Разработка проекта модернизации участка транспортной сети оператора связи на базе оборудования плотного волнового спектрального мультиплексирования

Отношение сигнал/шум OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) является неотъемлемой характеристикой системы WDM и отражает превышение мощности принимаемого сигнала над шумовым фоном для каждого оптического канала.

Учитывая расстояние между узлами модернизируемой линии, получили следующую схему сети в соответствии с рисунком 3.2.:

Рисунок 3.2 - Структурная схема сети

3.3 Расчет длины регенерационного участка

3.3.1 Протяженность линии. Расчет длины регенерационного участка с учетом хроматической дисперсии

Соотношение сигнал/шум. В таблице 3.4 [25]. приведены основные параметры оптических спецификаций для стандартов STM-16 и STM-64. Как видно, система STM-64 предъявляет более высокие требования к соотношению сигнал/шум, превышая на 5-10 дБ этот параметр для STM-16, что ведет к меньшему допустимому числу усилителей EDFA между регенераторами STM-64.

Таблица 3.5 - Основные параметры оптических спецификаций стандартов STM-16 и STM-64.

Рассчитаем длину регенерационного участка ограниченного хроматической дисперсией для стандарта STM-16. Для волокон SF и NZDSF возьмем значения удельной дисперсии 20 и 5,5 пс/(нм*км) соответственно. Отсюда получаем формулу (3.2) [25],

Lдисп = ф / D, (3.2)

где ф -допустимая дисперсия в кабельной системе, пс/нм, D - значения удельной дисперсии пс/(нм*км)

Lдисп = 10500 / 20 = 525 км, для SF волокна.

Lдисп = 10500 / 5.5 = 1909 км, для NZDSF волокна.

Рассчитаем длину регенерационного участка ограниченного хроматической дисперсией для стандарта STM-64.

Lдисп = 1600 / 20 = 80 км, для SF волокна.

Lдисп = 1600 / 5.5 = 290 км, для NZDSF волокна.

Хроматическая дисперсия. STM-16 допускает значительно большую дисперсию сигнала в линии (см. табл. 3.6.) [25], чем STM-64, что дает выигрыш как в протяженности сегментов между последовательными оптическими усилителями, так и в общей протяженности линии между регенераторами. Благодаря линейности хроматической дисперсии, можно добиться значительного увеличения длин, указанных в таблице, используя вставки фрагментов ВОК на основе волокна с компенсирующей дисперсией.

Таблица 3.6 - Ограничение общей протяженности из-за влияния хроматической дисперсии.

Как видно из расчетов, хроматическая дисперсия не является ограничением на модернизируемом участке сети при использовании стандартного одномодового волокна SF, так как протяженность пролетов между узлами намного меньше, чем максимальная длина участка ВОЛС, ограниченного хроматической дисперсией для скоростей порядка 2,5 Гбит/с.

3.3.2 Расчет длины регенерационного участка с учетом поляризационно-модовой дисперсией (PMD)

Проведем оценку влияния PMD на передачу каналов STM-16 и STM-64. В рамках промышленных требований, PMD не должна превышать 1/10 битового интервала. Отсюда значения накопленной поляризационной модовой дисперсии не должны превышать 40 пс и 10 пс для линий STM-16 и STM-64 соответственно. Величина PMD по прохождению светом длины L определяется по формуле ф = T*L^1/2, где Т- удельная поляризационная модовая дисперсия. При Т= 0,5 пс/км^1/2 (для волокон NZDSF - TrueWave™ и SMF-LS™, см. табл. 3.3.1.2) получаем для линий STM-16 и STM-64 предельные протяженности между регенераторами - формула (3.3) [25]:

L = ф² / T² = 40² / 0.5² = 6400 км, для линии STM-16. (3.3)

L = 10² / 0.5² = 400 км, для линии STM-64.

Первое ограничение так велико, что дело до него не доходит. Заметим, что в отличии от хроматической дисперсии, поляризационная модовая дисперсия не компенсируется. Поэтому уменьшить этот параметр можно только используя новые волокна, например NZDSF - LEAF™, для которого

Т< 0,08 пс/км^1/2 .

В нашем случае, PMD для стандарта STM-16 (2,5Гбит/с) не является ограничением для системы, влияние PMD необходимо будет учитывать при проектировании линий связи начиная со скорости 10 Гбит и выше (что возможно при расширении системы в будущем).

3.3.3 Расчет эксплуатационного запаса по затуханию

По принятым нормам эксплуатационный запас на деградацию системы Э = 6дб. 3дб - на станционный запас и 3дб - линейный запас.

На выходе выходного усилителя на всех узлах мы устанавливаем нормированный уровень Pпер=4Дб.

Для входных усилителей OAU101, OAU103 которые мы будем использовать на узлах модернизируемого участка сети, минимальный входной уровень сигнала по волне Pпр=-32Дб.

Затухание на разъемных соединениях примем Aрс=0,5 дБ. Количество разъемных соединений - 2 (на магистральных кроссах).

Затухание на неразъемных соединениях Анс=0,1 дБ.

Затухание в волокне используемой марки

Строительная длина Lстр=2 км.

Таким образом, мы можем рассчитать длину регенарационного участка по формуле (3.4) [4]:

L_a= (3.4)

L_a=

Из расчетов видно, что длина пролета больше, чем расстояния между узлами модернизируемого участка сети, поэтому затухание не является ограничением.

