Цифровая система коммутации для мини-АТС

Вид работы:

Дипломная (ВКР)
Предмет:

Информатика, ВТ, телекоммуникации
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

86,83 kb
Опубликовано:

2011-10-20

Все дипломные работы по информатике

Скачать дипломную работу Читать текст online Заказать дипломную
*Помощь в написании! Посмотреть все дипломные работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Цифровая система коммутации для мини-АТС

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

АК Абонентский комплект

АТС Автоматическая телефонная станция

ГТС Городская телефонная сеть

ВКС Временная коммутационная система

ИКМ Импульсно-кодовая модуляция

ИС Интегральная схема

КИ Канальный интервал

КС Коммутационная система

КСЛ Комплект соединительных линий

ПВКС Пространственно-временная коммутационная система

ЦСК Цифровая система коммутации

УАТС Учережденческая (ведомственная) АТС Сети с асинхронной передачей данных (Asynchronous Transfer Mode Network)

COLE Комплект соединительных линий (Central Office Line Equipment)

DCS Цифровая коммутационная система Digital Crosspoint Switch Кодирование многочастотным кодом (Dual-Tone Multi-Frequency coding) Цифровая сеть с интеграцией служб (Integrated Service Digital Network) Частная, учережденческая телефонная сеть (Privat Branch Exchange)

SLE Абонентский комплект (Subscriber Line Equipment)

SOE Системное генераторное оборудование (System Oscillator Equipment)

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время развитие цифровых телефонных сетей идет по нескольким направлениям. Среди этих направлений можно выделить основные. Это создание средств сотовой связи, средств ISDN для телефонии и цифровых сетей с аналоговым окончанием абонентского тракта, а также IP-телефония.

Огромное внимание уделяется интеграции различных типов сетей связи. Так, появление IP-телефонии, а также технологий АТМ, как результата интеграции телефонной связи и компьютерных сетей, стало возможным благодаря развитию цифровых систем коммутации.

Несмотря на стремительное развитие средств АТМ, увеличение емкости цифровых АТС, используемых для построения городских и междугородних телефонных сетей, остается актуальной задача создания цифровых АТС малой емкости (до 200 - 500 №№) для ведомственной связи. Оперативная передача информации и гибкая связь являются незаменимыми атрибутами современного предприятия. Организациям, имеющим мини-АТС, внутренняя система связи позволяет экономить рабочее время и повысить производительность труда.

Цифровые станции с аналоговым окончанием абонентского тракта обеспечивают совместимость существующего абонентского оборудования с цифровыми сетями передачи данных, в частности ISDN и являются по сути переходным оборудованием от аналоговых телефонных сетей к цифровым. Поэтому, на настоящем этапе развития отечественной телефонной государственной сети, именно последние играют значительную роль в ее развитии.

Разработки ведутся в двух направлениях - создание автономных ЦСК малой емкости и создание так называемых псевдо-АТС на базе IBM РС. В последнем случае задачи коммутации и обработки данных решаются почти полностью программно за счет применения высокопроизводительных микропроцессоров. Хотя последнее направление и является перспективным, но имеет несколько недостатков, как недостаточная надежность (особенно это важно для необслуживаемых ЦСК) и высокая на данный момент стоимость.

В данном проекте разрабатывается ЦСК для АТС малой емкости (для ведомственных и сельских АТС) с учетом требований к стандартам для телефонных сетей РФ, надежности, низкой стоимости и низких требований к техобслуживанию.

При выполнении данного проекта были рассмотрены в качестве аналогов для разработки различные мини- и учережденческие АТС, распространенные на рынке и используемые в Российской Федерации. Это АТС как российских (например ЗАО «Мультиком СПб»), так и таких известных производителей, как Panasonic, NEC, Siemens, Erricson, Karel.

Ознакомимся с техническими и функциональными возможностями некоторых наиболее популярных в настоящее время цифровых АТС малой емкости.

) Учрежденческая цифровая АТС Panasonic KX-TD500

Цифровая АТС Panasonic KX-TD500 предназначена для создания местных телефонных сетей в учреждениях и офисах. Имеет блочно-модульную конструкцию и допускает изменения суммарного числа внешних и внутренних линий путем добавления специальных плат и максимально двух блоков расширения. Система подсоединяется к городской телефонной сети через обычную двухпроводную линию. Цифровая АТС применяется в качестве офисной либо учрежденческой АТС с количеством портов до 512 (суммарное количество входящих линий и абонентских линий). Данная модель получила широкое распространение благодаря великолепной функциональности и конкурентоспособной цене. После подключения станция может использоваться сразу, поскольку основные параметры ее работы заранее запрограммированы заводом-изготовителем. Программу можно изменить и дополнить по своему желанию в любое время. Система программируется с консоли оператора или с персонального компьютера через порт RS-232C. Система может состоять из одного, двух или трех блоков (базового и дополнительного 1, 2) и консоли администратора. Максимальное количество портов в базовом блоке 192 (включая внутренние и CO - городские порты). Наращивание системы производится дополнительными блоками. К базовому блоку может быть подключено максимум два дополнительных блока расширения. Каждый дополнительный блок может содержать максимум 224 порта (включая внутренние и CO-городские порты). Система может содержать максимум 512 портов: внутренних - 448, CO-городских линий - 192. Запуск и программирование системы может осуществляться как с помощью компьютера (VT220 ,VT100 совместимых терминальных программ), так и при помощи Консоли Администратора. В качестве внутренних телефонов могут быть использованы как специальные системные (PITS), так и обычные (SLT) телефоны. Количество специфических карт, устанавливаемых в систему: максимум может быть подключено: 4 DISA карты, 4 AGC карты, 1 RMT карта, 8 T-1 и 6 E-1 карт. Максимально 3 T-1/E-1 карты может быть установлено в один блок системы. Количество функций системы, доступных абоненту, зависит от типа телефонного аппарата: кроме обычных аналоговых двухпроводных (SLT) аппаратов (дисковые, кнопочные телефоны <javascript:if(confirm('#"540637.files/image001.gif">

· Hybrid transformer - Преобразование проводности линии (2-4) для разделения приемного и передающего трактов, а также фильтрация аналогового сигнала для обеспечения заданного затухания трактов;

· Testing - Тестирование технического состояния АЛ и оборудования AK для обнаружения ошибок и контроля за работоспособностью оборудования.

Передача данных разговорного тракта производится в коде ИКМ 30/32, соответствующем стандартам CCITT для первичного оборудования ИКМ в последовательном виде. Внутристанционная сигнализация передается по последовательным каналам сигнализации. Одним из стандартов для внутристанционной сигнализации и управления является стандарт ST-BUS (Serial Telecom Bus), который позволяет производить передачу управляющей информации между компонентами системы и был разработан фирмой MITEL для первичного оборудования телефонных цифровых систем. Коммутация цифровых потоков происходит в цифровой пространственно-временной коммутационной системе (КС). Производится коммутация канальных интервалов разговорного тракта и тракта сигнализации, соответствующих различным входным и выходным ИКМ 30/32 каналам. Соединение оборудования ЦСК с оборудованием ГТС производится по физическим соединительным линиям (СЛ). Для цифровых АТС соединение должно производится с помощью ИКМ тракта, поскольку для всего тракта абонент-абонент допускается только одно аналого-цифровое и одно цифро-аналоговое преобразование. Соединение КС АТС с СЛ ГТС производится с помощью комплектов соединительных линий КСЛ (COLE - Central Office Line Equipment, или Central Office Linecard). КСЛ производят объединение разговорного тракта и тракта сигнализации в тракт ИКМ 30 (PCM 30) D2048U в соответствии со стандартом E1 (европейский стандарт, используемый в Российской Федерации) или T1 (североамериканский стандарт) CCITT (рекомендации G.703, G.704, G.711, G.732) для первичного оборудования ИКМ и в соответствии с техническими требованиями ETSI ETS-300-248, ETS-300-166, TBR-12. Системное генераторное оборудование СГ (SOE) обеспечивает синхронизацию разговорных трактов ИКМ и трактов сигнализации. Все внутренние каналы ИКМ ЦСК синхронные, то есть стандартом ИКМ 30/32 предусмотрена передача сигналов синхронизации параллельно сигналам данных.

К функциям микроконтроллера относятся:

· отслеживание состояния АЛ (занятие, набор номера, ответ, отбой);

· отслеживание состояния и управление АК (параметры аналого-цифрового преобразования, занятие АК, отбой и пр.);

· прием исходящего номера АЛ, его анализ;

· поиск соединительного пути КС;

· управление коммутационной системой в соответствии с требуемыми проключениями;

· отслеживание состояния каналов СЛ (занятие, набор номера, ответ, отбой);

· отслеживание состояния и управление КСЛ (параметры передачи/приема данных);

· контроль за исправностью оборудования и качеством соединений (тестирование периодическое и оперативное);

· управление внутристанционными данными (нумерация, типы и параметры АЛ и СЛ, приоритеты и права абонентов) и поддержка технического обслуживания ЦСК.

Для технического обслуживания мини-АТС в состав системы включаются устройства ввода/отображения данных, которые позволяют производить контроль за работой ЦСК, управление станционными данными и оперативное вмешательство в работу ЦСК в исключительных ситуациях.

1.2 Принцип построения и характеристики КС ЦСК

Для построения КС малой емкости (до 256х256 точек коммутации) применяется неблокирующая пространственно-временная коммутационная система. КС данной емкости реализуется в виде одной ИС и используется в качестве элементарного звена коммутации при построении цифровых КС большей емкости. Построение многозвенной КС, как правило, неоправданно, так как увеличивается время задержки сигнала в КС, а также ухудшается гибкость системы.

Принцип временной коммутации заключается в перестановке канальных интервалов (timeslots) входной последовательности (рис.1.2).

Принцип временной коммутации каналов

Рис.1.2

Структурная блок-схема ВКС показана на рис.1.3. Входной преобразователь осуществляет преобразование одного цикла ИКМ потока в параллельную форму и запись информации каждого КИ память данных. После чего мультиплексор производит перестановку КИ. Полученный в результате коммутации параллельный сигнал преобразуется в последовательную форму, то есть формируется выходной ИКМ поток.

Для осуществления пространственной коммутации КС содержит аналогичный тракт для каждого канала ИКМ, но с общей памятью данных и мультиплексором, который выполняет перестановки временных интервалов не только для отдельного канала, а также для всех КИ всех потоков.

Структурная блок-схема КС временной коммутации

Так как КС выполняется по неблокирующей схеме, то вероятность потерь входящих вызовов Pв=0. Это относится к внутристанционным соединениям поскольку каждому абоненту соответствует свой КИ во внутристанционных ИКМ каналах. Таким образом потери вызовов для внутристанционном соединении будут определяться только занятостью микроконтроллера.

Для внешних соединений (с помощью СЛ) КС будет выполняться по схеме концентрации нагрузки. Удельная нагрузка на одну СЛ y_сл составляет до 0,8 Эрл в соответствии с характеристиками СЛ для УАТС и ГТС. Удельная нагрузка на абонентскую линию y_ал составляет до 0.2 Эрл.

1.3 Расчет параметров коммутационной системы

Коммутационная система рассматриваемой ЦСК представляет собой однозвенную систему без потерь с полнодоступным включением.

Поступающая телефонная нагрузка имеет S источников, где в данном проекте S=Na=128=N в предельном случае (N - число входных линий КС абонентского звена). Каждая линия (порт), с точки зрения обслуживания ее нагрузки может находится в двух состояниях - занятом или свободном. Таким образом в системе может существовать максимально S занятий. Поток заявок на обслуживание может быть представлен в виде пуассоновского распределения ( так как поток требований, интервалы между моментами поступления которых независимы друг от друга и имеют одинаковое экспоненциальное распределение с интенсивностью l ):

(1.1)

где х - число заявок, поступивших в систему.

