Разработка цифровой сети связи на базе технологии SDH и ВОЛС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время системы связи стали одной из основ развития общества. Спрос на услуги связи, от обычной телефонной связи до широкополосного доступа в Интернет, постоянно растет. Это предъявляет новые требования к современным сетям связи, их пропускной способности, надежности, гибкости. Сейчас уже общепризнанно, что удовлетворить потребности человеческого общества в передаче информации можно только на основе волоконно-оптических систем связи.

Являясь частью инфраструктуры экономики, они играют чрезвычайно важную роль в развитии общества, определяют степень его развития. Эволюция сетей телекоммуникаций включает в себя закономерный переход к цифровым сетям, происходивший поэтапно.

В начале 60-х годов в нескольких странах появились отдельные цифровые линии, построенные по принципу импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) с использованием временного разделения каналов (ВРК). Цифровые каналы имеют значительно меньшую вероятность ошибки (10^-6) по сравнению с аналоговыми каналами (10^-4) и их производительность в 5-7 раз выше аналоговых. Таким образом, развитие цифровых телекоммуникационных сетей берет свое начало с момента появления цифровых систем передачи (СП).

Цифровые СП требовали синхронизации потока бит, что осуществлялось независимо от систем коммутации (СК), и на этом этапе не возникало необходимости в синхронизации сети в целом. С точки зрения стандартизации в это время были приняты важные соглашения, а именно, частота 8 кГц была выбрана в качестве частоты дискретизации речевых сигналов, а 64 Кбит/с - в качестве скорости их передачи. Тем не менее, стандарты, поддерживающие транспортные уровни в Европе и Северной Америке различны.

Так, в европейской системе (Бразилия поддерживает европейский стандарт), базовый сигнал состоит из 32 каналов по 64 Кбит/с каждый с общей скоростью 2048 Кбит/с, а северо-американский стандарт (Япония придерживается американского стандарта) содержит 24 канала по 64 Кбит/с каждый с общей скорость равной 1544 Кбит/с. Цифровая иерархия, построенная на основе этих базовых скоростей с последующим мультиплексированием, получила название плезиохронной цифровой иерархии, ПЦИ (Plesiochronous Digital Hierarchcy, PDH).

Следующий этап в развитии телекоммуникационных сетей, который можно считать революционным, уходит своими корнями в 60-е годы. В это время были разработаны лазеры (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, LASER), которые нашли широкое применение в телекоммуникации при создании волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Очевидными преимуществами ВОЛС являются низкая вероятность ошибок.

В 1985 году в Соединенных Штатах Америки появилась первая синхронная оптическая сеть SONET (Synchronous Optical Network), использующая принцип синхронного мультиплексирования. С помощью нового принципа мультиплексирования была решена проблема сопряжения ВОЛС с телекоммуникационным оборудованием. В дальнейшем принципы, использованные в SONET, были применены при создании международного стандарта, получившего название синхронной цифровой иерархии, СЦИ (Synchronous Digital Hierarcy, SDH). Основным достоинством СЦИ по сравнению с ПЦИ является снятие необходимости демультиплексирования всего цифрового сигнала для извлечения индивидуального информационного канала. Это достигнуто путем введения специальных указателей (pointers).

1. Перспективы использования АТМ

Технология АТМ обладает важными преимуществами перед существующими методами передачи данных в локальных и глобальных сетях, которые должны обусловить ее широкое распространение во всем мире.

Одно из важнейших достоинств АТМ - обеспечение высокой скорости передачи информации (широкой полосы пропускания). Появление надежных аппаратно-программных средств сети Ethernet для скорости 1 Гбит/с еще ожидается в перспективе, в то время как АТМ уже сейчас обеспечивает скорость 622 Мбит/с.

АТМ устраняет различия между локальными и глобальными сетями, превращая их в единую интегрированную сеть. Сочетая в себе масштабируемость и эффективность аппаратной передачи информации, присущие телефонным сетям, метод АТМ обеспечивает более дешевое наращивание мощности сети. Это - техническое решение, способное удовлетворить грядущие потребности, поэтому многие пользователи выбирают АТМ часто больше ради ее будущей, нежели сегодняшней значимости.

Стандарты АТМ унифицируют процедуры доступа, коммутации и передачи информации различного типа (данных, речи, видеоизображений и т.д.) в одной сети связи с возможностью работы в реальном масштабе времени. В отличие от ранних технологий локальных и глобальных сетей, ячейки АТМ могут передаваться по широкому спектру носителей от медного провода и волоконно-оптического кабеля до спутниковых линий связи, при любых скоростях передачи, достигающих сегодняшнего предела 622 Мбит/с. Технология АТМ обеспечивает возможность одновременного обслуживания потребителей, предъявляющих различные требования к пропускной способности телекоммуникационной системы.

1. Технический раздел

1.1 Обоснование темы проектирования, выбор кабеля, выбор системы передачи

В настоящее время стоимость ВОК сопоставима, а в ряде случаев ниже стоимости магистральных симметричных кабелей связи. В качестве основного вида направляющей системы при новом строительстве и увеличении пропускной способности существующих линий используется ВОК.