В итоге, после анализа всех факторов, ограничивающих протяженность пролетов между узлами, мы пришли к выводу, что установка дополнительных регенераторов между узлами линии не требуется.

3.4 Расчет планируемого объема передачи данных

3.4.1 Методика расчета нагрузки на оборудование и каналы связи региональных сегментов

При расчете нагрузочных показателей была использована методика расчета нагрузки оператора связи и формулы (3.5 - 3.27) [12].

Используемые допущения для проведения расчетов нагрузки [12]:

a) для абонентов ШПД при доступе к ресурсам Интернет:

1) Количество абонентов ШПД на 01.01.2013 - 96751 человек. Количество абонентов ШПД на 01.01.2014 - 132435 человек.

2) количество активных абонентов () услуг ШПД составляет 50% от общего числа абонентов ШПД;

3) требуемая минимальная скорость доступа () по направлению к абоненту в расчете на одного абонента ШПД при оказании услуг доступа к Интернет в ЧНН на 01.01.2013 составляет 64 Мбит/с;

4) рост требований () по минимальной скорости доступа по направлению к абоненту для одного абонента ШПД при оказании услуг доступа к Интернет в период 2011-2013 года составит 40% в год от величины минимальной скорости доступа на начало предыдущего года;

5) величина требуемой скорости доступа по направлению от абонента () составит 40% от требуемой скорости по направлению к абоненту;

6) доля трафика ШПД (), который замыкается в пределах регионального сегмента, составляет 10% от общего трафика абонентов ШПД.

b) для абонентов услуги IP VPN и абонентов услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения:

1) количество точек подключения абонентов услуг IP VPN и услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения () в период 2011-2013 года увеличится пропорционально увеличению количества абонентов ШПД в этот же период;

2) количество существующих точек подключения абонентов услуг IP VPN и услуги доступа к Интернет соответствует количеству интерфейсов QinQ, сконфигурированных на MSE маршрутизаторах в региональном сегменте;

3) величина производительности каналов связи для абонентов услуги IP VPN и абонентов услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения () по направлению к абоненту составляет 20% от требуемой общей скорости по направлению к абоненту для абонентов ШПД;

4) скорость доступа по направлению к абоненту и от абонента для абонентов IP VPN и услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения () является симметричной;

5) доля трафика абонентов IP VPN и услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения, который замыкается в пределах одного устройства MSE () составляет 10% от общей величины трафика, поступающего на абонентские интерфейсы MSE;

c) для абонентов услуги прозрачного Ethernet:

1) отношение требуемой скорости доступа для абонентов услуги прозрачного Ethernet () составляет 5% от требуемой общей скорости по направлению к абоненту абонентов ШПД;

2) трафик услуги прозрачный Ethernet является симметричным;

3) услуги прозрачного Ethernet оказываются только в пределах региональных сегментов.

d) для абонентов услуг IMS:

1) количество абонентов услуг IMS () [12]:

Абонентов услуг IMS на 01.01.2013 - 56736 человек.

Абонентов услуг IMS на 01.01.2014 - 70653 человек.

2) доля одновременных обращений абонентов к услугам IMS () составляет 10% от общего количества абонентов услуги IMS;

3) скорость передачи, требуемая для голосовых соединений () - 0,09 Мбит/с;

4) доля голосовых соединений IMS () от общего количества обращений к услугам IMS составляет 80%;

5) доля голосовых соединений услуги IMS (), устанавливаемых в пределах одного города составляет 80% от общего числа голосовых соединений IMS;

6) доля голосовых соединений услуги IMS () устанавливаемых в пределах одного филиала составляет 15% от общего числа голосовых соединений IMS;

7) доля голосовых соединений услуги IMS () устанавливаемых с использованием МРС составляет 5% от общего числа голосовых соединений IMS;

8) трафик голосовых соединений является симметричным;

9) доля трафика голосовых услуг на ЦУ IMS своего региона () составляет 10% от общего количества обращений к услугам IMS;

10) трафик голосовых услуг на ЦУ IMS является симметричным;

11) доля трафика видеосоединений с сервером видеоконференций () составляет 10% от общего количества обращений к услугам IMS;

12) трафик одной аб. сессии видеосоединений () составляет 1Мбит/с;

13) доля видеосоединений с сервером видеоконференций своего региона () составляет 90% от общего количества видеосоединений;

14) доля видеосоединений с сервером видеоконференций другого региона () составляет 10% от общего количества видеосоединений.

e) для абонентов видео услуг:

1) количество абонентов услуги IPTV () и абонентов услуги VoD, NVoD () приведено ниже [12]:

Количество абонентов IPTV на 01.01.2013: 2350 человек

Количество абонентов IPTV потребляющих сервис VoD на 01.01.2013: 1700 человек

Количество абонентов IPTV на 01.01.2013: 5500 человек

Количество абонентов IPTV потребляющих сервис VoD на 01.01.2013: 3650 человек

2) распределение абонентов услуги IPTV по узлам регионального сегмента пропорционально числу абонентов услуг ШПД на узлах МССС, где планируется оказание услуг IPTV;

3) источником трафика услуг VoD, NVoD является ЦУ регионального сегмента, потребителем трафика услуг VoD являются абоненты данной услуги.

