы должны показать взаимосвязь ключевых узлов вашей спроектированной станции: координационного процессора, групп LTG и подключенных к ним абонентских блоков DLU.
- Схема организации связи. Эта схема показывает место вашей станции в телефонной сети. На ней отображается, как ваша АТС подключается соединительными линиями к другим городским станциям, узлу междугородной связи и т.д.
- Схема размещения оборудования (если требуется по заданию). Это план, показывающий, как стойки с оборудованием будут расположены в помещении аппаратного зала.
Ключ к успеху на этом этапе — это аккуратность и соответствие оформления требованиям вашего вуза или отраслевым стандартам (ГОСТ). Хорошо оформленный проект демонстрирует не только ваши технические знания, но и профессиональную культуру.
Заключение. Выводы по проекту
Мы прошли полный путь проектирования — от постановки задачи до готового эскиза цифровой АТС. Давайте вернемся к проблеме, озвученной в самом начале: разрыву между теоретическими расчетами и практическим проектированием. Как мы видим, никакой пропасти между ними нет. Расчет телефонной нагрузки по моделям Эрланга — это не абстрактная математика, а прямой инструмент, который диктует технические требования к реальному оборудованию.
Главный вывод, который можно сделать по итогам работы, должен звучать конкретно и уверенно. Например: «В ходе курсовой работы была спроектирована цифровая АТС на базе Siemens EWSD емкостью 5000 абонентов. Расчетная нагрузка составила 500 Эрланг, что при заданной вероятности потерь p=0.01 потребовало организации 350 соединительных линий. Для реализации проекта, согласно архитектуре EWSD, была определена конфигурация, включающая необходимое количество абонентских блоков DLU и линейно-магистральных групп LTG, что полностью соответствует техническим возможностям выбранной системы».
В результате вы не просто выполнили учебное задание. Вы освоили реальный навык системного проектирования — способность переводить потребности пользователей в работающую технологическую инфраструктуру. И это умение является фундаментом профессии инженера связи.
Список источников информации
- Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной коммутации -М. : 2001. – 187с.
- Автоматическая коммутация. / Под ред. О.Н. Ивановой. – М. : Радио и связь, 1988. – 624 с.
- Буланов А.В., Буланова Т.А., Слепова Г.Л. Основы проектирования электронных АТС типа АТСЭ 200: Учебное пособие / МИС. – М., 1988. – 63 с.
- Техническое описание системы Alcatel 1000S-12. Учебные материалы компании Аlcatel.