Стремительное внедрение в информационные сети всех уровней оптических линий связи является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне: высокая помехозащищенность, широкая полоса пропускания, малое затухание светового сигнала в волокне, низкий уровень шумов, гальваническая развязка элементов сети, малый объем и вес, а так же длительный срок эксплуатации, он допускает различные варианты подвески, прокладки в зависимости от условий эксплуатации.

Оптические волокна производят различными способами, обеспечивают передачу оптического излучения на различных длинах волн, имеют различные характеристики и выполняют различные задачи.

Все оптические волокна делятся на одномодовые и многомодовые

(SMF и MMF). Многомодовые волокна MMF изготавливаются со ступенчатым и градиентным профилем. Многомодовое волокно MMF имеет довольно большой диаметр сердцевины 50 или 62,5 мкм при диаметре оболочки 125мкм. Световод покрывается защитным покрытием. Диаметр волокна с защитным покрытием стандартизирован, в телекоммуникациях в основном используется волокно с диаметром 250мкм. Так же применяется буферное покрытие диаметром 900мкм, нанесенное на первичное 250мкм покрытие. Одномодовые волокна SMF были изготовлены раньше, чем градиентные многомодовые волокна, также подразделяются на ступенчатые одномодовые волокна или стандартные SF, на волокна со смещенной дисперсией DSF и на волокна с нулевой смещенной дисперсией NZDSF.

Одномодовые волокна дешевле, чем многомодовые. Однако более высокая цена лазерных источников излучения приводит к более высокой стоимости коротких линий передачи данных в зданиях по сравнению с вариантом многомодового волокна + светоизлучающие диоды.

В настоящее время в сетях связи одномодовые волокна вытесняют многомодовые и используются не только на участках магистральной, зоновой сети связи, но и сетях местной и корпоративной связи. В таблице 1 представлены области применения и стандарты ОВ.

Таблица 1 - Области применения и стандарты ОВ.

Многомодовое волокно	Одномодовое волокно
MMF 50/125 градиентн волокно	MMF 62,5/125 градиентн волокно	SF(NZDF) ступенчатое волокно	DSF волокно со смещенной дисперсией	NZDSFволокно с ненулевой смещенной дисперсией
ЛВС (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet (FGE, FDDI, ATM)	ЛВС (Ethernet, FGE, FDDI, ATM)	Протяженные сети (Ethernet, FGE, FDDI, ATM, магистрали SDH)	Сверх протяженные сети, супермагистрали (SDH,ATM)	Сверх протяженные сети, супермагистрали (SDH,ATM), полностью оптические сети

При выборе типа ВОК следует отдавать предпочтения самонесущим кабелям без металлических элементов в их конструкции, как не требующим применение специальных мер защиты от опасных электромагнитных влияний со стороны контактной сети переменного тока и грозовых разрядов.

Оптический кабель для строительства ВОЛС вдоль железных дорог должен выбираться с учетом:

- его использования не только для нужд магистральной сети ж.д. транспорта но и для отделенческой сети. А так же для резервирования общегосударственных сетей связи или сетей других ведомств (т.е. в кабеле должно быть достаточное число волокон, не менее 16);

- способы прокладки (непосредственно в грунте, кабельной канализации, кабельном желобе или подвеской ВОК);

- технологии монтажа ВОЛС и способа выполнения аварийно-восстановительных работ для неразъемных соединений - сварка или механическое соединения, для разъемных с указанием типов коннекторов).

Надежность ВОЛС определяется выбором трассы, прочностью опор, характеристиками крепежной арматуры и качеством эксплуатации. Имеющийся опыт подтверждает, что должный уровень проектирования и подвески ВОК позволяет достичь надежности ВОЛС не ниже, чем при подземной прокладке.

Наиболее приемлемым является способ подвески ВОК на опорах КС, который и взят за основу в данном курсовом проекте.

Согласно с «Концепцией создания цифровой сети связи ОАО «РЖД» в России на магистральных направлениях ВОЛС принята, в основном емкость ВОК 16 одномодовых волокон.

В данном курсовом проекте следует построить систему связи для уровня «STM - 1

В данном курсовом проекте применяем одномодовый самонесущий кабель марки ОКЛЖ-01-6-16-10/125-0,36/0,22-3,5/18-18,2 производства ЗАО «Самарской Оптической Кабельной Компании» с подвеской его на опорах контактной сети (рисунок 1).

Характеристика кабеля: оптический кабель линейный, магистральный, без брони, самонесущей в полиэтиленовой изоляции для подвески на опорах контактной сети ж.д.

Условные обозначения:

01 - неметаллический центральный силовой элемент; 6 - количество элементов в повисе сердечника кабеля; 16 - количество оптических волокон; 10/125 - диаметр сердцевины ОВ, мкм/диаметр отражающей оболочки, мкм; 036,/0,22 дБ/км - коэффициент затухания на длине волны 1310/1550нм; 3,5/18пс(нм*км) - значения дисперсии на длине волны 1310/1550; 18,2кН - значение растягивающее нагрузки.

