Проектирование кабельных сооружений связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

кабель сигнал волоконный оптический

В настоящее время во всём мире, в том числе и в нашем республике, то есть в Республики Таджикистан, возросли требования к сетям связи как с точки зрения обеспечения высоких показателей надёжности связи, так и расширения предоставляемых услуг абонентам. Удовлетворение потребностей в средствах связи, развитие и модернизация сетей электросвязи могут быть реализованы на базе новых технологий, таких как оптические линии связи, цифровые системы коммутации и цифровые системы передачи.

Целью данной курсовой работы является построение качественных каналов связи на заданном нам нужную направлению на трассе Душанбе - Шахринав. Для этого мы используем цифровые системы передачи, обладающие рядом преимуществ. К ним относятся: возможность передачи всех видов аналоговых и дискретных сигналов; простое объединение, разделение и транзит передаваемых сигналов; возможность взаимодействия ЦСП с аналоговыми системами, высокая помехоустойчивость; малая зависимость качества передачи от длины линии связи; стабильность параметров каналов ЦСП; высокие технико-экономические показатели. Параметры ЦСП выбираются с учётом характеристик существующих и перспективных линий связи, т.к. на данный момент в РТ активно вводятся цифровые системы передачи, как наиболее перспективные, однако наряду с новыми системами работают и старые аналоговые системы, которые постепенно заменяются на цифровые.

Глава 1. Цель, задачи и обоснование курсовой работы

Курсовая работа должна иметь индивидуальное задание, основную часть, а также содержать графическую часть. В данном разделе работы необходимо привести краткое изложение перспективы развития народного хозяйства и указать необходимость обеспечения средствами связи промышленности, сельского хозяйства и населения по проектируемой трассе.

Основной цель моей курсовой работы -- это обеспечение надёжной связи населения района Шахринав и их сельского хозяйства. Соблюдать безопасность, надежность и экономичность при проведении линии связи и реализация передачи всех видов информации, высокая защита от всякого род помеха.

Основная задача проектирования линии передачи заключается в выборе трассы, типа кабеля, и системы передачи, обеспечивающих необходимое число каналов между заданными пунктами с учетом общей схемы развития сети и перспектив её развития. Перед выполнением работы следует изучить основные вопросы раздела ЦСП курса МСП: принципы построения оконечной и промежуточной аппаратуры, принципиальные и структурные схемы аппаратуры проектируемой системы передачи, нормирование основных электрических параметров цифровых потоков и каналов ТЧ

Основные задачи выполняемого данного курсового проекта являются:

ь Выбор трассы;

ь Выбор системы передачи;

ь Выбор типа кабеля;

ь Расчёт регенерационного участка.

К проекту прилагается ситуационный чертеж трассы, на котором наносятся все возможные варианты трассы. В курсовой работе необходимо выбрать оптический кабель (ОК) исходя из рассчитанного числа каналов. Следует учесть, что двухсторонняя связь осуществляется по двум каналом. По одному передаются сигналы в прямом направлении, а по-другому - в обратном. В обоих направлениях сигналы передаются на одной и той же длине волны. Обобщающим показателем работы средств связи является надежность. Надежность - комплексное свойство, которое в зависимости от условий строительства и эксплуатации, может включать долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определённое сочетание этих параметров.

Глава 2. Общий обзор технологии систем передач

2.1 Описание систем передачи

Выбор системы передачи определяется характером передаваемой информации, для сетей большой протяженности обычно используется типовые цифровые системы передачи ЦСП синхронной иерархии SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней системы передачи, строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствующее данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число раз. Цифровая система передачи, соответствующая первой ступени иерархии, называется первичной; в этой ЦСП осуществляется прямое преобразование относительно небольшого числа первичных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени иерархии объединяют определенное число первичных потоков во вторичный цифровой поток и т.д.В рекомендациях МСЭ-Т (Международный союз электросвязи - сектор телекоммуникаций) представлено в двух типах иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) и синхронная цифровая иерархия SDH.

Таблица 1

УровеньСЦИ	Названиесигнала	Скорость,Мбит/с
1	STM-1	155,52
2	STM-4	622,08
3	STM-16	2488,32
4	STM-64	9953,28
5	STM-256	39813,12

2.2 Обзор технологии SDH

Система передачи представляет собой совокупность технических средств, обеспечивающих организацию типовых каналов, групповых и линейных трактов требуемой протяженности. СП в зависимости от способа разделения каналов подразделяются на системы с частотным или временным разделением каналов (ЧРК, ВРК). Их отличие заключается в том, что в системах с ЧРК для передачи сигналов по каждому отводится определенная полоса частот, а в системах с ВРК - определенные интервалы времени.

