Выбор топологии включения станций проектируемой сети SDH г. Темиртау

• Содержание

1 Анализ существующей межстанционной связи города Темиртау

2 Разработка схемы включения станций в проектируемую сеть SDH города Темиртау

2.1 Выбор топологии включения станций проектируемой сети SDH г. Темиртау

2.2 Выбор типа оборудования SDH

3 OptiX Metro 3100

3.1 Платы кросс-коммутатора OptiX Metro 3100

3.2 Модули LTU

3.3 Платы XCS

3.4 Платы SCC

3.5 Блоки питания BPIU

3.6 Плата PMCU

3.7 Платы PDH

3.8 Платы SDH

3.9 Центр управления Т2000

4 Расчет транспортной сети SDH г. Темиртау

4.1 Структурная схема мультиплексирования сигнала SDH

4.2 Расчет кольца АТС91-АТС95

4.3 Расчет кольца АТС91-SSA922-АТС97-АТС93-RSU959-АТС95

5 Расчет экономических показателей

5.1 Резюме

5.2 Краткое описание проекта

5.3.Инвестиционный план проекта

5.4 Расчет экономических показателей

5.5 Риски

6 Безопасность и охрана труда

6.1 Закон о труде

6.2 Закон о безопасности и охране труда

6.3 Анализ и мероприятия по снижению опасных и вредных факторов

6.4 Пожарная безопасность

6.5 Схема эвакуации

7 Промышленная экология

7.1 Основные понятия

7.2 Защита от электромагнитных полей Заключение Список использованных источников

станция сеть мультиплексирование сигнал

Появление стандартов синхронной цифровой иерархии передачи данных (SDH) в 1988 году ознаменовало собой новый этап развития транспортных сетей. Системы синхронной передачи не только преодолели ограничения плезиохронных систем-предшественниц (PDH), но и снизили накладные расходы на передачу информации. Ряд уникальных достоинств: доступ к низкоскоростным каналам без полного демультиплексирования всего потока, высокая отказоустойчивость, развитые средства мониторинга и управления, гибкое управление постоянными абонентскими соединениями, обусловили выбор специалистов в пользу новой технологии, ставшей основой первичных сетей нового поколения.

На сегодняшний день технология SDH заслуженно считается не только перспективной, но и достаточно апробированной технологией для создания транспортных сетей. Технология SDH обладает рядом важных достоинств с пользовательской, эксплуатационной и инвестиционной точек зрения:

— умеренная структурная сложность, снижающая затраты на монтаж, эксплуатацию и развитие сети, в том числе подключение новых узлов;

— широкий диапазон возможных скоростей — от 155,520 Мбит/с (STM-1) до 2,488 Гбит/с (STM-16) и выше;

— возможность интеграции с каналами PDH, поскольку цифровые каналы PDH являются входными каналами для сетей SDH;

— высокая надежность системы благодаря централизованному мониторингу и управлению, а также возможности использования резервных каналов;

— высокая степень управляемости системы благодаря полностью программному управлению;

— возможность динамического предоставления услуг — каналы для абонентов могут создаваться и настраиваться динамически, без внесения изменений в инфраструктуру системы;

— высокий уровень стандартизации технологии, что облегчает интеграцию и расширение системы, дает возможность применения оборудования различных производителей;

— высокая степень распространения стандарта в мировой практике;

— стандарт SDH обладает достаточной степенью зрелости, что делает его надежным для инвестиций.

В дополнение к перечисленным достоинствам, необходимо отметить развитие магистральных телекоммуникаций казахстанских операторов связи на основе SDH, что предоставляет дополнительные возможности для привлекательных интеграционных решений. Перечисленные достоинства делают решения, основанные на технологии SDH, рациональными с точки зрения инвестиций. В настоящее время она может считаться базовой для построения современных транспортных сетей, как для корпоративных сетей различного масштаба, так и для сетей связи общего пользования.

Интерес к SDH обусловлен еще и тем, что эта технология позволяет полностью реализовать возможности волоконно-оптических и радиорелейных линий передачи (ВОЛП и РРЛП) и создавать гибкие, удобные для эксплуатации и управления сети, гарантируя высокое качество связи. Таким образом, концепция SDH позволяет сочетать процессы высококачественной передачи цифровой информации с процессами автоматизированного управления, контроля и обслуживания сети в рамках единой системы.

Благодаря появлению современных волоконно-оптических кабелей (ВОК) оказались возможными высокие скорости передачи в линейных трактах (ЛТ) цифровых систем передачи с одновременным удлинением секций регенерации от 100 км и более. Производительность таких ЛТ превышает производительность цифровых трактов на кабелях с металлическими парами в 100 и более раз, что радикально увеличивает их экономическую эффективность. Большинство регенераторов оказывается возможным совместить с оконечными или транзитными станциями. Из этого следует, что синхронная цифровая иерархия (СЦИ) — это не просто новые системы, но и принципиальные изменения в сетевой архитектуре, организации управления. Внедрение СЦИ представляет собой качественно новый этап развития цифровой сети связи.

Сети PDH в городе Темиртау уже не удовлетворяют требованиям и стандартам транспортных сетей в целом по Казахстану. Развитие телефонных и транспортных сетей в городе и задачи, которые диктуют современные стандарты связи, требуют новых шагов: повышение качества синхронизации и общего качества телефонии в целом, а также предоставление различных услуг связанных с использованием волоконно-оптических линий связи.

В данном дипломе будет рассмотрено создание транспортной сети SDH в городе Темиртау. При этом появится возможность контролировать работу сети и управлять сетью централизованно, при помощи единого программного обеспечения.