При этом 6 волокон используется для строительства магистральной сети иерархии STM-1 и STM-16 с учетом линейного резервирования 1+6 волокон используются для отделенческой связи с учетом резервирования, а остальные резервируются с учетом развития сети или могут быть сданы в аренду с целью получения прибыли. Столь высокое число волокон принимается потому, что ЦСП связи должна обладать повышенной надежностью, а роль ВОК в данном аспекте играет не последнюю роль.

Рисунок 1 - Одномодовый самонесущий кабель марки ОКЛЖ-01-6-16-10/125-0,36/0,22-3,5/ 18-18,2

Описание конструкции

1. Оптические волокна свободно уложены в полимерных трубках (оптические модули), заполненных тиксотропным гелем по всей длине.

2. Центральный силовой элемент (ЦСЭ) - стеклопластиковый пруток, вокруг которого скручены оптические модули.

3. Кордели - сплошные ПЭ стержни - для устойчивости конструкции.

4. Поясная изоляция - лавсановая лента, наложенная поверх скрутки.

5. Водоблокирующие материалы - по всей длине кабеля.

6. Силовые элементы - слой арамидных нитей.

Наружная оболочка - композиция светостабилизированного ПЭ

В данном курсовом проекте я использую продукцию фирмы «НАТЕКС» мультиплексорное оборудование типа FlexGain A2500 уровня STM-16.

FlexGain A2500 - cистемы передачи SDH уровня STM-4/16

(рисунок 2)

Особенности:

Высокая пропускная способность (до 10 Гбит/с).

Надежность (средний срок наработки на отказ более 20 лет).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Безопасность (защита от несанкционированного доступа).

Гибкость и масштабируемость.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управляемость, включая контроль качества передачи.

Поддержка DWDM.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конвергенция TDM и Ethernet-трафика.

Открытость.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экономичность.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок. 2 - Мультиплексор FlexGain A2500 уровня STM-16

Постоянное увеличение объемов передаваемого трафика вместе с лавинообразным ростом интернет - трафика приводит к необходимости увеличения пропускной способности каналов передачи данных.

На сегодняшний день уровень STM-16 необходимо использовать не только на магистральных сетях, как это принято предполагать, но и на других уровнях сетевых топологий. При этом оборудование должно быть достаточно компактным и удовлетворять всем требованиям общепринятых норм. Гибкий и компактный мультиплексор FlexGain A2500 поддерживает как передачу стандартного TDM-трафика через интерфейсы STM1/STM4/STM16, так и передачу данных по интерфейсу 1000 Base SX (Gigabit Ethernet) (рисунок 1.3)

FlexGain A2500 дает всем этим интерфейсам преимущества SDH, такие как: механизмы защиты, возможность наращивания, легкая интеграция в существующие сети.

FlexGain A2500 может применяться для построения и развития транспортных сетей SDH уровней STM-4/16 кольцевых и линейных структур, а также в качестве кросс-коннектора, поддерживающего 24 направления STM-1 или 6 направлений STM-4. Оптимизирован для строительства высокоскоростных волоконно-оптических сетей связи большой протяженности с передачей совместного трафика TDM и Ethernet-трафика.

FlexGain A2500 имеет встроенный HTTP-сервер для конфигурации и мониторинга, и поэтому не требует никакого дополнительного программного обеспечения для управления и обслуживания. Любой компьютер с установленным браузером, поддерживающим javascript, может быть использован для конфигурирования и управления мультиплексором.

Для начального конфигурирования оборудования достаточно выставить IP-адрес на Ethernet порт управления при помощи VT100 консоли. Локальное управление дает возможность наблюдать аварии, события, конфигурацию и счетчики производительности.

Для централизованного управления сетью мультиплексоров серии FlexGain используется система сетевого управления FlexGain View. Система управления реализована на платформе Java и использует ОС Windows 2000, либо OS Unix. Основными функциями мониторинга и управления сетью мультиплексоров являются:

картография сети;

сигнализация аварийных сообщений;

Размещено на http://www.allbest.ru/

конфигурирование сетевых элементов;

тестирование оборудования;

Размещено на http://www.allbest.ru/

ведение журналов текущих и прошедших событий;

автоматическая маршрутизация контейнеров VC4?VC3?VC12 в сети SDH;

Размещено на http://www.allbest.ru/

автоматическая установка защиты MS-SPRing;

Размещено на http://www.allbest.ru/

автоматическое построение схем синхронизации. Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 2.Характеристики оптических интерфейсов STM-16