С целью иметь многих преимуществ и особенностях мы выбрали в качестве технологии систем передач технологию SDH, что очень подходит для нашей трассы.Технология SDH представляет собой современную концепцию построения цифровой первичной сети. В настоящее время эта концепция доминирует на рынке. Технология SDH обозначает стандарт для транспорта трафика. Стандарт определяет уровни скорости прохождения сигнала синхронного транспортного модуля (Synchronous Transport Module, STM). Стандарт также определяет физический (оптический) уровень, необходимый для совместимости оборудования от различных производителей. Основная скорость передачи - 155,250 Мбит/с (STM-1). Более высокие скорости определяются как кратные STM-1: STM-4 - 622 Мбит/с, STM-16 - 2488,32 Мбит/с, STM-64 - 9953,28 Мбит/с. Иерархия SDH включает в себя несколько уровней STM. В качестве примера использования уровней в сети SDH на рис.2.1 показана первичная сеть SDH, включающая кольца магистральной сети, построенной на потоках STM-16, региональных сетей, построенных на потоках STM-4,и локальных сетей с потоками STM-1.



Рисунок 2.1. Пример первичной сети, построенной на технологии SDH

2.3 Состав сети SDH

Опишем основные элементы системы передачи данных на основе SDH, или функциональные модули SDH. Эти модули могут быть связаны между собой в сеть SDH. Логика работы или взаимодействия модулей в сети определяет необходимые функциональные связи модулей - топологию, или архитектуру сети SDH. Сеть SDH, как и любая сеть, строиться из отдельных функциональных модулей ограниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального оборудования. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми сетью:

· сбор входных потоков через каналы доступа в агрегатный блок, пригодный для транспортировки в сети SDH - задача мультиплексирования, решаемая терминальными мультиплексорами - ТМ сети доступа;

· транспортировка агрегатных блоков по сети с возможностью ввода/вывода входных/выходных потоков - задача транспортирования, решаемая мультиплексорами ввода/вывода - ADM, логически управляющими информационным потоком в сети, а физически - потоком в физической среде, формирующей в этой сети транспортный канал;

· перегрузка виртуальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из одного сегмента сети в другой, осуществляемая в выделенных узлах сети, - задача коммутации, или кросс-коммутации, решаемая с помощью цифровых коммутаторов или кросс-коммутаторов - DXC;

· объединение нескольких однотипных потоков в распределительный узел - концентратор (или хаб) - задача концентрации, решаемая концентраторами;

· восстановление (регенерация) формы и амплитуды сигнала, передаваемого на большие расстояния, для компенсации его затухания - задача регенерации, решаемая с помощью регенераторов - устройств, аналогичных повторителям в LAN;

· сопряжение сети пользователя с сетью SDH - задача сопряжения, решаемая с помощью оконечного оборудования - различных согласующих, устройств, например, конверторов интерфейсов, конверторов скоростей, конверторов импедансом и т.д.

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, позволяющие решать практически все перечисленные выше задачи, т.е. кроме задачи мультиплексирования выполнять задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора - SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включённых в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных типа SDH мультиплексора: Терминальный мультиплексор ТМ является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующими трибам PDH и SDH иерархий (рис.2.2). Терминальный мультиплексор может или вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа трибного интерфейса на линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать их с линейного входа на выход трибного интерфейса. Он может также осуществлять локальную коммутацию входа одного трибного интерфейса на выход другого трибного интерфейса. Как правило эта коммутация ограничена трибами 1.5 и 2 Мбит/с.

Регенератор представляет собой вырожденный случай мультиплексора, имеющего один входной канал - как правило, оптический триб STM-N и один или два агрегатных выхода (рис.2.3.).

Он используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети SDH путём регенерации сигналов полезной нагрузки. Обычно это растояние составляет 15 - 40 км. для длины волны порядка 1300 нм или 40 - 80 км. - для 1500 нм.

Рисунок 2.2. Мультиплексор в режиме регенератора.

Коммутатор. Физически возможности внутренней коммутации каналов заложены в самом мультиплексоре SDH, что позволяет говорить о мультиплексоре как о внутреннем или локальном коммутаторе. На рис.2.3., например, менеджер полезной нагрузки может динамически изменять логическое соответствие между трибным блоком TU и каналом доступа, что равносильно внутренней коммутации каналов. Кроме этого, мультиплексор, как правило, имеет возможность коммутировать собственные каналы доступа, (рис.2.3.), что равносильно локальной коммутации каналов. На мультиплексоры, например, можно возложить задачи локальной коммутации на уровне однотипных каналов доступа, т.е. задачи, решаемые концентраторами(рис.2.4.).В общем случае приходиться использовать специально разработанные синхронные коммутаторы - SDXC, осуществляющие не только локальную, но и общую или проходную (сквозную) коммутацию высокоскоростных потоков и синхронных транспортных модулей STM-N (рис.2.5.). Важной особенностью таких коммутаторов является отсутствие блокировки других каналов при коммутации, когда коммутация одних групп TU не накладывает ограничений на процесс обработки других групп TU. такая коммутация называется неблокирующей.

Рисунок. 2.3. Мультиплексор ввода/вывода в режиме внутреннего коммутатора.

Рисунок 2.4. Мультиплексор ввода/вывода в режиме локального коммутатора.



Рисунок2.5.Общий или проходной коммутатор высокоскоростных каналов.

