Проект внутризоновой линии связи с применением ВОСП между пунктами г. Петрозаводск и г. Пудож

Проект внутризоновой линии связи с применением ВОСП между пунктами г. Петрозаводск — г. Пудож студент гр. Котцова Надежда Ивановна

Введение

В настоящее время развития цифровых технологий и построения сетей NGN, где основу предоставления услуг определяют сети широкополосного доступа, объемы передаваемой информации и качество линий связи не всегда соответствуют друг другу. Оценка с этих позиций возможностей проектирования ВОЛС в России представляется достаточно интересной задачей. Такая оценка позволяет определить перспективные направления развития строительного комплекса отрасли «связь» .

В данном курсовом проекте рассмотрим строительство ВОЛС между г. Петрозаводск и г. Пудож (республика Карелия). По варианту задания способ строительства — воздушный.

Город Петрозаводск — столица Республики Карелия. Это крупный промышленный, туристический, научный и культурный центр Северо-Западного Федерального округа России.

Территория Петрозаводска в современных границах составляет 135,0 кв. км, население города — 272,101 тысяч человек.

Петрозаводск занимает выгодное географическое и геополитическое положение. Раскинувшись на берегу Онежского озера, по системе каналов город имеет выход в Балтийское, Белое, Баренцево, Каспийское и Черное моря. Петрозаводск расположен вблизи от Москвы (1091 км), Санкт-Петербурга (412 км) и от границы ЕС (расстояние до Финляндии по маршруту международной автострады «Голубая дорога» — 311 км). С российскими регионами столица Карелии связана автомобильным, железнодорожным, воздушным и водным сообщением. Через город проходит автомобильная магистраль Мурманск — Санкт-Петербург — Москва.

Промышленность Петрозаводска представлена машиностроением и металлообработкой, деревообрабатывающей, строительной, пищевой, легкой и полиграфической отраслями. В городе работают 148 совместных предприятий. Основные виды промышленной продукции, которые выпускают предприятия Петрозаводска — это электроэнергия, теплоэнергия, химическое оборудование и запчасти к нему, машины трелевочные, пиломатериалы, в том числе экспортные, строганные изделия, оконные и дверные блоки, деревообрабатывающие станки, швейные и трикотажные изделия, колбасные изделия и мясные полуфабрикаты, цельномолочная продукция, мороженое, хлеб, хлебобулочные и кондитерские изделия, ликеро-водочная продукция, товары народного потребления, сувенирные изделия и пр.

Петрозаводск — крупный научный центр. В городе располагаются Карельский научный центр Российской академии наук, три высших учебных заведения (не считая филиалов ВУЗов других городов) — Петрозаводский государственный университет, Карельская государственная педагогическая академия и Петрозаводская государственная консерватория им. А. К. Глазунова, а также 16 средних профессиональных учебных заведений и 39 муниципальных общеобразовательных учреждений.

В Петрозаводске работают Русский драматический и музыкальный театры Республики Карелия, Национальный театр Карелии, театр «Творческая мастерская», Театр Кукол, Карельская государственная филармония, разнообразные музеи и выставочные залы.

Динамично развиваются побратимские связи города с Варкаусом и Йоенсуу (Финляндия), Умео (Швеция), Ла-Рошель (Франция), Дулутом (США), Нойбрандербургом и Тюбингеном (Германия), Мо и Рана (Норвегия). Заключены договоры о сотрудничестве с городами: Брест (Беларусь), Николаев (Украина), Эчмиадзин (Армения), Алитус (Литва), Нарва (Эстония).

Петрозаводск — туристский центр Карелии. В шестидесяти километрах от города расположен всемирно известный остров Кижи. Ежегодно древний памятник архитектуры и истории посещают тысячи туристов. В пятидесяти километрах от города — первый российский курорт «Марциальные воды», основанный в 1719 году Петром Великим, в шестидесяти километрах — детский санаторно-оздоровительный комплекс «Кивач», чуть дальше водопад Кивач и заповедник «Кивач», где растут реликтовые деревья, среди которых и знаменитая карельская береза.

В 2013 году Петрозаводск отметил 310-летний юбилей.

Город Пудож является центром одноименного района в Республике Карелия. Находится на Восточном берегу Онежского озера. Впервые упоминается в новгородской берестяной грамоте 1382 года, как селение Пудога, затем Пудожский погост. С 1785 г. город Пудож, благодаря своему возрасту он является одним из старейших населенных пунктов Карелии и входит в перечень 200 старинных городов России. Город занимает третье место в республике по числу культурно-исторических памятников: всего их 348, в т. ч. 152 памятника архитектуры, 13 — истории и искусства, 181 -археологии.

Сам город небольшой, больше похожий на деревню, с преимущественно, деревянными домами, очень чистым воздухом и тихими улицами. Население города составляет 10 520 человек. Город расположен на возвышенном берегу р. Водла, в 25 км от впадения ее в Онежское озеро.