Каждому состоянию занятости x(t) соответствует вероятность этого состояния Q(x,t)=Q(x) (для определения статических характеристик системы распределение состояний занятости является стационарным и не зависит от времени).

Обслуженная нагрузка, соответствующая среднему числу одновременно занятых устройств или линий, может быть определена из состояний занятости и их вероятностей:

(1.2)

Для полнодоступного пучка критическим является лишь состояние x=N.

Каждый из источников занят независимо от других с вероятностью b и свободен с вероятностью 1-b.

Поступающая нагрузка

А=l×t_СР, (1.3)

где t_СР - среднее время занятия.

Минимальная нагрузка, обслуживаемая мини-АТС соответствует случаю, когда все порты (128) задействованы для АЛ. Для расчета параметров КС рассмотреть случай обслуживания максимальной нагрузки, то есть когда все порты АТС задействованы для обслуживания СЛ нагрузка для которых составляет до У_СЛ=0,8 Эрл.

Для СЛ величина среднего времени занятия линии t_cp составляет 120...180 с. С учетом использования каналов для передачи данных, увеличим это значение до t_зан=600 с = 0.167 ч.

Найдем значение интенсивности нагрузки l, как

А - поступающая на вход КС нагрузка

=N*y_СЛ=128*0,8=102,4 Эрл.

Используя распределение Эрланга для обслуживания полнодоступной неблокирующей КС поступающей от источников нагрузки, получаем формулу для определения распределения вероятности состояния системы с х вызовами [3].

. (1.4)

График распределения состояний системы показан на рис.1.4.

Распределение состояний занятости системы

Рис.1.4

Полученное распределение позволяет найти минимальное число вызовов, которое может обслужить система с заданной вероятностью потерь вызовов. Объем максимального числа одновременно обслуживаемых вызовов может быть уменьшен для уменьшения программных ресурсов микроконтроллера, обслуживающего КС. Однако в данном случае максимальная плотность распределения находится в пределах 90..110 вызовов, то есть близка к максимальной емкости КС. Поэтому для обеспечения обслуживания нагрузки без потерь не следует вводить ограничения на число вызовов, одновременно находящихся в системе, то есть определим Q_MAX=N.

Одной из важных характеристик пространственно-временной КС является время коммутации. Под этим временем понимается задержка прохождения сигнала от входного КИ к выходному (throughput delay).

В применениях, использующих КС для передачи голоса реализуется требование к минимальной задержке. При использовании КС для передачи цифровой информации требуется постоянная (детерминированная) задержка, для обеспечения синхронизации потоков данных.

Время задержки зависит от соотношения номеров коммутируемых КИ, а также от того, между какими каналами производится коммутация. Минимальное время задержки (при коммутации в одном потоке КИ с номерами n и n+2) составляет 3 КИ (то есть 11,71875 мкс). Это время требуется на преобразование из последовательного в параллельный код (1 КИ), коммутацию (1 КИ) и обратное преобразование из параллельного в последовательный код (1 КИ).

Задержка сигнала в ПВКС

Рис.1.5

Соотношения для различных комбинаций номеров входных и выходных каналов при синхронизации с частотой C2=2048 КГц определяются по формуле:

(1.5)

где m- номер выходного КИ; - номер входного КИ.

Таким образом, минимальное значение задержки составляет 11,71875 мкс (3 КИ) при коммутации КИ с соотношением m-n=3, а максимальное - 132,8125 мкс (34 КИ ) при соотношении m=n+2.

Очевидно, что при коммутации соотношения номеров каналов m=n, m=n+1 и m=n+2 являются самыми невыгодными. Однако, распределение вероятностей номеров каналов при соединении - равномерное, поэтому если учесть требование к максимальному использованию каналов, то минимизировать это значение не представляется возможным, тем более, что при коммутации речевых каналов задержка в 132,8125 мс вполне допустима.

Однако, при организации конференц-связи, когда соединение происходит через специализированную ИС конференц-связи (например M34116 ) сигнал приобретает дополнительную задержку.

Значение задержки определяется как

, (1.6)

где t_{з кс}- время задержки сигнала в КС;_{з конф}- время задержки сигнала в ИС конференц-связи.

Время t_{з кс}определяется выражением 1.5.

Время t_{з конф}постоянно и составляет для 32-канального тракта передачи данных STD (синхронизация 2048 КГц) 33 КИ, то есть _{з конф.}= 3,90625*33=128,90625 мкс.

Задержка сигнала при организации конференц-связи

Рис.1.6

Полное минимальное (максимальное) время задержки сигнала для КИ, участвующего в конференции составит (в соответствии с выражением 1.6):_{3 min}=2*11,71875+128,90625=152,34375 мкс при n-p=3, q-m=3;_{3 max}=2*132,8125+128,90625=394,53125 мкс при n-p=3, q-m=3;

где p - номер КИ на входе схемы конференц-связи,- номер КИ на выходе схемы конференц-связи.

Так как вероятность распределения соединений КИ q с КИ m является равномерным, то минимизации время прохождения сигнала на данном участке не поддается. Однако время задержки может быть уменьшено за счет оптимального распределения соединений КИ n и p. Входной КИ следует выбирать из соотношения p>n+2 (выражение 1.5, задержка до 27 КИ), если данное соотношение не выполнимо, то выбираются каналы из условия p<n, и в наихудшем случае задействуются соединения, для которых p=n, p=n+1, p=n+2.

1.4 Характеристики ИКМ тракта Е1

Для первичного оборудования ЦСК CCITT предусмотрено применение тракта ИКМ 30 E1 (рекомендация G.732 [7] и технические требования ETSI ETS-300-248, TBR-12 [12,22] ) . Данный стандарт обеспечивает передачу 30 каналов ТЧ и 2-х каналов сигнализации и синхронизации со скоростью 2048 Кбит/с (тракт D2048U). Каждый канал ТЧ соответствует цифровому потоку 64 Кбит/с.

Структура цикла передачи ИКМ30/32 (Е1)

Структура цикла передачи Е1 показана на рис.1.7.

Сверхцикл (superframe) состоит из 16 циклов (frame). В каждом цикле передается 32 канальных интервала КИ. КИ0 и КИ16 используются для передачи служебной информации (синхронизация, аварийная информация, дискретная информация, сигнализация). КИ1-КИ15, КИ17-КИ31 соответствуют 30 каналам ТЧ.

Длительность сверхцикла составляет 2 мс. Длительность цикла Т_ц=125 мкс, то есть тактовая частота цикловой синхронизации составляет F_ц=8 КГц. Длительность КИ T_ки=3,9 мкс. Синхронизация каждого бита производится с частотой F_c=2048 КГц.

Сигнал сверхцикловой синхронизации передается в КИ0 в нечетных циклах (0011011). В четных циклах передается 1 в Р2 и аварийная информация цикловой синхронизации (Р3) и остаточного затухания тракта (Р6 , превышение затухания 36 дБ на полутактовой частоте).

Сигнал цикловой синхронизации передается в КИ16 в Ц0. Сигнальная информация для КИ1-КИ15, КИ17-КИ31 передается также в КИ16 циклов Ц1-Ц15 (CK I, CK II) соответственно.

Задача формирования ИКМ тракта Е1 выполняется с помощью так называемых фреймеров (framer). В общем случае фреймер выполняет преобразование тракта ИКМ 30/32 в формат E1 путем введения в него сигналов синхронизации и сигнализации на передающем конце, а также выделение данных сигналов и разделение разговорных и трактов сигнализации для последующей обработки в ЦСК.

1.5 Характеристики шины ST-BUS

Для обеспечения управления внутристанционным оборудованием ЦСК, а также передачи сигналов сигнализации в настоящее время применяется несколько стандартов управляющих шин. Применение того или иного стандарта определяется типом и назначением ЦСК. Для первичного оборудования ЦСК (ИКМ 30/32) одним из возможных и наиболее удобных решений является применение шины ST-BUS (Serial Telecom Bus) [16].

Интерфейс ST-BUS предполагает использование следующих сигналов:

С2 (С4, С8, С16) - сигнал битовой синхронизации частотой 2048 КГц (4096, 8192, 16384 КГц - для вторичной и т.д. групп каналообразования);

#F0, #F1 - сигнал цикловой синхронизации, стробирует первый бит 0 цикла (#F0) или сигнал канальной синхронизации (#F1), стробирующий необходимый канальный интервал.- информационный последовательный канал. Может быть как однонаправленным, так и двунаправленным.

Структура пакета передачи данных по ST-BUS показана на рис.1.8.

Тип синхронизации (с помощью #F1 или #F0) выбирается исходя из конкретной реализации интерфейса.

Основным требованием к использованию данного стандарта является соответствие канальных интервалов разговорного тракта каналам управления и синхронизации ST-BUS. Для достижения выполнения данного условия является соответствие между собой сигналов битовой и цикловой синхронизации трактов.

Так, для системы ИКМ 30/32 сигнал #F0(#F1) будет соответствовать сигналу цикловой синхронизации разговорного тракта (то есть период равен T_ц=125 мкс), а сигнал С2 - сигналу битовой синхронизации (частота 2048 КГц) разговорного ИКМ тракта.

Структура пакета передачи данных и синхронизация ST-BUS

a) синхронизация с помощью сигнала #F0

б) синхронизация с помощью сигнала #F1

Рис.1.8.

Для того, чтобы использовать интерфейс ST-BUS для управления оборудованием комплектов ЦСК требуется преобразование параллельных данных микроконтроллера в последовательные данные ST-BUS. Такое преобразование выполняется с помощью специализированных ИС (например MT8920B) ,а также с помощью управления шиной ST-BUS через схему пространственно-временной коммутации с параллельным доступом (MT8980, например) в режиме сообщения (message mode).

1.6 Характеристики и параметры кодирование речевого сигнала

Параметры кодирования аналогового сигнала и его представления в формате ИКМ нормируются рекомендацией CCITT, ITU-U G.711 [21]. Аналого-цифровое и цифроаналоговое преобразование сигнала производится с помощью импульсно-кодовой модуляции с частотой дискретизации 8 КГц.

Для первичного оборудования E1 используется 12-битное аналого-цифровое преобразование с компрессией полученного сигнала по А - закону (A-Law compression) [5,8,23].

Уравнение компрессии сигнала записывается в виде

y1 = (1+ln Ax)/(1+lnA) для xÎ[1/A, 1]= Ax/(1+lnA) для xÎ[0,1/A]

и реализуют квазилогарифмическую характеристику компрессии .

Данный закон предусматривает использование 14 сегментов для представления одной выборки входного сигнала. A=87,6.

Каждая выборка после компрессии представляется в виде 8-битного числа. Младшие 4 бита определяют уровень кванта внутри сегмента, номер сегмента характеристики представлен в виде 3-х битного числа. Старший бит определяет знак выборки.

В результате применения компрессии допустимый динамический диапазон сигнала расширяется до 24 дБ. ОСШ составляет 33 дБ.

В соответствии с рекомендацией G.711 знак выборки кодируется как показано в таблице 1.1

Таблица 1.1 Кодирование знака кодовой комбинации

Код	Знак/Величина	Закон компрессии
		m	A
+max	1111 1111	1000 0000	1010 1010
+0	1000 0000	1111 1111	1101 0101
-0 (тишина)	0000 0000	0111 1111	0101 0101
-max	0111 1111	0000 0000	0010 1010

2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОЦЕССОРА

Процессор мини-АТС включает в себя микроконтроллер, КС, генераторное оборудование, и дополнительные схемы. Структурная схема процессора приведена в приложении (ЦТРК 2004.094651.Э1).

Для построения КС в соответствии с определенной выше структурой коммутационных полей была выбрана ИС цифровой пространственно-временной КС MT90820 [13].