Можно выделить шесть различных функций, выполняемых коммутатором:

---маршрутизация (routing) виртуальных контейнеров VC, проводимая на основе использования информации в маршрутном заголовке ROH соответствующего контейнера;

---консолидация или объединение (consolidation/hubbing) виртуальных контейнеров VC, проводимая в режиме концентратора/хаба;

---трансляция (translation) потока от точки к нескольким точкам, или к мультиточке, осуществляемая при использовании режима связи "точка - мультиточка";

---сортировка или перегруппировка (drooming) виртуальных контейнеров VC, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных потоков VC из общего потока VC, поступающего на коммутатор;

---доступ к виртуальному контейнеру VC, осуществляемый при тестировании оборудования;

---ввод/вывод (drop/insert) виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплексора ввода/вывода;

2.4 Мультиплексор STM-4 (Metropolis AMU)

Metropolis AMU - компактный мультиплексор уровня STM-4 или STM-1 с высокой плотностью портов. Устройство может использоваться как терминальный мультиплексор, мультиплексор ввода/вывода или кросс-коммутатор.Metropolis AMU обеспечивают соединения "точка-точка", кольцо, звезда. Широкий спектр интерфейсов (STM-1, STM-4 и 1000 BaseT, E1, E3, FE, GbE, SHDSL) на одной коммуникационной платформе позволяют передавать по существующим SDH-сетям голосовой трафик TDM (включая межстанционные соединения по каналам E1) и трафик данных Ethernet (вплоть до Gigabit Ethernet на полной скорости линии). Системы Metropolis AMU поставляются в двух вариантах. Шасси 2m/4o: 2 слота для основных плат и 4 слота для интерфейсных плат. За счет горизонтального расположения плат два шасси 2m/4o помещаются на одну полку стандартной 19" стойки, что позволяет установить в эту стойку 8 систем.

· Шасси 1m/1o: 1 слот для основной платы и 1 слот для интерфейсной платы.

Оба шасси не требуют дополнительных блоков вентиляторов, а доступ организован с лицевой панели.

Основная плата содержит модуль управления Metropolis AMU, имеющий неблокируемую матрицу коммутации для виртуальных контейнеров VC-4/3/12 (кросс-коннект 16 x 16 эквивалентных VC-4 на уровне VC12 (E1), ёмкость коммутации 10 x VC-4 на объединительной панели для каждой интерфейсной платы и между основными платами), а также четыре оптических линейных интерфейса с разъемами SFP (съемный компактный соединитель): 2xSTM-1/4 и 2хSTM-1.

Мультиплексор комплектуется интерфейсными платами:

· 63 x E1 (варианты 120 или 75 Ом).

· 2 x 10/100 BaseT + 2 x 10/100/1000 BaseT или 2 x GbE (SX или LX с разъемами SFP)

Кроме того, через специальную плату адаптер, занимающую два слота шасси 2m/4o, можно использовать интерфейсные модули мультиплексоров Metropolis AM/AMS.

Для управления Metropolis AMU служат программные продукты, применяемые для оптического оборудования Lucent (например, ITM CIT), но можно использовать стороннюю систему операционного управления, поддерживающую протокол SNMP.

Технические характеристики Metropolis AMU

Кол-во слотов	2 для плат управления и 4 для интерфейсных плат (2m/4o) 1 для платы управления и 1 для интерфейсной платы (1m/1o)
Линейные интерфейсы	2 Ч STM-1/4 (переменная скорость) и 2 Ч STM-1 (фиксированная скорость). Варианты: S1.1, L1.1, L1.2, S4.1, L4.2.
Трибутарные интерфейсы	E1 (варианты для 120 или 75 Ом) 10/100 BaseT 10/100/1000 BaseT 1000 BaseX (SX или LX)
Габаритные размеры (Ш Ч В x Г, мм)	224 Ч 300 Ч 270 (2m/4o) 88 Ч 300 Ч 270 (1m/1o)
Питание	От -40,5 до -72 В
Рассеиваемая мощность	100 Вт (средняя для комплектации STM-1/4)
Надежность	Операторский класс
Поддержка служб Ethernet	Общая процедура кадрирования GFP-F (ITU-T G.7041) Виртуальная конкатенация (VCAT) Схема регулировки емкости канала (LCAS) Коммутация IEEE 802.1D Частные линии «точка-точка» Выделенные локальные сети «точка-несколько точек» (TLS) Виртуальные локальные сети «точка-несколько точек» (пакетные кольца) с общей полосой пропускания и статистическим мультиплексированием Маркировка/транкинг VLAN по IEEE 802.1Q и стеки меток VLAN IEEE 802.1ad GVRP Приоритезация IEEE 802.1p/DiffServ (QoS) Управление трафиком CIR/PIR
Резервирование	SFP, матрица коммутации, подсистема синхронизации и питание (для шасси 2m/4o) 1+1 MSP SNCP для VC-12, VC-3 и VC-4 LCAS Быстрое покрывающее дерево IEEE 802.1w
Сетевое управление	WaveStar ITM-SC (сетевыеэлементы) Navis Optical Network Management System (NMS) Navis Optical Management System (OMS) Локальныйтерминал ITM-CIT ЗагрузкаПО по DCC

