МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

Черкаський державний технологічний університет

Кафедра радіотехніки

Методичні вказівки

до виконання лабораторних робіт

з дисципліни:

«Системи комутації в електрозв’язку»

для студентів напряму підготовки 6.050903 – Телекомунікації

всіх форм навчання

Черкаси 2011

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

Черкаський державний технологічний університет

Кафедра радіотехніки

Методичні вказівки

до виконання лабораторних робіт

з дисципліни:

«Системи комутації в електрозв’язку»

для студентів напряму підготовки 6.050903 – Телекомунікації

всіх форм навчання

Затверджено на засіданні

кафедри радіотехніки,

протокол №6 від «24» 01 2011 р.

Зав. кафедри: Лега Ю.Г., д.т.н., професор

Укладачі: Чорній А.М., к.т.н., ст. викладач

Чернихівський Є.М., к.т.н., доцент

Відповідальний редактор: Лега Ю.Г., д.т.н., професор

Рецензент: Мітіхін Ю.В., к.ф.-м.н., доцент

ЗМІСТ

Теретична частина		5
1. Дослідження потоків викликів і вивчення видів втрат		5
1.1. Моделі потоків викликів і їхні властивості		5
1.2. Навантаження, його визначення і види		7
1.3. Характеристики якості і дисципліни обслуговування потоків викликів		9
1.4. Структурні параметри комутаційних блоків		11
1.5. Розрахунок одно ланкової повно доступної комутаційної системи		12
1.5.1. Обслуговування простого потоку викликів КС з втратами		12
1.5.2. Обслуговування примітивного потоку викликів КС з втратами		13
1.6. Обслуговування викликів простого потоку КС з очікуванням		13
1.6.1. Розрахунок імовірності очікування		14
1.6.2. Розрахунок умовних втрат		15
1.6.3. Розрахунок середнього часу очікування		15
1.6.4. Розрахунок середньої довжини черги		16
2. Комутаційні блоки цифрових комутаційних полів		16
2.1. Часова комутація цифрових каналів		16
2.2. Робота комутаційного блоку типу «ЧАС» на динамічних запам’ятовуючих пристроях		17
2.3. Робота блоку типу «ЧАС» на статичних запам’ятовуючих пристроях		18
2.4. Просторова комутація цифрових каналів		20
2.5. Просторово-часова комутація цифрових каналів		22
ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ		25
Лабораторна робота №1	Вивчення основних характеристик і способів представлення потоків викликів	25
Лабораторна робота №2	Вивчення основних характеристик потоків телефонних викликів	28
Лабораторна робота №3	Дослідження основних характеристик примітивного і простого потоків викликів	31
Лабораторна робота №4	Обслуговування викликів комутаційною системою і вивчення видів втрат	34
Лабораторна робота №5	Дослідження одноланкової повнодоступної комутаційної системи з втратами	37
Лабораторна робота №6	Дослідження параметрів якості обслуговування одноланкової повнодоступної комутаційної системи з очікуванням	40
Лабораторна робота №7	Дослідження цифрового комутаційного блока типу «ЧАС»	43
Лабораторна робота №8	Дослідження цифрового комутаційного блока типу «ПРОСТІР»	45
Лабораторна робота №9	Дослідження цифрового комутаційного блока типу «ЧАС/ПРОСТІР»	47
Індивідуальні завдання до лабораторних робіт		49
ЛІТЕРАТУРА		55

Вступ

Дисципліна “Системи комутації в електрозв’язку” належить до числа базових дисциплін при підготовці радіоінженерів в галузі телекомунікацій. В дисципліні викладаються основні поняття теорії функціонування автоматичних телефонних станцій (АТС), методи побудови АТС, основні відомості про комутаційні поля типу час та типу простір, принципи технічного обслуговування обладнання систем комутації; системи нумерації, сигналізації та синхронізації на телефонних мережах, методи розрахунку об’єму обладнання і якості обслуговування в мережах зв’язку.

Поряд з тим в дисципліні викладаються основні поняття принципів побудови математичних моделей обслуговування потоків викликів у телекомунікаційних системах, методи розрахунку об’єму обладнання телекомунікаційних та комутаційних систем, наведено принципи побудови та функціонування аналогових та цифрових систем комутації.

Внаслідок вивчення дисципліни у студентів повинні сформуватися знання основних методів і понять теорії та практичних реалізацій перетворення мовних сигналів в межах КТЧ в БСП частотного та часового мультиплексування; математичного опису послідовності перетворень сигналів.