Число коммутируемых цифровых потоков равно 16 входных (STi0-15) и 16 выходных (STo0-15). Так как все потоки в плане режимов работы равнозначны, то выбрано распределение , приведенное в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Распределение входных и выходных потоков КС MT90820

Поток	Обозначение	Назначение
Входящие
STi0-3	DSTi0-DSTi3	Общего назначения (разговорный тракт)
STi4-11	CSTi0-CSTi7	Управление
STi12-13	FSTi0-FSTi1	Каналы конференц-связи
ST14-15	GSTi0-GSTi1	Каналы приемников/передатчиков тональных сигналов
Исходящие
STо0-3	DSTо0-DSTо3	Общего назначения (разговорный тракт)
STо4-11	CSTо0-CSTо7	Управление
STо12-13	FSTо0-FSTо1	Каналы конференц-связи
STо4-15	GSTо0-GSTо1	Каналы приемников/передатчиков тональных сигналов

Таким образом, вся КС, а также схема параллельного доступа к шине ST-BUS реализуется на одной ИС MT90820.

Для каналов разговорного тракта (DST), конференц-связи (FST) и генераторного оборудования (GST) используется нормальный режим коммутации (Normal Mode) при котором информация из входного канала (STin) коммутируется в выходной, номер которого определяется содержимым памяти соединений. Для данных каналов устанавливается режим работы с переменным временем задержки.

Доступ к каналам управления (CST) производится в режиме сообщений (Message Mode), при котором чтение информации контроллером производится из памяти данных входных каналов (CSTi), а запись в выходные каналы (CSTo) - из памяти соединений.

Из КИ трактов GSTх0-GSTх1 непосредственно используются КИ0 и КИ1, то есть 4 КИ для приемопередатчиков кода “2 из 6”. Остальные каналы зарезервированы (для дополнительного генераторного и приемного оборудования, например систем голосового оповещения).

КИ трактов DSTx0-DSTx3 используются для организации ИКМ каналов передачи сообщений и данных.

КИ трактов CSTx0-CSTx7 используются для приема и передачи управляющей информации. 2 КИ канала CST соответствуют 1 КИ DST.

Для одного канала аналогового телефонного окончания (64 Кб/сек) требуется 1 КИ DSTx, 2 КИ CSTo и 1 CSTi. Для передачи данных первичного канала ISDN (primary rate 2B+D) со скоростью потока 192 Кб/сек требуется 2 DSTx ( 2B), 2 CSTx (D + внутристанционные управляющие сигналы) .

Таким образом, данная КС обеспечивает не блокирующую коммутацию 128 КИ данных, что соответствует 128 аналоговым портам или 64 цифровым.

3. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Определение технической структуры следует производить отдельно для каждого функционально независимого оборудования. Выбор элементной базы производится параллельно с разработкой функциональных схем с учетом требований к оборудованию по соответствию стандартам, типам интерфейсов и экономическим соображениям.

В соответствии с перечисленными выше требованиями для реализации оборудования АК была выбрана следующая элементная база:

ИС MH88617 - программируемая схема интерфейса АЛ [15].

ИС MT8965 - программируемый кодек-фильтр с интерфейсом ST-BUS [18], закон кодирования A-Law.

Данные разговорного тракта передаются по 7 ИКМ-32 каналам PCMi0-6- входящие, PCMo0-6 - исходящие. Для управления кодеком используется ST-BUS каналы CSTni.

АК содержит оборудование для обслуживания 8 АЛ. Таким образом при максимальном объеме АТС до 128 АЛ требуется до 16 АК, то есть каждому АК соответствуют 8 КИ. Для каждого кодека и SLIC требуется 2 байта данных управления (регистры А и B). Поэтому необходимо 256 КИ CSTni, то есть n=0..7.

Для контроля состояния АК и приема тонального набора номера требуется определение состояния абонентского шлейфа (выход SLIC #SHK), прием сигналов от приемника DTMF (например, MT8880), а также контроль прохождения сигналов RC, LR, LCA. Для того, чтобы микропроцессор мог сканировать значение этих сигналов, необходим интерфейс ST-BUS для данного сигнала. Выходной поток CSTo, в котором интерфейс 1 АЛ занимает 1 КИ формируются с помощью 8-разрядного регистра сдвига.

Разработанная функциональная схема АК приведена в приложении (ЦТРК 2004.094651.Э2.1).

Дешифратор 2 выделяет сигнал -F1 для КИ, соответствующего каждой АЛ. Этот сигал поступает на кодек соответствующего канала (4.1 - 4.8). Компаратор 3 разрешает обращение к АК, адрес АК в блоке задается внешними адресными линиями PA1, PA2, определенными для соответствующей платы в блоке. Сопряжение кодека с АЛ производится с помощью SLIC (5.1-5.8). Для питания АЛ на SLIC также подаются постоянные напряжения +90В (напряжение вызывного сигнала), -48/60 В (питание шлейфа). Для формирования вызывного сигнала также подается переменное синусоидальное напряжение частотой 25 Гц и амплитудным значением 1 В.

Защита оборудования АК от перенапряжения по входу производится с помощью схем 8.1-8.8.

Прием сигналов DTMF из АЛ производится с помощью приемников 6.1-6.8.

Для сканирования состояния АЛ предусмотрены регистры сдвига 7.1-7.8. На параллельные входы D0-D7 поступают сигналы с кодека, сигнал SHK, и выходные данные приемника DTMF (таблица 5.3).

Сопряжение АК с управляющим оборудованием мини-АТС производится буферными элементами 1.1-1.5. Выходные буферы (1.2, 1.5) имеют выход с Z-состоянием, сигналы на шинах DSTo, CSTo объединяются по схеме «монтажное И».

Для управления АЛ требуются сигналы, приведенные в таблице 3.1. Данные сигналы передаются через регистр B кодека MT8965.

Регистр А кодека (таблица 7.2) определяет программируемое затухание фильтра кодека (для различных видов АЛ и типов входящего/ исходящего соединения) и режимы функционирования кодека [].

Сканирование состояния АК, а также считывание данных приемника DTMF для данной АЛ производится считыванием содержимого памяти данных КС (потоки CSTi0-7).

Таблица 3.1 Слово управления АК (для одной АЛ). Регистр B

Бит	Сигнал	Назначение
0	RC	Подача вызывного сигнала
1	LCA	Управление питанием (перевод с низким потреблением тока) АЛ
2	LR	Переполюсовка АЛ

Таблица 3.2 Слово управления АК (для одной АЛ). Регистр A

Бит	Обозначение	Значение
2-0	TX Gain	Коэффициент передачи АЦП 000 - 0 dB … 111 - +7 dB
5-3	RX Gain	Коэффициент передачи АЦП 000 - 0 dB … 111 - -7 dB
7-6	FC	Управление режимом работ кодека 00 - нормальный цифровая петля (тестирование) 10 - аналоговая петля (тестирование) 11 - выключение

Таблица 3.3 Слово состояния АК (для одной АЛ)

Бит	Обозначение	Значение
0	STR	Строб данных DTMF
4-1	D0-D3	Данные приемника DTMF
5	LR	Контроль сигнала LR
6	RC	Контроль сигнала RC
7	SHK	Состояние абонентского шлейфа

При инициализации микроконтроллера производится программирование режимов работы шины, управление памятью, настройка таймеров и портов ввода/вывода.

При аппаратном сбросе состояние сигналов, устанавливаемое перемычками на плате процессора, на входах P0.0-P0.15 микроконтроллера переписывается в регистр RP0 (адрес 0хF108). Содержимое этого регистра определяет режимы, приведенные в таблице 3.4.

Управление распределением адресного пространства производится программированием регистров ADDRSEL(1-4) и BUSCON (0-4). Сразу после сброса активен сигнал для всего адресного пространства -CS0, пока не будут запрограммировано распределение для -CS(1-4). Наименьший размер блока памяти составляет 4 Кб.

Распределение адресного пространства, реализуемое в процессоре:

-01FFF flash - 1 модуль ПЗУ программ и данных (8 Кб);

-0EFFF основное энергонезависимое ОЗУ;

F000-0F600 пространство устройств ввода/вывода;

F600-0FFFF системная область (IRAM 1 Кб и SFR’s);

-11FFF адресное пространство внешних устройств 1;

-17FFF flash - 2 модуль ПЗУ (24 Кб);

-2FFFF flash - 3 модуль ПЗУ (24 Кб);

-3FFFF дополнительное ОЗУ (64 Кб).

-FFFFF адресное пространство внешних устройств 2.

Для микросхем выделяется до 256 байт адресного пространства в области 0F000-0F600 (таблица 3.5).

Распределение портов ввода/вывода микроконтроллера приведено в таблице 3.6.

Таблица 3.4 Регистр конфигурации RP0

Биты	Обозначение	Функция
6,7	BUSTYPE	Режим работы шины адреса/данных 00 - 8 разр., немультплекс. 01 - 8 разр., мультплекс. 10 - 16 разр., немультплекс. 11 - 16 разр., мультплекс.
8	WRC	разрешение сигнала -WRH
9,10	CSSEL	Разрешение формирования -CS 11 - разрешены -CS(4-0) 01 - разрешены -CS(1-0) 00 - разрешены -CS(2-0) 10 - запрещены все
11,12	SASEL	Управление объемом памяти 11 - разрешены A16, A17 10 - разрешены А16-А23 00 - разрешены А16-А19
13-15	CLKCFG	Коэффициент умножения частоты генератора 111 - х4 110 - х3 101 - х2 100 - х5 000 - х1

* - выделены используемые в данном проекте значения.

Таблица 3.5 Адресное пространство ввода/вывода интерфейсных ИС

Адрес	Сигнал	ИС
0F000	-SW_CS	DD21
0F100	-CF1_CS	DD37
0F200	-CF2_CS	DD38
0F300	-MF1_CS	DD35
0F400	-MF2_CS	DD36

Таблица 3.6 Распределение портов ввода/вывода микроконтроллера

Порт	Сигнал	Функция
P1.0-P1.11	-PCM_EN(0-11)	Разрешение вывода на системную шину каналов STo0-STo11
P1.12-P1.13	-GSTI_EN(0-1)	Разрешение ввода из системной шины каналов STi12-STi13
P1.14-P1.15	-GSTO_EN(0-1)	Разрешение вывода на системную шину каналов STo12-STo13
P2.8-P2.11	-INT(0-3)	Внешние прерывания
P2.12	-TBF1	Прерывание передатчика MF кода 1
P2.13	-TBF2	Прерывание передатчика MF кода 2
P2.14	-RBE1	Прерывание приемника MF кода 1
P2.15	-RBE2	Прерывание приемника MF кода 2
P3.0	-RES_MF1	Сброс DD35
P3.1	-RES_MF2	Сброс DD36
P3.2	-RES_CF1
P3.3	-RES_CF2	Сброс DD38
P3.4	-RES_SW	Сброс DD21
P3.5	-WD_MF1	WatchDog сигнал DD35 (вход таймера T4)
P3.6	-WD_MF2	WatchDog сигнал DD35 (вход таймера T3)
P3.7-P3.9	LED1-LED3	Управление светодиодом HL1-HL3
P3.13	-RES_9041	Сброс DD15
P5.10	-OF_CF1	Переполнение DD37
P5.11	-OF_CF2	Переполнение DD38
P5.12	C2	Контроль частоты 2048 КГц (вход таймера T6)
P5.13	F0	Контроль частоты 8 КГц (вход таймера T5)
P6.5	-BUS_CON	Разрешение системной шины адреса/данных
P6.6	9041MODE	Управление режимом DD15
P6.7	-SYNC_EN	Разрешение вывода синхронизации на шину

4. АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МИНИ-АТС

4.1 Алгоритм опроса состояния комплектов

Циклический опрос состояния АК производится с периодом 100 мс. При этом производится считывание КИ0-31 CSTi из MT90820 интерфейса ST-BUS, сравнение полученных значений с предыдущими состояниями АК и формирование очереди на обслуживание занятия АК.

