Система отображения алармов дает возможность подтвердить один, несколько или все алармы. Для того чтобы не отвлекать внимание оператора в процессе определения неисправности и восстановления работоспособности сети, имеется специальный режим обслуживания, в котором информация об алармах, событиях и производительности сети не отображается.

Значительные преимущества, особенно на больших сетях, дают функции удаленного управления файлами. Это функции удаленного резервирования и восстановления конфигураций сетевых элементов и удаленная загрузка программного обеспечения. В конкретный момент все эти функции могут выполняться как с отдельным устройством, так и с группой. Проверка соответствия предоставляемых услуг соглашениям требует регулярного сбора информации обо всех параметрах передачи.

СТМ поддерживает до 500 пользовательских записей. Каждый из пользователей может принадлежать одному из трех уровней доступа: Administrator, Provisioner или Operator. Для обеспечения целостности системы аутентификации СТМ позволяет устанавливать возраст паролей, время неактивности соединения, а также блокировать отдельные учетные записи. Кроме того, Administrator может терминировать соединение любого оператора. Система протоколирования позволяет контролировать действия оператора и, тем самым, определять, несут ли его действия угрозу работоспособности сети.

СТМ позволяет автоматизировать процессы управления, выступая в качестве промежуточного слоя, предоставляющего необходимую информацию и функциональность по протоколу SNMP. Используя SNMP, СТМ может пересылать сообщения на систему управления на базе IP.

Cisco Info Center (CIC) представляет собой распределенную систему мониторинга, входящую в состав портфеля Cisco Internet OSS. Работая на сервисном и сетевом уровнях, CIC тесно взаимодействует с другими средствами и поддерживает (на уровне услуг) ориентированный на заказчика мониторинг и разделение сетей для услуг.

Средства мониторинга и диагностики CIC, работающие на уровне услуг, поддерживают мониторинг сетевых отказов и сетевой производительности, изоляцию сетевых проблем и управление на уровне услуг в реальном времени. Основное назначение CIC заключается в разгрузке операторов несущественными событиями на сети и дает им возможность сосредоточиться на работе с важными сетевыми событиями. Для этого используется сочетание правил обработки аварийных сигналов, фильтрации, настройки просмотра аварийных сигналов и разделения зон ответственности.

CIC базируется на архитектуре клиент/сервер и может быть использован в сетях любого масштаба. Он хорошо настраивается и может консолидировать, дедуплицировать, фильтровать и коррелировать информацию об отказах, поступающую с разных сетевых уровней.

Усовершенствования Cisco включают настраиваемые медиаторы менеджеров сетевых элементов, средства предварительной автоматизации, готовые решения по интеграции с другими продуктами Cisco и много другое.

CIC упрощает работу с помощью автоматизации и интеграции в единой среде аварийных сигналов и данных о событиях, поступающих от устройств, основанных на разных технологиях и поставленных разными производителями. К основным преимуществам решений, построенных на базе Cisco Info Center, можно отнести:

*хорошо настраиваемый механизм корреляции событий CIC позволяет операторам интерпретировать данные и настраивать действия для автоматического реагирования на определенные события;

*CIC поддерживает средства разных производителей, основанные на разных технологиях. CIC не зависит от технологии сетевых элементов, что позволяет создавать полномасштабный централизованный центр управления отказами;

*мониторинг на уровне услуг упрощает процесс мониторинга услуг, позволяя провайдерам отслеживать услуги, основанные на множестве технологий и ресурсов.

Гибкое определение разделов и фильтров событий в CIC позволяет операторам связи отслеживать состояние услуг, опирающихся на множество технологий и ресурсов. Таким образом, мониторинг услуги включает мониторинг всех сетевых элементов, составляющих эту услугу. Операторы могут использовать CIC для создания абстрактных взглядов и предоставления подписчикам данных о состоянии услуг. При этом данные будут предоставляться каждому заказчику в стандартном виде в соответствии с определением услуги. Эта функция упрощает мониторинг услуг, предоставляемых заказчикам.

Тесная интеграция Cisco Info Center и Cisco Transport Manager позволяет построить полностью законченное решение по мониторингу и управлению оптической сетью.

4. Разработка принципиальной и структурной схемы для разрабатываемого участка сети DWDM Москва - Казань

4.1 Разработка схемы маршрута основного и резервного направления проектируемого участка сети

При проектировании, сеть DWDM на участке магистральной цифровой сети от Москвы до станции Казань разворачивается по двум географически разнесенным маршрутам: Москва - Арзамас - Казань (основной маршрут) и Москва - Рязань - Казань (резервный маршрут). Соединение участков резервирования сети SDH планируется осуществить на станции Казань и в Москве, для этого используются механизмы выбора наиболее рационального пути прохождения (по основному или резервному тракту) оптического сигнала на электронном уровне.

Схема маршрута основного и резервного направления проектируемого участка сети изображена на рисунке 4.1. Учитывая все факторы риска, обрывы оптического кабеля, выход из строя оптических модулей, сбой в электропитании и т.д. необходимо предусмотреть защитное направление. Резервное направление будет «стыковаться» с основным в Москве и на ж/д станции «Канаш», это связанно с географическим размещением оптических линий передач, размещенных вдоль железнодорожных линий. Это решение будет более выгодным с экономической точки зрения.

Для упрощения проектирования данного участка сети целесообразно разместить DWDM узлы в служебных помещениях вдоль линии ж/д, где на данный момент располагается SDH оборудование компании ОАО «Транстелеком». Эти помещения отвечают всем требованиям, необходимым для нормального функционирования магистральных узлов, а также ограничивают доступ посторонних лиц.