Через город проходит федеральная автодорога А119 «Вологда — Пудож — Медвежьегорск». От неё на запад, к посёлку Шальский, идёт автодорога Р16, а на восток, на Каргополь, автодорога Р2. Летом добавляется теплоходная линия Петрозаводск — Пудож по Онежскому озеру.

Железнодорожного сообщения город не имеет. Ближайшая железнодорожная станция — Медвежья Гора в городе Медвежьегорск, который расположен в 197 км на северо-запад.

В настоящее время осуществляются междугородние рейсы в Петрозаводск, Санкт-Петербург и Вытегру, местные рейсы по району. Один городской автобусный маршрут.

В 2000;х годах рейсы по местным воздушным линиям из Петрозаводска в Пудож (Кулгала) были прекращены, в 2011 возобновлены из аэропорта Пудож на вертолетах пожарной службы. С 1 апреля 2013 года рейсы вновь отменены.

Пудожский район расположен восточнее Онежского озера. Занимает площадь 12 745 кв. км. Население 19 812 человек. В древности Пудожский край входил в состав земель Великого Новгорода. Впервые топоним Пудож (Пудога) упоминается в новгородской берестяной грамоте, датируемой 1382 годом. В 1785 году Указом Екатерины II был образован Пудожский уезд, а Пудожский погост получил статус города. В 1927 году образовался Пудожский район, административным центром его является г. Пудож.

В Пудожском районе 73 населённых пункта в составе 1 городского и 7 сельских поселений:

Таблица 1

Пудожский район является издревле обжитой территорией, ныне входящей в состав Республики Карелия, располагается в ее юго-восточной части. Граничит с Медвежьегорским районом Республики Карелия, с Онежским, Плесецким и Каргопольским районами Архангельской области и с Вытегорским районом Вологодской области. Западная граница омывается водами Онежского озера.

В природном плане район представляет лесной край со спокойным рельефом и сравнительно немногочисленными реками и озерами. Среди последних выделяется озеро Водлозеро, являющееся связующим звеном между рекой Илексой, идущей в основном по Архангельской области, и одной из крупнейших рек Карелии — Водлой, целиком проходящей по территории района и впадающей в Онежское озеро. Система Илекса-Водлозеро-Водла давно освоена водными туристами (байдарки, рафтинг), а с организацией в крае национального парка «Водлозерский» ее спортивно-туристская направленность значительно возросла и вошла в организованные рамки.

Основу промышленности района составляют лесная и горнодобывающая промышленность, на долю лесного комплекса приходится более 90% промышленного производства района. В районе производится 5% щебня и около 30% блочной продукции Республики Карелия.

Существует проект комплексного освоения трёх месторождений: Пудожгорского месторождения титаномагнетитовых руд, Аганозерского месторождения хромовых руд, Шалозерского месторождения металлических руд. Месторождения расположены на территории Пудожского района недалеко от границ с Вологодской и Архангельской областями.

Производится разработка крупного и доступного для транспортировки по водным путям Пудожгорского месторождения гранита (камни, плиты, щебень).

Данный район является транзитным пунктом. Здесь нужно развивать сервисную инфраструктуры, необходимую для развития на территории туризма. В будущем планируется развитее нескольких месторождений. Все это повысит экономический статус региона и численность населения.

Можно ожидать в данном регионе потребность населения в услугах связи: телефонии, интернет, телевидения. Также станет возможным предоставления каналов связи по стандарту Ethernet или FastEthernet местным предприятиям. Появится возможность предоставить потоки мобильным операторам.

При оценке пропускной способности ВОЛС в ходе проектирования трассы будем учитывать не только город Пудож, но и весь Пудожский район (численность населения = 19 812 чел.).

Промежуточные пункты в которых будут выделятся потоки, это г. Вытегра, с. Андомский погост и п. Вознесенье.

п. Вознесенье — посёлок городского типа в Подпорожском районе Ленинградской области, административный центр Вознесенского городского поселения. Численность населения 2474 жителей.

г. Вытегра — административный центр Вытегорского района Вологодской области. Численность населения 10 308 жителей.

с. Андомский погост — сельское поселение Андомское — сельское поселение в составе Вытегорского района Вологодской области. Численность населения — 2639 жителей.

Карта региона с оконечными пунктами показана на рисунке 1. Масштаб карты 1 см = 4 км.

оптоволоконный регенерация кабель связь

1. Оценка пропускной способности ВОЛС Оценка пропускной способности ВОЛС, как участка сети широкополосного доступа, достаточно сложная задача, так как предполагает учет всех или основных факторов, влияющих на состояние и развитие сети связи региона. Для ее надежной оценки должен быть выполнен многофакторный анализ структуры связи, однако в инженерных расчетах очень часто довольствуются приближенной оценкой этого параметра, учитывая только основные моменты формирования структуры связи.