1 Анализ существующей межстанционной связи города Темиртау

Телефонная связь в городе Темиртау исторически сложилась таким образом, что основную роль взяла на себя только одна станция — АТС91. Это обстоятельство во многом предопределило специфику построения сети межстанционной связи ГТС. Для нее характерны: наличие выносных электронных станций (RSU), которым для нормальной работы требуется постоянная связь с управляющей центральной станцией S-12, а также географическое удаление станций городов-спутников, для которых единственно возможной связью с сетью являются РРЛ и медные кабели связи с большим количество необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП).

Географически город расположен очень компактно по сравнению с городом Караганда и естественно основную нагрузку может взять на себя одна станция.

Связь станций построена на основе лучевых схем. Все лучи сходятся на АТС91, которая является своеобразным концентратором.

Межстанционная связь между собой осуществляется с помощью цифровых соединительных линий (СЛ), выполненных с использованием медных кабелей связи, волоконно-оптических кабелей и цифровых или цифровизированных радиорелейных линий связи. В соответствии с рисунком

1.1 схема межстанционной связи города Темиртау на сегодняшний день

Административно городская телефонная сеть делится на девять станций, из которых три являются выносными абонентскими блоками типа RSU и SSA.

Одной из первых станций была введена в эксплуатацию декадно-шаговая АТС-54/54А в 1969 году. При разработка данного проекта следует учесть, что как морально так и физически устаревшая АТСДШ5 емкостью на 8900№№, заменяется на АТСЭ95 емкостью на 10 500№№.

В 1989 году была монтирована еще одна станция координатная АТСКУ-97 с общей емкостью 3000 номеров. По мере роста и развития города Темиртау в целом остро стал подниматься вопрос о телефонизации отдаленных районов города и повышения качества связи.

В следствие выше перечисленного в 1997 году было решено ввести в эксплуатацию цифровую станцию типа S-12 АТС-91, рассчитанную на 10 000 номеров. Отдельно стоит упомянуть о станции УАТС6, которая является неотемлемой частью общей городской сети, но в то же время контролируется и обслуживается сторонней фирмой «Испат-кармет». В таблице 1.1 перечислены станции городов Темиртау и Актау и их замонтированная емкость на сегодняшний день.

Таким образом, до конца 90-х годов 20 века практически все АТС на сети ГТС в г. Темиртау были аналогового типа. Межстанционная связь осуществлялась при помощи магистральных многопарных медных кабелей и аналогово оборудования уплотнения типа «Кама» и КРР. Радиорелейные линии связи практически не применялись. Обслуживание столь протяженных кабельных линий и большого количества оборудования требовало немалых, как людских, так и материальных, ресурсов. Ситуация начала кардинально меняться в связи с заменой аналоговых АТС на современные электронные станции.

Таблица 1.1 — АТС городов Темиртау и Актау.

Цифровизация межстанционной связи г. Темиртау получила широкое развитие с внедрением в конце 90 годов 20 века электронных цифровых станций фирмы «Алкател» типа S12. Появление в сети ГТС современных электронных станций, обладающих большими коммутационными способностями, потребовало кардинального пересмотра структуры межстанционной связи. Вместе с введением в эксплуатацию крупной электронной станции АТС91 (являющейся одновременно и АМТС) были введены в действие и мощнейшие системы межстанционных линейных трактов:

— радиорелейные линейные тракты на основе оборудования фирмы «Алкател» 9418UH со скоростью передачи информации 34Мбит/с;

— радиорелейные линейные тракты на основе оборудования фирмы «Pasolink» NEC;

— оптические линейные тракты на многомодовом оптическом кабеле с оборудованием окончания линейных трактов типа LAE фирмы «Aлкател» со скоростью передачи информации 34 Мбит/с (поток Е3).

На всём оборудовании окончания линейных трактов установлены мультиплексоры DSMX2/34 на потоках Е3.

Наряду с оборудованием импортного производства имеется и широкая номенклатура оборудования окончания линейных трактов и мультиплексоров российского производства:

Рисунок 1.1 — Схема организации межстанционной связи г. Темиртау, Актау 2004

— ОТГ-32 оптическое окончание многомодового линейного тракта со скоростью передачи 34 Мбит/с, объединённое с мультиплексором;

— ОЛТ-16 оптическое окончание одномодового линейного тракта со скоростью передачи 2 Мбит/с;

— ADCP-61 оптическое окончание оодномодового линейного тракта со скоростью передачи 8 Мбит/с, объединенное с мултиплексором;

— ОЛТ-11 линейное окончание медного кабеля со скоростью передачи 2 Мбит/с., передающее до 4 потоков Е1 по раздельным медным парам;

— СОЛТ-М линейное окончание медного кабеля со скоростью передачи 2 Мбит/с., передающее до 24 потоков Е1 по раздельным медным парам;

— ИКМ 120−4/5 оборудование вторичного группообразования со скоростью передачи 8 Мбит/с., позволяющее мультиплексировать 4 потока Е1 в одни поток Е2.

Всё разнообразие оборудования линейных трактов работает на принципе передачи информации PDH (плезиохронной цифровой иерархии).

В соответствии с рисунком 1.1 топология сети межстанционной связи лучевая. Мультиплексоры не позволяют выделения части потоков на промежуточных станциях, поэтому все имеющиеся линейные тракты организованы по схеме станция — станция. При необходимости проключения транзита между станциями, не имеющими прямого линейного тракта, применяется метод последовательного проключения стандартного потока Е1 (2Мбит/с) через транзитные станции, что существенно снижает качество синхронизации. Также отсутствует единая система управления сетью.