Линейные интерфейсы
Тип интерфейса	STM-1e рек. ITU-T G.703	рек. ITU-T G.957/G.958	Ethernet 1000BaseSХ 802.3z * 830 нм
		STM-1	STM-4	STM-16
Количество интерфейсов	4 ... 24	4 ... 24	1 ... 6	1 ... 4	1 ... 2
Скорость передачи, Мбит/с	155,520	155,520	622,080	2488,320	до 1000
Линейный код	CMI	NRZ	NRZ	NRZ	NRZ
Импеданс, Ом	75	-	-	-	-
Интерфейсы управления
Порт локального терминала	VT100, RS232
Порт сетевого управления	TCP/IP, 10BaseT
Интерфейс обслуживания станционного помещения
4 входа для внешних аварийных сигналов	оптопара внешний источник питания 48/60 В ток потребления 100 мА
2 выхода аварийных сигналов	релейный контакт напряжение на разомкнутых контактах < 72 В ток через замкнутые контакты < 100 мА
Цифровые интерфейсы служебной связи (EOW) и доступа к заголовкам SDH (AUX)
Тип интерфейса	V.11 синхронный*
Скорость передачи	64 кбит/с
Интерфейс внешней синхронизации
Вход	2*2048 МГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный)
Выход	2048 МГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный)
Требования к электропитанию
Напряжение электропитания	-48/-60 В (диапазон -36 ... 72 В) постоянного тока

Таблица 3 - Технические характеристики в соответствии с рек. ITU-T G.957 и G.958

Тип оптического интерфейса	4*MM1	4*S-1.1	4*L-1.1	4L1.2	S-4.1	L-4.1	L-4.2	L-16.1	L-16.2	L-16.2+
Оптический передатчик
Диапазон рабочих длин волн, нм	1310	1310	1310	1550	1310	1310	1550	1310	1550	1550,92* 1547,72* 1549,32* 1552,52*
Средняя мощность передачи, включая запас на старение:
максимум, дБм	-14	-8	+2	-5	-8	+2	+2	+2	+2	+5
минимум, дБм	-20	-15	-3	0	-15	-3	-3	-2	-2	-1
Оптический приемник
Чувствительность приемника при коэффициента ошибок 10-10, дБм	-31	-31	-28	-34	-28	-28	-28	-27	-28	-28
Максимальный уровень, допустимый на входе, дБм	-14	-8	-2	-8	-8	-8	-8	-8	8	-8
Диапазон допустимого затухания между S и R, дБ	-	0 ... 12	10 ... 24	0 ... 28	0 ... 12	10 ... 24	10 ... 24	10 ... 24	10 ... 24	13 ... 27
Длина ВО линии, включая 2 дБ на соединения и запас на восстановление ВОК, км	0 ... 2	0 ... 20	10 ... 60	0 ... 100	0 ... 20	10 ... 60	10 ... 90	10 ... 60	10 ... 85	50 ... 100
* - для подключения к аппаратуре DWDM

Стоимость одного мультиплексора в полном комплекте: 132 000 рублей.

Основным функциональным модулем сетей SDH является мультиплексор. Мультиплексоры SDH выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH иерархии непосредственно к своим входным портам.

Они являются универсальными и гибкими устройствами, позволяющими решать все вышеперечисленные задачи: коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции мультиплексора, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включенных в спецификацию мультиплексора.

Принято выделять два основных типа SDH мультиплексора: мультиплексор ввода/вывода ADM и терминальный TM. ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и TM. Он позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях, осуществлять замыкание канала приема на канал передачи на обеих сторонах («Восточный и Западный») в случае выхода из строя одного из направления. Наконец он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Все это дает возможность использовать мультиплексор ADM в топологиях типа кольца.

Мультиплексор ТМ является также и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующим трибам доступа PDH и SDH иерархии.

Регенератор SDH - это мультиплексор, имеющий один входной канал, как правило, оптический триб STM-N и один или два агрегатных выхода.

Он используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети SDH, путем регенерации сигналов полезной нагрузки. Обычно это расстояние составляет 15-40 км длины 1310 нм или 40-80 км для 1550 нм. В большинстве случаев в качестве регенератора выступает мультиплексор ввода/вывода ADM.

Гибкий мультиплексор PDH. Основным функциональным модулем сетей СЦИ является мультиплексор.

Этот обобщенный термин применяется как для мультиплексоров, служащих для сборки (мультиплексирования) высокоскоростного потока из низкоскоростных, так и для демультиплексирования (демультиплексирования) высокоскоростного потока с целью выделения низкоскоростных потоков.

Коммутатор SDH выполняет функции распределения и переключения, поступающих на него потоков, а так же сигналами, поступающими со стороны потребителей станции, которые обрабатываются в трибных блоках. Возможна и коммутация на уровне, т.е. компонентный сигнал одного блока может не отправляться в линию, а переключаться на другой блок, что бывает важно при использовании мультиплексора в топологии «кольцо» или как концентратор.

1.2 Резервирование канала приема/ передачи

Архитектурные решения при проектировании сети SDH могут быть сформированы на базе использования элементарных топологий сети в качестве ее отдельных: точка-точка, кольцо, последовательная линейная цепь, звезда.

Топология «Линейная цепь» используется в тех случаях, когда в ряде пунктов необходим ввод / вывод цифровых потоков. Она реализуется с помощью терминальных мультиплексоров ТМ и мультиплексоров ввода/вывода ADM. В отсутствии защиты 1+1 ADM оборудуется двумя оптическими портами, а в защитном режиме - четырьмя.