В качестве основного оборудования узла рационально применить универсальный мультиплексор SMA1/4 производства фирмы “Siemens'', способный работать в качестве терминального мультиплексора и мультиплексора ввода/вывода в сетях иерархии STM - 1(155 Мбит/с) и STM-4 (622 Мбит/с). Данный мультиплексор позволяет выводить потоки Е1 (2 Мбит/с), Е2 (34 Мбит/с) и Е3 (140 Мбит/с) в электрическом или оптическом интерфейсе. Конструктивно мультиплексор располагается в стандартной стойке ETSI типового размера 19'' (ширина 485 мм) и занимает часть одной полки. В данной стойке имеются до 4 полок, на которых могут располагаться устройства вторичного электропитания - 48 вольт с заземлённым плюсом, оптическая патч-панль для переключений, и гибкие мультиплексоры вторичной сети связи (при их наличии).

2.5 Топология сети SDH

Рассмотрим топологию сетей SDH. Существует базовый набор стандартных топологий. Ниже рассмотрены такие базовые топологии.

Топология "точка-точка"

Сегмент сети, связывающий два узла A и B, или топология "точка - точка", является наиболее простым примером базовой топологии SDH сети (рис.2.6.). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резервирования 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).



Рисунок 2.6. 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.2.7., либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1, как на рис.2.8. Последний вариант топологии часто называют "упрощённым кольцом".

Рисунок 2.7.Топология "последовательная линейная цепь", реализованная на ТМ и TDM.

Рисунок 2.8.Топология "последовательная линейная цепь" типа "упрощённое кольцо" с защитой 1+1.

Для нашей системы передачи мы выбрали топологию типа "последовательная линейная цепь".

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 (рис.2.9.).

Рисунок 2.7.Топология "звезда" c мультиплексором в качестве концентратора.

Топология "кольцо"

Эта топология (рис.2.10) 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.

Рисунок 2.10.Топология "кольцо" c защитой 1+1.

Архитектура сети SDH

Архитектурные решения при проектировании сети SDH могут быть сформированы на базе использования рассмотренных выше элементарных топологий сети в качестве её отдельных сегментов.

Радиально-кольцевая архитектура

Пример радиально-кольцевой архитектуры SDH сети приведён на рис.2.11. Эта сеть фактически построена на базе использования двух базовых топологий: "кольцо" и "последовательная линейная цепь".

Рисунок 2.11.Радиально-кольцевая сеть SDH.

Архитектура типа "кольцо-кольцо"

Другое часто используемое в архитектуре сетей SDH решение - соединение типа "кольцо-кольцо". Кольца в этом соединении могут быть либо одинакового, либо разного уровней иерархии SDH. На рис.2.12показана схема соединения двух колец одного уровня - STM-4, а на рис.2.13 каскадная схема соединения трёх колец - STM-1, STM-4, STM-16.

Рисунок 2.12.Два кольца одного уровня.



Рисунок 2.13.Каскадное соединение трёх колец.

Линейная архитектура для сетей большой протяженности

Для линейных сетей большой протяженности расстояние между терминальными мультиплексорами больше или много больше того расстояния, которое может быть рекомендовано с точки зрения максимально допустимого затухания волоконно-оптического кабеля. В этом случае на маршруте между ТМ (рис.2.14) должны быть установлены кроме мультиплексоров и проходного коммутатора ещё и регенераторы для восстановления затухающего оптического сигнала. Эту линейную архитектуру можно представить в виде последовательного соединения ряда секций, специфицированных в рекомендациях ITU-T G.957 и ITU-T G.958.

Рисунок 2.14.Сеть SDH большой протяженности со связью типа "точка-точка" и её сегментация.

В процессе развития сети SDH разработчики могут использовать ряд решений, характерных, для глобальных сетей, таких как формирование своего "остова" (backbone) или магистральной сети в виде ячеистой (mush) структуры, позволяющей организовать альтернативные (резервные) маршруты, используемые в случае возникновения проблем при маршрутизации виртуальных контейнеров по основному пути. Это наряду с присущими сетям SDH внутренним резервированием, позволяет повысить надёжность всей сети в целом. Причём при таком резервировании на альтернативных маршрутах могут быть использованы альтернативные среды распространения сигнала. Например, если на основном маршруте используется ВОК, то на резервном - РРЛ, или наоборот.

Построение SDH

Процессы загрузки/выгрузки цифрового потока

Рассмотрим процессы, связанные с загрузкой и выгрузкой цифрового потока в транспортный модуль системы SDH (транспортный модуль STM-N). Процесс загрузки цифрового потока в транспортные модули представлен схематически на рис. 2.15.

Рисунок 2.15.Процесс загрузки цифрового потока в синхронные транспортные модули (STM-N)

В качестве примера рассмотрим процесс формирования синхронного транспортного модуля STM-1 из нагрузки потока Е1 (рис.2.6).



Рисунок 2.16.Формирование синхронного транспортного модуля STM-1 из нагрузки потока Е1.