Для организации межстанционной связи между станциями города применяется оборудование цифровых систем передачи различного типа. Данные по обслуживаемой МСС и существующему состоянию СП на сети приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 — Данные по обслуживанию МСС и существующему состоянию СП г. Темиртау

2 Разработка схемы включения станций в проектируемую сеть SDH города Темиртау

Разработка общей схемы заключается в последовательном решении задач, поставленных перед разработчиками. Схема решения включает следующие этапы:

— выбор топологии;

— выбор архитектуры включения;

— выбор требуемого уровня и числа мультиплексоров;

— конфигурация мультиплексорных узлов и составление спецификации оборудования.

2.1 Выбор топологии включения станций проектируемой сети SDH г. Темиртау

К любому решению, в том числе и решению выбора топологии сети, можно подойти несколькими путями. Задача сводится к тому, чтобы выбрать наиболее оптимальный из предложенных вариантов.

Прежде всего, необходимо рассмотреть все виды существующих топологий SDH и особенности их выбора. Для того чтобы спроектировать сеть в целом нужно пройти несколько этапов, на каждом из которых решается та или иная функциональная задача. Это задачи выбора топологии сети, выбора оборудования узлов сети, формирование сетей управления и синхронизации. Задача выбора топологии сети может быть решена достаточно легко, если знать возможный набор стандартных базовых топологий, из которых может быть составлена топология сети в целом.

2.1.1 Сегмент сети, связывающий два узла, А и В, или топология «точка-точка», является наиболее простым примером базовой топологии SDH сети в соответствии с рисунком 2.1. Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резервирования канала приема/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приема/передачи). При выходе из строя основного канала сеть в десятки миллисекунд автоматически переходит на резервный.

Несмотря на свою простоту, именно эта базовая топология наиболее широко используется при передаче больших потоков данных по высокоскоростным магистральным каналам, например, по трансокеанским подводным кабелям, обслуживающим цифровой телефонный трафик.

Эту же топологию используют для отладки сети при переходе к новой более высокой скорости в иерархии SDH, например, с 622 Мбит/с (STM-4) на 2,5 Гбит/с (STM-16) или с 2,5 (STM-16) на 10 Гбит/с (STM-64).

Рисунок 2.1 — Топология «точка — точка», реализованная с использованием ТМ

Она же используется как составная часть радиально-кольцевой топологии (используется в качестве радиусов) и является основой для топологии «последовательная линейная цепь». С другой стороны, топологию «точка-точка» с резервированием можно рассматривать как вырожденный вариант топологии «кольцо» .

2.1.2 Топология «последовательная линейная цепь» — это базовая топология, которая используется тогда, когда интенсивность графика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек на линии, где могут вводиться и выводиться каналы доступа. Она реализуется с использованием как терминальных мультиплексоров на обоих концах цепи, так и мультиплексоров ввода/вывода в точках ответвлений. Эта топология напоминает последовательную линейную цепь, где каждый мультиплексор ввода/вывода является отдельным ее звеном. Она может быть представлена либо в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования, в соответствии с рисунком 2.2, либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1, в соответствии с рисунком 2.3. Последний вариант топологии часто называют упрощенным кольцом.

Рисунок 2.2 — Топология «последовательная линейная цепь», реализованная на ТМ и TDM

2.1.3 Топология «звезда» реализует функцию концентратора. В этой топологии один из удаленных узлов сети, связанный с центром коммутации

(например, цифровой АТС) или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора, или хаба, где часть графика может быть выведена на терминалы пользователей, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удаленным узлам, в соответствии с рисунком 2.4. Ясно, что этот концентратор должен быть активным и интеллектуальным (в терминологии локальных сетей), т. е. быть мультиплексором ввода/вывода с развитыми возможностями кросс-коммутации.

Рисунок 2.3 — Топология «последовательная линейная цепь» типа «уплощенное кольцо» с защитой 1+1

Иногда такую схему называют оптическим концентратором (хабом), если на его входы подаются частично заполненные потоки уровня STM-N (или потоки уровня на ступень ниже), а его выход соответствует STM-N. Фактически эта топология напоминает топологию «звезда», где в качестве центрального узла используется мультиплексор SDH.

Рисунок 2.4 — Топология «звезда» с мультиплексором в качестве концентратора

2.1.4 Топология «кольцо», в соответствии с рисунком 2.5, широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное преимущество этой топологии — легкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар (основной и резервной) оптических агрегатных выходов (каналов приема/передачи): восток-запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками, потоки показаны стрелками в соответствии с рисунком 2.5.

Кольцевая топология обладает рядом интересных свойств, позволяющих сети самовосстанавливаться, т. е. быть защищенной от некоторых достаточно характерных типов отказов.

Рисунок 2.5 — Топология «кольцо» с защитой 1+1 на уровне трибных блоков TU-n

Топология «кольцо» с защитой 1+1 на уровне трибных блоков представляет наиболее интересное решение, т.к. обеспечивает максимальную защиту, проключаемых по сети потоков. Поэтому в дальнейшем при создании архитектуры темиртауской сети SDH будем ориентироваться на данную топологию.

2.1.5 Архитектурные решения при проектировании сети могут быть сформированы на базе использования рассмотренных выше элементарных топологий сети в качестве ее отдельных сегментов. Как правило, ярко выраженные топологии редко встречаются в реальных сетях. Наиболее часто используется сочетание той или иной из рассмотренных выше топологий.