4.2 Разработка структурной схемы основного и резервного направлений проектируемого участка сети

В рамках данного дипломного проекта мне необходимо определиться с комплектацией магистральных узлов на каждой станции. Комплектация для большинства узлов будет стандартна, это связанно, прежде всего, с тем, что ведётся расчет на дальнейшее расширение нашей сети.

Определимся с типовой комплектацией магистрального узла связи. В состав магистрального узла прежде входят:

*шасси ONS 15454E MSPP - единая платформа поддерживающая как DWDM,так и SDH(SONET) технологии. Используется на всех уровнях мультисервисной оптической сети. На рисунке 4.2 изображен схематичный вид корзины CiscoONS 15454E MSPP. Модульный дизайн позволяет реализовывать различную функциональность простым добавлением новых карт. Новые функции и сервисы легко добавляются и интегрируются с уже существующими, что позволяет легко развивать и модернизировать сеть. Также необходимо заметить, что все узлы имеют единое управление. Шасси имеет 17 слотов, из которых 12 являются универсальными и поддерживают различные типы оптических модулей.

· TCC2 (Timing, Communications&Control) - карта синхронизации, коммуникаций и управления. Внешний вид этого модуля изображён на рисунке 4.3. TCC2 выполняет роль центрального процессора системы, обеспечивает инициализацию системы, управление, индикацию аварий, а также контроль электропитания и состояния системы. Для обеспечения резервирования в системе устанавливается 2 карты TCC2 (слоты 7 и 11). Карта TCC2 имеет внутренний источник синхронизации (Stratum 3). Возможна синхронизация системы от внешнего источника синхронизации внутреннего или от оптического сигнала SDH.



Рисунок 4.2 - Внешний вид шасси CiscoONS 15454E MSPP.

Рисунок 4.3 - TCC2 - карта синхронизации, коммуникаций и управления.

· OSC (8 и 10 слоты) - карта оптического сервисного канала для обеспечения двунаправленного канала, соединяющего все узлы в кольце DWDM. Внешний вид оптического модуля OSC представлен на рисунке 4.4. Сервисный канал обеспечивает работу следующих функций:

- контрольный канал данных (Supervisory Data Channel - SDC) для обмена информацией между узлами в сети;

- распространение сигнала синхронизации;

- пользовательский канал данных - 100 Мбит/с.

Рисунок 4.4 - OSC карта оптического сервисного канала.

· AIC-I (9 слот) - карта контроллера сигнализации, позволяет реализовать контроль состояния оборудования за счет наблюдения за событиями на удаленных узлах. Внешний вид модуля представлен на рисунке 4.5. Карта обладает следующим функционалом:

- возможность управления внешними контактами;

- организация пользовательских каналов данных;

- организация служебного канала связи.

Рисунок 4.5 - AIC-I - карта контроллера сигнализации.

• XC-VXC-10G - модуль оптической коммутации. Обеспечивает широкие возможности обработки, агрегирования и транспорта низкоскоростного и высокоскоростного трафика по оптическим сетям. Внешний вид модуля XC-VXC-10G представлен на рисунке 4.6.

Остальные модули добавляются в шасси по мере необходимости, для организации новых транспортных потоков или расширения сети. Как отмечалось ранее в задачи моего дипломного проекта входит задача разгрузки уже существующей оптической магистрали на основе SDH-технологии, поэтому на узлах, размещаемых в Москве и Казани, дополнительно будут размещаться транспондерные карты с поддержкой SDH трафика. Для организации этой функции мною был выбран модуль 10GOTU2 Xponder - однослотовая карта с 4х10G портами со сменной оптикой. Каждый из 4-х интерфейсов поддерживает трафик до 10G, который мультиплексируется/демультиплексируется в магистральный поток.

Рисунок 4.6 - XC-VXC-10G - Модуль оптической коммутации.

В целях обеспечения надежности передачи по оптическим каналам связи на узлах, размещённых в Москве и на ж/д станции «Канаш» устанавливаются PSM-модули - модули защитной коммутации, которые обеспечивают защиту от обрывов, оптического кабеля, выхода из строя оборудования за счёт оптического переключения сигнала между двумя оптическими путями основываясь на предопределенных оптических настройках.

Для организации каналов с меньшими скоростями на некоторых типовых узлах будут расположены 10G Data Muxponder - оптический модуль с 8-ю клиентскими портами, обеспечивающий одновременную передачу по каждому из них от 1G до 4G.

На рисунке 4.7 приведена структурная схема основного и резервного направления проектируемого участка сети. В данном дипломном проекте будет использоваться 20 магистральных узлов с типовым набором оптических модулей с оговоренными ранее различиями. Все узлы располагаются в соответствии с принципиальной схемой.

Рисунок 4.7 - Структурная схема основного и резервного направлений проектируемого участка сети.

4.3 Схема организации каналов связи на проектируемом участке сети

Сеть DWDM базируется на существующей физической инфраструктуре магистральной цифровой сети связи Федерального железнодорожного транспорта. При организации сети DWDM совместно используется оборудование DWDM и SDH. Оборудование DWDM используется для передачи магистрального группового сигнала от Москвы до Казани и обратно с использованием топологии «точка-точка». Оборудование SDH используется для привязки существующей сети SDH к сети DWDM.

