Моделирование системы сигнализации цифровой сети оперативно-технологической связи

УДК 621.395.01 Е. А. Павловский

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ ЦИФРОВОЙ СЕТИ ОПЕРАТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

На базе математической модели общего канала сигнализации современной системы оперативно-технологической связи произведен анализ требований к пропускной способности данного канала при различном числе каналов диспетчерской связи. Рассмотрены задержки при передаче сообщений управления и их влияние на качество связи.

оперативно-технологическая связь, диспетчерская связь, сигнализация, общий канал сигнализации, пропускная способность, моделирование, тангента.

Введение

В современных системах оперативно-технологической связи (ОТС) наиболее часто применяемым способом управления диспетчерской связью по групповым каналам является использование общего канала сигнализации (ОКС), по которому передаются сообщения, управляющие работой части пучка или всего пучка речевых каналов.

При проектировании сетей с использованием ОКС важным аспектом является расчет необходимого количества каналов сигнализации в зависимости от количества и интенсивности использования разговорных каналов [1]. Кроме того, необходимо обращать внимание на задержки при распространении информации по общему каналу при большом количестве последовательно включенных коммутационных станций, поскольку чрезмерно длительные задержки могут приводить к ухудшению качества обслуживания и возможным сбоям в работе оборудования.

1 Построение модели канала сигнализации

Математический расчет параметров общих каналов сигнализации в рамках теории систем массового обслуживания практически не реализуем, поскольку даже в максимально упрощенных моделях передачи сообщений по ОКС требуется учет очень большого количества факторов. В связи с этим проводить расчеты имеет смысл на компьютере, с помощью статистического моделирования, позволяющего учесть достаточно большое число факторов при наличии достаточных вычислительных ресурсов.

Для наиболее полного анализа нагрузки и задержек в сети сигнализации целесообразно моделировать прохождение сообщений по всем узлам сети, однако данная задача требует знания структуры конкретной сети и

достаточно большого объема программирования и вычислений. Однако, поскольку канал ОКС в сети цифровой оперативно-технологической связи можно представить как совокупность отдельных однотипных звеньев, достаточно провести моделирование работы одного звена сигнализации, что позволит затем на основе полученных результатов делать выводы о работе сети, составленной из множества таких звеньев. Также для упрощения стоит рассматривать работу только одного направления передачи сообщений в звене сигнализации, поскольку характер потока сообщений, передаваемых в обоих направлениях, в общем случае одинаков.

На рисунке 1 показаны основные элементы звена сигнализации сети оперативно-технологической связи, работающей с использованием протокола ОКС-ОТС.

Одно звено сигнализации Рис. 1. Схема одного звена сигнализации

Очередь на обработку хранит сообщения, полученные от предыдущей станции в кольце или созданные внутри данной станции. При моделировании конкретный источник сообщений рассматриваться не будет, ограничений на длину очереди также не накладывается.

Процессор 3-го уровня анализирует сообщения сигнализации, полученные от предыдущей станции в кольце, и обрабатывает их в случае надобности, а также подготавливает сообщения, созданные внутри данной станции, к передаче далее по кольцу. Время обработки сообщений в процессоре зависит от конкретного оборудования и использованных алгоритмов, поэтому для моделирования будет использовано предположение, что время обработки каждого сообщения составляет не более 10 мс.

Буфер передачи хранит сообщения, полученные от процессора 3-го уровня и ожидающие передачи на следующую станцию в кольце. Ограничений на емкость данного буфера не накладывается.

Контроллер ЬЛРЭ (процессор 2-го уровня) отвечает за упаковку сообщений сигнализации в кадры 2-го уровня и передачу их по звену сигнализации. Задержки в системе передачи в расчет не принимаются.

На рисунке 2 показаны типы сообщений, попадающих в очередь на обработку.

Сообщения контроля кольца

Сообщения группового вызова

Сообщения индивидуального вызова

Сообщения управления тангентой

Очередь на обработку

Рис. 2. Типы сообщений

2 Анализ пропускной способности канала

После реализации описанной выше модели на языке статистического моделирования GPSS и проведения достаточного количества испытаний были получены результаты, показанные на рисунке 3.

Рис. 3. Результаты моделирования нагрузки канала ОКС

Исходя из полученных данных можно утверждать, что пропускная способность одного канала ОКС позволяет обслуживать несколько сотен групповых каналов, а этого более чем достаточно для любой сети оперативно-технологической связи. Однако, поскольку протокол ОКС-ОТС рассчитан на совместное использование канала сигнализации с протоколом РБЮ для общетехнологической связи, а также с протоколами техобслуживания, то при построении сетей ОТС следует принимать во внимание нагрузку, создаваемую и этими протоколами.