В соответствии с рисунком 2.6 приведен один из вариантов построения сети SDH города Темиртау. В данном варианте сеть фактически построена на базе использования двух базовых топологий: «точка-точка», многократное использование которой дает топологию «звезда» или «концентратор». Так как станция АТС-91 самая крупная и вся межстанционная связь построена через нее, то в качестве концентратора выбрана именно эта станция. Такое архитектурное решение допустимо, однако имеет свои недостатки. Все включаемые в сеть станции с концентратором соединяются лишь одной кабельной линией. Любое повреждение оптической линии, приведет к потери связи со станцией, соединенной с АТС-91. Выбрав защиту 1+1, мы лишь защитим проключаемые потоки Е1 при повреждении единичного волокна.

Рисунок 2.6 — Радиальное включение станций г. Темиртау в сеть SDH

Защита 1+1 соответствует двум путям проключения потока: основному и защитному. При повреждении одного из путей система автоматически переключается на защитный. Однако при использовании одного кабеля, защитный и основной пути оказываются проходящими вместе. При повреждении волокна такая защита сработает, однако при повреждении всего кабеля, что довольно часто наблюдается в наших сетях, данная защита не поможет.

Для того чтобы избежать проблем данного построения, рассмотрим еще один вариант. Замкнув все станции в общее кольцо мы полностью защитим проключаемые потоки Е1. В соответствии с рисунком 2.7 в рассматриваемой нами архитектуре наблюдается сочетание топологий «Кольца» и «Звезды», а архитектура является «ячеистой».

Такой вариант выбирают в основном только в тех случаях, когда суммарная емкость станций не позволяют вместить их в одну линию, поэтому требуются дополнительные оптические линии. Соответственно этот вариант Рисунок 2.7 — Звездно-кольцевое включение станций города Темиртау более дорогостоящий. Однако существующая схема межстанционной связи города Темиртау оперирует малым количеством потоков Е1, не требующим большого количества оптических соеденительных линий. Поэтому целесообразней использовать не полное кольцо, а отдельные его сектора или ячейки. При этом есть возможность использовать уже проложенные оптические одномодовые кабели.

Отдельно необходимо упомянуть о выносной станции от АТС-93 — RSU-934. Данная станция сильно удалена: от АТС-91 — 5 км, от АТС-93 — 7 км. При этом для соединения с основной станцией ей требуется всего 4 потока Е1. Прокладывать 5 км оптического кабеля ради 4 потоков крайне не экономично. Поэтому лучше использовать старые системы передач PDH — РРЛ NEC «Pasolink», не включая данную станцию в SDH.

Еще одна станция, которую следует исключить из проектируемой сети — это станция УАТС-6, которая, как уже говорилось ранее обслуживается совершенно независимой фирмой «Испат-кармет». Одномодовый оптический кабель ОМЗКГМ между АТС-91 и УАТС-6 принадлежит данной организации вместе с оконечным оборудованием ОЛТ216, что вполне достаточно для емкости данной станции. Поэтому в проект разработки сети SDH станция УАТС-6 включатся не будет.

В соответствии с рисунком 2.8 наиболее подходящий вариант включения станций г. Темиртау в сеть SDH. Эта архитектура наиболее привлекательная из всех трех приведенных архитектур по нескольким причинам. Во-первых, есть возможность изпользовать полную защиту потоков Е1 — 1+1. Во-вторых, отсутствуют дополнительные внутренние оптические линиии и соответсвенно отсутствуют затраты на них.

Однако окончательно остановится на той или иной из приведенных архитектур можно только после выбора оборудования, которое будет установленно на включаемых станциях. Для этого следует рассмотреть возможные типы мультиплексоров SDH.

Рисунок 2.8 — Кольцевая схема включения станций г. Темиртау

2.2 Выбор типа оборудования SDH

Как видно из анализа топологии включение станций Темиртау в сеть SDH можно выполнить несколькими вариантами. В каждой из приведенных выше топологий, возможно, использовать различные виды оборудования.

Основным функциональным модулем сетей SDH является мультиплексор. В дальнейшем мы будем использовать этот термин как для собственно мультиплексоров, служащих для сборки (мультиплексирования) высокоскоростного потока из низкоскоростных, так и для демультиплексоров, служащих для разборки (демультиплексирования) высокоскоростного потока с целью выделения низкоскоростных потоков.

Мультиплексоры SDH в отличие от обычных мультиплексоров, используемых, например, в сетях PDH, выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH иерархии непосредственно к своим входным портам. Они являются более универсальными и гибкими устройствами, позволяющими решать практически все перечисленные выше задачи, т. е. кроме задачи мультиплексирования выполнять еще и задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора — SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включенных в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных типа SDH мультиплексора: терминальный мультиплексор и мультиплексор ввода/вывода.

Терминальный мультиплексор ТМ является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующими трибам PDH и SDH иерархий в соответствии с рисунком 2.9. Терминальный мультиплексор может или вводить каналы, т. е. коммутировать их с входа трибного интерфейса на линейный выход, или выводить каналы, т. е. коммутировать их с линейного входа на выход трибного интерфейса. Он может также осуществлять локальную коммутацию входа одного трибного интерфейса на выход другого трибного интерфейса. Как правило, эта коммутация ограничена трибами 1,5 и 2 Мбит/с.