4) количество ТВ-каналов доступных абонентам в рамках услуг IP-TV в формате MPEG2 на первом этапе составляет 80, на втором этапе составляет 216;

5) количество ТВ-каналов доступных абонентам в рамках услуг IP-TV в формате MPEG4 (HD) на первом этапе составляет 20, на втором этапе составляет 19;

6) трафик одного канала IP/TV, VoD, NVoD в формате MPEG-2 - 4 Мбит/с;

7) трафик одного канала IP/TV в формате MPEG-4 HD - 12 Мбит/с;

f) для транзита трафика технологических подсистем и корпоративных приложений Заказчика:

1) трафик технологических подсистем симметричный и направлен к ЦУ регионального сегмента;

2) трафик технологических подсистем узла составляет 1% от трафика коммерческих услуг;

g) для обеспечения параметров качества обслуживания (QoS), необходимых для предоставления заданного в ТЗ комплекса услуг, предъявляются следующие требования:

1) резерв производительности () оборудования узла МССС должен составлять не менее 25% от требуемой производительности оборудования на первом этапе и не менее 15% на втором этапе;

2) резерв пропускной способности каналов связи МССС должен составлять не менее 25% от требуемой производительности на канале связи на первом этапе и не менее 15% на втором этапе;

Формулы, используемые для расчета нагрузки

h) расчет нагрузки на каналы связи узлов МССС, рассчитывается по следующим формулам:

1) количество активных абонентов в ЧНН ( рассчитывается по формуле (3.5):

(3.5)

где - число абонентов ШПД на узле;

2) расчет трафика абонентов ШПД по направлению к абоненту (), Мбит/с рассчитывается по формуле (3.6):

 (3.6)

где - число абонентов ШПД на узле;

- требуемая минимальная скорость доступа, Мбит/с;

- ежегодный рост требований абонента по полосе пропускания. Степень 3 указывает на то, что расчет производится на период 3 года относительно 01.01.2011(до 01.01.2014).

3) расчет трафика абонентов ШПД по направлению от абонента (), Мбит/с рассчитывается по формуле (3.7):

(3.7)

где - трафик абонентов ШПД по направлению к абоненту, Мбит/с;

4) расчет трафика абонентов IP VPN и абонентов услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения , Мбит/с, на узле рассчитывается по формуле (3.8);

(3.8)

где - трафик абонентов ШПД, Мбит/с;

- доля трафика абонентов IP VPN относительно трафика ШПД.

5) расчет трафика абонентов услуги прозрачного Ethernet , Мбит/с на узле рассчитывается по формуле (3.9):

(3.9)

где - трафик абонентов ШПД, Мбит/с;

- доля трафика абонентов прозрачного Ethernet относительно трафика ШПД.

6) расчет трафика голосовых соединений абонентов услуги IMS узле , Мбит/с, рассчитывается по формуле (3.10):

(3.10)

где, - число абонентов IMS на узле;

- доля одновременного обращения к услугам IMS;

- доля голосовых соединений от общего количества обращений к услугам IMS;

- скорость передачи, требуемая для голосовых соединений.

7) расчет трафика голосовых услуг на ЦУ IMS рассчитывается по формуле (3.11).

(3.11)

Где, - число абонентов IMS на узле;

- доля голосовых соединений от общего количества обращений к услугам IMS;

- доля трафика голосовых услуг на ЦУ IMS;

- скорость передачи, требуемая для голосовых соединений.

8) расчет трафика видеосоединений с сервером видеоконференций IMS рассчитывается по формуле (3.12).

(3.12)

где, - число абонентов IMS на узле;

- доля голосовых соединений от общего количества обращений к услугам IMS;

-доля трафика видеосоединений с сервером видеоконференций;

- скорость передачи, требуемая для видео соединений.

9) расчет трафика услуг IMS рассчитывается по формуле (3.13).

(3.13)

Где - трафика видеосоединений с сервером видеоконференций IMS;

- трафик голосовых услуг на ЦУ IMS;

- трафик голосовых соединений IMS.

10) расчет трафика абонентов услуги IPTV на узле , Мбит/с, рассчитывается по формуле (3.14):

(3.14)

Где - число каналов IPTV вещания;

- число каналов IPTV вещания в формате HD;

- число абонентов ШПД на узле;

- доля абонентов IPTV;

- доля абонентов VoD;

-доля одновременных обращений к услуге VoD абонентов IPTV

При условии, если расчетное значение превышает 560 для первого этапа и 1092 для второго этапа, то для используются значения 560 и 1092Мбит/с соотвественно;

11) расчет трафика абонентов услуги VOD на узле , Мбит/с, рассчитывается по формуле (3.15):

(3.15)

Где - число абонентов ШПД на узле;

- доля абонентов IPTV;

- доля абонентов VoD;

12) расчет технологического трафика на узле , Мбит/с, рассчитывается по формуле (3.16):

(3.16)

Где - трафик абонентов ШПД, Мбит/с;

- трафик абонентов IP VPN и услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения, Мбит/с;

- трафик абонентов услуги прозрачного Ethernet, Мбит/с;

- трафик абонентов услуг IMS, Мбит/с;

- трафик абонентов видео услуг, Мбит/с;

- трафик абонентов услуги VOD, Мбит/с.