На блок-схеме алгоритма указаны следующие переменные:

- станционный номер абонента;- номер входного потока CSTi;- номер канального интервала входного потока CSTi;(i) - состояние АЛ, соответствующее текущему моменту времени i;(i) - байт маски для заблокированных АЛ;(i) - байт маски для обслуживаемых (занятых АЛ);- счетчик бит;adr - адрес последнего запроса в списке заявок на обслуживание АЛ (очередь 1);dta - данные, передаваемые в очередь 1(Na);adr - адрес последнего запроса в списке заявок на отбой АЛ (очередь 2);dta - данные, передаваемые в очередь 2(Na);

Требуемые табличные преобразования:- состояния АЛ (размер таблицы 128 бит=16 байт);- таблица блокировок АЛ (16 байт);- таблица занятых (обслуживаемых) АЛ (16 байта).

Алгоритм реализует анализ изменения значения сигнала SHK (Shift On Hook), поступающего с выхода SLIC каждой АЛ. Байт данных, соответствующий 8 АЛ сравнивается с предыдущим своим состоянием, и, в зависимости от того, в каком состоянии находился АК (заявки заблокированных АЛ не помещаются в очередь) формируются 2 очереди заявок - на занятие (SHK 1=>0) или на отбой АК (SHK 0 =>1).

4.2 Алгоритм обработки занятия

При занятии АЛ кодек переводится в состояние нормального энергопотребления , разговорный тракт соответствующей АЛ подключается к КИ сигнала «Готовность» (GSTo), формируется запрос на прием исходящего номера.

Для случая занятия АЛ при ответе на вызов со стороны другого абонента производится отключение сигнала «КПВ» для вызывающего абонента, отключение вызывного сигнала вызываемого абонента, соединение разговорного тракта.

Алгоритм, реализующий данные функции, показан на рис.4.2.

Переменные, используемые в данном алгоритме:

- текущий адрес данных обрабатываемого запроса;- станционный номер абонента;- номер КИ CSTo0-7, регистр В {16-31}.- номер канала CSTo0-7, регистр В {0-15}.(CMH0) - содержимое нижней /верхней памяти звена А разговорного тракта PCM0-7;(CMH1) - содержимое нижней/верхней памяти соединений интерфейса управления CSTi0-15;(CMH3) - содержимое нижней /верхней памяти соединений КС звена B входящих каналов тональной сигнализации SST0o;

Рис.4.2 Алгоритм обработки заявки на занятие (исходящий вызов, внутристанционный ответ)

- номер вызывающего абонента при внутристанционном соединении;- номер КИ разговорного PCMi тракта АЛ CallN;номер канала разговорного PCMi тракта АЛ CallN;- номер КИ разговорного PCMi тракта АЛ Na;номер канала разговорного PCMi тракта АЛ Na;adr - адрес последнего запроса в списке заявок на прием исходящего номера (очередь 3);dta - данные, передаваемые в очередь 3(Na);

Используемые преобразования (рис.6.3):

=Na[3-0]+16 - номер КИ CSTo0-7, регистр В кодека АЛ Na;=Na[7-5] - номер канала CSTo0-7, регистр В кодека АЛ Na;=Na[7-3] - номер КИ разговорного PCMi тракта АЛ Na;=Na[2-0] - номер канала разговорного PCMi тракта АЛ Na.

Табличные преобразования:(Na) - номер AЛ для соединения с АЛ Na вызывающего абонента;(Na) - таблица признака запроса на ответ для АЛ Na.

Рис.4.3 Принцип выделения номера канала и номера потока для разговорного и управляющего трактов из станционного номера абонента

4.3 Алгоритм обработки запроса на отбой комплекта

Запрос на отбой может поступать от АЛ в 3-х случаях: при наборе номера (при исходящем занятии), по окончании разговора со стороны звонившего абонента (отбой на входящей стороне) и со стороны исходящей стороны, как в случае внутристанционного, так и соединения по СЛ.

В любом случае, запрос на отбой поступает в очередь 3, как от программы определения состояния АЛ , так и от программы приема исходящего номера.

При поступлении запроса на отбой для исходящего абонента производится разрыв соединения разговорного тракта (перевод драйвера соответствующего КИ в высокоимпедансное состояние), подключение КИ входящей АЛ к КИ сигнала «Занято, Отбой» (КИ3 SST0o), перевод SLIC исходящей АЛ в режим низкого энергопотребления, снятие исходящей АЛ с обслуживания.

При поступлении запроса на отбой со стороны любого абонента при отсутствии соединения (отбой одной АЛ) производится отключение разговорного тракта данной АЛ и отключение SLIC данной АЛ. Данный тип отбоя идентифицируется по значению элемента массива TablPr(Na).

При поступлении запроса на отбой со стороны входящего абонента производится разрыв соединения разговорного тракта, подключение КИ исходящей АЛ к КИ сигнала «Занято, Отбой» (КИ3 SST0o), перевод SLIC входящей АЛ в режим низкого энергопотребления, снятие входящей АЛ с обслуживания.

Алгоритм показан на рис.4.4 (переменная DisMode - тип отбоя: 0 - входящий, 1 - исходящий).

цифровая система коммутация

Рис.4.4 Алгоритм обслуживания заявок на отбой

4.4 Дисциплина обслуживания и алгоритм функционирования ПО

Ядро ПО мини-АТС составляет ОС реального времени (например ОС Nucleus или QNX), так как все процедуры, осуществляющие обслуживание оборудования мини-АТС синхронизированы с определенными моментами времени.

Основными квантами времени являются:- 10 мс, период сканирования АК, КСЛ при наборе и трансляции номера (входящего и исходящего) для каждого канала;- 40 мс, период сканирования КСЛ для определения занятия и отбоя;- 100 мс, период сканирования АК для определения занятия и отбоя.

Данные требования соотносятся с параметрами сигналов набора (период 10 мс при импульсном наборе, 40 мс для тональной сигнализации), с требованиями к времени реакции КСЛ для внестанционных соединений.

Таким образом, диспетчер процедур должен обеспечить привязку запуска отдельных процедур ко времени наименьшего кванта времени t1. Это возможно реализовать при помощи прерывания от внешнего таймера (аппаратного) с периодом t1.

ОС выполняет диспетчеризацию программ обслуживания оборудования коммутации, а также функции технического обслуживания, такие как опрос консоли оператора, интерфейса с PC; последние процедуры не относятся непосредственно к функциям коммутации, поэтому их выполнение не привязывается к перечисленным выше квантам времени, а выполнение производится в моменты времени, свободные от выполнения задач по обслуживанию телефонной нагрузки. Общий алгоритм функционирования ОС показан на рис.4.5.

Данная блок-схема позволяет сделать приближенную оценку требуемой производительности контроллера, требуемую для обслуживания заданной телефонной нагрузки.

Рис.4.5 Структурная блок-схема алгоритма функционирования ОС мини-АТС

5. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПРОЦЕССОРА

Разработка принципиальной схемы производилась для блока процессора мини-АТС.

Основные микросхемы, применяемые при построении блока процессора, коммутационной системы были выбраны при проработке функциональной схемы проекта, это:F163 - микроконтроллер; - цифровая пространственно-временная КС.

При разработке использовались также логические ИС серии 74HCхх (КР1564). Вместо микросхем данной серии допускается также применение ИС серии 74ACTхх (КР1594).

Разработанная в соответствии с функциональными схемами (ЦТРК 2004.94651.Э2.1 и ЦТРК 2004.94651.Э2.2) принципиальная схема блока процессора (ЦТРК 2004.94651.Э3) приведена в приложении.

Микроконтроллер DD20 включен в соответствии с функциональной схемой. ИС DD22,23 используются в качестве регистра-защелки адреса для формирования демультиплексированной шины адреса/данных. Для построения основного ОЗУ контроллера емкостью 64Кб применены 2 ИС статического ОЗУ ZMD 637256 (DD29, DD30) с возможностью сохранения данных при выключении питания. Таким образом обеспечивается сохранность данных при аварийном или умышленном выключении питания контроллера без применения автономного дополнительного источника питания.

В пределах 256Кб системной памяти контроллер (при необходимости ) может использовать дополнительное ОЗУ объемом 64Кб, построенное на ИС СОЗУ UM62256 (DD31, DD32). Доступ к ОЗУ - 16-разрядный.

Системное генераторное оборудование включает в себя задающие кварцевые генераторы с температурной стабилизацией ZQ1-ZQ3 (PTI ХСО3022) на частоты 16384 КГц (тактовая частота DD20), 20480 КГц (для многочастотных приемников-передатчиков), 20 МГц для получения сигналов синхронизации шины ST-BUS. Каждый генератор имеет фильтр по цепям питания (L1C1C2, L2C4C5, L3C6C7). Допустимая нестабильность частоты не превышает ±5 ppm, что находится в пределах нормы для первичного оборудования c частотой синхронизации 2048 КГц.

Синхрогенератор шины ST-BUS выполнен на ИС MT9041B (DD15). В состав ИС входит тактовый генератор 16384 КГц, ФАПЧ, делители частоты и схема управления генератором. На выходе DD15 формируются сигналы битовой синхронизации C2, С4, С16, а также F0 и F1.

На вход внешней синхронизации DD15 (PRI) поступает сигнал F0 от резервного (основного) контроллера. Таким образом обеспечивается синхронизация при работе контроллеров в горячем резерве. При помощи сигнала MS DD15 может быть переведена из ведущего в ведомый режим и наоборот. Схема на элементах DD17, DD18 обеспечивает получение сигналов канальной синхронизации -F1 (-F1х_MF - 0 и 1 КИ многочастотных приемопередатчиков, F1х - синхронизация КИ внешних комплектов).

КС и схема доступа к шине управления (CST) выполнена на ИС DD21. Доступ к внутренним регистрам производится через 16-разрядную мультиплексированную шину адреса данных. Для надежного чтения и записи данных используется сигнал подтверждения данных -DTA, который поступает на вход готовности READY микроконтроллера. Для возможности внутрисхемного тестирования работоспособности ИС используется предусмотренный интерфейс JTAG IEEE-1149.1 (разъем X2).

Схема конференц-связи построена на ИС DD37, DD38 (M34116).

Приемники и передатчики в коде «2 из 6» - DD35, DD36 (M-986-2A1) и образуют 4 приемника, 4 передатчика, использующих КИ0,1 потоков GST0, GST1.

Схема начальной установки содержит DD11, DD12 - схема мониторинга питания и формирования сигнала сброса микроконтроллера. На остальную часть процессора сигнал сброса поступает с выхода RSTOUT DD20. Для формирования сигналов сброса также дополнительно используются элементы DD27, DD28. Дешифрация адресного пространства ввода/вывода производится элементами DD24, DD25. Сигналы управления системной шиной (разрешение передачи -BUS_EN и направление передачи данных BUS_DIR) формируются элементами DD27A, DD34A-B, DD33A. Переключатели J1, регистр DD13 образуют схему инициализации процессора. Управление регистром производится выходным сигналом триггера DD14. Для сопряжения асинхронного последовательного порта микроконтроллера с интерфейсом RS-232 используется ИС DD19, которая включает в себя преобразователь напряжения и схему преобразования уровней. Для формирования системной шины использованы буферные элементы DD1-DD9, DD19. Для защиты выходов микросхем от возможных перегрузок использованы резисторные матрицы RR1-RR6, а также сопротивления R11-R14. Плата процессора подключается к кросс-плате блока с помощью 96-контактного разъема X1.

Для защиты платы по питанию используются быстродействующий диод VD1 и стабилитрон VD2. Фильтрация и развязка по питанию производится с помощью дросселя L4 и конденсаторов C9-C35.