На участке от Москвы до Казани пропускная способность сети первоначально составит 12 каналов. На рисунке 4.8 приведена схема организации каналов связи. Четыре канала связи ОАО «РЖД» являются наиболее приоритетными, так как данный дипломный проект разрабатывался в их интересах. Для ОАО «РЖД» организуется каналы 1G - телефония(канал может использоваться не только для телефонии, но и для служебного обмена информацией, данными), два канала по 2,5G для организации единой базы данных управления Ж/Д перевозками и управления СЦБ, один канал с пропускной способностью в 10G для организации конференц-видео связи.

Остальные каналы связи являются второстепенными, сдаваемые в аренду для получения прибыли и окупаемости затраченных средств на создание данного участка сети. Три канала связи со скоростью 10G будут организованны в правительственных нуждах для конференц-видео связи в HD-формате, телефония, интернет, HD-TV. Один канал для реализации интернет-трафика со скоростью 10G, 4 канала со скоростью 2.5G для нужд юридических лиц (таких как ОАО «МТС», ОАО «Вымпелком») и 1 канал для филиала банка «АВАНГАРД». В дальнейшем по мере необходимости возможно увеличение оптических каналов до 40 по 1 Гбит/с, 2,5 Гбит/с и по 10 Гбит/с каждый.



Рисунок 4.8 - Схема организации каналов связи на проектируемом участке сети

В результате проделанной работы спроектирована сеть DWDM, которая значительно повысит эффективность существующей сети SDH и позволит в дальнейшем повышать пропускную способность на существующей магистральной сети без дополнительной прокладки кабеля и установки оборудования.

Таким образом, предлагается на существующем участке Москва - Казань МЦСС внедрить сеть плотного волнового мультиплексирования с целью повышения пропускной способности.

5. Энергетический расчет волоконно-оптической линии связи

5.1 Расчёт показателей надёжности

Надежность - свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от условий строительства и эксплуатации может включать различные свойства или их сочетания. При проектировании ВОЛП должны быть заданы требования по надежности:

- коэффициент готовности Кг (тем выше, чем ниже плотность повреждений и меньше время их устранения);

- срок службы - календарная продолжительность рабочего состояния кабеля с момента ввода в эксплуатацию до момента перехода в предельное состояние, то есть в состояние, при котором дальнейшая эксплуатация ОК недопустима или нецелесообразна. В среднем срок службы ОК равен 25 годам;

- среднее время восстановления Тв (время устранения отказов ОК).

Требуемыми показателями надежности аппаратуры линейного тракта магистральной первичной сети СМП с максимальной протяженностью L = 12500 км без резервирования являются:

1. Коэффициент готовности Кг=0,92;

2. Среднее время между отказами То>40 часов;

3. Время восстановления ОК Тв< 10 часов (в том числе время подъезда 3,5 ч).

м = 0,34 (5.1)

где м - среднее число (плотность) отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км кабеля в год (по статистике повреждений на коаксиальный кабель равно 0,34).

Рассчитаем показатели надежности на примере одного сегмента сети «Москва - Гжель». Интенсивность отказа за 1 час на 59 км трассы определяется по формуле

(5.2)

где:L = 59км - длина кабеля;

8760 - количество часов в году.

Интенсивность отказа линейного тракта ,1/ч определяется по формуле (5.3):

(5.3)

где: л_ОП = 30·10^-6 - интенсивность отказов на обслуживаемых пунктах (ОП) в час;

n_ОП = 2 - количество ОП;

л_НРП=1,5·10^-6 - интенсивность отказов на необслуживаемых регенерационных пунктах (НРП) в час

n_НРП=0 - количество НРП;

1/ч

Наработка на отказ линейного тракта Т_лт,ч определится по формуле (5.4):

 (5.4)

ч

Среднее время восстановления линейного тракта Т_влт, ч определится по формуле (5.5):

(5.5)

где: Т_вк = 10 ч - среднее время восстановления одного километра кабеля;

Т_ВОП = 0,5 ч - среднее время устранения повреждения на ОП;

Т_ВНРП = 2,5 ч - среднее время устранения повреждения на НРП.

Коэффициент простоя К_п определится по формуле (5.6):

(5.6)

Коэффициент готовности линейного тракта К_г определится по формуле (5.7):

(5.7)



Рассчитанный коэффициент готовности К_г соответствует заданному в исходных данных. Одним из основным преимуществ технологии DWDM является возможность такой организации сети, при которой достигается высокая надежность ее функционирования, обусловленная не только надежностью оборудования и надежностью среды передачи, но и возможностью сохранения или работоспособности сети даже в случае отказа одного из ее элементов или среды передачи.

Основной метод обеспечения быстрого восстановления работоспособности синхронных сетей - организация самовосстанавливающихся сетей, резервируемых по схеме 1+1. На проектируемом участке сети Москва - Казань за счет применения данного способа резервирования достигается высокая надежность транспортной сети.