13) расчет общей нагрузки на канал связи по направлению к абоненту , Мбит/с, рассчитывается по формуле (3.17):

(3.17)

где - трафика абонентов ШПД, Мбит/с;

- трафик абонентов IP VPN и услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения, Мбит/с;

- трафик абонентов услуги прозрачного Ethernet, Мбит/с;

- трафик абонентов услуг IMS, Мбит/с;

- трафик абонентов видео услуг, Мбит/с;

- технологический трафик;

- трафик абонентов услуги VOD, Мбит/с.

14) расчет общей нагрузки на канал связи по направлению от абонента , Мбит/с, рассчитывается по формуле (3.18):

(3.18)

Где - трафика абонентов ШПД, Мбит/с;

- трафик абонентов IP VPN услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения, Мбит/с;

- трафик абонентов услуги прозрачного Ethernet, Мбит/с;

- трафик абонентов услуг IMS, Мбит/с;

- трафик технологических подсистем;

- трафик абонентов услуги VOD, Мбит/с.

i) расчет нагрузки на каналы связи регионального и межрегионального сегмента (РС-МРС) производится по следующим формулам:

1) расчет нагрузки на каналы связи РС-МРС (), создаваемой абонентами услуг Интернет рассчитывается по формуле (3.19):

(3.19)

Где - число абонентов ШПД в регионе;

- требуемая минимальная скорость доступа, Мбит/с;

- ежегодный рост требований абонента по полосе пропускания. Степень 3 указывает на то, что расчет производится на период 3 года относительно 01.01.2011 (до 01.01.2014);

- доля трафика ШПД, который замыкается в пределах регионального сегмента.

2) расчет нагрузки на каналы связи РС-МРС, создаваемой абонентами услуг L3VPN и доступа к Интернет с использованием IP подключения () рассчитывается по формуле (3.20):

(3.20)

Где - трафик абонентов ШПД, Мбит/с;

- доля трафика абонентов IP VPN относительно трафика ШПД;

- доля трафика услуг L3VPN и доступа к Интернет с использованием IP подключения, который замыкается в пределах регионального сегмента.

3) расчет нагрузки на каналы связи РС-МРС, создаваемой абонентами услуг IMS () рассчитывается по формуле (3.21):

(3.21)

Где - число абонентов IMS на узле;

- доля одновременного обращения к услугам IMS;

- доля голосовых соединений от общего количества обращений к услугам IMS;

- скорость передачи, требуемая для голосовых соединений.

- доля трафика видеосоединений с сервером видеоконференций;

- скорость передачи, требуемая для видео соединений.

- доля голосовых соединений, устанавливаемых с использованием МРС;

- доля соединений ВКС устанавливаемых с использованием сервера другого региона.

4) расчет нагрузки на каналы связи РС-МРС, создаваемой технологическим трафиком () рассчитывается по формуле (3.22):

(3.22)

где - нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами ШПД услуг Интернет;

- нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг L3VPN и доступа к Интернет с использованием IP подключения;

- нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг IMS.

5) расчет общей нагрузки на каналы связи РС-МРС () рассчитывается по формулам (3.23), (3.24):

+ (3.23)

Где - нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами ШПД услуг Интернет;

- нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг L3VPN и доступа к Интернет с использованием IP подключения;

- нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг IMS;

- нагрузка на каналы связи, создаваемая технологическим трафиком.

+ (3.24)

где - нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами ШПД услуг Интернет;

- нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг L3VPN и доступа к Интернет с использованием IP подключения;

- нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг IMS.

- нагрузка на каналы связи, создаваемая технологическим трафиком.

j) для обеспечения необходимых параметров QoS проектные значения допустимой нагрузки должны учитывать технологический запас как это определено ниже:

1) расчет нагрузки на канал связи по направлению к абоненту с обеспечением технологического запаса () рассчитывается по формуле (3.25).

(3.25)

Где - проектная нагрузка на канал связи с учетом технологического запаса, Мбит/с;

- коэффициент заложенного технологического резерва по производительности;

- общая нагрузка на канал связи по направлению от абонента, Мбит/с.

2) расчет нагрузки на канал связи по направлению от абонента с обеспечением технологического запаса () рассчитывается по формуле (3.26).

(3.26)

где - проектная нагрузка на канал связи по направлению от абонента с учетом технологического запаса, Мбит/с;

- коэффициент заложенного технологического резерва по производительности;

-общая нагрузка на канал связи по направлению от абонента, Мбит/с.

k) расчет нагрузки на оборудование узлов МССС, рассчитывается по следующим формулам:

1) требуемая производительность оборудования на узле () рассчитывается по формуле (3.27).

(3.27)

где

- общая производительность сетевого устройства, Мбит/с;

- проектная нагрузка на канал связи по направлению от абонента с учетом технологического запаса, Мбит/с;

- проектная нагрузка на канал связи по направлению к абоненту с учетом технологического запаса, Мбит/с.

3.4.2 Общие сведения о проведенных расчетах

В настоящем разделе приведены данные расчётов нагрузки на узлы, каналы связи и оборудование ФЭС на 1 января 2013 года. Расчеты выполнялись на основании следующих данных [12]:

- прогнозы роста абонентской базы до 01.01.2014 оператора;

- текущее распределение абонентов по DSLAM на МССС оператора;

- схемы организации связи регионального сегмента, разработанные в рамках текущего проекта;

Согласно Методике в каждом региональном узле в проведенных расчетах учитываются следующие типы трафика данных:

- трафик массовых абонентов;

- трафик корпоративных клиентов IP VPN и услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения;

- трафик абонентов услуги прозрачного Ethernet;

- трафик абонентов услуг IMS;

- трафик абонентов видео услуг IP TV и «видео по требованию» (VoD);

- трафик технологических подсистем.