Максимальный ток, потребляемый процессором при напряжении питания +5В , составляет около 800 мА. Максимальная потребляемая мощность 4,0 Вт.

6. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ

Конструктивно контроллер выполняется в виде ТЭЗ на одной плате.

Разработка печатной платы устройства проведем в среде Protel EDA PCB editor v.3.24 на основании схемы электрической принципиальной.

Система проектирования электронной аппаратуры Protel EDA PCB editor v.3.24 является интегрированным набором специализированных программных пакетов, работающих в интерактивном режиме. Средства системы позволяют проектировать принципиальные схемы, печатные платы, в том числе и многослойные.

Программные средства Protel EDA позволяют автоматизировать процесс проектирования печатных плат. Данная система позволяет провести размещение элементов на печатной плате, автоматическую трассировку соединений, произвести проверку в соответствии с правилами проектирования, получить конструкторскую документацию и подготовить информацию для производства плат на технологическом оборудовании. Набор взаимосвязанных компонентов обеспечивает сквозное проектирование радиоэлектронной аппаратуры. При этом возможно использовать уже существующие в библиотеки корпусов радиоэлементов. Возможно их дополнение.

Система Protel EDA работает в среде Windows на персональном компьютере IBM PC AT. Использование данного пакета прикладных программ позволило получить готовые для производства печатной платы файлы трассировки печатных проводников для каждого слоя в отдельности, а также таблицы координат для сверлильного станка.

При трассировке использовались следующие параметры:

· ширина печатных проводников 0,25 мм;

· минимальное расстояние между печатными проводниками 0,25 мм;

· диаметр переходных отверстий 0,4 мм;

· диаметр контактных площадок переходных отверстий 0,6 мм;

· используемые слои - верхний, нижний, внутренние 1-4.

Печатная плата имеет ширину 145 мм и длину 295мм. Плата из фольгированного стеклотекстолита, с металлизацией отверстий, 6-и слойная. Для сигнальных проводников используются 2 внешних и 2 внутренних слоя платы. Другие 2 внутренних слоя выполнены сплошными и используются в качестве проводников питания GND (общий) и Vсс (+5 В). Данный выбор организации проводящих слоев позволил получить достаточно плотное размещение элементов, а также необходимую механическую жесткость плате. Элементы располагаются с одной стороны печатной платы. Максимальная высота элементов, установленных на плате - 10мм. Для подключения платы использован 96-контактный разъем Х1.

Используются следующие типы корпусов микросхем: (DD13);, DIP-16, DIP-20 (микросхемы 74ххх);

PLCC-44 (DD24, DD25); (DD26, DD27); (DD37); (ZQ1-ZQ3).

При монтаже элементов на печатную плату используется припой ПОС-61 и флюс ФПЭТ. Предельная температура припоя при пайке 250 °С. Предельное время нахождения выводов микросхем в расплавленном припое - 2с.

Чертеж общего вида печатной платы процессора, отображающий размещение элементов приведен в приложении (ЦТРК 2004.094651.ОВ).

7. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

7.1 Обзор рынка АТС малой емкости

Для того, чтобы оценить возможное положение на рынке разрабатываемой в данном проекте аппаратуры, а также выбрать аналог для экономического обоснования, рассмотрим существующее и предлагаемое в РФ оборудование для АТС малой и средней емкости.

В данный момент предлагаются мини-АТС и офисные АТС таких производителей, как Panasonic, NEC, Samsung, Siemens, а также некоторых отечественных производителей. При разработке мини-АТС, для достижения конкурентоспособности, учитывались параметры АТС данного класса именно зарубежных производителей, которые в настоящее время стали стандартом де-факто.

Это такие цифровые станции, как Panasonic KXTD-1232, KXTD-500, NEC NEAX7400 ICS и многие другие. Покупателя привлекают:

· отличные технические характеристики;

· широкий набор функциональных возможностей;

· развитая сеть сервисного, гарантийного и пост гарантийного обслуживания;

· возможности для расширения.

Не последнее место среди прочих занимает фактор известности торговой марки производителя. В то же время, АТС малой емкости зарубежного производства имеют относительно высокую стоимость, зачастую покупатель просто “переплачивает” за торговую марку. Иногда возникают проблемы совместимости с существующим отечественным оборудованием, тогда покупателю приходится идти на некоторые дополнительные затраты.

В то же время, на настоящий момент активно продвигаются на рынок учережденческих и сельских АТС малой емкости изделия российских производителей, таких как например ЗАО «Мультиком СПб». Это такие АТС, как «МАКСИКОМ MXM120» - цифровая на 120 портов, и новейшая разработка этой компании - «МУЛЬТИКОМ D4000» - с емкостью от 100 до 1200 портов.

Несмотря на то, что отечественная электронная промышленность в настоящее время несколько отстает по сравнению с зарубежной, в изделиях отечественных производителей начинает активно использоваться распространенная элементная база таких фирм как Mitel, NEC, Teltone, Transwitch, SGS-Thomson и пр. известных производителей компонентов для средств телекоммуникаций. Это позволяет избежать потерь средств, времени на собственные разработки, испытания и сертификацию. Кроме того, таким образом достигается современный уровень разработки, гарантирующий долгое моральное нестарение и конкурентоспособность изделий.

Предполагается, что разработанная в данном проекте мини-АТС сможет быть конкурентоспособной на отечественном рынке. Для этого есть следующие основания:

· использована современная элементная база;

· реализован широкий набор основных и дополнительных функций;

· предусмотрены возможности для расширения;

· существующий уровень цен на цифровые АТС малой емкости исчисляется из значения до 60-80 USD за порт. В то же время реальная себестоимость гораздо ниже (что будет показано ниже).

Покупателями такого типа АТС на настоящий момент являются государственные и коммерческие организации, учреждения, производственные предприятия, и предприятия связи.

7.2 Выбор аналога для сравнения

В процессе проведения экономического обоснования были рассмотрены различные типы мини-АТС, сравнимые с разрабатываемым изделием по своим характеристикам. В связи с тем, что производство разрабатываемой АТС предусматривается в РФ, то преимущество было отдано изделиям отечественных производителей, так как существует возможность реально оценить и сравнить рыночную стоимость, эксплуатационные и прочие затраты.

Как наиболее близкая по техническим и функциональным характеристикам для сравнения была выбран в качестве аналога АТС «МАКСИКОМ MXM120» ЗАО «Мультиком СПб» в предлагаемой стандартной конфигурации BS24100 :

число аналоговых АЛ - 90;

число СЛ E1 - 1 (30 каналов).

По состоянию цен на февраль 2000 г. цена данной конфигурации с учетом НДС (20%) составляет 3844 USD или 111476 руб. Данная информация получена с официального сайта www.multicom.ru компании «Мультиком СПб».

Базовая конфигурация не включает в себя платы расширения, которые устанавливаются для конференц-связи и тонального набора номера.

7.3 Расчет интегрального показателя качества

Сравним технико-экономические показатели разрабатываемой мини АТС и базового варианта (мини-АТС МХМ12 BS24100).

Таблица 7.1 Сравнение технико-экономических показателей

№ п/п	Показатель	Вес, a_i	новый вариант		МХМ120 BS24100
			Оценка,b_2i	Приведенное значение (B₂)	Оценка,b_1i	Приведенное значение (B₁)
1	Емкость КС	0,05	10	0,5	10	0,5
2	Поддержка ISDN	0,25	8	2	7	1,75
3	Конференц-связь	0,1	10	1	0	0
4	Тональный набор	0,1	10	1	0	0
5	Надежность	0,15	8	1,2	6	0,9
6	Расширение емкости	0,15	6	0,9	5	0,75
7	Габариты	0,05	4	0,2	6	0,3
8	Потребляемая мощность	0,05	9	0,45	7	0,35
9	Ремонтопригодность	0,1	7	0,7	7	0,7
10	Всего	1		7,955,25

Интегральный коэффициент качества равен

(7.1)

7.4 Расчет стоимости изготовления опытного образца

В стоимость изготовления опытного образца включается стоимость материалов, комплектующих для изготовления опытного образца, оплата труда сотрудников, общепроизводственные и прочие расходы.

График ОКР приведен в таблице 7.2.

Заработная плата сотрудников занятых при проектировании и изготовлении опытного образца рассчитывается исходя из разряда, и определяется по таблице тарифных ставок с учетом того, что среднемесячный часовой рабочий фонд 168 часов.

Часовая тарифная ставка технического руководителя (гл. инженер) - 16 разряда:

/168 = 4,38 руб./час.

Часовая тарифная ставка программиста (инженер 3) - 12 разряда:

/169,2 = 2,79 руб./час.

Часовая тарифная ставка инженера (инженер 1,2) - 11 разряда:

/169,2 = 2,41 руб./час.

Часовая тарифная ставка техника (техник ) - 6 разряда:

/169,2 = 1,3 руб./час.

Основной фонд оплаты труда при ОКР составляет Ф₁=4822,66 руб.

Дополнительный фонд оплаты труда определим на уровне 50% от основного, то есть

Ф₂=З1*0,5=0,5*4822,66=2411,33 руб.

Отчисления в фонд соц. страхования составляют 38,5% от общего фонда оплаты труда:

О₁=(Ф₁+Ф₂)*0,385=(4822,66+2411,33)*0,385= 2785,08 руб.

Стоимость оплаты труда составит:

З₁=О₁+Ф₁+Ф₂=4822,66+2411,33+2785,08=10019,07 руб.

Стоимость материалов и комплектующих (таблицы 7.3 и 7.4) составляет М₁=33761 руб. Затраты на материалы, комплектующие и прочее, которые появляются при отладке и испытаниях определим на уровне 50% от стоимости M₁, то есть

М₂=0,5*М₁=33761*0,5=16880,5 руб.

Общие затраты на материалы и комплектующие при разработке

М₃=М₁+М₂=33761+16880,5=50641,5 руб.

Дополнительные общепроизводственные затраты определим на уровне 100% от основного фонда оплаты труда:

З₂=Ф₁=4822,66 руб.

Также следует учесть внепроизводственные расходы, связанные, например с сертифицированием изделия, на уровне 3…5% от производственной себестоимости. Таким образом, себестоимость разработки составит:

З₃=0,05*(M₃+З₁+З₂)=0,05*(50641,5+10019,07+4822,66)= 3274,16 руб.

Полная производственная себестоимость разработки и изготовления опытного образца составит

С₀=М₃+З₁+З₂+З₃=50641,5+10019,07+4822,66+3274,16=68757,39 руб.

Статьи калькуляции сведены в таблицу 7.5.