Рисунок 2.9 — Синхронный мультиплексор (SMUX)

Для мультиплексора максимального на данный момент действующего уровня SDH иерархии (STM-64), имеющего скорость выходного потока 10 Гбит/с, максимально полный набор каналов доступа может включать PDH трибы 1.5, 2, 6, 34, 45, 140 Мбит/с и SDH трибы 155, 622 Мбит/с и 2,5 Гбит/с, соответствующие STM-1,4,16. Если PDH трибы являются «электрическими», т. е. использующими электрический сигнал для передачи данных, то SDH трибы могут быть как электрическими (STM-1), так и оптическими (STM-1,4,16). Для мультиплексоров SDH уровня STM-16 из этого набора исключается триб 2,5 Гбит/с, для уровня STM-4 из него исключается триб 622 Мбит/с, и, наконец, для первого уровня — триб 155 Мбит/с. Ясно, что конкретный мультиплексор может и не иметь полного набора трибов для использования в качестве каналов доступа. Это определяется не только пожеланиями заказчика, но и возможностями фирмы-изготовителя.

Другой важной особенностью SDH мультиплексора является наличие двух оптических линейных выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными выходами и используемых для создания режима стопроцентного резервирования, или защиты по схеме 1+1 с целью повышения надежности. Эти выходы (в зависимости от топологии сети) могут называться основными и резервными (линейная топология) или восточными и западными (кольцевая топология). Нужно заметить, что термины «восточный» и «западный», применительно к сетям SDH, используются достаточно широко для указания на два прямо противоположных пути распространения сигнала в кольцевой топологии: один — по кольцу влево — «западный», другой — по кольцу вправо — «восточный». Если резервирование не используется (так называемый незащищенный режим), достаточно только одного выхода (одного канала приема/передачи). Резервирование 1+1 в сетях SDH является их внутренней особенностью и не имеет ничего общего с так называемым внешним резервированием, когда используется альтернативный (резервный) путь от одного узла сети к другому, как это делается в так называемой ячеистой сети SDH, работающей в незащищенном режиме.

Мультиплексор ввода/вывода ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и терминальный мультиплексор. Он позволяет вводить/выводить соответствующие им каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях (например, на уровне контейнеров VC-4 в потоках, поступающих с линейных или агрегатных выходов, т. е. оптических каналов приема/передачи), а также осуществлять замыкание канала приема на канал передачи на обеих сторонах («восточной» и «западной») в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Все это дает возможность использовать ADM в топологиях типа кольца.

Поставка оборудования для сетей SDH в республике Казахстан выполнена израильской фирмами ECI и Siemens. Однако на ряду с мультиплексорами представленных фирм, в течение короткого времени появилось ряд фирм ни сколько не уступающим по качеству оборудованию фирм ECI и Siemens. На сегодняшний день большой популярностью в Казахстане пользуется оборудование компании Huawei. Данное оборудование включает в себя весь накопленный опыт производства мультиплексоров SDH. Компания держит на высоком уровне качество своей продукции при более низкой цене по сравнению с конкурентами, что делает наиболее привлекательным выбор оборудования данной фирмы.

В качестве мультиплексоров для кольца SDH я предлагаю выбрать мультиплексор Optix Metro 3100, как наиболее подходящий для реализации данного проекта мультиплексор. Данный мультиплексор сочетает все себе гибкость для создания любой конфигурации заказчика с разнообразными возможностями для дальнейшего развития, современность последних течений в SDH, а именно технологии основанные на цифровой кросс-коммутации позволяющей мультиплексору обрабатывать до 96 потоков STM-1, а также полную поддержку различных стандартов передач данных, наиболее популярных и востребованных в настоящее время таких, как ATM и Ethernet.

Внешний вид Optix Metro 3100 показан на рисунке 2.10.

Данный мультиплексор имеет две полки: нижняя предназначена для трибутарных плат SDH и PDH (отличие данного мультиплексора старых систем, что он не ограничен количеством агрегатных плат, а ограничен только возможностями матрицы, которая позволяет обрабатывать до 96 потоков STM;

1), верхняя полка предназначена для модулей, имеющих электрические выводы, для трибутарных плат на нижней полке (естественно, если плата оптическая, то модуль к ней не требуется).

Рисунок 2.10 — Внешний вид мультиплексора Optix Metro 3100

3 OptiX Metro 3100

Рассмотрим структура мультиплексора OptiX Metro 3100. Конфигурация слотов мультиплексора OptiX Metro 3100 представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 — Конфигурация слотов мультиплексора OptiX Metro 3100

Мультиплексор OptiX Metro 3100 представляет собой двух полочную конструкцию. В отличие от предыдущих мультиплексоров Huawei, где соединительная панель с цифровыми DDF была установлена с набором всех необходимых интерфейсов непосредственно на блоке мультиплексора, в OptiX Metro 3100 под соединительную часть отведена верхняя полка и заполняется нужными модулями с интерфейсами по мере надобности.

На верхней полке распложено 15 слотов, включающих в себя 12 слотов LTU (1−12), а также PMCU, BPIU1 и BPIU2. На нижней полке расположено 14 слотов, включающих в себя 10 слотов IU (1−10), две платы XCS и одну плату SCC. В средней части оборудования между полками находится вентиляторы (FAN). Оптические платы предназначенные для кросс-коннектов, т. е. для перевода их в другие оптические линии необходимы только слоты IU, если же необходимо принятый оптический сигнал мультиплексировать в электрические сигналы (например ATM, Ethernet, Е1), то на верхней панели используются соответствующие модули LTU. Соотношения между слотами IU и LTU представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 — Соотношения между слотами IU и LTU

Общая емкость мультиплексора OptiX Metro 3100 NEs складывается из количества кросс-коннектов матрицы и емкости блоков (IU). Максимальное количество кросс-коннектов на матрице OptiX Metro 3100 составляет 128 х?128 VC-4, а максимальное количество на оптических платах IU равно 96 STM-1. Возможности оптических плат и доступные к ним слоты представлены в таблице 3.1.