Одним из основных преимуществ топологии SDH является возможность такой организации сети, при которой достигается не только высокая надёжность её функционирования, а обусловленная использованием ВОК, но и возможность сохранения или восстановления (за очень короткое время в десятки миллисекунд) работоспособности сети даже в случае отказа одного из элементов или среды передачи - кабеля.

В принципе существуют различные методы обеспечения быстрого восстановления работоспособности синхронных сетей, которые в итоге могут быть сведены к следующим схемам:

- резервирование участков сети по схемам 1+1 и 1:1 по разнесённым трассам;

- организация самовосстанавливающихся кольцевых сетей, резервированных по схемам 1+1 и 1:1;

- резервирование терминального оборудования по схемам 1:1 и N:1;

- восстановление работоспособности сети путём обхода неработоспособного узла;

- использование системы оперативного переключения.

Резервирование по схеме 1+1 - сигналы анализируются, и выбирается тот, который имеет наилучшее соотношение параметров;

Резервирование по схеме 1:1 - альтернативным маршрутам назначают приоритеты - низкий и высокий, сеть с низким приоритетом находится в режиме горячего резерва, переключение на неё происходит по аварийному сигналу от системы управления.

Поэтому защитить схему кольца от двух очень серьёзных неисправностей: обрыва кабеля и выхода из строя мультиплексора, можно достаточно просто (рисунок 3).

На рисунке 3а изображена защита от обрыва кабеля - метод исключения повреждённого участка, на рисунке 3б изображена защита от выхода из строя мультиплексора - метод организации обходного пути.

Рисунок 3 - Методы защиты двойного кольца

Следует, что защита кольца может обеспечиваться по разным волокнам одного кабеля и по разным волокнам разных кабелей, что сильно повышает надёжность сети, но и не менее повышает её стоимость.

В случае применения линейной архитектуры сети большой протяжённости возможна работа без резервирования в рамках одной сети. В данном случае допускается резервирование путём использования параллельных сетей (оптических, электрических или радиорелейных, в том числе космическая связь).

цифровой оптический сигнал связь

2. Резервирование канала приема/ передачи

2.1 Разбивка участка на оптические секции

Рис. 2.1

Оптические секции формируются по длине, при этом выделяется три категории:

- I- внутристанционная секция длиной до 2км;

- S- короткая межстанционная секция порядка 40км;

- L- длинная межстанционная секция порядка 40км, при длине волны 1310нм и 80км при 1550нм.

Размещение функциональных блоков

В качестве основного узла используем мультиплексор SDH

FlexGain A2500, производство фирмы НАТЕКС синхронно-цифровой иерархии (SDH), способные работать в качестве терминального мультиплексора ввода/вывода ADM.

Данный мультиплексора позволяет выводить потоки Е1(2048кбит/с), Е2 (8448кбит/с), Е3(34368кбит/с) в электрическом или оптическом виде.

Расчёт количества неразъёмных соединений (муфт) на участках по формуле:

, (1)

где - длина участка регенерации

- строительная длина кабеля (2 км.)

n_А-Б = 20/2 - 1 = 9

n_Б-В = 51/2 - 1 = 24

n_В-Г = 48/2 - 1 = 23

n_Г-Д = 52/2 - 1 = 25

В соответствии со стандартами магистраль А-Д разбивается на оптические секции (таблица 5).

Таблица 4. - Оптические секции связи

Название секции	длина
А-Б	20
Б-В	51
В-Г	48
Г-Д	52

Таким образом получаем четыре опорных точек (А,Б,В,ГД,) для создания магистральной цифровой первичной сети связи.

2.2 Расчет затухания участков

Рабочее затухание ВОК зависит от длины кабеля и километрического затухания оптического сигнала в кабеле, которое для кабеля марки ДА2 ЭКБ-ДПО-П-16-Е составляет:

, Дб (2)

где ? - километрическое затухание кабеля на длине волны 1550 нм

- длина участка регенерации

А-Б = 0.36*20=7.2

Б-В = 0.22*51=11.22

В-Г = 0.22*48=10.56

Г-Д = 0.22*52=11.44

Полное затухание регенерационного участка зависит от затухания, вносимого ВОК , затухания, вносимого муфтами , которое составляет 0,1дБ и затухания, вносимого оптическими коннекторами (разъемами) . Число таких коннекторов составляет по 2 на каждой стороне кабеля (один на мультиплексоре и один на вводной patch-панели), и затухание одного коннектора составляет 0,5дБ (4aр).

, дБ (3)

А-Б (Б-А) ау.р.=7.2+9*0.1+4*0.5=10.1

Б-В (В-Б) ау.р =15.62 дБ

В-Г (Г-В) ау.р =14.86дБ

Г-Д (Д-Г) ау.р =15.94дБ

2.3 Расчет уровней мощности сигнала

При расчете учитывается, что уровень мощности Рвых на выходе передатчиков устанавливается минимальным, для того, чтобы в процессе эксплуатации была возможность поднять его при увеличении затухания (старение кабеля, падение мощности лазера и т.д.).