Таблица 7.2 График проведения ОКР

Этап	Продолжительность работ, час	Январь				Февраль				Март				Апрель				Май		Исполнители		Оплата труда
		I	II	III	IV	I	II	III	IV	I	II	III	IV	I	II	III	IV	I	II	Должность	Разряд	Ставка, руб.	Сумма, руб.
Разработка ТЗ	42																			гл. инженер инженер 1	16 11	4,38 2,41	183,96 101,22
Подготовка материала	84																			инженер 1 инженер 2 инженер 3	11 11 12	2,41 2,41 2,79	202,44 202,44 234,36
Разработка структурной схемы	42																			инженер 1 инженер 2	11	2,41	101,22
Разработка комплекта функциональных схем	42																			инженер 1 инженер 2	11 11	2,41 2,41	101,22 101,22
Разработка комплекта принципиальных схем	126																			инженер 1 инженер 2	11 11	2,41 2,41	202,44 202,44
Разработка ПО	168																			инженер 2 инженер 3	11 12	2,41 2,79	404,88 820,26
Разработка конструкции	84																			инженер 1 техник	11 6	2,41 1,3	101,22 109,2
Изготовление опытного образца	126																			инженер 1 техник	11 6	2,41 1,3	202,44 109,2
Проведение тех. доработок и настройка опытного образца	168																			инженер 1 инженер 2 техник	11 11 6	2,41 2,41 1,3	303,66 303,66 163,8
Настройка ПО	252																			инженер 2 инженер 3	11 12	2,41 2,79	202,66 351,54
Оформление КД	42																			гл. инженер инженер 1 инженер 3	16 11 12	4,38 2,41 2,79	183,96 101,22 117,18
Всего	714																						4822,66

Таблица 7.3 Стоимость комплектующих платы процессора

Комплектующее и материалы	Количество	Цена, руб.	Стоимость, руб.
Вилка BH-16	1	шт.	2	2
Вилка BHR-96	1	шт.	12	12
Вилка DPRS-09M	1	шт.	12	12
Генераторы кварцевые	3	шт.	40	120
Джампер	1	шт.	2	2
Диод 1N5820	1	шт.	1,5	1,5
Дроссели ВЧ	5	шт.	2	10
Кнопка ASC-1105S	1	шт.	4	4
Конденсаторы	28	шт.	0,4	10,4
Конденсаторы электролитические	11	шт.	1,2	13,2
Микросхема MT9041B	1	шт.	437	437
Микросхема MT90820	1	шт.	1200	1200
Микросхема ST10F163	1	шт.	1250	1250
Микросхема TC232	1	шт.	32	32
Микросхемы M34116	2	шт.	348	698
Микросхемы UM62256	2	шт.	75	150
Микросхемы M-986-2A1	2	шт.	225	450
Микросхемы MC36064, MC36164	2	шт.	25	50
Микросхемы ZMD637256	2	шт.	240	480
Микросхемы серии 74HC	24	шт.	12	288
Плата печатные	4,425	дм²	75	331,8
Резисторные сборки	13	шт.	1,2	15,6
Резисторы	6	шт.	0,1	0,6
Светодиоды	3	шт.	0,5	1,5
Стабилитрон BZX85C5V6	1	шт.	1,5	1,5
Крепежные изделия	-	-	-	40
Всего				5648,10
Транспортные и прочие расходы				282,4
Итого				5930,5

Таблица 7.4

Стоимость комплектующих и модулей базовой конфигурации

Модули	Количество, шт.	Цена, руб.	Стоимость, руб.	Примечание
Плата процессора (основного и резервного)	2	5930,5	11861
Плата АК (8 аналоговых АЛ)	12	1300	156001)
Блок питания (основной и резервный)	2	1500	30001)
Конструктив	1	400	400
Плата СЛ (30 каналов E1)	1	2400	24001)
Модуль ввода (кросс)	1	500	500	1)
Всего (M₁)			33761

Примечания:

1) Так как данные модули в проекте не разрабатывались, то приведено среднее предполагаемое значение цены

Таблица 7.5 Статьи калькуляции при ОКР

Статья	Стоимость, руб.
Материалы и комплектующие (М₁, табл.7.4)	33761
Дополнительные затраты на материалы и комплектующие (М₂=0,5M₁)	16880,5
Общие затраты на материалы и комплектующие (M₃)	50641,50
Основной ФОТ (Ф₁)	4822,66
Дополнительный ФОТ (Ф₂=0,5Ф₁)	2411,33
Отчисления на соц. страхование (О₁=0,385*(Ф₁+Ф₂))	2785,08
Общая стоимость оплаты труда (З₁=О₁+Ф₁+Ф₂)	10019,07
Дополнительные производственные затраты (З₂=Ф₁)	4822,66
Дополнительные внепроизводственные затраты (З₃=0,05*(З₁+З₂+M₃))	3274,16
Итого (себестоимость разработки и изготовления опытного образца C₀)	68757,39

7.5 Расчет производственной себестоимости

Рассчитаем себестоимость производства одной мини-АТС в базовой конфигурации и заводскую цену изделия.

Эта стоимость определяется стоимостью материалов и комплектующих, оплатой труда рабочим и величиной прочих производственных затрат.

По оценкам потребностей рынка и возможностям сбыта, требуемый объем может составить до 50 мини-АТС в год (в базовой конфигурации).

Определим уровень производства N=4 шт. в месяц (48 шт. в год). Для производства такого количества мини-АТС требуется следующий персонал:

Таблица 7.6

Специальность	Число человек	Разряд	Стоимость оплаты труда, руб./мес.
			по тарифной сетке	В месяц, всего	на 1 изделие
Инженер -электронщик	2	11	405	810	202,5
Инженер - программист	3	12	460	1380	345
Техник	3	6	220	660	165
Всего	8	-	-	2850713,50

Таким образом, основной фонд оплаты труда при производстве из расчета на 1 мини-АТС составит

Ф₁=713,5 руб.

Дополнительный фонд оплаты труда определим на уровне 50% от основного, то есть

Ф₂=0,5*З₁=0,5*713,5=356,75 руб.

Отчисления в фонд соц. страхования составляют 38,5% от общего фонда оплаты труда:

О₁=(Ф₁+Ф₂)*0,385=(713,5+356,75)*0,385=412,04 руб.

Стоимость оплаты труда составит:

З₁=О₁+Ф₁+Ф₂=713,5+356,75+412,04 =1482,29 руб.

Стоимость материалов и комплектующих (таблицы 7.3 и 7.4) составляет

М₁=33761 руб.

Дополнительные общецеховые затраты определим на уровне 100% от основного фонда оплаты труда:

З₂=Ф₁=713,5 руб.

Общепроизводственные затраты определим на уровне 80% от основного ФОТ:

З₃=0,8*Ф₁=0,8*713,5=570,8 руб.

Затраты на износ оборудования - 150% от основного ФОТ:

З₄=1,5*Ф₁=1,5*713,5=1070,25 руб.

Так как предполагается, что разработка и производство мини-АТС будет производиться одним юридическим лицом, то внесем также в себестоимость изделия стоимость ОКР, при условии, что все разработки должны окупиться за 1 год.

З₅=С₀/N_изд=68757,39 /48=1432,44 руб.

Внепроизводственные расходы, учитываемые в себестоимости, составляют 3…5% от вышеперечисленных затрат на производство:

З₆=0,05*(З₁+З₂+З₃+З₄+З₅+M₁)=

=0,05*(1482,29+713,5+570,8+1070,25+1432,44)=263,46 руб.

Итого производственная себестоимость составит:

С_П=З₁+З₂+З₃+З₄+З₅+З₆+M₁=

=1482,29+713,5+570,8+1070,25+1432,44+263,46+33761=39293,74 руб.

Заложим уровень рентабельности на уровне 40% от производственной стоимости. Прибыль от производства 1 мини-АТС в базовой конфигурации составит:

П₁=0,4*С_П=0,4*39293,74=15717,49 руб.

Отпускная цена предприятия составит:

Ц= С_П+П₁=39293,74+15717,49=55011,23 руб. (без учета НДС)

НДС=0,2*(С_П+П₁)=0,2*(39293,74+15717,49)= 11002,24 руб.

Ц_НДС=С_П+П₁+НДС=39293,74+15717,49+ 11002,24=66013,47 руб. (с учетом НДС)

Сравнение показывает, что цена данной мини-АТС ниже цены аналога (п.7.2.), которая составляет Ц_А=111476 руб.

Показателем цены для покупателя является стоимость 1 порта АТС. Так, для аналога она составляет 111476/128=870,90 руб., или 30,03 USD. Для разрабатываемой мини-АТС цена одного порта составляет 66013,47 /128=515,73 руб. (17,78 USD).

Статьи калькуляции внесены в таблицу 7.7.

Таблица 7.7 Статьи калькуляции при производстве мини-АТС из расчета на 1 изделие

Статья	Значение, руб.
Материалы и комплектующие (М₁)	33761
Основной ФОТ (Ф₁)	713,5
Дополнительный ФОТ (Ф₂)	356,75
Отчисления на соц. страхование (О₁=0,385*(Ф₁+Ф₂))	412,04
Стоимость оплаты труда (З₁=О₁+Ф₁+Ф₂)	1482,29
Общецеховые затраты (З₂=Ф₁)	713,5
Общепроизводственные затраты (З₃=0,8*Ф₁)	570,8
Затраты на износ оборудования (З₄=1,5*Ф₁)	1070,25
Затраты на разработку (З5=С₀/N_изд)	1432,44
Дополнительные внепроизводственные затраты (З₆=0,05*(З₁+З₂+З₃+З₄+З₅+M₁))	263,46
Производственная себестоимость (С_П=З₁+З₂+З₃+З₄+З₅+З₆+M₁)	39293,74
Прибыль (П₁=0,4*С_П)	15717,49
НДС (0,2*(С_П+П₁))	11002,24
Цена без учета НДС (Ц=С_П+П₁)	55011,23
Отпускная цена предприятия (Ц_НДС=С_П+П₁+НДС)	66013,47

7.6 Расчет годового экономического эффекта

.6.1 Расчет сравнительного годового экономического эффекта у потребителя

Предполагается, что потребитель на данный момент не использует мини-АТС, но желал бы ее приобрести. Рассчитаем годовой экономический эффект от применения потребителем разработанной мини-АТС по сравнению с базовым вариантом - АТС МХМ12 BS24100. В таком случае, сравнительный годовой экономический эффект будет рассчитан по формуле :

Э_{ср.г.потр.}=(И₁*К_инт-И₂)-Е_н*(К₂-К₁*К_инт) , (7.2)

где И₁ - эксплуатационные издержки при применении аналога, руб.;

И₂ - эксплуатационные издержки при применении разрабатываемой мини-АТС, руб.;

К₁, К₂ - капиталовложения потребителя при использовании базового и разрабатываемого варианта, руб.;

Ен - предполагаемый коэффициент экономической эффективности капиталовложений.

Рассчитаем величину эксплуатационных издержек у потребителя. Они будут складываться из оплаты стоимости монтажных, наладочных работ, обслуживания станции, а также отчислений на амортизацию. Так как мини-АТС эксплуатируется в уже используемом помещении, то оплату за помещение не учитываем. Затраты на электроэнергию учитываются при вычислении интегрального показателя качества. Предположим также, что при установке прокладывается 3840 м телефонного кабеля (96 абонентов, 40 м в среднем на абонента).

Информация о стоимости работ по монтажу, наладке и обслуживанию получена на сайте компании «ТЕХНО-АРС» (г. Москва).

Таблица 7.8 Статьи затрат потребителя

Статья	Значение	Количество работ	Цена, руб.
			Аналог	Проект
а) Единовременные работы
Поставка материалов и комплектующих (Р₁)	5% от стоимости	-	5573,8	3300,67
Установка оборудования (Р₂)	10% от стоимости	-	11147,6	6601,34
Кабельные работы с учетом стоимости расходных материалов (Р₃)	8 руб./м	3840 м	30720	30720
б) Периодические, в расчете на 1 год
Программирование АТС (Р₄)	1500 руб./день	10 дней	15000	15000
Консультации (Р₅)	5% от стоимости	-	5573,8	3300,67

Предполагаемый срок эксплуатации (морального и физического старения) составляет T=10 лет. Амортизационные отчисления производятся в течение всего этого срока.

И₁=(P₁+P₂+P₃+Ц)/T+P₄+P₅=

=(5573,8+11147,6+30720+111476)/10+15000+5573,8=36465,54 руб.

И₂=(P₁+P₂+P₃+Ц)/T+P₄+P₅=

=(3300,67+6601,34+30720+66013,47)/10+15000+3300,67=28964,21 руб.

К капиталовложениям отнесем цену оборудования, а также стоимость единовременных работ по установке и налаживанию (цена аналога без учета НДС вычислится как 0,8 от известной цены с НДС).

К₁=P₁+P₂+P₃+0,8*Ц_НДС=

К₂= P₁+P₂+P₃+Ц=3300,67+6601,34+30720+66013,47=106635,48 руб.