3.4.2.1 Расчет нагрузки на каналы связи

В Таблице 3.7 приведены результаты расчетов входящего/нисходящего трафика периферийных узлов, проектной производительности канала, наличие резерва.

Таблица 3.7 - Расчетные значения производительности входящего/исходящего трафика ПУ, проектной производительности канала, наличие резерва

3.4.2.2 Расчет нагрузки на оборудование

В Таблице 3.8 показаны значения суммарного трафика узла и проектные производительности узлов регионального сегмента.

Таблица 3.8 - Расчет нагрузки на оборудование периферийных узлов

В Таблица 3.9 показаны значения суммарного трафика узлов агрегации и проектные производительности узлов агрегации.

Таблица 3.9 - Расчет нагрузки на оборудование узлов агрегации

3.5 Организация управления

Локальное управление и мониторинг проектируемого оборудования предусматривается с использованием программных и аппаратных средств, поставляемых в составе комплекса оборудования OSN8800. Для осуществления локального управления и мониторинга оборудования предусмотрено использование существующего рабочего места.

Также, проектом предусмотрено организация удаленного управления проектируемым оборудованием из существующего центра управления МРЦУСС ОАО «Ростелеком» в г. Москве. Для управления оборудования на данном объекте предусматривается использование системы управления типа iManager U2000 вер. ПО V100 (Производитель компания Huawei Technologies Co., Ltd, Китай) [29]

Так как в системе DWDM мониторинг и управление осуществляется с помощью волны управления, то, соответственно, на каждую новую полку необходимо установить платы FIU и SC2.

Плата FIU служит для выделения волны управления из общего спектра сигнала на приеме и добавления волны управления к общему спектру сигнала на выходе.

Плата SC2 служит для приема и передачи непосредственно самой волны управления [35].

3.6 Выбор оборудования

3.6.1 Расчет и выбор оборудования

Оптическая транспортная спектрального уплотнения DWDM оператора связи построена на базе оборудования OptiX Metro 6040-6100 производства Huawei Technologies,(КНР).

Все транспондеры обеспечивают передачу данных без потерь и в случае повреждения канала связи в некритических ситуациях восстанавливают данные при помощи улучшенного алгоритма исправления ошибок (AFEC). На участках, где общая длина оптического канала превышает 800 км, используется электрическая регенерация для восстановления трафика.

За все время эксплуатации оборудование OptiX Metro 6040-6100 показало свою эксплуатационную надежность и удобство организации новых каналов. Система управления Т2000 обеспечивает простоту и эргономичность при наблюдении и управлению сетью [29].

Для модернизации региональных сегментов мультисервисных сетей компанией Huawei Technologies вместо OptiX Metro 6040-6100 было выбрано оборудование OptiX OSN 8800 [35].

Данное оборудование полностью совместимо на уровне физической среды и обладает расширенным функционалом по сравнению с платформой OptiX Metro 6040-6100. Данная платформа позволяет удовлетворить все технические запросы операторов связи при проектировании, построении и расширении оптической транспортной сети. Ценовая позиция платформы OSN 8800 сопоставима по уровню с транспондерами платформы OptiX Metro 6040-6100, применяемой в предыдущие проекты. Тем самым сохраняется уровень затрат на организацию одного оптического канала и дополнительно появляется возможность получить расширенный функционал платформы OSN 8800.

Использование общей шины в шасси разделяет транспондеры на отдельные устройства: линейные платы (WDM) и сервисные платы(GE,STM,FC). Использование транспондерной схемы также сохраняется.

Наличие общей шины обмена трафиком позволит использовать агрегацию транспортных потоков в общий поток, тем самым увеличивает коэффициент использования одного оптического канала. Таким образом агрегация каналов решает проблему неполной утилизации оптического канала и снижает общее количество задействованных оптических каналов на сегменте.

В случае, если протяженность одного направления логического сегмента мультисервисной сети требует регенерации, то она возможна без применения специальных регенерирующих плат. Регенерация на платформе OptiX OSN 8800 может быть организована применением штатных линейных плат без выгрузки на сервисные интерфейсы [35].

Отсутствие дополнительного преобразования WDM-Client Service-WDM повысит надежность сети. Тем самым модернизация сети на базе оптического оборудования, специализированного для региональных сетей повысит общую надежность, снизит номенклатуру запасных частей и облегчит эксплуатацию и планирование сети в дальнейшем.

Типовое решение по выбору оборудования для узла OADM

Как было обосновано выше, мы в качестве оборудования для новых узлов OADM выбрали OSN 8800 T16.