Как видно из рисунка, в процессе формирования синхронного транспортного модуля к нагрузке сначала добавляются выравнивающие биты, а также фиксированные, управляющие и упаковывающие биты. Ниже более подробно остановимся на процессе выравнивания скорости нагрузки при формировании контейнера С-n (процессе стаффинга в системе SDH). К сформированному контейнеру С-12 добавляется заголовок маршрута VC-12 РОН (Path Overhead), в результате формируется виртуальный контейнер.

Добавление к виртуальному контейнеру 1 байта указателя (PTR) превращает первый в блок нагрузки (TU). Затем происходит процедура мультиплексирования блоков нагрузки в группы блоков нагрузки (TUG) различного уровня вплоть до формирования виртуального контейнера верхнего уровня VC-4. В результате присоединения заголовка маршрута VC-4 РОН образуется административный блок (AU), к которому подсоединяется секционный заголовок SОН (Section Overhead). Учитывая разделение маршрута на два типа секций (рис. 3.14), SОН состоит из заголовка регенераторной секции (RSOH) и заголовка мультиплексорной секции (MSOH). К структуре заголовка еще вернемся при рассмотрении форматов заголовков, где будут рассмотрены значения байтов SОН.

Как видно, процесс загрузки цифрового потока связан с использованием процессов выравнивания (битового стаффинга), активностью указателей, а также с использованием заголовков РОН и SOH. В этом разделе мы рассмотрим процессы выравнивания скорости загружаемого цифрового потока и их влияние на параметры цифровой нагрузки.В процессе загрузки и выгрузки цифрового потока в синхронный транспортный модуль обычно используются оба вида выравнивания.В качестве примера рассмотрим загрузку потока 140 Мбит/с в транспортный модуль STM-1 (рис. 5.3).

Рисунок 2.17.Загрузка потока 140 Мбит/с в синхронный транспортный модуль.

Как видно из рисунка, в процессе загрузки потока 140 Мбит/с в синхронный транспортный модуль используются процедуры фиксированного выравнивания (биты R) и плавающего выравнивания (биты S, индикаторы С). Процедура фиксированного стаффинга используется чаще и связана с полями X, Y и Z. Процедура плавающего выравнивания связана с использованием полей Х и Z, причем непосредственно стаффинговые биты плавающего выравнивания передаются в поле Z. Поле Х содержит индикатор стаффинга, передаваемый периодически (до появления поля Z индикатор передается 5 раз).Процедура выравнивает вариацию скорости. Допустимые значения вариации скорости загружаемых потоков иерархии PDH представлены в таблице2.

Таблица 2

Скорость цифрового потока, Мбит/с	Максимально допустимая вариации скорости, ppm	Скорость цифрового потокав контейнере, Мбит/с.	Название контейнера.
1,5444	50	1,600	C-11
2,048	50	2,176	C- 12
6,312	30	6,784	C- 2
34,368	20	48,384	C- 3
44,736	20	48,384	C- 3
139,260	15	149,760	C- 4

В качестве второго примера рассмотрим загрузку потока 34 Мбит/с (ЕЗ), представленную на рис. 2.18.

Рисунок 2.18.Загрузка потока E3 (34 Мбит/с).

Как следует из рисунка, загрузка потока ЕЗ в трибутарную группу TUG-3 во многом аналогична загрузке потока Е4, представленной на рис.2.16.И в том, и в другом случае используются виртуальные контейнеры высокого уровня - VC-3 и VC-4 соответственно. В обоих случаях используется процедура стаф-финга, причем как фиксированного (биты R), так и плавающего или переменного (биты S). Для идентификации битов переменного стаффинга используются индикаторы стаффинга (биты С). Существенно, что на рис. 2.8 помимо процедуры стаффинга представлена также структура заголовков, в частности заголовок маршрута высокого уровня VC-3 РОН. Ниже рассмотрены основные информационные поля, входящие в этот заголовок.

В качестве примера виртуального контейнера низкого уровня рассмотрим асинхронную загрузку потока 2 Мбит/с - наиболее часто используемый вариант загрузки цифрового потока (рис.2.19). На рис.5.5 представлена побайтовая структура загруженного в синхронный транспортный модуль потока головка РОН (V5, J2, N2 и К4). Как видно пользуются процедуры фиксированного и плавающего выравнивания.

Рисунок 2.19.Асинхронная загрузка потока 2 Мбит/с в синхронный транспортный модуль.

Процедуры мультиплексирования внутри иерархии SDH.

Наиболее важными потоками иерархии SDH являются потоки STM-1, STM-4 и STM-16. Рассмотрим процедуры мультиплексирования между этими уровнями, схематически представленные на рис.5.6



Рисунок 2.20.Синхронное мультиплексирование внутри иерархии SDH.

Как следует из рисунка, внутри иерархии SDH мультиплексирование выполняется синхронно, без процедуры выравнивания скоростей. В результате обеспечивается основное преимущество концепции SDH как технологии построения цифровой первичной сети - возможность загрузки и выгрузки потоков любого уровня иерархии PDH из любого потока иерархии SDH вне зависимости от скорости передачи.Для удобства реализации синхронного мультиплексирования с использованием современных логических устройств, мультиплексирование выполняется байт-синхронно в отличие от бит-ориентированных процедур, используемых в иерархии PDH. В результате использования байт-ориентированных процедур мультиплексирования значительно повышается производительность процессоров, в результате достигается высокая скорость передачи в первичной сети.Использование в концепции SDH байт-синхронного мультиплексирования позволило также увязать динамику развития пропускной способности в цифровых системах передачи с динамикой развития производительности современных процессоров, что было важно, поскольку на этапе технологии PDH наметилось некоторое отставание.

