В конце XIX и в начале XX века все ГТС создавались за счет установки всего одной телефонной станции. Рост ряда сетей привел к необходимости установки второй, третьей и последующих телефонных станций. Тем не менее, в небольших городах часто функционирует одна АТС – рисунок 3.3. Такие сети называют нерайонированными. При использовании декадно-шаговых и координатных АТС такой способ построения ГТС считался рациональным, если максимальное количество обслуживаемых абонентов не превышало 8000. Применение цифровых коммутационных станций позволяет экономично строить нерайонированные ГТС емкостью в несколько десятков тысяч номеров. В этом случае в составе АТС используются выносные модули – концентраторы.
Рис. 3.3. Существующая нерайонированная городская телефонная сеть
Нерайонированная ГТС состоит из коммутационной станции и сети доступа. На рисунке 3.3 показаны четыре распределительных шкафа (ШР). Между каждым шкафом и АТС проложены магистральные кабели. Обычно применяются многопарные абонентские кабели. Этот фрагмент сети доступа называется магистральным участком. Обычно на магистральном участке сети доступа формируется звездообразная топология. В некоторых случаях используются линии межшкафной связи. На рисунке 3.3 такая линия показана между третьим и четвертым шкафами. Наличие линий межшкафной связи позволяет в перспективе перейти к кольцевой структуре сети доступа. Такая топология обеспечивает высокую надежность связи концентраторов с АТС.
На рисунке 3.4 изображены две структуры перспективной нерайонированной ГТС, в которой установлена цифровая АТС. Здесь и далее кружки, соответствующие цифровым АТС, окрашены темным цветом. Фрагмент (а) иллюстрирует принципы построения транспортной сети, которая представлена в виде совокупности трех колец. Нулевой СУ располагается в здании АТС. Номера всех остальных СУ совпадают с номерами тех концентраторов, для которых они формируют транспортные ресурсы в виде стандартных цифровых трактов. Выбор числа СУ и мест их размещения – одна из классических задач проектирования телекоммуникационных сетей.
|
|
Рис. 3.4. Перспективная нерайонированная городская телефонная сеть
Структура коммутируемой сети показана в правой части рисунка 3.4 – фрагмент (б). Она представляет собой топологию типа "звезда". Очевидно, что между АТС и каждым концентратором благодаря кольцевой структуре транспортной сети существуют два независимых (с точки зрения надежности) пути обмена информацией. Построение ГТС с применением выносных концентраторов имеет ряд преимуществ, среди которых следует выделить сокращение средней длины АЛ (что уменьшает затраты на построение сети доступа и упрощает введение ряда новых услуг) и снижение затрат на обновление версий программного обеспечения цифровой АТС.
Использование одной коммутационной станции в городах со средней и большой площадью 
привело к заметному росту длины АЛ – 
. Например, для города, форма которого представима квадратом, справедливо следующее соотношение:
. (3.1)
Очевидно, что для крупных городов, территория которых измеряется сотнями квадратных километров, длина АЛ становится такой, что по затуханию и сопротивлению шлейфа ее использование становится принципиально невозможным. Разумный выход из такого положения – установка нескольких АТС. Деление территории на фрагменты, в каждом из которых устанавливается АТС, называется районированием. Эти АТС стали именоваться районными. Отсюда и сокращение – РАТС.
|
|
На рисунке 3.5 показан пример районированной сети, в которой установлены пять РАТС. Все пять коммутационных станций связаны между собой по принципу "каждая с каждой". В период развития ГТС на базе декадно-шаговых и координатных АТС такой способ построения сети использовался, если максимальное количество обслуживаемых абонентов не превышало 80000. При цифровизации ГТС такая структура межстанционной связи может применяться для создания значительной части местных телефонных сетей. Исключением могут стать ГТС в мегаполисах. Естественно, что в составе каждой АТС используются выносные концентраторы.
Рис. 3.5. Районированная городская телефонная сеть
ГТС одной и той же емкости может быть построена за счет установки различного числа РАТС. При этом средняя емкость РАТС меняется. На рисунке 3.6 приведены типичные кривые, иллюстрирующие изменение стоимости сети, приведенной к одному номеру в зависимости от емкости РАТС. Все кривые носят качественный характер. Их расположение друг относительно друга не отражает уровень затрат на каждый из трех основных компонентов телефонной сети.
Верхняя кривая на рисунке 3.6 соответствует суммарным затратам за один номер местной телефонной сети. Очевидно, что существует минимум этих затрат, который достигается при величине емкости РАТС, которую следует считать оптимальной.
|
|
Количество пучков СЛ в сетях, построенных по принципу связи коммутационных станций "каждая с каждой", 
определяется числом установленных РАТС – 
:
. (3.2)
Рис. 3.6. Изменение затрат на один номер РАТС
При значительном числе РАТС количество пучков СЛ становится чрезмерно большим. Их емкость невелика, что приводит к низкому использованию каждой СЛ. Транспортной сетью с большим количеством пучков СЛ сложнее управлять. При построении ГТС на базе декадно-шаговых и координатных станций при емкости сети свыше 80000 номеров самой экономичной была признана структура связи РАТС через УВС. Пример сети с УВС показан на рисунке 3.7. Предполагается, что в составе ГТС выделено два узловых района. В первом узловом районе расположены три РАТС. Для станции под пятнадцатым номером показаны три типичных варианта включения телефонных аппаратов. Во втором узловом районе установлены две РАТС. Все РАТС одного узлового района связаны между собой по принципу "каждая с каждой".
Рис. 3.7. Городская телефонная сеть с узлами входящего сообщения
При большом взаимном тяготении и технической возможности между некоторыми РАТС разных узловых районов могут использоваться прямые (не проходящие через УВС) пучки СЛ. Такой вариант показан штрихпунктирной линией для РАТС17 и РАТС29.
Для обеспечения высокой надежности сети оборудование УВС устанавливается, как минимум, на двух площадках. Эти площадки расположены в зданиях, где размещается оборудование РАТС.
В крупных городах применение УВС не обеспечивало экономичное построение телефонных сетей. В результате проведенных исследований было установлено, что при емкости ГТС свыше 800000 номеров целесообразно использовать узлы двух типов: УИС и УВС. Оборудование УИС и УВС в каждом узловом районе для повышения надежности связи разносилось, как минимум, на две площадки.
Типичная структура сети с УИС и УВС приведена на рисунке 3.8. Показаны два узловых района. В первом узловом районе изображена только одна РАТС. Для нее, как и на предыдущем рисунке, проиллюстрированы три основных варианта включения терминалов. Во втором узловом районе насчитывается три РАТС. Они связаны между собой по принципу "каждая с каждой". Пучок СЛ между УИС2 и УВС обеспечивает также еще один маршрут установления соединения между РАТС второго узлового района. Этот маршрут проходит через УИС2 и УВС2.
Рис. 3.8. Городская телефонная сеть с узлами исходящего и входящего сообщения
Выбор оптимального количества узловых районов и определение их границ для территории города – сложная задача, для решения которой используются современные экономико-математические методы.