3 Моделирование задержек при передаче сообщений

Другим аспектом моделирования является определение задержек при передаче. Для сообщений управления вызовами задержки при передаче вплоть до нескольких сотен миллисекунд не являются критичными, поскольку большая часть этих сообщений предназначена для включения и выключения индикации на пульте диспетчера, а задержка сообщений посылки вызова все равно существенно меньше времени, необходимого абоненту для ответа на вызов. Критичны же задержки при передаче сообщений управления тангентой, поскольку эти сообщения управляют направлением передачи при стыковке с радиостанциями и аналоговыми ответвлениями.

Согласно нормативным документам [2] и [3], в сети ОТС допускается последовательное включение до 50 промежуточных станций. С момента нажатия тангенты диспетчером до того момента, когда диспетчер начнет говорить, все аналоговые ответвления и подключенные радиостанции должны быть переведены в режим передачи, а все микрофоны в цифровых пультах отключены, т. е. сообщение о нажатии тангенты должно распространиться по всем станциям. Оценивая интервал времени от нажатия тангенты до начала разговора в 250-500 мс, получаем предельное время задержки в 5-10 мс на одну станцию.

После установления порога задержки и проведения моделирования была определена доля сообщений, задержанных дольше 5 и дольше 10 мс. Результат приведен на рисунке 4.

80% л

70%

1 60%

X

О)

о 50%

0

X

II

о.

1 30%

("1

к

а 20%

10%

0%

Задержанные более 5 мс ———Задержанные более 10 мс

Рис. 4. Задержки сообщений управления тангентой

Видно, что уже при небольших значениях загруженности канала сигнализации вполне вероятна ситуация, когда сообщение тангенты будет задержано на промежуточных станциях и не успеет распространиться вдоль всего группового канала. Если детально рассматривать процесс моделирования, то оказывается, что наибольшие задержки сообщений управления тангенты связаны с групповыми и циркулярными вызовами, когда по каналу сигнализации за короткое время осуществляется передача множества

ответных сообщений от промежуточных станций, удлиняющих очередь сообщений на обработку.

Чтобы решить проблему больших задержек сообщений управления тангентой, можно установить для этих сообщений более высокий приоритет, заставляющий процессор 3-го уровня обрабатывать их раньше всех остальных сообщений, находящихся в очереди. После проведения моделирования с использованием приоритетов был получен график, представленный на рисунке 5 (линия графика «С приоритетами»).

80% 70% -

1 60%

3

1 50% -

и

X

«в

о

«

| 20% 10% -

0% 4

Без приоритетов-С приоритетами

Рис. 5. Задержки сообщений управления тангентой при введении приоритетов

Введение системы приоритетов позволяет более чем на порядок снизить долю сообщений управления тангентой, задержанных более чем на 5 мс, и практически полностью избавиться от длительных задержек сообщений (более чем на 10 мс). Влияние такого решения на время передачи других сообщений минимально, поскольку, как было указано выше, сообщения тангенты могут быть сразу переданы далее по кольцу, поэтому их внеочередная обработка не задерживает общую очередь.

Библиографический список

1. Сигнализация в сетях связи / Б. С. Гольдштейн. - М.: Радио и связь, 1998. -423 с. - ISBN 5-256-01426-9.

2. РТМ-2 ОбТС-2002 Руководящий технический материал по проектированию цифровой сети ОбТС дорожного уровня. - М.: ВНИИАС, 2002. - 154 с.

Использование канала ОКС

3. РТМ-1 ОТС-Ц-2000 Руководящий технический материал по проектированию цифровых и цифро-аналоговых сетей оперативно-технологической связи. - М.: ВНИИАС, 2000. - 124 с.

4. Новой России - современные железные дороги / П. Маневич, Б. Каганович // Мир связи. Connect! - 2001. - №5. - С. 88-89.

УДК 528.061.2

Е. С. Свинцов, В. И. Полетаев

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ СЪЕМКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Рассмотрены методика и содержание инженерно-геодезических работ на действующих промышленных предприятиях. Дается анализ существующих методов съемки и изложены особенности проведения работы с помощью электронных тахеометров.

железнодорожный путь, инженерно-геодезические работы, электронный тахеометр, вертикальная рефракция.

Введение

Железнодорожные пути в условиях промышленного предприятия осуществляют основную взаимосвязь технологических процессов, производственных сооружений друг с другом. От надежной работы железнодорожного транспорта зависит эффективность деятельности всего предприятия. В связи с этим весьма важным является не только наличие информации о техническом состоянии верхнего строения пути, земляного полотна и искусственных сооружений, но и сведения о негабаритных местах, переездах, грузовых фронтах и всех обустройствах, находящихся в непосредственной близости от железнодорожного пути. Эти сведения можно получить в результате комплексной инженерно-геодезической съемки, выполнение которой значительно отличается от производства многих других то-пографо-геодезических работ.

Специфика съемки железнодорожных путей промышленных предприятий определяется особыми требованиями к съемке сопутствующих инженерных коммуникаций, к точности определения зданий и сооружений. К особенностям геодезических работ на промышленных предприятиях относится многоярусная застройка территории, наличие большого количества подземных коммуникаций, пересечение железнодорожного пути много-