Глава 3. Реализация проекта

3.1 Общий обзор проектируемой участки, т.е. ОПА, ОПБ и вся трасса

От начальной точки до конечной точки, то есть от Душанбе до ПГТ Шахринава проходит оптический кабель. Количества каналов системы передачи, которые организуем, составляет 6 Е1 поток каналов по 3 передающие (от пункта А до пункта В) и 3 приёмные (от пункта В до пункта А) каналов.

Стойки с терминальными оконечными мультиплексорами в нашей трассе устанавливаются в ЛАЦ домов связи станции города Душанбе и станции ПГТ Шахринава. Рабочее место оператора управления сетью располагается в доме связи станции города Душанбе, длиною, которая составляет 40 км.

3.2 Выбор трассы магистрали и построение схемы организации связи

Трасса линии передачи прокладывается так, чтобы при обеспечении связью всех пунктов затраты на сооружение и эксплуатацию магистрали были минимальными.

Трасса магистрали выбираем, как правило, вдоль шоссейных дорог, чтобы обеспечить удобное эксплуатационное обслуживание линейных сооружений связи, проходит через населенные пункты, в которых можно разместить обслуживаемые регенерационные пункты (ОРП) или же необслуживаемые регенерационные пункты (НРП).

При сравнении вариантов трасс учитывали следующие факторы: протяженность трассы, необходимое количество каналов между различными пунктами, рельеф местности, энерговооруженность промежуточных пунктов и т. п.

Электрическая длина кабеля равна 101% от длины трассы. В дальнейших расчетах под длиной трассы подразумевают электрическую длину кабеля.

В соответствии с выбранной трассой осуществляются выбор аппаратуры уплотнения и построение схемы организации связи. При этом нам необходимо было знать назначение проектируемой системы, требуемую дальность связи и количество каналов между оконечными и промежуточными пунктами

Составили схему размещения пунктов связи (рисунок 3.1) с указанием необходимого количества каналов между оконечными и промежуточными пунктами, исходя из задания на проектирование.

Рис.3.1. Схема размещения пунктов связи

Расстояние между Душанбе и Шахринава составляет , а электрическая длина кабеля при этом .

3.3 Выбор среды распространения

Существуют три вида среды распространении сигнала: проводные, беспроводные и комбинированные. Относящие к каждому из них что относятся приведём в таблице 1.

Таблица 1

Для данной работы я выбрал проводную среду распространению с оптическим видом кабеля, которая у неё самый хороший проводимости (по скорости передачи), в десятки(сотни) раз больше чем других видов кабелей связи.

Оптические кабели в отличие от электрических с медными проводниками, не требуют дефицитных металлов и изготавливаются, как правило, из стекла и полимеров.

Достоинством ОК являются:

- возможность передачи большого потока информации;

- малое затухание и независимость его от частоты в широком диапазоне частот;

- высокая защищённость от внешних электромагнитных влияний;

- малые габаритные размеры и масса (в десять раз меньше по сравнению с электрическими);

- надёжная техника безопасности (отсутствие искрений и коротких замыканий).

Существующие волоконно-оптические кабели по своему назначению могут быть классифицированы на:

- междугородные;

- городские;

- объектовые, служащие для передачи информации внутри объекта (учрежденческая, видеотелефонная связь ит.п.);

- подводные, предназначенные для осуществления связи через большие водные преграды.

3.4 Выбор тип оптического кабеля ОК

Оптический кабель, которого мы выбрали является магистральным и очень подходит для нашей цели.

Кабели оптические магистральные

Предназначенные для прокладки в грунтах всех который в кабельной канализации, в трубах, в коллекторах, на мостовых и в кабельных шахтах.

На своем проекте я выбрал оптический кабель типа ОКСНМт-10-01-0,22-24 (9.0)

Маркировка кабеля

Кабель оптический ОКСНМт-10-01-0,22-24 с металлическим несущим тросом

ОК - Оптический кабель

С - самонесущий

Н - неметаллический

М - многомодульный

10 -диаметр модового поля

01 - центральный силовой элемент из стеклопластикового прутка

0,22 - коэффициент затухания в дБ/км на длине волны 1550 нм

24 - количество волокон



9,0 - допустимое растягивающее усилие в кН

Рисунок 3.2. ОКСНМт-10-01-0,22-24 (9.0)

Кабель предназначен для подвески на опорах линий связи, контактной сети железных дорог, столбах городского освещения с выносным силовым элементом

Условия эксплуатации и монтажа.

1. Температурный диапазон эксплуатации - от минус 600С до плюс 70єС

2. Кабели предназначены для монтажа и прокладки ручным и механизированным способами при температуре не ниже минус 10єС

3. Допустимый радиус изгиба при монтаже не менее 20 номинальных диаметров кабеля при эксплуатации и не менее 250 мм при прокладке и монтаже.