В проекте предлагается учитывать схему распределения цифровых потоков по заданным населенным пунктам (объектам), составленную на основании сведений по региону и численности населения.

Населенные пункты (объекты) — Н_хх :

Оконечные:

Пункт 1 — ПЕТРОЗАВОДСК,

численность населения — Н_О1 = 272 101 жителей;

Пункт 2 — ПУДОЖ (Пудожский район),

численность населения — Н_О2 = 19 812 жителей.

Промежуточные:

1. ВОЗНЕСЕНЬЕ.

Посёлок городского типа в Подпорожском районе Ленинградской области, административный центр Вознесенского городского поселения.

Численность населения — Н_П1= 2474 жителей.

2. ВЫТЕГРА.

Город. Административный центр Вытегорского района Вологодской области.

Численность населения — Н_П2 = 10 308 жителей.

3. АНДОМСКИЙ ПОГОСТ.

Сельское поселение Андомское — сельское поселение в составе Вытегорского района Вологодской области.

Численность населения — Н_П3 = 2639 жителей.

ТЕЛЕФОНИЯ Количество абонентов М_НП в зоне обслуживания АМТС населенных пунктов определим для каждого пункта по формуле:

М_НП=0,3•Н_ХХ (1)

М_О1 = 0,3•Н_О1= 0,3•272 101 = 81 630 абон.

М_О2 = 0,3•Н_О2 = 0,3•19 812 = 5944 абон.

М_п1 = 0,3•Н_п1 = 0,3•2474 = 742 абон.

М_п2 = 0,3•Н_п2 = 0,3•10 308 = 3092 абон.

М_п3 = 0,3•Н_п3 = 0,3•2639 = 792 абон.

Число каналов — N_пп, между оконечными пунктами определяется по формуле:

(2)

где A и B — постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям (при потерях 4%, А=4,5, В=7,0);

F — коэффициент тяготения, F=0,006 — 0,01 определяется на основании сведений по региону.

Для оконечных пунктов он может лежать в пределах 0,04 — 0,06;

Для оконечного и промежуточных пунктов: 0,02 — 0,04;

Между промежуточными пунктами: 0,01 — 0,02;

Y — удельная нагрузка, т. е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, Y=0,05 Эрл;

М_О1, М_О2 — количество абонентов, обслуживаемых АМТС в оконечных пунктах О1 и О2. Число каналов между оконечным и промежуточным пунктом определяется по ф. 2.2 путем замены М_О1 или М_О2 на М_п1 или М_п2 или М_п3.

Петрозаводск — Пудож:

Петрозаводск — Вознесенье:

Петрозаводск — Вытегра:

Петрозаводск — Андомский Погост:

Вознесенье — Вытегра:

Вознесенье — Андомский Погост:

Вытегра — Андомский погост:

Пудож — Вытегра Пудож-Вознесенье:

Пудож — Андомский Погост:

Общее количество каналов для телефонии определится суммой всех потребностей региона:

N_общ = 200 шт.

На современные электронные АТС с АМТС (или узлов доступа) должны поступать потоки уровня Е1 — 2,048 Мгб/с. Один поток Е1 включает в себя 30 цифровых каналов со скоростью 64 Кб/с (0,064 Мб/с). Это требует определения числа потоков Е1 для телефонии, распределяемых по региону — К_Е1(i-j), которое будет равно:

(4)

Выражение (4) позволяет определить сколько потоков Е1 необходимо выделять в каждом пункте по трассе ВОЛС.

Общее число потоков Е1 определяется суммой потоков, предоставляемых каждому населенному пункту, т. к. в проекте не предусматривается их выделение на текущем этапе в каком-либо из пунктов:

(5)

где n — число пунктов по трассе ВОЛС, где происходит выделение потоков К_Е1общ = 2 + 1 + 2 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 12

Проектируемая ВОЛС и оборудование, установленное на ней, предполагают организацию мультимедийного трафика и, в частности, предоставление большого числа услуг:

· сотовым операторам связи;

· провайдерам интернет;

· обеспечение цифрового ТВ вещания;

· услуги по передачи трафика локальных сетей организаций и банковских структур региона.

Оценить объем трафика, предоставляемого для этих услуг, можно очень приближенно, на основании известных скоростей передачи, используемых для этих целей.

Сотовые операторы Количество мобильных телефонов непрерывно растет и, соответственно, растет присутствие сотовых операторов, которые могут использовать в своих интересах потоки, транслируемые по проектируемой ВОЛС. Оценить, какую скорость передачи необходимо предоставить сотовым операторам, можно исходя из общего числа каналов. В среднем, можно принять, что дополнительное число каналов, выделяемых мобильным операторам — N_М, равно:

N_M = N_ОБЩ*S_М, (6)

где S_М = (40 — 60)% от N_ОБЩ, этот процент зависит от численности населения в городах по трассе ВОЛС и приведен в таблице 2.1[1] методического пособия к курсовому проектированию.