Уровень мощности на входах мультиплексоров зависит от уровня мощности оптического сигнала Рвых на выходе предыдущего мультиплексора и рабочего затухания (.участка регенерации).

, (дБм) (4)

где: - уровень мощности на выходе предыдущего мультиплексора

- затухание участка регенерации в дБ

Устанавливаю уровни мощности сигналов на выходе передатчиков в соответствии с выбранными типами оптических интерфейсов и данных из (таблицы 3) для STM-1.

Для направления от А-Д

Для направления от Е-А

Расчет усиления оптических усилителей определяется по седующей формуле:

, дБ (5)

Для направления от А-Д

Для направления от Д-А

Определение энергетического запаса участка

Для проверки правильности расчета размещения регенераторов производится расчет энергетического запаса по затуханию в линии. Запас по затуханию не должен быть меньше 6 дБ.

Запас рассчитывается по данным из таблицы 3

Для направления А-Д

для участка А-Б: 32.5-25.1=7.4?6

для участка Б-В: 36-20.62=15.38 ?6

для участка В-Г: 36-19.86=16.14 ?6

для участка Г-Д: 36-20.94=15.06?6

Вывод: итак, последний расчет показал, что энергетический запас участков превышает 6 дБм, следовательно, регенераторы размещены верно.

Таблица 5 - Сводная таблица построения диаграммы уровней

Участок связи	Длина участка км.	Интерфейс	Длина волны ? нм	Затухание a, дБ/км	Затухание кабеля aу.к. дБ	Затухание уч. ау.р., дБ/км	Усиление S дБ	Уровень на входе Рвх дБм	Уровень на выходе Рвых дБм	Энергетический запас дБм
А-Б	20	S-4.1	1310	0,36	7.2	10.1	20.1	-25.1	-15	7.4
Б-В	51	L-4.2	1550	0,22	11.22	15.62	15.62	-20.62	-5	15.38
В-Г	48	L-4.2	1550	0,22	10.56	14.86	14.86	-19.86	-5	16.14
Г-Д	52	L-4.2	1550	0,22	11.44	15.94	20.94	-20.94	0	15.06
Д-Г	52	L-4.2	1550	0,22	11.44	15.94	15.94	-20.94	-5	15.06
Г-В	48	L-4.2	1550	0,22	10.56	14.86	14.86	-19.86	-5	16.14
В-Б	51	L-4.2	1550	0,22	11.22	15.62	15.62	-20.62	-5	15.38
Б-А	20	S-4.1	1310	0,36	7.2	10.1	25.1	-25.1	0	7.4

3. Разработка схем из графического материала проекта

Построение диаграммы уровней передачи

Согласно данным таблицы 5, строится диаграмма уровней оптического сигнала (графический материал, лист 1). Диаграмма уровней строится для двух направлений А-Ж (прямой линией), а в Ж-А (пунктирной линией). Уровень на выходе пункта А= -5дб на 1мВт. Согласно таблице 7 для данного интерфейса L - 1.2. Минимальная чувствительность приемника = -34дБм.

Таблица 6 - Уровень выходной мощности передатчиков и минимальная чувствительность приёмника для разных типов интерфейсов STM-16

STM-16
Тип интерфейс	Р-ть передатчика, дБм	Минимальная чувствительность приемника
	min	max
S-1.1 S-1.2 L-1.1 L-1.2 L-1.3	-15 -15 -5 -5 -5	-8 -8 0 0 0	-32,5 -32,5 -34 -34 -34

Формат кадра STM-1

Мультиплексор SDH имеет две группы интерфейсов: пользовательскую и агрегатную. Первая группа предназначена для создания пользовательской структуры, а агрегатная - для создания линейных межузловых соединений. Эти интерфейсы позволяют создать три топологии: кольцо, цепочка и точка-точка. На их основе можно строить сеть мультиплексоров практически любого масштаба. В идеале такая сеть состоит из нескольких уровней. На первом уровне осуществляется доступ пользователей к сети, которые через согласующие устройства (модемы) подключаются к мультиплексорам первого уровня. На данном уровне используются, как правило, мультиплексоры STM-1.

Первый уровень иерархии SDH известен как STM-1 и состоит из кадра длиной 2430 байт, который передается со скоростью 155.52 Мбит/с. Время, требуемое для передачи кадра STM-1, составляет 125 мс. Кадр STM-1 разделяется на девять рядов, каждый из которых имеет размер 270 байт. Первые девять байт каждого ряда занимает секционная служебная нагрузка Байты SOH содержат, информацию, которая служит для проверки правильности передачи между двумя узлами в сети SDH. Учитывая секционную служебную нагрузку, можно вычислить, что скорость передачи полезных данных в кадрах STM-1 составляет 150.34 Мбит/с.

Топология "точка-точка".

Сегмент сети, связывающий два узла A и B, или топология "точка - точка", является наиболее простым примером базовой топологии SDH сети (рис.3.6.). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резирвирования канала приёма/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приёма/передачи).