5.2 Расчет линии связи по затуханию

Расчеты производятся для определения длины элементарных кабельных участков. Длины элементарных кабельных участков определяются по техническим параметрам используемой аппаратуры волоконно-оптической передачи и типом применяемых волоконно-оптических кабелей. Расчет длины элементарного кабельного участка (ЭКУ) выполняется по двум критериям: затуханию оптического волокна и суммарной дисперсии. Расчет производится на основании руководящего технического материала (РТМ) Министерства связи России «Волоконно-оптические линии передачи на магистральных и внутризоновых первичных сетях ВСС России. Техническая эксплуатация». Москва. 2000. РД45.047-99. Расчет элементарных кабельных участков по затуханию производится по следующей формуле (5.8)

км (5.8)

где: Э - энергетический потенциал ВОСП, паспортная характеристика аппаратуры приема-передачи. Вычисляется по формуле (5.9):

Э=Р_in-P_out, дБ, (5.9)

Р_in - средний уровень оптического излучения, вводимого в оптическое волокно, для аппаратуры фирмы Cisco ONS 15454

P_in= +1 дБм;

P_out - уровень минимальной принимаемой мощности при коэффициенте ошибок 10^-12, для аппаратуры Cisco ONS 15454 P_out= -31дБм;

Э=1-(-31)=32 дБ;

з - энергетический системный запас в ВОСП, используемый для компенсации потери мощности сигнала, связанной с проведением ремонтных и дополнительных работ на кабеле, ухудшением параметров оптического волокна и аппаратуры приема-передачи, а также других отклонений параметров участка в процессе эксплуатации;

з = 6-10 дБ;

n₁ - число разъемных соединений на участке, n₁=2;

б₁ - затухание разъемного соединения, б₁=0,3 дБ;

б₂ - затухание сварочного соединения; б₂=0,05 дБ;

б_р - рабочие затухание оптического волокна на длине волны 1550 нм,

б_р=0,22 дБ/км - для оптических волокон SMF28;

- l_стр - строительная длина оптического кабеля, l_стр=6 км.

км.

В результате расчета получаем, что не более чем через 108 километров участка Москва - Казань должны быть установлены оптические усилители EDFA. Произведем расчет количества оптических усилителей на обоих направлениях по формуле вида:

N=L_общ/L_у (5.10)

где:L_общ - общая протяженность волоконно-оптической кабельной линии,L_общ =824 км;

L_у - длина усилительного участка, рассчитанная по формуле (5.8), L_у=108 км.

Подставляя значения в формулу (5.10), получим количество оптических усилителей на обоих направления:

N=824/108=9,12?10 (округляем в большую сторону), получаем, что 10 оптических усилителей нужно разместить на участке Москва - Казань.

Учитывая, что устанавливаемое оборудование целесообразно привязать к инфраструктуре существующей цифровой сети SDH, оптические усилители EDFA предлагается установить в следующих пунктах участка Москва - Казань: Гжель (59 км), Шатура (71 км), Нечаевская (73 км), Муром (96 км), Мухтово (84 км), Перевозская (97 км), Сергач (68 км), Шумерля (67 км), Канаш (103), Свияжск (106 км).

Для использования на проектируемом участке выберем оптический усилитель OPT-BST компании Cisco. Технические характеристики данной модели представлены в таблица 5.1.

Величину полных потерь в элементарном кабельном участке можно рассчитать по формуле:

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс, дБ (5.11)

где:б_i - коэффициент затухания оптического волокна в кабеле на i-ом участке (дБ/км);

б_рс - затухание разъемного соединителя с учетом старения, а_рс=0,5 дБ;

N_рс - количество разъемных соединений на усилительном участке,N_рс=2;

б_нс - затухание на неразъемном соединении, б_нс=0,05 дБ;

N_нс - число неразъемных соединений на усилительном участке.

Таблица 5.1 Технические характеристики усилителя OPT-BST

Характеристика	Значение
Рабочий диапазон	1529-1562 нм
Мощность входного сигнала (все каналы)	-3-12 дБм
Максимальная мощность на выходе	17,5 дБм
Диапазон усиления	5-20 дБ
Порты входа/выхода	LC
Размер карты	1 слот (1-6 и 12-17)

Для определения количества неразъемных соединений на усилительном участке необходимо определить число строительных длин N_c волоконно-оптического кабеля на усилительном участке по формуле:

N_c=L_i/L_стр, (5.12)

где L_стр - строительная длина волоконно-оптического кабеля, L_стр=6 км.

Тогда количество неразъемных соединений можно определить из условия: N_нс=N_c-1.

На участке Москва -Гжель: N_c=L_i/L_стр=59/6=9,83?10; N_нс=9.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,203•59+0,5•2+0,05•9=13,43 дБ.

На участке Гжель -Шатура: N_c=L_i/L_стр=71/6=11,83?12; N_нс=11.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,209•71+0,5•2+0,05•11=16,39 дБ.

На участке Шатура - Нечаевская: N_c=L_i/L_стр=74/6=12,33?13; N_нс=12.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,209•74+0,5•2+0,05•12=17,07 дБ.

На участке Нечаевская - Муром: N_c=L_i/L_стр=96/6=16; N_нс=15.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,215•96+0,5•2+0,05•15=22,39 дБ.

На участке Муром - Мухтово: N_c=L_i/L_стр=84/6=14; N_нс=13.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,212•84+0,5•2+0,05•13=19,46 дБ.

На участке Мухтово - Арзамас: N_c=L_i/L_стр=45/6=7,5?8; N_нс=7.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,215•45+0,5•2+0,05•7=11,03 дБ

На участке Арзамас - Перевозская: N_c=L_i/L_стр=52/6=8,67?9; N_нс=8.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,209•52+0,5•2+0,05•8=12,27 дБ.

На участке Перевозская - Сергач: N_c=L_i/L_стр=63/6=10,5?11; N_нс=10.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,221•63+0,5•2+0,05•10=15,42 дБ.

На участке Сергач - Шумерля: N_c=L_i/L_стр=67/6=11,16?12; N_нс=11.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,221•67+0,5•2+0,05•11=16,36 дБ.

На участке Шумерля - Канаш: N_c=L_i/L_стр=80/6=13,33?14; N_нс=13.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,207•80+0,5•2+0,05•13=18,21 дБ.