Студенти повинні вміти застосувати отримані знання при проведені аналізу пропускної здатності одно ланкових та багатоланкових комутаційних систем при повно доступному та неповно доступному включенні лінії, а також при проведенні розрахунку об’єму обладнання телекомунікаційних систем і мереж.

Дисципліна вивчається на прозі 5-го і 6-го та 7-го семестрів і містить чотири основні теми: структура телефонної мережі загального користування; принципи просторового і часового розділення каналів; задачі теорії розподілу інформації; методи розрахунків комутаційних систем з втратами і з очікуванням.  

Лабораторний практикум і тематика практичних занять даної дисципліни направлені на набуття практичних навичок у студентів в дослідженні основних характеристик примітивного і простого потоків викликів, дослідженні комутаційних систем квазіелектронної АТС, дослідженні часового розділення каналів і впливу частоти дискретизації на якість відновленого сигналу, дослідженні цифрових комутаційних блоків типу «ЧАС» та типу «ПРОСТІР».

Теоретична частина

1. Дослідження потоків викликів і вивчення видів втрат

1.1. Моделі потоків викликів і їхні властивості

Послідовність повідомлень створює навантаження на системи передачі і комутації. Вона визначається потоком викликів і тривалістю зайняття.

Виклик – вимога джерела на встановлення з'єднання або передачу повідомлення.

Потік викликів – послідовність моментів надходження викликів.

Тривалість зайняття – середній час, протягом якого був зайнятий обслуговуючий пристрій при одному виклику.

Рисунок – 1.1 Представлення потоку викликів

Розрізняють детерміновані і випадкові потоки викликів.

Детермінований потік викликів – послідовність, в якій виклики надходять у визначені, строго фіксовані невипадкові моменти часу.

Випадковий потік відрізняється від детермінованого тим, що моменти над­ходження викликів і проміжки часу між викликами є випадковими величинами.

Детерміновані потоки є частковим випадком випадкових і на практиці зустрічаються рідко.

Випадкові потоки викликів можна класифікувати за наявністю або відсутністю трьох основних властивостей: стаціонарності, післядії і ординарності.

Стаціонарність – незалежність імовірнісних характеристик від часу. Так імовірність надходження певної кількості вимог в інтервал часу тривалістю для стаціонарних потоків не залежить від вибору початку його вимірювання.

Післядія – імовірність надходження вимог в інтервалі залежить від подій, що відбувалися до моменту .

Ординарність – імовірність надходження двох і більше викликів за нескінченно малий інтервал часу є величина нескінченно мала вищого порядку малості, ніж .

Найбільш поширеними моделями реальних потоків викликів, що застосо­вуються при розрахунках в системах масового обслуговування, є простий і примітивний потоки викликів.

Простий потік викликів – стаціонарний ординарний потік без післядії.

Розподіл кількості викликів у часі для простого потоку характеризується законом розподілу Пуассона, а розподіл тривалості інтервалів між викликами розподілений за експоненційним законом.

Розподіл Пуассона:

чи виражений через інтенсивність навантаження:

,

де – імовірність надходження викликів, – інтенсивність навантаження, – інтенсивність надходження викликів за одиницю часу.

Рисунок – 1.2. Обвідні криві значень функції від

Здебільшого потік викликів в ГНН від групи джерел чисельністю більше 100 доволі точно описується моделлю простого потоку.

Коли кількість джерел навантаження менше 100, використовують модель примітивного потоку.

Примітивний потік викликів – ординарний потік, параметр якого прямо пропорційний кількості вільних джерел . Тут – загальна кількість джерел навантаження, – кількість обслуговуваних у конкретний момент джерел.

Для примітивного потоку параметр потоку визначається як з деяким коефіцієнтом . Середнє значення параметра примітивного потоку: , де – імовірність того, що обслуговується джерел. Середня інтенсивність потоку заявок від одного джерела: . Імовірнісний процес надходження викликів примітивного потоку описується розподілом Бернуллі:

, ,

де – інтенсивність навантаження від одного джерела.

Рисунок – 1.3. Густина розподілу імовірності примітивного

потоку викликів для джерел

У комутаційній системі, що обслуговує примітивний потік, не потрібно обслуговуючих пристроїв більше , оскільки зайняте джерело не може проводити виклики.