3.1 Платы кросс-коммутатора OptiX Metro 3100

Платы использующиеся в мультиплексоре Metro OptiX 3100 представлены в самом широком спектре, способные удовлетворить желания любого заказчика. Набор плат плезиохронной цифровой иерархии уровня Е1, Е3, Е4 различной емкости. Платы SDH представлены тремя наиболее популярными уровнями STM-1, STM-4, STM-16. Платы услуг передачи данных: возможность передачи потока АТМ, Ethernet. Передача видео и многое другое. Платы не имеющие непосредственно к данному проекту ниже рассматриваться не будут.

Возможности оптических плат и доступные к ним слоты представлены в таблице 3.2. Оптические платы SDH имеют в названии первую букву «S». Буквы «D» и «Q» обозначают количество потоков расположенных на плате, либо два, либо четыре, цифра (например «16») обозначает какой уровень SDH позволяет передавать данная плата.

В платах PDH первая буква «Р». Необходимо упомянуть о платах услуги передачи данных. Плата AL1 рассчитана на прием и передачу потока АТМ. Плата ЕТ1 рассчитана на прием и передачу Ethernet. В колонке «Доступные слоты» указаны те слоты, в которые возможно поставить данную плату. В колонке «Выходной слот» указан тип слота, с которого непосредственно приходят и уходят кабели. В случае с оптическим интерфейсом — это слоты IU, в случае с электрическими интерфейсами (в эту категорию входят платы PDH, а также платы передачи данных ATM и Ethernet) — это слоты LTU.

3.2 Модули LTU

Выходные электрические модули могут быть установлены в слоты LTU в соответствии с таблицей 3.3.

Таблица 3.2 — Оптические платы и доступные к ним слоты IU мультиплексора OptiX Metro 3100

Таблица 3.3 — Электрические модули для слотов LTU OptiX Metro 3100

Любой модуль, представленный в данной таблице, является неотъемлемой частью платы имеющей электрические разъемы. Если плата оптическая, то модуль для нее не нужен. Оптические интерфейсы установлены прямо на плате.

3.3 Платы XCS

Кросс-коннекты и синхронизация элемента осуществляется платами XCS, которые могут работать в зеркальном режиме. То есть обе платы работают в одном и том же режиме и производят одни и те же действия, в случае если одна из плат выйдет из строя, то вторая автоматически возьмет всю нагрузку на себя. Общая работа платы представлена на рисунке 3.2.

Из данной блок схемы видно, что плата кросс-коннектов рассчитана на обработку 128 потоков STM-1, из которых 32 STM-1 возможно преобразовать и вывести на локальной станции. 96 потоков STM-1 возможно кросс-коммутировать на другие сайты.

Рисунок 3.2 — Блок-схема работы кросс-коммутатора

3.4 Платы SCC

Плата SCC (System Control and Communication Unit) — плата контроля и соединения с системой управления. Данная плата отвечает за обмен информации, которую сетевой элемент получает и передает от центра управления, помимо этого плата получает из входящих потоков аварийные сигналы и переправляет их в центр управления и на панель сигнализации. Структурная и функциональные схема работы платы SCC показаны на рисунках 3.3 и 3.4 соответственно. Плата SCC получает сигналы от всех плат мультиплексора. Байты управления системой DCC (data communication channel) считываются из секций RS и MS. После анализ байтов процессором сигналы выдаются на соответствующие интерфейсы, находящиеся на плате PMCU:

— NM — управление системой, идет на центр управления транспортной сетью T2000;

— F&f — пользовательский канал;.

— Alarm — выходит на внешнюю сигнализацию;

— OAM — подключение телефона служебной связи.

Рисунок 3.3 — Структурная схема работы SCС Рисунок 3.4 — Функциональная схема работы платы SCC

3.5 Блоки питания BPIU

Корпус мультиплексора OptiX Metro 3100 получает питание всех элементов через два блока питания BPIU, которые работают от входного напряжения минус 48 В. Блоки питания работают в режиме 1+1 от разных источников питания. В случае сбоя одного из источников второй будет обеспечивать питанием всю систему. Схема контроля и управления питанием блока BPIU показана на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 — Схема работы платы BPIU

Аварии контролируются по четырем диапазонам:

— первый диапазон, в котором напряжение ниже 42 В, но выше 38,4В;

— второй диапазон, в котором напряжение меньше 38,4В;

— третий диапазон, в котором напряжение меньше 72 В, но выше 60В;

— четвертый диапазон, в котором напряжение выше 72 В.

3.6 Плата PMCU

Плата PMCU устанавливается в 13 слот на верхней полке мультиплексора и осуществляет контроль за питанием, за температурой, получает сигналы от SCC и отправляет их на панель сигнализации, а также предоставляет возможность обслуживающему персоналу заводить внешнюю сигнализацию.

3.7 Платы PDH

Из серии плат реализующих передачу потоков Е1 остановим выбор для реализации данного проекта на плате PD1 по нескольким причинам: во-первых, данная плата имеет наименьшее количество потоков Е1 — 32, из всех представленных плат PDH, во-вторых на большинстве станций не требуется большого количества потоков, особенно на выносных. Функциональный модуль плат интерфейса Е1 показан на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 — Функциональный модуль интерфейса Е1

На данном рисунке рассмотрен ряд последовательных процессов. PPI — физический интерфейс, LPA — низкий уровень адаптации, LPT — низкий уровень окончания, HPA — высокий уровень адаптации. На физическом уровне мы получаем контейнер уровня C-12. На низких уровнях происходит добавление байтов до VC-12. И на высоком уровне идет преобразование виртуального контейнера в трибутарный блок TU-12 с последующей отправкой в виртуальный контейнер VC-4.