На участке Канаш - Свияжск: N_c=L_i/L_стр=88/6=14,67?15; N_нс=14.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,215•88+0,5•2+0,05•15=20,62 дБ.

На участке Свияжск - Казань: N_c=L_i/L_стр=47/6=7,83?8; N_нс=7.

Б=б_i•L_i+б_рс•N_рс+ б_нс•N_нс=0,210•47+0,5•2+0,05•7=11,22 дБ.

По результатам расчетов можно сделать вывод: затухания на элементарных кабельных участках можно компенсировать при помощи оптического усилителя OPT-BST компании Cisco.

5.3 Расчет линии связи по дисперсии

Расчет элементарного кабельного участка (ЭКУ) по дисперсии выполняется при проектировании новых линий связи с целью определения расстояний, через которые устанавливаются регенераторы. В данном дипломном проекте предполагается, что проектируемая сеть DWDM привязывается к существующей сети SDH. Поэтому, нужно предусмотреть меры по компенсации накопленной по длине волоконно-оптической линии связи полной дисперсии.

Полное значение дисперсии определяется, как сумма хроматической и поляризационной модовой дисперсии:

T_D=ф_CHR+ф_PMD (5.13)

где ф_CHR - полное значение хроматической дисперсии для волоконно-оптической линии связи. Значение хроматической дисперсии может быть получено по формуле:

ф_CHR=D(л)??л?L, (5.14)

где:D(л) - коэффициент хроматической дисперсии оптического волокна (пс/нм?км), паспортное значение волокна SMF28 в оптическом кабеле - 17 пс/нм?км;

?л - ширина полосы лазерного излучения (нм), паспортное значение оборудования передачи CiscoONS 15454 - 0,1 нм;

L - протяженность линии связи (км), L=824 км - Москва - Казань.

Подставляя данные значения в формулу (5.14), получим значение полной хроматической дисперсии на направлении Москва - Казань при организации сети DWDM по стандартным оптическим волокнам согласно рекомендации G.652:

ф_CHR= D(л)??л?L=17?0,1?824=1400,8 пс.

Компенсация дисперсии происходит в пунктах установки оптических усилителей OPT-BST. Сигнал с кроссового шкафа поступает в компенсатор дисперсии, затем попадает в оптический усилитель OPT-BST. Благодаря чему на вход волоконно-оптической линии связи поступает сигнал, усиленный по мощности и компенсированный по накопленной дисперсии

Произведем расчет для всех усилительных участков линии Москва - Казань по формуле (5.14) при организации сети DWDM на стандартных одномодовых волокнах (согласно Рекомендации ITU-TG.652):

на участке Москва - Гжель: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?59=100,3 пс;

на участке Гжель - Шатура: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?71=120,7 пc;

на участке Шатура - Нечаевская: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?74=125,8 пс;

на участке Нечаевская - Муром: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?96=163,2 пc;

на участке Муром - Мухтово: ф_CHR=D(л)??л?L= 17?0,1?84=142,8 пс;

на участке Мухтово - Арзамас: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?45=76,5 пс;

на участке Арзамас - Перевозская: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?52=88,4 пc;

на участке Перевозская - Сергач: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?63=107,1 пс;

на участке Сергач - Шумерля: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?67=113,9 пс;

на участке Шумерля - Канаш: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?80=136 пc;

на участке Канаш- Свияжск: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?88=149,6 пс;

на участке Свияжск - Казань: ф_CHR=D(л)??л?L=17?0,1?47=80 пc.

Результаты расчетов приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 Результаты расчета накопленной и компенсированной дисперсии

№	Участок	Длина м	Накопленная дисперсия, пс	Компенсированная дисперсия, пс
1	Москва - Гжель	58691	+100,3	-95,3
2	Гжель - Шатура	70960	+120,7	-120,7
3	Шатура - Нечаевская	73253	+125,8	-125,8
4	Нечаевская - Муром	95200	+163,2	-163,2
5	Муром - Мухтово	83080	+142,8	-142,8
6	Мухтово - Арзамас	44170	+76,5	-76,5
7	Арзамас - Перевозская	51980	+88,4	-88,4
8	Перевозская - Сергач	67240	+107,1	-107,1
9	Сергач - Шумерля	66640	+113,9	-113,9
10	Шумерля - Канаш	79150	+136	-136
11	Канаш - Свияжск	87334	+149,6	-149,6
12	Свияжск - Казань	46331	+80	-80

6. Информационная безопасность

Политика информационной безопасности определяет цели и задачи системы защиты информации, принципы ее организации, правовые основы, виды угроз информационной безопасности, ресурсы, подлежащие защите, а также основные направления разработки системы защиты информации, включая правовую, организационную и программно-техническую защиту. Политика информационной безопасности является неотъемлемой составляющей общей политики безопасности сети.

Главной целью разработки и реализации политики информационной безопасности является обеспечение устойчивого функционирования сети и предотвращение угроз информационной безопасности, недопущения хищения, разглашения, утраты, утечки, искажения и уничтожения сведений, подлежащих защите и нарушения работы программно-технических средств приема, передачи, хранения и обработки информации.

Система защиты информации должна обеспечивать:

· защиту информации от вмешательства нарушителей извне и комплексную систему антивирусной защиты;

· разграничение доступа законных пользователей к ресурсам системы по уровням доступа (к рабочим местам, ресурсам вычислительной сети, к различным информационным системам, средствам передачи информации, включая внутреннюю и внешнюю электронную почту, средства Интернет и другие);

· идентификацию и аутентификацию пользователей при работе в информационной системе;

· контроль над легитимностью действий пользователей и своевременное и соответствующее реагирование на нарушения;

· централизованный контроль целостности технических средств обработки информации;

· централизованное управление конфигурациями элементов сети, контроль целостности конфигураций.