4. Строительная длина - 15км (максимально)

4. Срок службы кабелей, не менее - 25 лет

5. Кабели стойки к воздействию плесневых грибов, росы, дождя, инея, соляного тумана, солнечного излучения.

6. Кабель поставляется на деревянных барабанах в соответствии с ГОСТ 18690

Технические характеристики.

1. Наружный диаметр кабеля - 11,8 - 13,7 (мм)

2. Номинальный вес (в зависимости от конструкции) - 193 - 203 (кг/км)

3. Кабель устойчив к растягивающим усилиям от 9,0 до 20,0 (кН)

4. Кабель устойчив к раздавливающим усилиям, не менее - 400 Н/см

5. Коэффициент затухания, на длине волны 1550 нм - 0,02 дБ/км

6. Количество волокон в модуле - от 4 до 16

7. Общее количество волокон от 4 до 144

Глава 4. Расчетная часть

В данной главе рассматривается необходимые параметры и рассчитается использующиеся материалы для нашего проекта, а также расчет длины регенерационного участка.

4.1 Расчет числа соединителей

Душанбе - Шахринав = 40 км

Определим число неразъемных соединителей на рассматриваемый участок по формуле:

n_c

где L - длина участки

l_c= 15 км - строительная длина кабеля.

1) Для (Душанбе- Шахринав ) n_c

4.2 Расчет затухания в ОКВ

Производим расчёт рабочего затухания ВОК. Рабочее затухание ВОК зависит от длины кабеля , и километрического затухания оптического сигнала в кабеле а, которое для кабеля марки типа ОКСНМт-10-01-0,22-24 (9.0) составляет 0,22 дБ/км для рабочей длины волны 1550нм.

Расчет затухания производился по формуле:

а_к = a* L_ур,дБ

Для (Душанбе- Шахринав) а_к = 0,22 * 40 = 8,8 дБ

Таблица 1. Классификация оптических секций

Использование	Внутри станций	Между станциями
		Короткая секция	Длинная секция
Длина волны, нм	1310	1310	1550	1310	1550
Тип волны	G. 652	G. 652	G. 652	G. 652	G. 652, G. 653
Расстояние, км		15		40	80
Иерархия STM	1	I-1.1	S-1.1	S-1.2	L-1.1	L-1.3(1.2)
	4	I-4.1	S-4.1	S-4.2	L-4.1	L-4.3(4.2)

Выбор оптического интерфейса производим исходя из данных данной таблицы.

Данная таблица даёт стандартное обозначение секций в зависимости от уровня STM (1,4) и приведена для указанных трёх типов применения: внутри станции (код использования I), между станциями - короткая станция (код использования S), между станциями - длинная секция (код использования L). Первая цифра обозначает уровень иерархии, вторая - индекс источника.

Индекс источника обозначает:

· (или без индекса) - указывает на источник с длинной волны 1310 нм;

· 2 - указывает на источник с длиной волны 1550 нм для волокна, соответствующего G. 652 (секции S) и G. 652, G. 654 (секции L);

· 3 - указывает на источник с длиной волны 1550 нм для волокна, соответствующего G. 653.

Например, S-4.1 расшифровывается как короткая межстанционная регенераторная секция линейного оборудования STM-4, использующая источник с длиной волны 1310 нм. Устройство работает на коротких (15 км) и средних (40 км) оптических секциях на длине волны равной 1310 нм, а на длинных (80 км), на волне длиной - 1550 нм.

Используя данные из таблиц 1 получаем следующий тип интерфейса для проектируемой сети:Секция 1 - интерфейс L -1.3

Допустимые значения уровней мощностей передатчиков и приёмников типа SMA 1/4 показаны в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Классификация оптических секций для SМА-1/4

SMA -1	SMA-4
Тип интерфейса	Мощность передатчика, дБм	Минимальная чувствительность приёмника, дБм	Тип интерфейса	Мощность передатчика, дБ/м	Минимальная чувствительность приёмника, дБ/м
	min	max			min	max
S-1.1	-15	-8	-32,5	S-4.1	-15	-8	-32,5
S-1.2	-15	-8	-32,5	S-4.2	-15	-8	-32,5
L-1.1	-5	0	-34	L-4.1	-3	0	-36
L-1.2	-5	0	-34	L-4.2	-3	0	-36
L-1.3	-5	0	-34	L-4.3	-3	0	-36

Рассчитываем полное затухание регенерационных участков, которое зависит от затухания, вносимого ВОК-а_к затухания, вносимого муфтами-а_м. которое составляет 0,1 дБ, и затухания, вносимого оптическими коннекторами (разъёмами) -а_р. Число таких коннекторов составляет по 2 на каждой стороне кабеля (1 на мультиплексоре и 1 на вводной патч-панели для переключений), затухание одного коннектора составляет 0,5 дБ. Полное затухание регенерационных участков рассчитывается по формуле:

а_ур=а_к + п а_м + 4а_р, Дб

· для (Душанбе - Шахринав):

а_{ур секц} = 8,8 + 1*0,1+4*0,5 = 10,9 дБ

4.3 Расчёт уровней мощности сигнала

Расчёт уровней мощности на входах мультиплексоров производится с учётом, что уровень мощности р_пр на выходах передатчиков устанавливается минимальный, для того, чтобы в процессе эксплуатации была возможность поднять его при увеличении затухания (старение кабеля, падение мощности лазера и т.п). Уровень мощности сигнала р_пер на входах мультиплексоров зависит от уровня мощности оптического сигнала р_пр на выходе предыдущего мультиплексора и рабочего затухания а_ур участка регенерации.