N_Mок1 = 0,6*200 = 120 каналов

N_Mок2 = 0,45*200 = 90 каналов

N_MП1 = 0,4*200 = 80 каналов

N_MП2 = 0,45*200 = 90 каналов

N_MП3 = 0,4*200 = 80 каналов Из них некоторое количество абонентов — N_Минт будут пользоваться услугами мобильного интернета, что приводит к увеличению скорости в канале до 128 кб/с.

N_Mинт = N_М*S_Минт (7)

где S_Минт = (10 — 30)% от N_Минт, этот процент также зависит от численности населения в городах по трассе ВОЛС и приведен в таблице 2.1[1] методического пособия к курсовому проектированию.

N_MинтОК1 = 0,3*120 = 36

N_MинтОК2 = 0,15*120 = 18

N_MинтП1 = 0,1*120 = 12

N_{Mинт П2}= 0,15*120 = 18

N_MинтП3 = 0,1*120 = 12

Соответственно, скорость, предоставляемая мобильным операторам, будет равна:

V_моб = (N_M — N_Mинт)*0,064 + N_Mинт*0,128 (8)

V_мобОК1 = (120 — 36)*0,064 + 36*0,128 = 10 Мбит/c

V_мобОК2 = (90 — 18)*0,064 + 18*0,128 = 7 Мбит/c

V_мобП1 = (80 — 12)*0,064 + 12*0,128 = 6 Мбит/c

V_мобП2 = (90 — 18)*0,064 + 18*0,128 = 7 Мбит/c

V_мобП3 = (80 — 12)*0,064 + 12*0,128 = 6 Мбит/c

Пересчитывая в количество первичных потоков, получим:

К_Е1М =V_моб/2,048 (9)

К_Е1Мок1 = 10/2,048 = 5

К_Е1Мок2 = 7/2,048 = 4

К_Е1МП1 = 6/2,048 = 3

К_Е1МП2 = 7/2,048 = 4

К_Е1МП3 = 6/2,048 = 3

Интернет провайдеры Число абонентов интернета целесообразно принять равным:

Р_абинт = Н_хх*S_инт (10)

где H_xx — число жителей населенных пунктов по трассе ВОЛС;

S_инт — процент абонентов интернет, зависит от числа жителей, административного значения пункта, потребностей населения в услугах интернет и пр. примерные данные для S_инт приведены в таблице 2.1[1] методического пособия к курсовому проектированию.

Р_{абинтОК1} = 272 101*0,03 = 8163 аб.

Р_{абинтОК2} = 19 812*0,08 = 1585 аб.

Р_{абинтП1} = 2474*0,1 = 248 аб.

Р_{абинтП2} = 10 308*0,08 = 825 аб.

Р_{абинтП3} = 2639*0,1 = 264 аб.

Количество провайдеров в регионе может быть различным, например, «МЕГАФОН» — провайдер мобильного интернета, «РОСТЕЛЕКОМ» — провайдер проводного интернета. Каждый провайдер должен иметь доступ в глобальную сеть с определенной скоростью V_интхх, (хх — населенный пункт по трассе ВОЛС), зависящей от потребностей абонентов, их количества и возможностей передачи данных по распределительной сети. Скорость доступа абонента в интернет — V_абхх может различаться и определяется приоритетом (см. таблице 2.1[1] методического пособия к курсовому проектированию), однако вероятность использования интернет канала всеми абонентами одновременно очень мала и время занятия канала тоже невелико, что позволяет ввести понятие удельной нагрузки на канал интернет — Y_интхх, средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, которая также для различных населенных пунктов будет разной. В результате скорость, выделяемая для провайдера интернет конкретного населенного пункта по ВОЛС, может быть определена по выражению:

V_интхх = (Р_абинт*V_абхх)*Y_интхх (11)

V_интО1 = (8163*10)*0,04 = 3265,2 Мбит/c

V_интО2 = (1585*2)*0,006 = 19,02 Мбит/c

V_интП1 = (248*0,5)*0,002 = 0,248 Мбит/c

V_интП2 = (825*2)*0,006 = 10 Мбит/c

V_интП3 = (264*0,5)*0,002 = 0,264 Мбит/c

Суммарная скорость, выделяемая провайдерам интернет, определиться как сумма скоростей по всем пунктам:

(12)

V_?инт = 3265,2 + 19,02 + 0,248 + 10 + 0,264 = 3295 Мбит/c

Цифровое тв вещание Количество цифровых ТВ каналов Ктв = 8 — обязательных, 4 — коммерческих.

Скорость передачи в канале Vтв — 8 Мбит/с;

Берем еще 2 дополнительных канала в формате HDTV. V_HDTV — 12 Мбит/с;

Суммарная скорость для ТВ вещания:

V_?ТВ = (Ктв*Vтв) + (К_HDTV•*V_HDTV) = (12*8) + (2*12) = 120 Мбит/с Потребности в организации локальных сетей Тип сети Fast Ethernet скорость обмена V_лвс — 500 Мбит/с.