Каждая рабочая станция должна быть защищена и организовываться на основе следующих правил:

· каждая рабочая станция должна быть закреплена за пользователем. При работе на рабочей станции должна быть обеспечена идентификация пользователя и контроль доступа к рабочей станции;

· для каждой рабочей станции заводится формуляр рабочей станции, в котором должны быть указаны установленные технические средства (с учетом носителей информации и средств телекоммуникаций), перечень разрешенных к использованию программных средств и установленные средства защиты информации, управления доступом, также разрешенные места размещения данной рабочей станции;

· каждая рабочая станция должна быть принудительно обеспечена антивирусными средствами;

· каждая рабочая станция должна быть обеспечена средствами контроля целостности установленных технических средств и исключать несанкционированное подключение любых других технических средств, не включенных в формуляр;

· на всех рабочих станциях запрещается устанавливать средства копирования информации на отчуждаемые носители, если это не предусмотрено производственной необходимостью и на это не оформлено специальное разрешение.

Учитывая важность сохранения целостности и конфиденциальности передаваемой информации, целесообразно уделить немалое внимание политике информационной безопасности разрабатываемого участка сети. Все магистральные узлы связи находятся в закрытых помещениях и запираются на ключ в отдельных стойках. Физический доступ на объект невозможен без соответствующего разрешения. Отсюда следует, что получить доступ к терминальным и физическим интерфейсам конфигурирования оборудования злоумышленник не имеет возможности. Для большей безопасности ключи от стоек хранятся у ответственного за помещение, в котором располагаются стойки с оборудованием. Ключи выдаются только под запись в соответствующем журнале.

Оборудование такого уровня предоставляет пользователям физический канал связи типа «точка-точка» разных уровней скоростей, эта услуга отдаётся либо непосредственно с порта мультиплексора, либо с порта средств передачи последней мили в зависимости от удалённости заказчика. Подключение к любому пользовательскому интерфейсу не дает возможности какого-либо изменения в конфигурации магистрального оборудования.

В технологии DWDM все транспондеры, работающие с оптическими каналами 10 Гбит/с, используют коды, которые позволяют автоматически обнаруживать и исправлять ошибки при передаче, за счет введения избыточной информации в передаваемый сигнал. Например, при использовании FEC-кода для оптических каналов с полезной нагрузкой 10 Гбит/с суммарная емкость канала вырастает на 7% - до 10,6 Гбит/с. Применение FEC-кода снижает требования к отношению сигнал/шум, увеличивая тем самым дальность передачи.

Основная система управления размещается в Московском ГЦУ (Главный Центр Управления) и должна иметь три рабочих места оператора с возможностью конфигурирования сети и три рабочих места с возможностью круглосуточного мониторинга состояния сети. В ЦУ города Казань должны располагаться резервные рабочие места (на случай выхода из строя основной системы управления) операторов системы управления (СУ) с возможностью мониторинга всех участков сети.

Сеть DWDM должна иметь систему управления (СУ) на базе принципов TMN (сеть управления телекоммуникацией) в соответствии с Рекомендацией ITU-T M.3010.

Сеть управления должна распространять свое действие на следующих уровнях TMN: уровень сетевых элементов DWDM, уровень управления сетевыми элементами и уровень управления сетью.

На каждом уровне модели TMN должно обеспечиваться управление конфигурированием, производительностью, неисправностями и безопасностью.

Сетевые элементы должны управляться как системой управления, так и с помощью локального управляющего терминала (CraftInterfaceDevice - CID).

Система управления сетью DWDM должна строиться по принципу использования единого аппаратно-программного комплекса. Для каждого параметра производительности сетевой узел должен поддерживать следующие интервалы сбора данных:

· 15-минутный интервал;

· 24-часовой интервал.

Каждый узел сети DWDM должен поддерживать добавление и извлечение (Add&Drop) оптического канала управления OSC (Optical Supervisory Channel).

В качестве наиболее подходящей системы управления, как уже говорилось ранее, была выбрана система компании CISCO - Cisco Transport Manager (CTM).

Cisco Transport Manager (CTM) - это наиболее функциональная система управления оптическими транспортными сетями. СТМ предоставляет обслуживающему персоналу и сетевым администраторам простой и удобный доступ к богатейшему спектру возможностей серии продуктов Cisco Optical Networking System (ONS) 15000.

СТМ обеспечивает широкие возможности в таких областях, как инвентаризация, конфигурирование, управление неполадками, мониторинг производительности и управление безопасностью.

Необходимо организовать регламент, по которому необходимо произвести разделение пользователей системы управления по возможностям конфигурирования и управления сетевыми элементами. На основании производимых типов работ можно выделить две группы пользователей:

· Администратор;

· Дежурный оператор.

Администратор не ограничен в доступе к управлению сетевыми элементами, следит за работоспособностью системы управления, выполняет мониторинг сети, контролирует работу дежурных операторов.

В возможности дежурного оператора входит мониторинг сети, возможность перемаршрутизирования канала по сети в случае аварийной ситуации, возможность переключения канала на резервное направление, создание/удаление каналов связи.

На рисунке 6.1 представлена схема организации управления сетью.

Рис.6.1 Схема организации управления.