Уровень мощности на выходах передатчиков выбираем из таблицы 4.2 в соответствии с выбранными оптическими интерфейсами.

Для направления А - В (Р, дБ) и В - А (для обратной направлении также так)

Р_перА = -3; Р_перВ = -3.

Уровни мощности на входе мультиплексоров рассчитывается по формуле:

Р_пр=Р_пер - а_ур, дБ

· для (Душанбе - Шахринав) :

Р_прБ = Р_перА - а_урАБ= -3-10,9 = -13,9 дБ;

Расчёт усиления оптических усилителей производим по формуле:

S= Р_пер- Р_пр, дБ

Для направления А - В (Р, дБ) и В - А (и для обратной направлении также так)

· для секции (Душанбе- Шахринав) :

S_Б = Р_перБ - Р_прБ = -3-(-13,9)=10,9 Дб

4.4 Расчёт энергетического запаса

Для проверки правильности расчёта размещения регенераторов производится расчёт энергетического запаса по затуханию в линии. Запас по затуханию не должен быть меньше 6 дБ. Запас рассчитывается по данным из таблицы 4.2:

а_з = Р_{пр min} - Р_вх

для (Душанбе- Шахринав) :

а_{з секц} = 36 - 10,9 = 26,9 > 6дБ

4.5 Расчёт длины регенерационного участка (РУ) по затуханию

L_ру =

Э_п = Р_пер - Р_пр = 36 - 3 = 33

a- коэффициент затухания ОВ 0,22 дБ/км

a_рс - потери в разъемном соединении, дБ/км (стандартизировано и равно 0,01 дБ/км),рс - число разъемных соединителей

а_нс- потери в неразъемном соединении, Дб/км.

а_з - энергетический запас

L_ру = = = 106,2

4.6 Рассчитаем количество регенерационных участков:

N = =

Мы можем не использовать ОРП или НРП.

Заключение

В данной курсовой работе рассматривались основные вопросы размещения регенерационных пунктов (оконечных пунктов) прокладки кабеля и волоконно-оптического кабеля для реконструируемой линии - Душанбе-Шахринав, где модернизация существующей линии являлась важнейшей задачей работы. Производится обоснование выбора типов ОВК, его сечения и основные технические характеристики, и, исходя из способов прокладки кабеля, выбор оптического кабеля, с приведенными характеристиками и изображением в разрезе. Кроме этого, рассчитываются переходное затухание на ближнем и дальнем конце и защищенность на дальнем конце. Важной задачей было обеспечение надежной защиты ЭКС от внешних электромагнитных влияний и расчет надежности кабельной магистрали. Величины опасных напряжений и токов в цепях кабелей связи, обусловленные влиянием ЛВН, устанавливаются исходя из обеспечения безопасности обслуживающего персонала, работающего на стационарных и линейных сооружениях, а также из условия предохранения этих сооружений от повреждения, далее приводится расчет кабелей связи от ударов молнии.

Заключительным этапом работы является составление плана организации работ по строительству и монтажу проектируемой линии, где приводится ведомость работ по строительству ВОЛП.

Список используемой литературы

1. Методическая разработка по курсовому и дипломному проектированию,Самара, 2000.

2. Гроднев И.И., Грызлов А.Ф. «Линейные сооружения многоканальной электросвязи» Верник .М. и др. Линии связи, М., 1995.

3. Строительство кабельных сооружений связи. Справочник, М., 1990.

4. Правила технической эксплуатации первичных сетей ВС РФ. Книга третья, М., 1998.

5. Андреев В.А. Теория электромагнитных влияний между цепями связи. М., 1999.

6. Методические указания и задания на курсовые работы по дисциплине «Многоканальные системы передачи». - Мн.: ВГКС, 2005.

7. Михайлов М.И. и др. Защита сооружений связи от опасных и мешающих влияний, М., 1978.

8. Руководство по защите подземных кабелей связи от ударов молнии, М., ЦНИИС, 1996.

9. Скалин Ю.В., Бернштейн А.Г., Финкевич А.Д., «Цифровые системы передачи»: Радио и связь, 1988.

10. Инструкция по проектированию линейно-кабельных сооружений связи. ВСН 116-93.

11. Строительство и техническая эксплуатация ВОЛС, М., 1995.

12. Руководство по прокладке, монтажу и сдаче в эксплуатацию ВОЛС магистральных сетей, М., 1995.

13. Руководство по защите оптических кабелей от ударов молнии. М.,ЦНИИС, 1999.

14. Фокин В.Г. Аппаратура и сети доступа. - Новосибирск, 1999.

Размещено на Allbest.ru