Предполагаемый коэффициент экономической эффективности капиталовложений выберем E_Н=0,25. Тогда , по формуле 7.2 сравнительный годовой экономический эффект составит:

Э_{ср. г потр.}=(И₁*К_инт-И₂)-Е_н*(К₂-К₁*К_инт)=

=(36465,54*1,51-28964,21)-0,25*(106635,48-136622,2*1,51)= 51014,76 руб.

Оценим реальное значение эффективности капиталовложений потребителя при приобретении проектируемой мини-АТС по формуле:

Р=(И₁*К_инт-И₂)/(К₁*К_инт-К₂)=

=(36465,54*1,51-28964,21)/(136622,2*1,51-106635,48)= 0,26

Так как P>E_Н, то можно считать, что приобретение разрабатываемой мини-АТС будет выгодным вложением средств для потребителя.

7.6.2 Расчет годового экономического эффекта у изготовителя

Ожидаемый годовой экономический эффект для изготовителя представляет собой чистую прибыль, полученную при производстве разрабатываемой мини-АТС, которая может быть оценена по формуле [5]:

Э_{г.ож. изг.}=П_ч=(П₁-П₁*0,3)*N,

где

П₁ - прибыль, получаемая от производства одного изделия

(П₁=Ц-С_П);

Ц - цена (без учета НДС);

С_П - себестоимость;- объем производства, в год.

Коэффициент 0,3 отражает налог на прибыль.

Значения величин П₁, Ц, С_П, N были рассчитаны в п.7.5.

Таким образом:

Э_{г.ож. изг.}=( 15717,49-0,3*15717,49)*48=528107,66 руб.

8. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТА

8.1 Экологичность и безопасность при эксплуатации

Разрабатываемая в данном проекте мини-АТС предназначена для использования на предприятиях, учреждениях или (при использовании в качестве удаленных концентраторов или сельских АТС) в специальных помещениях. Данный тип оборудования предназначен для установки, налаживания и настройки только квалифицированным персоналом, что должно быть отражено в инструкции по эксплуатации. Данная система коммутации представляет собой в некоторой степени автономное устройство, предназначенное для долгой необслуживаемой эксплуатации.

Рассмотрим вопросы экологичности и безопасности эксплуатации разрабатываемой в данном проекте системы. Данная мини-АТС предусматривает автономную продолжительную работу без вмешательства человека. Поэтому особое внимание следует уделить тем промежуткам времени, когда система взаимодействует с человеком, то есть монтаже, наладке или других регламентных работах. Однако, и при автономной работе могут возникать конфликтные ситуации, как реакция на условия окружающей среды или заранее непредусмотренное выполнение правил эксплуатации.

При проектирования оборудования были учтены различные факторы, снижающие возникновение опасности для окружающей среды и человека по вине конструкции. Рассмотрим случаи, возникают ситуации, ведущие к нарушению безопасности для окружающей среды и здоровья человека при эксплуатации.

Анализ конфликтных ситуаций произведем при помощи графического изображения «дерева причин», приведенного в приложении .

Из всех конфликтных ситуаций можно выделить две основные группы ситуации, при которых происходит полный выход из строя всего оборудования, и те, при которых возникает частичное нарушение работоспособности.

Как видно из графа, причинам возникновения всех ситуаций являются два основных фактора - природный и человеческий. Так как данная система предназначена для эксплуатации в помещениях, то участие человека в минимизации природного фактора сводится к обеспечению внутреннего соответствующего микроклимата (температура, влажность) помещения, а также выполнения норм пожарной безопасности.

Минимизация самого человеческого фактора достигается за счет автономности функционирования мини-АТС. Участие человека необходимо при монтаже, настройке оборудования, а также при проведения регламентных и прочих технических работ (например, при модернизации уже существующего оборудования).

Рассмотрим причины, которые могут привести к полному выходу оборудования из строя. Основными из них являются - механические повреждения, электрические повреждения и преднамеренный вывод из строя. Механические повреждения могут быть вызваны нарушениями правил установки оборудования (например, установка произведена в помещении с подвижными механизмами, корпус конструкции не был достаточно прочно закреплен), вследствие факторов окружающей среды, которые повлекли за собой разрушение помещения, вследствие нарушения правил пожарной безопасности.

Данные ситуации, в принципе, не могут быть предупреждены на этапе проектирования так как являются следствием нарушения правил установки и эксплуатации технических средств, а также природных факторов. Однако, наличие конструкционных особенностей, таких как закрытый корпус, наличие креплений и пр., позволяют уменьшить вероятность их проявления.

Так как внутри мини-АТС, за исключением цепей электропитания, нет напряжений выше 100 В постоянного тока со значениями выше 100 мА, и (в случаях использования аналоговых телефонных линий) переменного напряжения вызывного сигнала с амплитудным значением 120 В и током до 20 мА, то электрические повреждения, которые приводят к полной неработоспособности системы, могут быть вызваны нарушениями в цепях электропитания, попаданием внешних высоковольтных потенциалов во входные цепи (абонентские и соединительные линии), а также вследствие факторов внешней среды.

Для исключения нарушений в цепях электропитания предусмотрены схемы электрической и термической защиты блоков питания, а также наличие фильтров на вводе электропитания. Кроме того, помещение, в котором располагается оборудование, обязательно должно быть оснащено заземлением. В помещениях, где производится установка мини-АТС (например, офисы) обычно имеется другая электронная аппаратура, поэтому данные требования в большинстве случаев соблюдаются и участие человека в минимизации влияния данных факторов сводится к соблюдению правил установки и периодической проверке электрооборудования помещения. Эксплуатационные мероприятия предусматривают правильную эксплуатацию оборудования и правильное содержание помещения, удовлетворяющее требованиям СНиП 245-71.

Защита по входным цепям (абонентские и соединительные линии) особенно актуальна в случаях, когда данная мини-АТС используется в качестве сельской АТС, удаленного коммутатора или на производствах с факторами повышенной опасности. Каждая абонентская линия подключается к мини-АТС через термические реле, которые защищают входные цепи от долгого воздействия посторонних потенциалов. Также имеются схемы защиты от перенапряжений, состоящих из разрядников (напряжение пробоя 300 В), «электронных предохранителей» - схем ограничения входного напряжения до уровня 120 В с напряжением пробоя до 12 КВ.

Причинами выхода из строя оборудования мини-АТС могут стать также факторы микроклимата помещения, такие как влажность и температура. Допустимыми являются: относительная влажность воздуха от 50 до 95%, температура воздуха от +15 до +45^оС. Если эксплуатация мини-АТС предусматриваемся в офисе, то, как правило, влияние этих факторов минимально, так как в офисах , как правило, устанавливаются системы поддержания микроклимата (или кондиционеры в крайнем случае). Не допускается превышения значения влажности и температуры. Также запрещается эксплуатация мини-АТС в неотапливаемых помещениях с температурой воздуха ниже +10^оС, так как конденсация водяных паров может привести к появлению электрических пробоев и разрушению оборудования.

Фактор вредительства также не следует исключать из возможных причин выхода из строя системы, так как связь в настоящее время становится очень важной для работы предприятий и организаций, и может возникнуть ситуация, в которой объектом повышенного внимания в плане вредительства становится АТС учреждения. Влияние данного фактора снижается с помощью ограничения доступа персонала и посторонних людей в помещение, в котором находится мини-АТС, а также может быть даже и ведения журнала обслуживания станции.

Факторы, которые могут привести к частичным нарушениям в работе мини-АТС, в основном являются следствиями человеческого фактора. Нарушения функционирования АТС не может напрямую нанести серьезного материальным ущерба (за исключением следствий потери и искажения информации), а также ущерба здоровью человека.

Нарушения в работе АТС могут возникнуть по следующим причинам: выход из строя отдельных узлов и элементов, ошибки в программном обеспечении, нарушения в цепях передачи данных.

Выход из строя отдельных элементов может возникнуть в случае использования бракованных компонентов (нарушения не выявлены или появились позже тренировок и испытаний), старения элементов (при превышения срока эксплуатации), механических повреждений, а также нарушений правил монтажа и эксплуатации. В последних случаях причиной нарушения становится только невнимательное отношение обслуживающего персонала.

Нарушения в работе также могут быть вызваны ошибками в каналах передачи данных. В большинстве случаев (абонентские каналы) такие ошибки не приводят к общему нарушению работы станции. В то же время, снижается качество обслуживания. Для исключения возникновения в цепях передачи данных при монтаже следует учитывать правила прокладки коммуникаций. Не следует проводить линии передачи данных рядом с сильными источниками электромагнитных излучений. Для прокладки линий связи использовать только специально отведенную телефонную канализацию. Прокладка проводов в помещении осуществляется на расстоянии не менее 30 см от проводки электропитания 220 В, запрещается параллельное расположение этих линий, перекрещивание. Во избежание механических повреждений линии должны быть проложены по возможности в менее доступных для человека местах, за исключением телефонных розеток.

Одним из факторов нарушений в работе мини-АТС могут явится нарушения в работе программного обеспечения. Данные нарушения могут иметь место как по причине недостаточной проработки ПО на стадии проектирования, так и при программировании и отладке. Поэтому необходимо ограничить доступ к данным, например введением паролей на использование программ и данных, влияющим на работу АТС в целом. Настройку, модификацию ПО должен производить только квалифицированный и специально обученный программист.

8.2 Меры защиты от воздействия вредных факторов

При монтаже и настройке мини-АТС используются средства вычислительной техники. Вследствие этого оператор подвергается воздействию различных полей и излучений от монитора и системного блока.

Так же из-за статичной позы оператора возможно возникновение синдрома длительной статической нагрузки (СДСН), так как работы по настройке оборудования и ПО могут длиться продолжительное время.

Специалисты в области эргономики считают [11,12], что для работы на компьютере более всего подходят вертикальное и слегка наклонное положение человека за рабочим местом. Расстояние от глаз до дисплея должно немного превышать привычное расстояние между книгой и глазами. Форма спинки кресла должна повторять форму спины. Высота кресла должна быть такой, что бы не чувствовать давления на копчик или бёдра. Клавиатура должна быть установлена так, что бы не надо было далеко тянуться. Удобная высота стола важна если на нём располагается клавиатура. Если высоту стола нельзя регулировать, то можно изменить высоту кресла, а ноги поставить на скамеечку.

Наиболее приемлемыми для позы сидя считаются следующие значения углов между сегментами тела:

а) угол, образованный положением оси туловища и шеи -15^о;

б) угол, образованный положением оси туловища и оси бедра должен быть прямым или тупым (110^о-115^о);

в) угол, образованный осью бедра и голени, может быть в диапазоне 90^о-120^о;

г) для угла образованного осью голени и подошвой ступни, оптимально значение 95^o±5^o;

д) угол, образованный осью плеча и предплечья - 90^о является наиболее оптимальным, поскольку сгибающие и разгибающие мышцы сжимаются в равной степени; угол, образованный осью предплечья и кистью, равный 180^o , считается оптимальным, допустимое отклонение -10^o .

Количество вредных факторов, воздействующих на человека в процессе монтажа и наладки существенно уменьшено за счет того, что при данных операциях не требуется применения специализированного оборудования и материалов, такого, например, как паяльное оборудование.

Однако при использовании электроприборов при монтаже (электродрель, например), а также при неисправностях в цепях электропитания помещения и системы возможно поражение электротоком.

Действие электрического тока на организм человека может быть тепловым (ожог), механическим (разрыв тканей), химическим (электролиз) и биологическим (сокращение мышц, паралич дыхания и сердца).

При воздействии электрического тока и электрической дуги могут возникать общие и местные электротравмы. При местных электроравмах происходит местное повреждение организма человека. К ним относятся: электрические ожоги и знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия. Общие электротравмы (электрические удары) приводят к поражению всего организма - нарушению или полному прекращению деятельности органов дыхания (легких) и кровообращения (сердца), а так же других систем (судороги мышц, шок и др.).