В рамках дипломного проекта мною была предложена следующая система организации канала управления. В ГЦУ города Москвы располагается 2 сервера - основной и резервный, на которых запущена система управления (СТМ). Один раз в сутки в 2 часа ночи происходит переписывание информации с основного на резервный сервер. Запись информации об изменениях в конфигурации оборудования ведётся на магнитные ленты (стримером).

В Казани также будет расположен ещё один сервер управления сетью, необходимый для того, чтобы в случае обрыва или выхода из строя электропитания узла, на котором реализована SNCP-защита, не был потерян контроль управления другими магистральными узлами проектируемого участка сети.

Благодаря данной реализации системы управления удалось разграничить права пользования между сотрудниками, а также обеспечить отказоустойчивость системы управления, полностью исключить возможность того что сеть останется без управления при экстренных ситуациях.

7. Экономическая эффективность инвестиций

7.1 Расчет объема капитальных вложений

В рамках дипломного проекта необходимо рассчитать затраты на создание фрагмента участка сети Москва - Казань. Необходимо определить сроки окупаемости устанавливаемого оборудования, на основании чего сделать вывод о целесообразности введения данного проекта.

Капитальные вложения - это затраты на расширение воспроизводства основных производственных фондов. Капитальные вложения являются важнейшим экономическим показателем, так как непосредственно характеризуют, во что обходится организация системы связи.

Для уменьшения стоимости реализации дипломного проекта принято решение, по которому оптические волокна (в количестве четырёх штук) будут арендованы у компании ОАО «Транстелеком». Такое решение позволяет избежать дорогостоящих затрат на покупку и прокладку нового оптического кабеля.

Сметная стоимость оборудования определяется с учетом транспортных, которые рассчитываются укрупнено в процентах от стоимости оборудования. Необходимо учитывать все пенообразующие данного проекта. В расчете использованы цены текущего года.

В структуре капитальных затрат на строительство ВОЛС будут расходы на оборудование, его монтаж, настройку, а так же перевозку. Таким образом, капитальные затраты определяются по формуле (7.1):

К = К_обор + К_{неуч.об.} + К_{трансп.} + К_монт. (7.1)

где:К_обор - затраты на покупку оборудования;

К_{неуч.об}-затраты на неучтённое оборудование;

К_трансп -затраты на транспортные перевозки;

К_монт. -затраты на монтаж и настройку оборудования.

Проведем расчет капитальных затрат на оборудование, монтаж, транспортировку, все результаты расчетов сведем в таблицу 7.1

Таблица 7.1 Смета капитальных затрат на оборудование и его монтаж

Наименование затрат	Единицы измерения	Кол-во единиц	Сметная стоимость единицы, тыс. руб.	Общая стоимость, тыс.руб.
А. Оборудование ОП
Оборудование DWDM Cisco ONS 15454 MSPP	шт.	20	3 150 100	63 002 000
Итого	63 002 000
Стоимость неучтенного оборудования	%	0,3		189006
Итого	63 191 006
Транспортные расходы	%	0,6		379 146
Итого по разделу А	63 570 152
Б. Монтаж и настройка оборудования	шт.	20	210000	4 200 000
Итого (А+Б)	67 770 152

На рисунке 7.1 представлена диаграмма распределения капитальных вложений.

Как видно из диаграммы, основную часть капиталовложений составляют затраты на оборудование, его монтаж и настройку. Большая стоимость затрат на монтаж и настройку оборудования объясняется тем, что хороших специалистов по DWDM-оборудования в нашей стране не так уж и много.



Рисунок 7.1 - Диаграмма распределения капитальных вложений.

7.2 Определение объема услуг и доходов от основной деятельности

Рассчитаем доходы от предоставления услуг связи. Напомню, что первоначально планируется сдавать в аренду 8 каналов связи, из которых четыре - со скоростью 10G, три -2,5G и один с пропускной способностью до 1G. В дальнейшем остаётся возможность расширения предоставляемых услуг связи для информационно-телекоммуникационных нужд иных юридических лиц. В таблице 7.2 приведена стоимость аренды канала для различных типов скоростей.

Таблица 7.2 Стоимость аренды каналов связи

Пропускная способность арендуемого канала	Стоимость аренды канала за 1км, руб в месяц
1G	180
2,5G	360
10G	600

Напомню, что протяжённость участка магистральной сети Москва - Казань составляет порядка 824км. Тогда стоимость аренды одного канала со скорость 10G составит 494,4 тыс. рублей в месяц. Стоимость аренды одного канала со скорость 2,5G -296,6 тыс. рублей в месяц и 1G - 148,3 тыс. рублей в месяц. Аренда оптического кабеля компании ОАО «Транстелеком» составляет 1руб. за километр. Таким образом, аренда четырёх волокон, необходимых для построения нашей сети составит - 3,296 тысяч рублей.

Сведем полученные результаты в таблицу 7.3 и подсчитаем доход ОАО «РЖД» за месяц с учётом аренды оптического кабеля.