Суммарная скорость передачи по линии определяется по выражению:

V_? = (N_ОБЩ * 0,064) + V_моб + V_?инт + V_?тв + V_лвс (13)

V_? = (200 *0,064) + 36 + 3295 + 120 + 500 = 3964 Мбит/с Количество первичных цифровых потоков Е1:

К_УЕ1 = К_Е1+ К_Е1М (14)

К_УЕ1 = 15 + 19 = 34

Полученное значение суммарной скорости передачи и количества первичных потоков является определяющим для выбора типа активного оборудования соответствующего уровня SDH иерархии.

Для данного курсового проекта в системе SDH выбираем 64-ый уровень (STM-64), т.к. в нем можно передать 10 Гбит/с, что удовлетворяет нашим условиям.

2. Разработка обобщенной структурной схемы ВОЛС и определение требований к активному оборудованию Обобщенная структурная схема ВОЛС является основанием для выбора цифровой аппаратуры и определяет ее функциональное назначение. На рисунке 2 приведена структура ВОЛС для г. Петрозаводск и г. Пудож. с выделением потоков в п. Вознесенье, г. Вытегра и с. Андомский Погост.

Проектируем трассу подвеса ВОК на опоры линии электропередач (ЛЭП).

3. Рекомендации и выбор цифровой аппаратуры

Выбор оборудования для реализации разработанной схемы линии связи очень важный момент в создании сети связи региона. Здесь будем учитывать несколько основных положений:

· выберем аппаратуру соответствующую последним техническим решения в данном разделе, прежде всего это аппаратура SDH той или иной ступени иерархии, чем выше ступень иерархии, тем меньше оптических волокон может быть в кабеле и, соответственно, меньше вариантов резервирования и надежность всей системы в целом будет снижаться;

· учтем тот факт, что любая техника, в том числе и техника связи, очень быстро устаревает, поэтому необходимо уже на стадии проектирования рассматривать возможность замены аппаратуры на более функциональную, что предполагает выбор оборудования единого технического решения;

· создаем и развиваем систему диагностики и мониторинга, что позволит снизить эксплуатационные расходы на обслуживание системы в целом;

· технические решения аппаратных средств будут выстроены на единой платформе, реализованной в данном регионе, что обеспечит широкую взаимозаменяемость оборудования.

Выбираем мультиплексор FlexGain FOM10GL2.

Особенности:

· Линейная скорость до 10 Гбит/с

· Поддержка уровней STM-¼/16/64

· Возможность работы в линейных и кольцевых топологиях

· Полнодоступная матрица кросс-коммутации STM-64

· Возможности кросс-коммутации: 4STM-64*4STM-16; 8STM-16; 4STM-16+16STM-¼

· Широкий набор SFP оптических интерфейсов

· MSP, SNCP, MS-SPRING — схемы резервирования трафика

· 1+1 аппаратное резервирование блоков питания, модулей кросс-коммутации и синхронизации, оптических и электрических интерфейсов

· Поддержка механизмов GFP, LCAS, RSTP

· Поддержка функций Layer 2 switch

· Модули уплотнения CWDM/DWDM

· SNMP-управление

Мультиплексор FlexGain FOM10GL2 входит в состав мультисервисной транспортной платформы и предназначен для построения мультисервисных оптических сетей уровня STM-¼/16/64 SDH-иерархии любой сложности.

Благодаря поддержке механизма GFP FlexGain FOM10L2 легко интегрируется в SDH-сети и мультисервисные транспортные платформы, построенные на оборудовании НАТЕКС и других производителей, а механизм LCAS позволяет оптимизировать пропускную способность мультиплексора.

Для централизованного управления сетью мультиплексоров серии FlexGain и другого оборудования производства НАТЕКС используется система управления FlexGain View.

Таблица 2 Технические характеристики

В зависимости от архитектуры сети и требований сетевого оператора оборудование FG-FOM10GL2 может использоваться в линейных («точка-точка», «звезда», последовательная линейная цепь) или кольцевых топологиях (простое, сдвоенное и многоуровневое кольца).

Благодаря строгому соответствию существующим стандартам SDH, мультиплексоры FG-FOM10GL2 совместимы с оборудованием SDH других производителей и предыдущими версиями SDH устройств ЗАО «НТЦ НАТЕКС». Возможно построение новых сетей на базе оборудования FG-FOM10GL2 или его интеграция в уже существующие сети, построенные с применением оборудования SDH других производителей.

Оконечный мультиплексор.

Оконечный мультиплексор FG-FOM10GL2 (тип TMX) используется для создания соединений точка-точка или в качестве мультиплексора распределения для объединения трафика различных сетей.

Оконечный мультиплексор обеспечивает кросс коммутацию между всеми доступными линейными и трибутарными интерфейсами, включая интерфейсы Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.