Поражение электрическим током может быть при прикосновениях:

· к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

· к отключенным токоведущим частям, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате ошибочного включения.

Кроме того, может быть поражение напряжением шага при нахождении человека в зоне замыкания тока на землю.

Для предупреждения поражения электротоком необходимо предусмотреть: 1. Заземление всех металлических частей оборудования (металлических корпусов, электроинструмента), которые могут оказаться под напряжением, согласно требованиям ГОСТ 2.751-73, ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 21130-75.

2. Укрытие всех питающих кабелей и соединительных проводов, исключающее повреждение изоляции.

3. Выполнение "Правил технической эксплуатации электроустановок", а также требований ГОСТ 12.2.003-74, ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.7-83, ГОСТ 216.57-83, ГОСТ 21130-75.

Для предупреждения воздействия статического электричества необходимо предусмотреть:

1. Использование рабочей одежды из антистатического материала.

2. Отвод зарядов путем заземления оборудования.

Защитой от напряжения, появившегося на металлических корпусах приборов в результате нарушения изоляции, служит защитное заземление.

Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление уменьшает напряжение на корпусе относительно земли до безопасного значения, следовательно, уменьшается и ток, протекающий через тело человека.

Заземляющее устройство состоит из искусственных заземлителей: стальных труб (уголков) и контурной шины, расположенных непосредственно в земле, при помощи которых осуществляется надежное соединение с землей и создается малое сопротивление растеканию тока.

Различают контурное и выносное заземляющие устройства.

Контурное заземляющее устройство - размещение электродов по контуру (периметру) площадки на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Часто электроды размещаются по площадке равномерно, поэтому контурное заземляющее устройство называют также распределенным.

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Поэтому выносное заземляющее устройство называют также сосредоточенным.

Достоинством выносного заземляющего устройства является выбор места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое). Выносное заземление применяется при малых токах замыкания на землю и в установках до 1000 В.

Таким образом выносное заземление является оптимальным с точки зрения размещения его в здании (помещение, в котором размещается мини-АТС, может находиться на верхних этажах и не иметь соприкосновения с землей).

На всех этапах монтажа, настройки и при проведении регламентных работ рабочее место человека должно удовлетворять следующим требованиям:

- помещение должно иметь естественное и искусственное освещение, процент освещенности 1.2% на место;

· площадь не менее 6 м²; объем не менее 24м².

Освещенность в зоне рабочего стола 300 - 500 люкс. Для освещения рекомендуется применять люминесцентные лампы. В местных источниках света применяются лампы накаливания с расстоянием от глаз до экрана 600-700 мм.

Кроме того:

· рабочее место должно быть оборудовано подставкой для ног;

· допустимый уровень шума по ГОСТ 12.1.003-83 не должен превышать 50 дБ.

Температура окружающей среды и относительная влажность воздуха поддерживаются в соответствии с нормами ГОСТ 12.1.005-76. Колебания температуры на рабочем участке допускаются в пределах ±2°С, относительной влажности ±10%. В холодный период года температура в помещении должна быть 20-23°С, относительная влажность - 40-60%. В теплый период года температура - 21-24°С, относительная влажность - 40-60%. Движение потока воздуха должно быть минимальным при скорости потока не менее 0,5 м/с.

Помимо этого необходимо выполнять режим труда и отдыха, в частности, при 8-ми часовой рабочей смене перерывы продолжительностью 15 мин следует устанавливать через 2 часа от начала рабочей смены, через 2 часа после обеденного перерыва.

В процессе монтажа, настройки и эксплуатации мини-АТС существует опасность возникновения пожара. Причины пожара могут быть электрического и неэлектрического характера. К причинам электрического характера относятся:

· искрение в электрических устройствах;

· значительные электрические перегрузки проводов и обмоток электрических приборов;

· токи коротких замыканий, нагревающие проводники до высокой температуры, при которой может возникнуть воспламенение их изоляции. 3. Плохие контакты в местах соединения проводов, когда вследствие большого переходного сопротивления выделяется большое количество тепла;

· электрическая дуга, возникающая в результате ошибочных операций.

Причинами пожаров неэлектрического характера могут быть:

· неисправность отопительных приборов и нарушение режимов их работы;

· курение в пожароопасных помещениях;

· самовоспламенение некоторых материалов.

Защита сети от короткого замыкания обеспечивается реле и установочными автоматами. Необходимо также предусмотреть выключатели для отключения питания всех приборов в помещении. При перегрузке наиболее эффективными являются автоматические схемы защиты, теплое реле и плавкие предохранители.

Для защиты помещения от пожара на всех стадиях эксплуатации должны выполняться следующие нормы.

Весь пожарный инвентарь, противопожарное оборудование и первичные средства пожаротушения должны содержаться в исправном состоянии, находиться на определенном известном месте и к ним в любое время суток должен быть обеспечен беспрепятственный доступ. Все стационарные и переносные средства пожаротушения должны периодически проверяться и испытываться.

Для тушения пожара в используются огнетушители ОУ-8, ОХП-10 которые предназначены для тушения небольших очагов пожара. Огнетушители подвергаются периодической проверке и перезарядке. При возникновении пожара в необходимо немедленно выключить электропитание помещения рубильником и воспользоваться огнетушителем.

При возникновении пожара, помимо принятия мер по его ликвидации, необходимо также осуществить эвакуацию из опасной зоны работающего персонала.

8.3 Выводы по экологичности и безопасности проекта

Таким образом, рассмотрены основные вопросы, связанные с экологичностью и безопасностью проекта. Произведен анализ графа причин возникновения отказов и нарушений в работе разрабатываемой системы, ведущих к повышению экологической опасности и опасности для здоровья человека, разработаны рекомендации по уменьшению вероятности возникновения данных ситуаций. Возможная часть мер учтена непосредственно в процессе разработки оборудования мини-АТС.

Также были рассмотрены основные опасные и вредные воздействия, возникающие на стадиях монтажа, наладки и эксплуатации; дан их анализ , выработаны рекомендации по обеспечению безопасности на данных стадиях жизни мини-АТС. Рассмотрены характеристики выявленных опасных и вредных воздействий и возможные последствия для человека.

Разработан комплекс защитных мер от действия выявленных опасных и вредных факторов на человека.

Можно отметить, что экологичность и безопасность разработанной системы удовлетворяет современным условиям. Это достигается во многом благодаря значительной степени автоматизации работы мини-АТС, в силу которой воздействие вредных факторов на человека и окружающую среду снижено до минимума.

БИБЛИОГРАФИЯ

1 Автоматическая коммутация: Учебник для вузов/ О.Н. Иванова, М.Ф.Копп и др. - М.: Радио и связь, 1988;

2 Аналого-цифровая система связи «Исток»/под ред. Кабанова С.И. - М.: Радио и связь,1986;

3 Бакаева Т.Н. Безопасность жизнедеятельности Часть II : Безопасность в условиях производства: Учеб. пособие. Таганрог: ТРТУ, 1997;

4 Бесслер Р., Дойч А. Проектирование сетей связи: Справочник: Пер с нем. - М.: Радио и связь,1988;

5 Брусницын Ю.В. Методические указания по выполнению курсовых и дипломных проектов на тему «Экономическое обоснование инженерных разработок». Таганрог, 1993.

6 Кочегаров В.А., Фролов Г.А. Проектирование систем передачи информации .- М. Радио и связь, 1991;

7 Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. - М.: Радио и связь, 1982;

8 Морозов В.К., Долганов А.В. Основы теории информационных сетей: Учеб. Для студентов спец. «Автоматизация и механизация процессов обработки и выдачи информации». - М.: Высш. шк., 1987;

9 Непомнящий Е.Г. Экономика и управление предприятием: Конспект лекций. Таганрог, ТРТУ, 1997;

10 Ткачук К.Н., Сабарно Р.В., Степанов А.Г., Шкляренко Е.Г. Охрана труда и окружающей среды в радиоэлектронной промышленности. Учеб. пособие. Киев,1988;

11 Хембри Д. “Компьютер и здоровье”.Журнал “Мир ПК”. №2, 107-115 с;

12 Человек и дисплей/Г.М. Романов и др.-М.:Машиностроение, 1986. 360 с;

13 CCITT Red Book, Recommendation G.732 (1988) - Characteristics of primary PCM multiplex equipment operating at 2048 kbit/s;

14 COMBO II Programmable PCM CODEC/Filter Family Application Guide. National Semiconductor : Application Note 614, Gary Rothrock, October 1993;

15 DS5059, MT9041 T1/E1 System Synchronizer. MITEL Semiconductors, ISSUE 1 December 1998;

16 E2U0042-16-X2. MSM7705-01/02/03 4ch Single Rail CODEC. OKI Semiconductor, DS, 1996;

17 ETS 300 166: Transmission and Multiplexing (TM); Physical and electrical characteristics of hierarchical digital interfaces for equipment using the 2 048 kbit/s -based plesiochronous or synchronous digital hierarchies, ETSI August 1993;

18 ETS 300 248: Business Telecommunications (BT); Open Network Provision (ONP) technical requirements; 2 048 kbit/s digital unstructured leased line (D2048U) Terminal equipment interface, ETSI October 1993;

19 IMP8980D DS-2-98. IMP8980D PCM Digital Switch. IMP, Inc., 1998;

20 MH88617 Progammable SLIC with Ringing Amplification. MITEL Semiconductors, DS5037 ISSUE 3 August 1998;

21 MSAN-126 ST-BUS Generic Device Specification (Rev. А, В) Application Note. MITEL Semiconductors;

22 MSAN-123 The MT8980 and the MT8981 Digital Crosspoint Switches, Application Note. MITEL Semiconductors, ISSUE 1, June 1986;

23 MSAN-131 Subscriber Line Interface for Digital Switching Systems Application Note. MITEL Semiconductors, June 1995;

24 MT8889C Integrated DTMF Transceiver with Adaptive Micro Interface. MITEL Semiconductors, MT8889C DS, ISSUE 6 ,March 1997;

25 MT9075B E1 Single Chip Transceiver. MITEL Semiconductors, DS5025, ISSUE 2, October 1998;

26 MT90820 Large Digital Switch. MITEL Semiconductors, DS6027, ISSUE 5, June 1998;

27 ST10F163, 16-bit MCU with 128K on-chip Flash Memory, doc. 7099474 A, SGS-THOMSON Microelectronics, November 1998

28 Recommandation G.711 MODULATION PAR IMPULSION ET CODAGE (MIC) DES FREQUENCES VOCALE http://zeus.artemis.jussieu.fr/SON/G711;

29 TBR 012: Business Telecommunications (BT); Open Network Provision (ONP) technical requirements; 2 048 kbit/s digital unstructured leased line (D2048U) Attachment requirements for terminal equipment, ETSI December 1993;

30 Subscriber Line Card for Central Office Telephone Switching Equipment. National Semiconductor : System Brief 100, May 1990;

31 M-986-2A1 MF Transceiver, doc. 40-406-00001, Rev. C, Teltone Corp., http:\\www.teltone.com/doc/ds/m986-2a1.pdf

32 M34116 PCM CONFERENCE CALL AND TONE GENERATION CIRCUIT, m34116.pdf, SGS-THOMSON Microelectronics, 1995

33 The Insider’s Guide To Planning 166 Family Designs, Issue B, Hitex (UK) Ltd., 1999.

Цифровая система коммутации для мини-АТС

Цифровая система коммутации для мини-АТС

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОЦЕССОРА

3. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ

4. АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МИНИ-АТС

5. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПРОЦЕССОРА

6. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ

8. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТА

БИБЛИОГРАФИЯ

Похожие работы на - Цифровая система коммутации для мини-АТС