Схема взаимодействия плат PDH со всей системой Metro 3100 показана на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 — Схема взаимодействия плат PD1, PQ1, PM1 с общей системой Первоначально происходит кодирование/декодирование линейного сигнала HDB3. Далее процесс извлечения/добавления сигнала Е1 в VC-4 с последующей отправкой сигнала в блок матрицы XSC. При этом процессе есть возможность соединения с блоком синхронизации, в том случае если данный поток Е1 выбран в качестве источника синхронизации. А также идет опрос платы о работоспособности блоком SCC.

На рисунке 3.8 показаны, какие аварии контролируются при том или ином процессе.

3.8 Платы SDH

Из всего ряда оптических плат SDH рассмотрим только платы уровня Рисунок 3.8 — Аварии, возникающие в платах PD1, PQ1, PM1

STM-1 и STM-4 на короткой прогон с длиной волны 1310 нм, так как расстояние между элементами кольца не превышает 5 километров. Короткий прогон по стандарту ITU-T составляет 15 км. На каждую плату для полной работы кольца (для западного и восточного направлений) требуется два оптических интерфейса, как для STM-1, так и для STM-4. Для перечисленных условий идеально подходят платы SD1 и SD4 соответственно. На рисунке 3.9 показана схема работы данных плат. Оптический сигнал поступает на вход системы, где преобразовывается оптический сигнал в электрический. Из электрического сигнала выделяется сигнал синхронизации и сигнал данных. А также контролируется отсутствие сигнала, приходящего из оптического кабеля. Далее сигнал поступает на устройство, отвечающее за скремблирование и синхронизацию фрейма, а также считываются байты SOH и POH. Трибутарная нагрузка поступает в плату матрицы XSC через BUS interface. Байты управления D1-D12 и байты контроля поступают напрямую и через микропроцессор в плату SCC.

Схема появления аварий на различных этапах преобразования сигнала STM представлена на рисунке 3.10.

Рассмотрев технические возможности данного мультиплексора построим логическую схему включения оборудования. На рисунке 3.11 представлена логическая схема включения мультиплексоров Huawei. Самым выгодным вариантом включения будет организовать два кольца. Одно кольцо уровнем STM-4 в которое будет включено две самые крупные станции АТС91 и АТС95. Остальные станции, так как они не имеют большой емкости включить кольцом STM-1, используя платы SD1.

Рисунок 3.9 — Схема работы оптических плат SD1 и SD4

Рисунок 3.10 — Аварии, контролирующиеся при работе плат SD1 и SD4

В качестве центра управления сети я предлагаю выбрать OptiX iManager T2000, работающий на оборудовании SUN. Центр управления желательно расположить на наиболее важной станции кольца. Такой станцией без сомнения является АТС-91.

После создания логической схемы включения мультиплексоров можно приступать к географической схеме прокладки оптического кабеля. На рисунке 3.12 показано географическое расположения станций, а также расстояние между ними. Черными соединениями показаны разветвительные муфты.

3.9 Центр управления Т2000

Центр управления транспортной сетью Huawei T2000 может быть реализован на двух платформах на Windows 98/ME/2000/XP, а также на Soliaris 8 системы Unix. Так как ОС Windows более широко распространена и известна практически любому работнику Казахтелекома, то остановим выбор именно на этой платформе.

Центр управления соединяется через порты Ethernet 10/100 стандартным четырехпарным кабелем UTP. Центр управления будет находится на АТС-91. Где будут круглосуточно находится операторы SDH, осуществляющие контроль и управления за сетью.

Для удаленного управления сетью компьютер центра управления транспортной сети имеет два независимых IP адреса, один из которых работает в качестве IP адреса для сети мультиплексоров, а другой для корпоративной или любой другой сети.

Центр управления работает в оконном режиме. Пример одного из окон показан на рисунке 3.13.

Ниже перечислены основные возможности Т2000:

— отображение элементов сети на общей карте, а также соединение между ними;

— конфигурация и состав каждого элемента;

— трехуровневое по критичности отображение текущих аварий, просмотр истории аварий, сохранение логов аварий;

— создание новых элементов и соединительных линий, добавление и удаление плат элемента;

— управление четырехуровневой синхронизацией;

— создание, удаление и редактирование потоков различных уровней;

— отображение загрузки оптических линий и каждого VC-4 в

отдельности;

— вставка аварий, выставление аппаратных заворотов и т. д.

— управление безопасностью сети;

— создание рабочих групп с запретами и разрешениями на то или иное действие;

— удаленное управление сетью, посредством модема и непосредственно по сети;

— управление байтами служебной связи и байтами D1-D12;

— выставление порогов срабатывания аварий и многое другое.

Рисунок 3.11 — Логическая схема включения мультиплексоров Metro Optix 3100

Рисунок 3.12 — Схема включения станций города Темиртау в транспортную сеть SDH

Рисунок 3.13 — Пример одного из окон системы Т2000

4 Расчет транспортной сети SDH г. Темиртау

Расчет сети производится непосредственно после выбора оптимальной архитектуры, подбора мультиплексоров и разработки схемы прокладки оптического кабеля. Данный расчет следует делать на основе загрузки потоков Е1, учитывая дальнейшее развитие сети в целом. В таблице 4.1 приведена матрица потоков Е1 города Темиртау на текущий момент.