Таблица 7.3 Ежемесячный доход компании ОАО «РЖД»

Количество каналов, предоставляемых в аренду	Пропускная способность канала	Стоимость аренды канала на всём участке сети Москва-Казань за месяц
1	1G	148 300 рублей
3	2,5G	296 600 рублей
4	10G	494 400 рублей
Итого без учета аренды кабеля: 3 015 700 рублей
Прибыль от использования сети: 3 012 404 рублей

Несмотря на, казалось бы, колоссальную стоимость проекта, которая первоначально может отпугнуть любого заказчика, этот проект быстро окупиться. Для подтверждения сказанных слов рассчитаем время, в течение которого проектируемая сеть окупит первоначальные затраты и начнет приносить прибыль, расчет будем производить по формуле (7.2):

Т_ок=К/А(7.2)

где Т_ок - время через которое проект полностью окупится;

К - стоимость капиталовложений на создание проекта;

А - ежемесячный доход, который рассчитывается по формуле (7.3):

А=А_общ - А_{гос.нал} - А_зарп- А_непр. (7.3)

где: А_общ - общий доход от предоставляемых услуг;

А_{гос. нал} - 13% налог на прибыль;

А_зарп - зарплата рабочим (в среднем 30 тыс. рублей на человека);

А_непр - 10% от дохода на случай непредвиденных обстоятельств, оплата за потребляемую электроэнергию, поддержание сети в работоспособном состоянии и её дальнейшее масштабировании.

Как оговаривалось ранее, нам потребуется семь рабочих мест, из них шесть - дежурных инженера (по три в городе Москва и в городе Казань) со средней ежемесячной зарплатой в 50 000 рублей и один Администратор, со средней ежемесячной зарплатой 90 000 рублей. Отсюда получим:

А=3 012 404-391 612-390 000-301 240=2 281 552 рублей.

Следовательно, среднее время окупаемости проектируемого участка сети составит:

Т_ок=67 770 152/2 281 552= 29,7 месяцев или за 2,5 года.

За 2,5 года проект полностью окупит все связанные с ним затраты, после чего начнет приносить колоссальную прибыль. Однако еще остаётся не учтённым и тот момент, что ресурсоёмкость этой системы будет задействована далеко не полностью. Учитывая надёжность системы можно с уверенностью заявить, что число юридических лиц, которые захотят воспользоваться услугами связи магистральной сети, с каждым разом будет только повышаться, отсюда повышение прибыли, возможность расширения сети, повышение заработной платы обслуживающему персоналу.

Заключение

В настоящем дипломном проекте основной задачей была разработка фрагмента магистральной цифровой сети связи на базе технологии плотного волнового мультиплексирования (DWDM) на участке Москва - Казань Московской, Горьковской железных дорог.

В первой главе дипломного проекта была определена задача на проектирование, приведены исходные данные. Проанализированы различные пути решения вопроса об увеличении пропускной способности действующей волоконно-оптической линии связи на железнодорожном транспорте, обоснован выбор решения данного вопроса в пользу технологии DWDM. Перечислены основные технические требования к сети DWDM.

Основы технологии плотного волнового мультиплексирования также были изложены в первой главе. Данная технология подразумевает спектральное разделение полосы пропускания волокна на несколько оптических каналов. Таким образом, в одной паре волокон параллельно передается несколько независимых каналов (каждый на своей длине волны), что позволяет повысить пропускную способность системы передачи. Рассмотрена структура системы DWDM.

Была рассмотрена характеристика действующего участка магистральной цифровой сети связи Москва - Казань. Рассмотрена физическая инфраструктура волоконно-оптических кабелей на участке и применяемых в них оптических волокон. Благодаря чему можно сделать вывод о целесообразности применения технологии DWDM на существующих волокнах. Также приводится схема расположения станций с оборудованием SDH.

Разделом НИРС (научно-исследовательской работой студента) является третья, четвертая и пятая глава. В них было рассмотрено DWDM оборудование, на основе которого будет строиться участок магистральной сети, выбрана система управления, разработана принципиальная и структурная схемы расположения оборудования, конфигурация магистральных узлов, а также произведен расчет показателей надёжности.

В шестой главе были рассмотрены аспекты информационной безопасности, необходимые для обеспечения надёжности передачи данных и корректной работы магистральных узлов связи.

В седьмой главе был произведён расчёт экономической эффективности инвестиций, стоимость оборудования и время его окупаемости, а также приведена технико-экономическая эффективность внедрения технологии DWDM.

Итогом всей работы над дипломным проектом стала разработанная схема организации связи на базе технологии плотного волнового мультиплексирования (DWDM) для участка Москва - Казань Московской, Горьковской железных дорог.

Список используемой литературы

1.Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. М.: Радио и связь, 2000.

2. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. М: Эко-трендз, 2000.

3.Фримен Р. Перевод с английского под редакцией Слепова Н.Н. Волоконно-оптические системы связи. М.: Техносфера, 2003.

4.Вербовецкий А.А. Основы проектирования цифровых оптоэлектронных систем связи. М.: Радио и связь, 2000.

5.Иоргачев Д.В., Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. М: Эко-Трендз, 2002.

6.Шмалько А.В. Цифровые сети связи: Основы планирования и построения. М.: Эко-Трендз, 2001.

7.Шмалько А.В. Системы спектрального уплотнения оптических каналов. М.: Вестник связи, №4, 2002.

8. Свинцов А.Г. Тридцать лет ВОЛС. Эволюция систем передачи информации. М.: Фотон-Экспресс, №1, 2003.

9. Новиков А.А. Уязвимость и информационная безопасность телекоммуникационных технологий. М.:Радио и связь, 2003.

10. Рекомендация ITU-T G.652. Характеристики одномодового волоконно-оптического кабеля.

11. Рекомендация ITU-T G.653. Характеристики одномодового волоконно-оптического кабеля со сдвигом дисперсии.

12.Рекомендация ITU-T G.975. Forward error correction for submarine systems.

13. Рекомендация ITU-T G.662. Общие характеристики волоконно-оптических усилителей и систем.

14. Рекомендация ITU-T G.692. Технические параметры систем передачи со спектральным (волновым) уплотнением.

Размещено на Allbest.ru