Топология "точка-точка", реализованная с использованием ТМ.

Топология "последовательная линейная цепь".

Эта базовая топология используется тогда, когда интенсивность трафика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек линии, где могут вводиться каналы доступа. Она может быть представлена либо в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования, как на рис., либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1, как на последний вариант топологии часто называют "упрощённым кольцом".

Топология "последовательная линейная цепь", реализованная на ТМ и TDM.

Топология "последовательная линейная цепь" типа "упрощённое кольцо" с защитой 1+1.

Топология "звезда", реализующая функцию концентратора.

В этой топологии один из удалённых узлов сети, связанный с центром коммутации или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора, или хаба, где часть трафика может быть выведена на терминалы пользователя, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удалённым узлам

Топология "звезда" c мультиплексором в качестве концентратора.

Топология "кольцо".

Эта топология широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное преимущество этой топологии - лёгкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар оптических каналов приёма/передачи: восток - запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками.

Топология "кольцо" c защитой 1+1.

Архитектура сети SDH.

4. Экономический расчет

В начальной стадии экономической части составляется спецификация на оборудования, устанавливаемая на магистрали, при этом учитываются:

- заготовительно-складские расходы на содержание баз ГУМТО.

- наценки на транспортные расходы;

После составления спецификации на оборудование подготовляется сметана строительство магистрали. В нее входят монтажные работы, стоимость материалов, устанавливаемая ценниками, прочие расходы и затраты.

Определив стоимость оборудования по спецификации и стоимость работ по сооружению кабельной магистрали по ориентированным данным укрупненных изменений, подчитывается стоимость одного канала - километра связи по формуле:

где - стоимость одного канала - километра связи;

С - стоимость оборудования и работ по смете;

N - число каналов 64 кбит/с (для уровня STM-16);

L - протяженность магистрали.

В таблице 8 указана стоимость работ оборудования по смете, на сумму 30 601 667 руб. Сумма в условных единицах рассчитывается по курсу Центробанка России на момент составления сметы. Итак:

Таблица 7 - Смета на строительство ЦСП связи протяженностью 418 км

Наименование оборудования	Единица измерения	Количество	Стоимость, руб.
			Единицы	Общая
ВОК ЭКБ-ДА2: Д-КБ-0634	Километр	418 + 5	36 000	6 660 000
Монтаж ВОК	Километр	418	72 000	12 960 000
Мультиплексор SDH СММ-155М	Комплект	4	132 000	528 000
Сервер НР Р4 2,2ГГц	Штука	4	34 800	139 200
ПК НР Pentium 4 1,5 ГГц	Комплект	4	21 750	87 000
Программное обеспечение	Пакет	5	4 930	20 720
Стойка ETS-VRACK(2,2m PD)	Штука	4	14 500	58 000
ИБП АРС Smart 700	Комплект	4	14 500	58 000
Витая пара STP 5 CK	100м	1	580	580
Итого:20 510 500
Транспортные расходы	%	4	820 420
Наценки на содержание	%	1	205 105
Итого:21 536 025
Заготовительно-складские работы	%	1,2	246 126
Итого:21 782 151
Монтажные работы	%	7,5	1 538 288
Итого:23 320 439
Стоимость материала согласно ценникам	%	7,5	1 538 288
Итого:24 858 727
Увеличение стоимости вследствие малого расхода	%	3	615 315
Итого:25 474 042
Накладные расходы	%	7	1 435 735
Итого:26 909 777
Типовые наложеня	%	8	1 640 840
Итого: 28 550 617
Прочие расходы	%	10	2 051 050
Итого: 30 601 667

Сравним полученную стоимость канала - километра связи в руб./км с нормируемой стоимостью канала - километра 156,6 руб../км.

Стоимость магистрали не превышает нормируемую, следовательно, проектируемая магистраль будет экономически эффективна.

5. Техника безопасности и охрана труда

Охрана труда на железнодорожном транспорте направлена на создание благоприятных условий для высоко производительного труда, максимальное сокращение ручного, малоквалифицированного и тяжелого физического труда, улучшение техники безопасности, предупреждение производственного травматизма и профессиональных заболеваний, строгое соблюдение законодательства о труде.

В соответствии с требованиями ВСН 116-93 все каналы вводных блоков должны герметично заделываться со стороны помещения ввода кабелей с помощью герметизирующих устройств. В помещении ввода кабелей не допускается: устройство ввода силовых кабелей, радиофидеров, водопровода, теплоцентрали, газопровода. Светильники и электроарматура должны быть во взрывозащищенном исполнении, переносные лампы для освещения применяются с напряжением не выше 12 В.

Прокладка (подвеска) кабелей должна выполняться только по утвержденными чертежам, на которых должны быть указаны находящиеся в пределах рабочей зоны инженерные коммуникации (силовые кабели, кабели связи, газопроводы, водопроводы и др.). При обнаружении в пределах рабочей зоны инженерных коммуникаций, не указанных на чертежах, работы должны быть установлены до уточнения положения коммуникаций с их владельцами и соответствующей коррекции чертежей.