1. Rack - стандартная стойка, которая вмешает в себя 4 полки с платами (Subrack) и дистрибьютор питания.

2. Common Unit - платы общего назначения:

TN11PIU02 - плата питания полки (необходимо две штуки для обеспечения резервирования)

TN11AUX02 - плата служебных интерфейсов

TN51SCC01 - котроллер полки

Для обеспечения функций управления и интеграции нашего оборудования в систему управления необходимы следующие платы:

TN13FIU01 - Плата, выделяющая\добавляющая волну управления из\в общего спектра (2шт - одна для выделения и ещё одна для добавления волны управления)

TN12SC201 - Плата прима\передачи волны управления (1 шт) [35]

3. OADM Multiplexer Unit - мультиплексорный блок

TN12M4001 - плата мультиплексора, способна добавлять до 40 волн в канал связи.

TN12D4001 - плата демультиплексора, способна выделять до 40 волн из канала связи.

TN12M40V01 - плата мультиплексора, способна добавлять до 40 волн в канал связи, с программными переменными аттенюаторами [35].

4. Amplifier Unit - усилители

На основании анализа параметров линии, выбираем входные и выходные усилители:

TN12OBU103/104 - выходной усилитель (по одному на каждое направление)

TN12OAU101/103 - входной усилитель (по одному на каждое направление)

Мощности данных усилителей будет достаточно для обеспечения уверенного приема [35].

5. Dispersion Compensation Module - модули компенсации дисперсии

На основании анализа расстояний между узлами линии выбираем модули компенсации дисперсии. Для узла №2 это будут модули:

SSE-DCM(T)-C-652(10km) - Модуль компенсации дисперсии на 10 км.

SSE-DCM(A)-C-652(20km) - Модуль компенсации дисперсии на 20 км.

SSE-DCM(A)-C-652(40km) - Модуль компенсации дисперсии на 40 км.

SSE-DCM(A)-C-652(60km) - Модуль компенсации дисперсии на 60 км.

SSE-DCM(A)-C-652(80km) - Модуль компенсации дисперсии на 80 км.

SSE-DCM(A)-C-652(100km) - Модуль компенсации дисперсии на 100 км [35].

6. DWDM Transponder - транспондеры

На основании расчетов планируемого объема передачи данных, выбираем транспондеры.

На узлах используем следующие транспондеры:

TN53TDX - Плата, имеющая 2 клиентских порта, с возможностью выделения до 10Гбит/с на порт. Таким образом, размещение 2 таких плат, будет не только соответствовать расчетных значениям, но и будет обеспечивать возможность увеличения объема передачи данных (для этого надо будет задействовать второй клиентский порт)

TN54TOA - Плата, имеющая 8 клиентских порта, с возможностью выделения до 1Гбит/с на порт [35].

7. Attenuator/Adapter - фиксированные аттенюаторы

Необходимы для выравнивания уровней на клиентских и линейных входах транспондеров.

8. Software Charge

Quotation & Charge Item Collection

Программное обеспечение.

Типовое решение для узла OTM будет аналогичным за исключением выбора шасси, вместо OSN 8800 T16, используемых на узлах OADM, будем использовать шасси OSN 8800 T32, данное шасси имеем большие коммутационные возможности, возможность обработки большего объема передачи данных.

3.6.2 Расчет объема и характеристик кабелей

Основываясь на типовой схеме оптических соединений для OADM и OTM узла, мы можем рассчитать объем оптических патч-кордов.

Для установки и введения в строй оборудования OSN6800 требуются следующие виды кабелей [32]:

1. Электрические:

a. Кабели питания

b. Кабели заземления

2. Коммутационные кабели:

a. Медные - витая пара категории 5е для коммутации полок в стойке между собой.

b. Оптические.

Кабели питания и заземления поставляются вместе с оборудованием Huawei.

Характеристики кабелей питания и заземления [35]:

Напряжение: 450/750V,

ГОСТ: 60227 IEC 02(RV)

Диаметр: 25mm^2

Максимальный ток: 110A

Расцветка кабелей питания: черный и голубой цвет. Для кабелей заземления: желтый.

Расчет длины кабелей заземления и питания основан на длине трассы до ЭПУ и ГЗШ помещения, котором будет установлена стойка DWDM.

Коммутационные кабели:

1. Медные кабели - витая пара UTP категории 5е.

Необходимы для коммутации полок одной стойки между собой. Разъемы с обеих сторон RJ-45. Длина фиксированная. Поставляются в комплекте со стойкой.

2. Оптические патч-корды:

Необходимы для коммутации внутри стойки между платами, а так же для коммутации оборудования DWDM с оборудованием МССС и магистральными кроссами.

Характеристики оптических патч-кордов:

Тип коннекторов: LC/UPC-LC/UPC; LC/UPC-FC/UPC

Стандарт: Single mode - G652D

Диаметр: 2мм

Все оптические разъемы на платах оборудования OSN6800 имеют вид коннектора UPC LC.

Оптические разъемы на магистральных кроссах всех узлов - UPC FC. Разъемы на оборудовании МССС UPC LC.

Таким образом нам будут необходимы оптические патч-корды трех видов:

Dual UPC LC-LC - для коммутации оборудования DWDM и МССС. Длина определяется проектом (см. план).

UPC LC-FC - для коммутации оборудования DWDM и магистральных кроссов. Длина определяется проектом (см. план).

UPC LC-LC 3м. - для коммутации внутри стойки.

Ниже представлена сводная таблица закупаемых кабелей (табл. 3.10):

Таблица 3.10 - Сводная таблица кабелей:

3.7 Планирование размещения оборудования

3.7.1 Выбор места расположения оборудования

Рассмотрим пример размещения оборудования на примере узла №2.

