Побудова транспортної мережі на основі цифрового обладнання SL 16

Конфігурація з додатковим устаткуванням синхронного переключення на резервний стовбур SPS 155 (N+1), (N+2) і функцією службового каналу.

Гарячий резерв (1+1), тільки версія В.

Синхронізація всього устаткування, що працює в мережі, по центральному еталонному синхросигналу. Як джерело такого сигналу придатні наступні еталонні сигнали: зовнішній тактовий сигнал, тактовий сигнал, виведений з вхідного сигналу, або тактовий сигнал внутрішнього осцилятора (плезиохронный режим роботи).

Частотний план

Синхронна радіорелейна система SRT_1 призначена для роботи в смугах частот від 3,4 ГГц до 13,3 ГГц.

Управління устаткуванням

Блоки устаткування SRT1 містять керовані мікропроцесорами пристрої контролю (ведені), як показано на рис. 22 вони зв'язані через двонаправлену послідовну сигнальну шину (S_шина з інтерфейсом RS_485) з контролером. S_шина забезпечує зв'язок між контролером і радіомодулями; контролер (ведучий) циклічно опитує блоки (ведені) і управляє їх функціонуванням. Доступ до інформації, обробленої в контролері, здійснюється трьома різними шляхами:

• Заземляючий контакт для традиційної системи контролю (наприклад, DAS64).

• F_интерфейс (RS_232), з підключенням до РС для конфігурації, спостереження і оцінки помилок (G.826).

• Q_інтерфейс до операційної системи управління устаткуванням (Ем-os), завдяки цьому радіорелейна система може контролюватися як елемент мережі управління електрозв'язком (TMN). Цей інтерфейс представлений платою MCF. Інформація може передаватися через DCC, інтегрований в цикл STM_1 (QECC) або через службовий канал 64 кбит/с до системи управління елементами.

A - SDH cуміщення частот радиостволів, 28/30 МГц; B - SDH суміщення частот радиостволів, 40 МГц;

С - SDH чергування частот радиостволів, 28/30 МГц; D - SDH чергування частот радиостволів, 40 МГц;

48

Рис. 21 Діапазони частот, пропускні можливості и конфигурації обладнання

DCCM канал передачі даних для секції мультиплексування;

DCCR канал передачі даних для секції регенератора;

F інтерфейс до місцевого терміналу;

MCF функція передачі повідомлень;

QD2, Qx інтерфейси до мережі управління електрозв'язком (TMN);

Рис. 22 Архітектура управління елементами мережі

7. Розрахунок транспортної мережі (Ужгород-Львів-Київ-Харків-Луганськ)

Визначення довжини регенераційної ділянки по затуханню

Оптична потужність, яка поступає на приймач, залежить від: потужності джерела випромінення ; втрат потужності в з'єднаннях джерела випромінювання з волокном і волокна з приймачем випромінювання ; втрат потужності в нероз'єднаних з'єднаннях волокон , при стикуванні сусідніх будівельних довжин оптичного кабелю; втрати потужності внаслідок затухання в кожному з послідовно з'єднаних волокон , де - коефіцієнт затухання ОВ будівельної довжини .

Потужність джерела випромінювання повинна перекривати всі ці втрати, і її рівень повинен бути більшим мінімально допустимого рівня потужності (чутливості) на деяке значення експлуатаційного запасу. Цей запас необхідний через погіршення (деградації) параметрів ОК і ПРОМ.

Енергетичний потенціал апаратури ВОСПІ використовується для перекривання усіх видів втрат в лінійному тракті, тобто повинен забезпечуватись баланс потужностей:

, (6.1)

де - довільні складові втрат на участку регенерації. З останнього виразу отримаємо розрахунок запасу по потужності, дБ:

, (6.2)

де - кількість з'єднань ОВ-ОВ, рівна цілій частині з відношення .

Отримуємо формулу для розрахунку довжини ділянки регенерації по затуханню:

. (6.3)

Відповідно, якщо всі будівельні довжини на ділянці регенерації однакові, тобто , і , тоді:

. (6.4)

Мінімальна довжина ділянки регенерації, км

, (6.5)

де - діапазон АРП приймальної частини апаратури

Визначення довжини регенераційної ділянки по дисперсії

Довжину регенераційної ділянки обмежує також розширення імпульсу у волокні. Розширення імпульсу залежить від типу оптичного волокна (одномодове або багатомодове, ступінчасте або градієнтне) та ширини спектральної лінії джерела. Явище розширення імпульсів, як наслідок їх розповсюдження через оптичне волокно називається дисперсією.

Величину розширення імпульсів характеризує середньоквадратична ширина імпульсної характеристики . Для одномодових волокон в паспортних даних вказана нормована хроматична дисперсія яка зв'язана з наступним співвідношенням:

, (6.6)

де - ширина смуги джерела випромінення.

Тоді максимальна довжина ділянки регенерації:

, (6.7)

де - швидкість передачі інформації

Довжина регенераційної ділянки:

З двох значень і вибираємо найменше, це і буде довжина регенераційної ділянки .

З обчисленої вище довжини регенераційної ділянки, яка для нашого обладнання становить можна визначити необхідну кількість регенераторів між відповідними містами.