Оборудование FG-FOM10GL2 может также образовывать топологии типа «звезда» (star topology). Терминальный мультиплексор может одновременно поддерживать:

? 4Ч STM-64 и 4Ч STM-16 линейных интерфейса;

? 8Ч STM-16 линейных интерфейсов;

? 4Ч STM-16 и 16Ч STM-4 (или 16Ч STM-1) линейных интерфейсов.

В дополнение к функциям TMX, в оборудовании FG-FOM10GL2 предусмотрена возможность коммутации трибутарных потоков.

Мультиплексор выделения/добавления Мультиплексор добавления/выделения FG-FOM10GL2 (тип ADM) использует функции добавления/выделения трибутарного трафика в линейные 155 Мбит/с, 622 Мбит/с, 2,5 Гбит/с или 10 Гбит/с потоки.

Мультиплексор добавления/выделения обеспечивает кросс-коммутацию между всеми доступными линейными и трибутарными интерфейсами, а также поддерживает функцию многоуровневого кольца.

Управление мультиплексором FG-FOM10GL2

Управление мультиплексором может осуществляться на трех уровнях:

1. Локальное управление через пользовательский терминал, обеспечивается путем подключения СОМ-порта консоли к терминальному порту мультиплексора. При этом управление осуществляется через интерфейс командной строки (CLI) при помощи любой из терминальных программ, например Windows Hyper Terminal.

2. Локальное и удаленное управление посредством элемент-менеджера оборудования. При этом управление осуществляется через графический интерфейс пользователя (GUI) на основе протоколов TCP/IP/PPP или TCP/IP/HDSL. При этом используется программное обеспечение FlexGain View Manager.

3. Локальное и удаленное управление оборудованием через систему централизованного сетевого управления FlexGain View. Доступ из системы сетевого управления к сетевым элементам осуществляется через SNMP-агент при помощи протоколов TCP/IP (прямой доступ), а также TCP/IP/PPP или TCP/IP/HDSL (через выделенные каналы DCCM или DCCR внутри заголовка кадра SDH).

Защита трафика Оборудование FG-FOM10GL2 поддерживает следующие функции защиты SDH трафика:

* защита трафика на уровне мультиплексной секции STM-N (MSP 1+1);

* защита соединений подсети на уровне маршрутов VC-12/VC -3/VC -4 /VC -4 -4c/VC- 4- 16c (SNCP);

* 2-х волоконная и многуровневая 2-х волоконная защита кольца на уровне STM- 4/16/64 (MS-SPRING).

Возможности SDH

* Оборудование FG-FOM10GL2 поддерживает весь спектр стандартных функций SDH на уровне STM-¼/16/64.

* Оборудование FG-FOM10GL2 поддерживает основные виды защиты трафика MSP, SNCP и MS-SPRING.

* Оборудование FG-FOM10GL2 поддерживает функции удаленного управления в DCC каналах регенерационной секции (байты D1-D3) и мультиплексной секции (байты D4-D12). Также поддерживается возможность прозрачной передачи DCC каналов при совместной работе с оборудованием SDH других производителей.

* Оборудование FG-FOM10GL2 поддерживает каналы служебной связи (байты E1, E2) и пользовательские каналы (байт F1).

* Оборудование FG-FOM10GL2 поддерживает различные источники тактовой сетевой синхронизации с возможностью выбора основных и резервных источников на основе приоритетов, установленных оператором.

Дополнительно имеется возможность передачи сигнала тактовой синхронизации другим устройствам через интерфейс выходного синхросигнала (Т4).

* Оборудование FG-FOM10GL2 поддерживает обработку и генерацию SSMсообщений о статусе сигнала синхронизации, передаваемого через сеть SDH.

* Обрудование FG-FOM10GL2 осуществляет передачу пакетного трафика через сеть SDH и реализует дополнительные услуги помимо традиционных TDM-приложений.

* Обрудование FG-FOM10GL2 поддерживает технологию GFP инкапсуляции кадров Еthernet для более эффективного отображения пакетного трафика в виртуальные контейнеры SDH (Рек. МСЭ-Т G.7041/Y.1303).

* Обрудование FG-FOM10GL2 поддерживает технологию виртуального сцепления контейнеров VCAT (Рек МСЭ-Т G.707/Y.1322) на уровне VC-12-Xv и алгоритм динамической регулировки полосы пропускания LCAS, что позволяет оптимально использовать пропускную способность сети SDH при передаче пакетного трафика.

Агрегатные оптические интерфейсы Мультиплексор FG-FOM10GL2 поддерживает оптические интерфейсы STM-64/16/4/1, а также оптический усилитель ОА. Все оптические интерфейсы полностью соответствуют рекомендациям ITU-T G.707 и G.957 и используют приемопередатчики SFP (small form-factor pluggable) для осуществления передачи на разные расстояния. Все оптические интерфейсы поддерживают функцию аварийного отключения лазера и функцию мониторинга за входной и выходной мощностью лазерного излучения.