Работники, занятые строительством и монтажом кабельных линий связи, обязаны:

- соблюдать правила внутреннего трудового распорядка;

- пройти обучение безопасным методам труда в объеме технологии ведения работ;

- знать и соблюдать правила по охране труда, ежегодно подтверждать III группу по электробезопасности;

- выполнить работу, которая определена указанием на производство работ, инструкции по монтажу и наладке оборудования;

- уметь оказывать медицинскую помощь пострадавшим от электрического тока и при других несчастных случаях;

- соблюдать инструкцию о мерах пожарной безопасности;

- о каждом несчастном случае немедленно извещать руководителя.

Работы на кабельных линиях запрещаются:

- во время грозы;

- при температуре наружного воздуха ниже нормы, установленной местными органами власти. Исключения допускаются во время аварий.

Для монтажа оптического кабеля используется передвижная лаборатория, оборудованная на базе автомобиля. В автомобиле расположен комплект для сварки оптического кабеля, небольшой запас растворителя нефрас в металлической емкости. После снятия внешней оболочки необходимо удалить гидрофоб, применяя нефрас. Работы следует проводить при включении приточно-вытяжной вентиляции, так как нефрас - легко воспламеняющаяся жидкость, относящаяся к вредным веществам. Работник, производящий монтаж ВОК, должен быть осторожен со сколотым волокном: не разбрасывать его, складывать в определенное место и следить, чтобы частицы этого волокна не попали через одежду на тело. Для этой цели необходимо пользоваться защитным фартуком. Монтажный стол и пол после каждой смены следует обрабатывать пылесосом, а затем протирать мокрой тряпкой. Тряпку следует отжимать в плотных резиновых перчатках.

При работе с устройством для сварки оптических волокон необходимо соблюдать следующие требования:

- корпус прибора заземления;

- все подключения и отключения приборов, требующих разрыва электрических цепей или соединения с высоковольтными цепями, производить при полном снятии напряжения;

- запрещается эксплуатация устройства со снятым защитным кожухом блока электродов;

- во время наладочных работ следует помнить, что трансформатор, высоковольтные провода, электроды в режиме сварки находятся под высоким напряжением;

- для наблюдения за сваркой работник обязан применять защитные очки;

- не реже одного раза в неделю производить проверку исправности изоляции высоковольтных проводов. Запрещается работать на устройстве при повреждении изоляции высоковольтных проводов.

На ж.д.т пожарная охрана возложена на военизированную охрану ОАО «РЖД». В ее состав входят управление военизированной охраны ОАО «РЖД», службы военизированной охраны при управлениях железных дорог, отряды военизированной охраны, обслуживающие одно или несколько отделений железных дорог, пожарные команды и пожарные поезда, организуемые на крупных железнодорожных станциях, старшие инструкторы, инструкторы по пожарной профилактике, которые ведут работу в линейных предприятиях, расположенных в пределах закрепленных за нами участков железных дорог, на различных объектах.

В обеспечение пожарной безопасности особое место занимает противопожарная подготовка инженерно-технических работников, служащих и рабочих, которая включает первичный и вторичный противопожарные инструкции.

Могут применять противопожарные преграды (перегородки, экраны, водяные завесы, противопожарные стены). Они служат для разделения объема здания на противопожарные отсеки. Также должны быть предусмотрены эвакуационные выходы. Двери на путях эвакуации должны открываться по направлению выхода из здания. Еще должны находиться порошковые огнетушители.

Заключение

Выбор данной темы обусловлен тем, что в настоящее время ведется строительство ВОЛС на различных участках железных дороги. Данный проект посвящен разработке цифровой сети связи на базе технологии SDH и ВОЛС.

В данном проекте проведен выбор существующей магистральной цифровой сети связи, оборудования мультиплексирования, проведено техническое описание выбранной аппаратуры.

Основной проблемой при разработке синхронных цифровых сетей связи является расчет пропускной способности сети. На основании исходных данных была разработана схема расстановки мультиплексоров на всех участках дороги протяженностью 418 км.

В результате анализа способов прокладки ВОК был выбран наиболее приемлемый и экономичный способ укладки в грунт волоконно-оптического кабеля ЭКБ-ДА2: Д-КБ-0634 .

Литература

1. Виноградов В.В., Котов В.К., Нуприк В.Н. «Волоконно-оптические линии связи», М., «Желдориздат»,2002.

2. Крутяков В.С., Сибаров Ю.Г., Рыбаков Н.Т. «Охрана труда и основы экологии на железнодорожном транспорте и в транспортном строительстве», М., «Транспорт»,1993.

3. Слепов Н.Н. «Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи», М.,»Радио и связь», 2000.

4. Технические данные ВОК типа ОКЛ. Интернет - страница ЗАО «СОКК».

5. Фриман Р. «Волоконно-оптические системы связи», М., «Техносфера», 2003.

6. Шмытинский В.В., Глушков В.П. «Многоканальные системы связи».

Размещено на Allbest.ru