Ш Ужгород-Львів - 190 км (2 регенератора);

Ш Львів-Київ - 492 км (5 регенератора);

Ш Київ-Харків - 438 км (4 регенератора);

Ш Харків - Луганськ - 290 км (3 регенератор).

Графічне представлення вище розрахованого може бути представлене на Рис. 25, де показані схематично відстані між основними містами у запропонованій мережі.

48

Рис. 25. Схема мережі Ужгород - Львів - Київ - Харків - Луганськ на основі послідовного лінійного ланцюга

8. Розрахунок радіорелейної СПІ на основі обладнання SRT_1

Розрахунок РРЛ траси Львів - Ужгород

На розповсюдження радіохвиль поблизу поверхні землі впливають вертикальні зміни в показнику заломлення атмосфери. Унаслідок рефракції радіохвилі проходять по зігнутих шляхах у вертикальній площині. Величина кривизни шляху міняється з часом через зміну тиску, температури і вогкості. За нормальних умов розповсюдження траєкторія радіопроменя згинається так, що має форму дуги, вигнутої до землі, і радіогоризонт розширяється. Проте, коли градієнт рефракції збільшується, траєкторія променя згинається у зворотний бік, що приводить до зменшення радіогоризонту. Коли траса радіозв'язку проходить низько над поверхнею землі можуть з'явитися додаткові дифракційні втрати на наземних перешкодах. Наприклад, якщо вісь променя тільки торкається перешкоди, загасання сигналу може скласти від 6 до 20 дБ, залежно від типу поверхні. У критичних випадках перешкода може фактично закривати весь радіопромінь. В цьому випадку пропадає пряма видимість між передаючою і приймальною антенами і сигнал, що приймається, може стати настільки слабким, що РРЛ перестане функціонувати.

Одна з найголовніших задач при проектуванні радіорелейної лінії зв'язку - вибрати висоти антен так, щоб втрата прямої видимості між ними було надзвичайно рідкісною подією.

Для цього необхідно мати точну інформацію як про профіль траси так і про відхилення радіопроменя унаслідок зміни метеорологічних умов на трасі. Необхідно гарантувати достатній просвіт для найгіршого випадку (найнижчого променя) на трасі. Цього може бути досягнуто відповідним вибором висот антен, які, проте не можуть бути більш ніж фактично необхідні як з економічних причин, так і унаслідок (на трасах із значними віддзеркаленнями від земної поверхні) помітного збільшення ризику міжсимвольної інтерференції і спотворення сигналу.

Технічні параметри системи SRT1

Для побудови радіорелейної траси було використано обладнання SRT1 фірми Siemens, яке задовольняє необхідну швидкість передачі інформації. Це обладнання дозволяє організувати 8 радістволів з загальною швидкістю передачі 1?STM1, і може працювати як в конфігурації гарячий резерв з захистом (1+1). В якості антени використовується параболічна антена діаметром 1.8 м. з коефіцієнтом підсилення 42.5 дБ. Параметри радісистеми SRT1: , .

Профіль інтервалу відображає вертикальний розріз місцевості між сусідніми радіорелейними станціями зі всіма висотними відмітками. Для зручності при побудові профілів використовують параболічний масштаб, у якому всі висоти відкладаються не по радіусах, як потрібно робити в дійсності, а по осі ординат, а відстані - не по дузі кола, а по осі абсцис. Тоді лінія, яка зображує на профілі рівень моря, або умовний нульовий рівень, від якого враховуються усі висоти, матиме вигляд параболи.

, (7.1)

де а - геометричний радіус Землі (а = 6370 км),

k - відносна координата заданої точки:

, (7.2)

де R_i - відстань до поточної точки,

R₀ - довжина прольоту.

Рис. 26. Профіль прольоту м. Львів - м. Стрий

Максимальна дальність радіорелейного зв'язку визначається не тільки фізичною прямою видимістю, але і радіовидимістю (для високих частот критично, щоб 1_а зона Френеля не торкалася поверхні), що залежить від частотного діапазону використовуваних РРС.

Тому основним критерієм для розрахунку висоти підвісу антен на прольоті є умова відсутності екранування перешкодами мінімальної зони Френеля при субрефракції радіохвиль. Відомо, що основна частина енергії передавача поширюється у бік прийомної антени усередині мінімальної зони Френеля, що представляє еліпсоїд обертання з фокусами в крапках передавальної і приймальні антен. Оцінимо розміри першої зони Френеля уздовж траси. На відстані d1 від передавача і d2 від приймача:

, (7.3)

де довжина хвилі.

Даний вираз показує, що F залежить як від робочої частоти, так і від відстаней до передавача і до приймача. Максимум F знаходиться у середині інтервалу:

При виборі висот антен необхідно вибрати просвіт H таким щоб перша зона Френеля не торкалась поверхні.

Просвіт, що існує близько 80% часу повинний бути обраний з умови:

, (7.4)

де - середнє значення градієнта діелектричної проникності тропосфери;

- стандартне відхилення.

Можна записати наближені значення цих параметрів на території прольоту:

, .