Плата оптического интерфейса STM-64 (1Ч STM-64)

Модуль может устанавливаться в любой слот LC3 — LC6.

Таблица 3 Основные параметры интерфейса STM-64

Плата оптического интерфейса STM-16 (1Ч STM-16)

Модуль может устанавливаться в любой слот LC1 — LC8.

Таблица 4 Основные параметры интерфейса STM-16

Более подробно с мультиплексором FG-FOM10GL2 можно ознакомиться в приложении 1.

4. Выбор типа ОВ в соответствии с требуемой скоростью передачи и перспективами развития связи в регионе.

Для данного курсового проекта выбираем кабель, встроенный в грозозащитный трос с оптическим модулем ОКГТ-С.

Рисунок 4 -Кабель ОКГТ-С

Кабель волоконно-оптический с одномодовым оптическим волокном стандарта G.652D, G.653, G.654, G.655, встроенный в грозозащитный трос с оптическим модулем в повиве.

Область применения:

Кабель предназначен для подвески на опорах воздушных линий электропередач от 35 кВ и выше.

Наружный диаметр, расчетный вес и физико-механические параметры определяются в соответствии с требованиями заказчика по условиям их монтажа и эксплуатации.

Рисунок 5 -Кабель ОКГТ-С Кабель, содержащий центральный силовой элемент из стальной или алюминиевой проволоки, вокруг которого скручены стальные и/или алюминиевые проволоки и/или оптические модули, с уложенными внутри оптическими волокнами (ОВ) и заполненными гидрофобным компаундом по всей длине, поверх наложен один или несколько повивов стальных[1] и/или алюминиевых[2] проволок.

[1] Здесь и далее под стальной проволокой понимается стальная проволока с цинковым покрытием или стальная проволока плакированная алюминием.

[2] Здесь и далее под алюминиевой проволокой понимается алюминиевая проволока или проволока из алюминиевого сплава.

Таблица 5 Характеристики

Таблица 6 Эксплуатационные требования

Выбор типа ОВ осуществляется с учетом их основных характеристик и рекомендациями Международного Союза Электросвязи (МСЭ). Эти оптические волокна должны иметь параметры, приведенные в таблице 7

Таблица 7 Классификация типов волокна согласно рекомендациям МСЭ-Т

SSF — стандартное оптическое волокно с дисперсией близкой к нулевой на _0D1310 нм;

DSF — оптическое волокно со смещенной нулевой дисперсией в близи _0D1550 нм;

LMF — оптическое волокно с минимизированными потерями на 1550 нм;

±NZDSF — оптическое волокно с не нулевым коэффициентом материальной дисперсии и расширенным окном прозрачности в районе 1550 нм, для возможности эффективного спектрального уплотнения (DWDM), а также в качестве компенсатора дисперсии.

Стандарты, определяющие типы оптических волокон согласно рекомендациям МСЭ-Т.

Стандарт G.652 одномодовое волокно с несмещенной дисперсией, его параметры оптимизированы для диапазона длин волн 1,31 мкм, в котором волокно имеет нулевую хроматическую дисперсию. Диаметр световедущей жилы волокна — G.652 равен 9 мкм, а оболочки — 125±2 мкм. Это волокно используется для одноволновой и многоволновой передачи (спектральное уплотнение), в том числе в диапазоне длин волн 1,55 мкм и обеспечивает передачу информации со скоростями до 10 Гбит/с на средние расстояния (до 50 км).

Стандарт G.653 распространяется на одномодовое волокно со смещенной нулевой дисперсией в области л=1,55 мкм. Это волокно имеет нулевую дисперсию в области минимальных потерь волокна, что достигается за счет более сложной структуры световедущей жилы. Волокно типа G.653 используется в протяженных магистральных широкополосных линиях и сетях связи, оно обеспечивает передачу информации со скоростями до 40 Гбит/с. Однако по нему можно передавать только один спектральный канал информации, оно не может быть использовано в волоконно-оптических системах и сетях DWDM-технологий.

Стандарт G.654 содержит описание характеристик одномодового волокна и кабеля, имеющих минимальные потери на л=1,55 мкм. Это волокно было разработано для применения в подводных ВОЛС. За счет больших, чем у волокна стандарта G.653 размеров световедущей жилы, оно позволяет передавать более высокие уровни оптической мощности, но в то же время, обладает более высокой хроматической дисперсией в диапазоне л=1,55 мкм. Волокно типа G.654 не предназначено для работы на какой-либо другой волне излучения кроме л=1,55 мкм.

Стандарт G.655 относится к волокну со смещенной ненулевой дисперсией — NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber). Это волокно предназначено для применения в магистральных волоконно-оптических линиях и глобальных сетях связи, использующих DWDM-технологии в диапазоне длин волн 1,55 мкм. Волокно — G.655 имеет слабую, контролируемую дисперсию в С полосе (л=1,53−1,56 мкм) и большой диаметр световедущей жилы по сравнению с волокном типа G.653.