Основное проектируемое оборудование узла связи размещается на втором этаже в помещении ЛАЦ (место 4) в проектируемой телекоммуникационной стойки 19” 2200*600*300мм, входящей в комплект поставки оборудования, в здании ОАО «Ростелеком» по адресу: г. Рязань, ул. Есенина, д. 21.

Размещение проектируемого оборудования должно выполняться в соответствии с нормами технологического проектирования и требованиями фирм-производителей оборудования с учетом минимальной протяжённости соединительных кабелей и удобств технической эксплуатации.

В ходе проведения проектно-изыскательных работ была проверена несущая способность перекрытий в зависимости от фактического размещения технологического оборудования.

В соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» нормативные значения равномерно распределенных нагрузок для перекрытий помещений принимаются не более 2,0 кПа(200 кгс/м2).

Расчет временной нагрузки и равномерно распределенных нагрузок на межэтажное перекрытие от проектируемого и существующего оборудования узла связи по адресу: г. Рязань, ул. Есенина, д. 21., представлен в таблице 3.11.

Таблица 3.11 - Расчет суммарной массы проектируемого и существующего оборудования

Для расчета принимается масса существующего и проектируемого оборудования для конкретного типа перекрытий помещения (21,6м²).

В соответствии с технической документацией на оборудование равномерно распределенная нагрузка для перекрытия помещения размещаемого проектируемого и существующего внутреннего технологического оборудования составляет не более 36,3 кгс/м² и не превышает 200 кгс/м².

При данных типах расположения оборудования несущая способность перекрытий технических помещений обеспечена. Мероприятия по подготовке помещений и усилению строительных конструкций не потребуется.

3.7.2 Расчет тепловыделения оборудования

Компенсация поступающих тепловыделений от работающего оборудования осуществляется при помощи существующей системы вентиляции и кондиционирования.

Тип существующей сплит-системы кондиционирования: GREE FG-R12-E(2шт., общей хладопроизводительностью 24,0 кВт).

Полное тепловыделение определенно по формуле (3.28) [13]

Q=Qоб+Qср+Qосв (3.28)

где Qоб- тепловыделение от работающего оборудования;

Qср- тепловыделение, обусловленное солнечной радиацией;

Qсв- тепловыделение от систем освещения;

1) Тепловыделения от оборудования

Тепловыделения, поступающие в помещение от нагретого технологического оборудования рассчитывается по формуле (3.29) [13]

Qоб= N*K1*K2, Вт, (3.29)

где N -- потребляемая мощность, Вт;

K1(80)-- коэффициент перехода электроэнергии в тепловую(100-80%);

K2(80)-- коэффициент использования оборудования(30-80%).

Qоб(проектируемого оборудования)= 2000*0,8*0,8 = 1280 Вт,

Qоб(существующего оборудования)= 8900*0,8*0,8 = 5696 Вт,

Qоб(суммарное) = 1280+5696 = 6976 Вт,

2) Тепло, вносимое в помещение солнечной радиацией

Количества тепла, поступающего от солнечной радиации, определяется по формуле (3.30) [13]:

Qост=Fост*Kост*qост (3.30)

где Fост-поверхность остекления;

Kост=1,15 (двойное остекление в одной раме) - коэффициент, зависящий от характеристики остекления;

qост- солнечная радиация через 1м² поверхности остекления в зависимости от ориентации по сторонам света.

Количества тепла, поступающего от чердачного перекрытия:

Qп= Fп*qп, Вт

Fп- площадь покрытия, м²;

Суммарное тепловыделение от солнечной радиации [13]:

Qср=Qост+Qп, Вт (3.31)

Солнечная радиация через наружные стены не учитывается ввиду ее незначительности. Поскольку прямое попадание солнечных лучей в помещение невозможно, тепловыделением от солнечной радиации в данном расчете можно пренебречь.

3) Тепловыделения от источников искусственного освещения

Расчет тепловыделений от источников искусственного освещения производится по формуле (3.32) [13]

Qсв=N*n*1000, Вт (3.32)

где N(0,2) - суммарная мощность источников освещения, кВт;

N(0,55) - коэффициент тепловых потерь(для люминесцентных ламп).

Qсв=0,2*0,55*1000 = 121 Вт

Таблица 3.12 - Расчет суммарного тепловыделения проектируемого и существующего оборудования

Существующая сплит-система канального типа кондиционирования GREE-FG-R12-E обеспечивает необходимый обмен воздуха в помещении объемом 171,7 м³, поглощая суммарное тепловыделения, в том числе тепловыделения от проектируемого оборудования.

3.7.3 Выбор трассы прокладки кабелей

На данном узле имеется возможность осуществить прокладку коммутационных кабелей и кабелей питания по существующим конструкциям. На узле имеются кабель-росты лестничного типа, шириной 300мм. Трасса будет проходить от стойки DWDM до магистрального кросса, на котором будет осуществляться коммутация с линией и оборудованием МССС.

Электропитание проектируемого оборудования осуществляется от существующих источников электроснабжения. Внешнее электроснабжение данным проектом не разрабатывается.

Электропитание проектируемого оборудования Huawei OSN8800 осуществляется постоянным током напряжением -60В от существующего щита питания ВРЩ-60В, расположенного в помещение выпрямительной, через существующие шины питания.