Звідси просвіт становить:

Тоді, значення просвіту:

Висоти підвісу антен визначаються з профілю траси. Для цього відкладаємо по вертикалі від критичної крапки розрахований просвіт, і знаходимо висоти та

Енергетичний розрахунок виконується для кожного прольоту РРЛ. Середній рівень потужності сигналу на вході приймача, виражений в дБм, визначається на основі першого рівняння передачі:

, (7.5)

де - рівень потужності передавача;

- коефіцієнти підсилення відповідно передавальної та приймальної антен;

- коефіцієнти корисної дії (ККД) антенно-фідерного тракту відповідно на передачі та прийомі;

- послаблення поля у вільному просторі;

- середні множник послаблення поля вільного простору, який залежить від виду рефракції радіохвиль, (для відкритої траси приблизно рівний 1 або 0 дБ, тому не враховується). Величина виражені в децибелах відносно 1 мВт.

Послаблення вільного поля у вільному просторі визначається за формулою:

. (7.6)

З формули (7.6) можна отримати:

ККД антенно-фідерного тракту у зв'язку з конструктивними особливостями (прийомо-передавачі об'єднані з антеною у моноблок) становлять приблизно 0.9 або -0.5 дБм.

Потужність сигналу на вході приймача з формули (7.5) рівна:

Потужність прийнятого сигналу , а чутливість приймача , тобто запас послаблення становить 18 дБ., що дає можливість надійного зв'язку за несприятливих погодних умов, які погіршують радіозв'язок, таких, як: опади, температура, тиск, вологість.

Рис. 27. Діаграма рівнів для інтервалу РРЛ прямої видимості

Діаграма рівнів, що зображена на Рис. 27 була побудована на основі розрахованих параметрів та параметрів апаратури. Наведемо основні з них:

Ш Частота………………………………………………..7.5 ГГц

Ш Довжина R₀………………………………………….60 км

Ш Потужність передавача……………………………27.5 дБп

Ш Коефіцієнт підсилення однієї антени…………….42.5 дБп

Ш Втрати в хвилеводах…………………………….5 дБп на 100 м

Ш Втрати в розділюючи пристроях…………………..5.9 дБп

На основі цих даних можна розрахувати:

10lgPпер………………………………………………..27.5 дБп

-10lg (?/4?R₀)^2……………………………………………… - 144 дБп

10lg (G1*G2)………………………………………………85.6 дБп

ag……………………………………………………….5 дБп на 100 м

a рп………………………………………………………….5.9 дБп

10lg(Рпр)…………………………………………………… - 54 дБп

Для зменшення впливу РРС одна на другу профіль траси виконано зигзагоподібним.

Висновок

В даній курсовій роботі було розроблено план побудови транспортної мережі на основі синхронного цифрового обладнання. Також було дано загальну характеристику синхронного цифрового обладнання (СЦІ), основні методи перетворення та інформаційна структура в СЦІ, короткий опис апаратури мереж та основні аспекти архітектури СЦІ, а також ключові моменти, які використовуються в управлінні мережею СЦІ.

Було представлено проект SDH мережі Ужгород - Львів - Київ - Харків - Луганськ на основі послідовного лінійного ланцюга. Для цього було проведено ряд розрахунків для вибору оптимального обладнання та вибору оптичного кабелю. Вибір був зупинений на обладнанні фірми «SIEMENS» SLT16 v. 1, що дозволить по даній магістралі передавати потік 2.5 Гбіт/с по одному оптичному волокні. При необхідності збільшення пропускної здатності мережі можна буде встановити додаткове обладнання SL16 (і задіяти вільні волокна в ОК) або використати технологію WDM. В якості оптичного кабелю застосуємо кабель марки ОКЛК_01-6-8-10/125-0.36/0.22-3.5/18-1.0 - (нг) який працює на довжині хвилі 1310 нм. Цей кабель призначений для прокладки в трубах, шахтах і тунелях, блоках і колекторах кабельної каналізації, в ґрунтах всіх категорій, на мостах, через болота і водні переходи.

Було розраховано довжину регенераційної ділянки за затуханням і за дисперсією. На основі цих даних розраховано необхідну кількість регенераторів на заданому відрізку маршруту між відповідними містами, схематичне представлення яких можна бачити вище.

Також було розраховано радіорелейну систему у напрямку Львів-Ужгород на основі обладнання SRT1. Було графічно представлено профіль прольоту Львів-Стрий, за допомогою якого визначено ряд параметрів, які були необхідними для подальшого розрахунку. На основі цих параметрів, було графічно представлено діаграму рівнів для інтервалу РРЛ прямої видимості, на якій відзначено отримані параметри.

Список літератури

1. «Синхронне цифрове сети SDH.» Слепов Н.Н. - 4_е изд. - М.: Эко-Трендз, 1999.

2. Цифровые сети связи. Основы планирования и построения. Шмалько А.В.

3. Оптические системы передачи: Ж.И. Корнейчук, Т.В. Макаров, И.П. Панфилов. - Київ: «Техніка», 1994 р

4. Системы связи и радиорелейные линии: Под ред. Н.И. Калашникова. - М.: Связь, 1977 р.