Таблица 4.1 — Матрица загрузки потоков Е1 города Темиртау

Как видно из матрицы основную нагрузку на себя берет АТС-91. Из данной таблицы следует исключить те станции и направления, которые не входят в проектируемое кольцо SDH. В итоге загрузка потоков кольца SDH примет следующий вид, отраженный в таблице 4.2.

Таблица 4.2 — Загрузка потоков Е1 кольца SDH г. Темиртау

Каждый поток Е1 в таблице просчитывается дважды, на каждой оконечной станции. 108 — это количество портов, которые займут потоки Темиртауского кольца на всех станциях. Соответственно количество необходимых нам потоков Е1 будет равняться половине итогового значения, т. е. 54 потоков Е1.

Архитектурное строение сети позволяет нам выделить два виртуальных кольца: АТС91-АТС5 и АТС91-SSA922-АТС97-АТС93-RSU959-АТС5. В первом кольце скорость передачи информации равна 622 Мбит/с или уровню STM-4, что составляет 252 потока Е1. В малом кольце есть возможность пропустить 63 потока.

Для того чтобы лучше понять суть потока STM-1, а также возможности данного стандарта, рассмотрим структурную схему этого сигнала.

4.1 Структурная схема мультиплексирования сигнала SDH

В стандарте SDH все уровни скоростей (и, соответственно, форматы кадров для этих уровней) имеют общее название: Synchronous Transport Module level N (STM-N).

Кадры STM-N имеют достаточно сложную структуру, позволяющую агрегировать в общий магистральный поток потоки SDH и PDH с различными скоростями, а также выполнять операции ввода/вывода без полного демультиплексирования магистрального потока.

Операции мультиплексирования и ввода/вывода выполняются при помощи виртуальных контейнеров (Virtual Container, VC), в которых блоки данных PDH можно транспортировать через сеть SDH. Кроме блоков данных PDH в виртуальный контейнер помещается еще некоторая служебная информация, в частности заголовок пути контейнера (Path OverHead, POH). В нем размещается статистическая информация о процессе прохождении контейнера вдоль пути от его начальной до конечной точки (сообщения об ошибках), а также другие служебные данные, например индикатор установления соединения между конечными точками. В результате размер виртуального контейнера больше, чем соответствующая нагрузка PDH, которую он переносит. Например, виртуальный контейнер VC-12 помимо 32 байт данных потока E-1 содержит еще 3 байта служебной информации.

В технологии SDH определено несколько типов виртуальных контейнеров для транспортировки основных типов блоков данных PDH: VC-11 (1,5 Мбит/c), VC-12 (2 Мбит/с), VC-2 (6 Мбит/с), VC-3 (34/45 Мбит/с) и VC-4 (140 Мбит/c). Структурная схема сигнала SDH в соответствии с рисунком 4.1.

Виртуальные контейнеры — единица коммутации мультиплексоров SDH. На каждом мультиплексоре имеется таблица соединений (называемая также таблицей кросс-соединений), где указано, например, что контейнер VC-12 порта P1 связан с контейнером VC-12 порта P5, а контейнер VC-3 порта P8 с контейнером VC-3 порта P9. Таблицу соединений формирует администратор сети с помощью системы управления или управляющего терминала на каждом мультиплексоре так, чтобы обеспечить сквозной путь между конечными точками сети, к которым подключено пользовательское оборудование.

Рисунок 4.1 — Структурная схема сигнала SDH

Для совмещения в рамках одной сети синхронной передачи кадров STM-N с асинхронным характером переносимых этими кадрами пользовательских данных PDH в технологии SDH применяются указатели (pointers). Концепция указателей — ключевая в технологии SDH, она заменяет принятое в PDH выравнивание скоростей асинхронных источников посредством дополнительных бит. Указатель определяет текущее положение виртуального контейнера в структуре более высокого уровня — трибутарном блоке (Tributary Unit, TU) или административном блоке (Administrative Unit, AU). Его применение позволяет виртуальному контейнеру «смещаться» в определенных пределах внутри своего трибутарного или административного блока, положение которого, в свою очередь, в кадре фиксировано. Собственно, основное отличие этих блоков от виртуального контейнера заключается в наличии дополнительного поля указателя. Именно благодаря системе указателей мультиплексор находит положение пользовательских данных в синхронном потоке байт кадров STM-N и на лету извлекает их оттуда, чего механизм мультиплексирования, примененный в PDH, делать не позволяет.

Трибутарные блоки объединяются в группы, а те в свою очередь входят в административные блоки. Группа из N административных блоков AUG и образует полезную нагрузку кадра STM-N. Помимо этого, в кадре имеется заголовок с общей для всех AU служебной информацией. На каждом шаге преобразования к предыдущим данным добавляется несколько служебных байт: они помогают распознать структуру блока или группы блоков и затем определить, с помощью указателей, начало пользовательских данных.

Схема мультиплексирования SDH предоставляет разнообразные возможности по объединению пользовательских потоков PDH. В нашем случае это поток Е1, которые в количестве 63 может транспортирован потоком STM-1.

4.2 Расчет кольца АТС91-АТС95

Данное кольцо образуется всего двумя станциями АТС-91 и АТС-95. Общая емкость кольца — 63 потока Е1. На основе матрицы рассчитаем количество необходимых клиент трейлов на каждой станции и пути их прохождения по кольцу в сервер трейлах.