Согласно акту по разграничению балансовой принадлежности и ответственности по эксплуатации электрических устройств обеспечивается 2 кабельных ввода от ТП 131. Для обеспечения II категории надежности электроснабжения предусмотрена возможность включения существующего дизельного генератора с ручным переключением между вводами.

Схема электропитания предоставлена чертежом в приложении.

Таблица 3.13 - Потребляемая мощность проектируемого оборудования [34]

Примечание: для расчета принимается потребляемая мощность оборудования в оптимальной конфигурации.

3.9 Настройка программного обеспечения оборудования DWDM

3.9.1 Разработка плана настройки

Специфика настройки оборудования DWDM такова, что требует особого подхода к организации пуско-наладочных работ.

Имея два узла с конфигурацией OTM и набор узлов с конфигурацией OADM между ними, мы начинаем нашу настройку с узла OTM. Будем двигаться вдоль магистрали, от одного OADM к другому в условном направлении A.

На каждом OADM есть две клиентских платы транспондера, которые работают в разные направления. Соответственно вначале мы настраиваем прием в направлении В (выделение волны) на первую клиентскую плату, а затем передачу в направлении А (добавление волны) со второй клиентской платы.

Под настройкой мы будем понимать выравнивание общего спектра сигнала, так как после вставки\выделения одной волны из общего спектра, транзитные волны и выделяемая волна будут иметь, скорее всего, разные уровни.

Так же в настройке нуждаются уровни на входах усилителей. Здесь мы аналогично настраиваем только приемный усилитель с направления B и выходной усилитель, который работает в направлении А.

На остальных OADM настройки аналогичны. Таким образом получается, что мы проводим настройку сигнала в одном направлении, от одного OTM к другому. После того как мы достигнем второго OTM, мы разворачиваем сигнал и уже едем в обратном направлении, производя аналогичные операции.

3.9.2 Выполнение программной настройки оборудования OSN8800

В начале, необходимо подключиться к полке через порт NM. Нужно открыть программу Navigator и установить соединение с полкой.

В первую очередь нужно прописать необходимую служебную информацию:

Имя полки:

:cm-set-nename: сетевое имя полки

id элемента:

:cm-set-neid: id полки

После того, как изменился id элемента, полка перезагружается. После загрузки полки, нужно проверить, что она загрузилась с правильным именем и id.

Далее нужно запустить перформансы :

:per-set-starttime:15m,2000@1@2@3@4@5; - стартовать перфомансы 15-минутные (для новой полки)

:per-set-starttime:24h,2000@1@2@3@4@5; - стартовать перфомансы 24-часовые (для новой полки)

Для того, что бы перформансы инициализировались, необходимо изменить дату, т.к. они настроены на запуск с 2000 года:

:set-time:15*10*00; - установка времени

:set-date:2013-02-12; - установка даты

Далее необходимо прописать новые платы в полке, с помощью команд:

:cfg-get-bdinfo - получить информацию по плате

:cfg-get-phybd - посмотреть на физически установленные платы (которые возможно еще нужно прописать)

:cfg-add-board:номер слота, название платы - добавление платы

:cfg-del-board: номер слота, название платы - удаление платы

После того, как все платы добавлены, необходимо провести локальные тесты для новых плат. После локальных тестов начинаем непосредственно настройку. В первую очередь, приводим норму уровни на входах и выходах входного усилителя. Делаем это с помощью встроенного переменного аттенюатора:

:cfg-set-attenuation:номер платы,порт,1,значение затухания; - установить значение затухания на переменном аттенюаторе

:cfg-get-attenuation:номер платы,порт,1; - запросить значение затухания на переменном аттенюаторе

После того, как на входном усилителе, уровни настроены, нужно настроить уровни на выходном усилителе. На мультиплексорах, которые используются на новом оборудовании OSN8800 установлены программные переменные аттенюаторы на каждый порт. Таким образом, у нас есть возможность выравнивать спектр, регулируя уровень каждой волны на мультиплексоре. Для этого нужно использовать команды:

:cfg-set-attenuation:номер платы,порт,1,значение затухания; - установить значение затухания на переменном аттенюаторе

:cfg-get-attenuation:номер платы,порт,1; - запросить значение затухания на переменном аттенюаторе

После того как спектр выровнен. Необходимо настроить общий уровень сигнала на входе и, соответственно, на выходе выходного усилителя, с помощью команд упомянутых выше.

Помимо регулировки переменного аттенюатора, есть возможность программно менять коэффициент усиления усилителя, с помощью команды:

:cfg-set-stdgain:номер слота,порт,1,коэффициент усиления; - установить gain на усилителе

:cfg-get-stdgain:номер слота,порт,1 - посмотреть gain на усилителе

Обычно, при настройке, стараются не изменять начальные значение коэффициента усиления, так как диапазона регулировки переменного аттенюатора хватает для настройки уровней.

После выходного усилителя, мы уже никак не можем повлиять на уровень сигнала и на его спектр. Поэтому мы фиксируем значение уровня сигнала, который уходит дальше в линию, снимаем спектрограммы с контрольных точек и едем на следующий узел.

3.10 Тестирование модернизируемой линии связи DWDM

3.10.1 Проведение тестирования оборудования DWDM

В соответствии с требованием заказчика работ - оператора связи, локальные тесты необходимо проводить только на новом оборудовании.