Выбираем кабель, встроенный в грозозащитный трос с оптическим модулем ОКГТ-С в соответствии с рекомендацией ITU — T G.652.

5. Расчет длин участков регенерации и оценка бюджета ВОЛС При проектировании ВОЛС должны рассчитываться отдельно длина участка по затуханию (L_а) и длина участка регенерации по широкополосности (L_ш), т.к. причины ограничивающие предельные значения указанных длин независимы.

В общем случае целесообразно рассчитывать две величины участка регенерации по затуханию:

L_{а max} — максимальная проектная длина участка регенерации;

L_{а min} — минимальная проектная длина участка регенерации.

Для оценки этих величин используются выражения:

(15)

(16)

(17)

где: А_max, А_min — максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания аппаратуры ВОСП, обеспечивающее к концу срока службы значение BBER не более 1•10^-10,

б_ок (дБ/км) — километрическое затухание в оптических волокнах кабеля, на длине волны 1550 нм составляет 0,22 дБ/км.

А_нс (дБ) — среднее значение затухания мощности оптического излучения неразъемного оптического соединителя на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации, в среднем А_нс=0,1 дБ

L_стр (км) — среднее значение строительной длины кабеля на участке регенерации, А_рс (дБ) — затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя, определяются типом и лежат в пределах от 0,2 до 0,5 дБ;

n — число разъемных оптических соединителей на участке регенерации (4);

D (пс/нм· км) — суммарная дисперсия одномодового оптического волокна,

d (нм) — ширина спектра источника излучения, В (мГц) — широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту, М (дБ) — системный запас ВОСП по кабелю на участке регенерации (2 — 6 дБ). Оптический интерфейс L 64.2

Максимальное значение перекрываемого затухания А_max определяется как разность между минимальным уровнем мощности оптического излучения на передаче и чувствительностью приемника:

А_max = Р_изл.min — Р_min.пр (18)

А_max = -2 — (- 26) = 24 дБ Минимальное значение перекрываемого затухания А_min определяется как разность между максимальным уровнем мощности оптического излучения на передаче и перегрузкой приемника:

А_min = Р_изл.max — Р_max.пр (19)

А_min = 2 — (- 9) = 11 дБ Системный запас (М) учитывает изменение состава оптического кабеля за счет появления дополнительных (ремонтных) вставок, сварных соединений, а также изменение характеристик оптического кабеля, вызванных воздействием окружающей среды и ухудшением качества оптических соединителей в течение срока службы, и устанавливается при проектировании ВОСП исходя из ее назначения и условий эксплуатации оператором связи, в частности, исходя из статистики повреждения (обрывов) кабеля в зоне действия оператора.

Рекомендуемый диапазон устанавливаемых значений системного запаса от 2дБ (наиболее благоприятные условия эксплуатации) до 6 дБ (наихудшие условия эксплуатации).

Тогда:

км

км

км По результатам расчетов получено, что L_Ш > L_Аmax (значит, аппаратура и кабель выбраны с техническими данными, обеспечивающими запас по широкополосности на участке регенерации.

Оценка бюджета ВОЛС.

Реально существует вполне конкретная длина участка сети между населенными пунктами или узлами связи. Эта длина может быть как больше расчетной максимальной, так и меньше. Структура ВОЛС — оконечные пункты, пункты выделения, ответвления потоков, определенные в Техническом задании, могут быть расположены самым неопределенным, но вполне конкретным образом. Предыдущий расчет показывает на что, в отношении длин и при выбранных скоростях передачи, может рассчитывать проектировщик, но не дает ответа на вопрос, а что делать, если участок ВОЛС необходим значительно короче?

Это приводит к появлению еще одной оценки длины участка, а именно бюджета ВОЛС, который связывает характеристики предполагаемой к использованию аппаратуры и параметров передачи ВОЛС.

Другими словами, любая аппаратура, предназначенная для организации цифровых потоков того или иного уровня иерархии имеет в составе прочих выходные — входные характеристики. Прежде всего, к ним относятся уровни мощности оптического излучения и закон ее изменения в процессе эксплуатации на рабочей длине волны, а также чувствительность приемника и его перегрузочная способность, т. е. динамический диапазон работы аппаратура.

Учитывая тот факт, что при использовании одномодовых оптических волокон, у которых потери очень невелики, суммарное затухание ВОЛС может оказаться гораздо меньше, чем этого требует динамика работы аппаратуры, что приведет к существенному росту параметров ошибок.

Количественно бюджет линии можно оценить следующим образом.

(20)

где:

(21)

дБ Расчет длины регенерационного участка.

(22)

где Э_п — энергетический потенциал волоконно-оптической системы передачи, определяемый по формуле:

Дб (23)

Э_п = -2 — (-26) = 24 дБ где Р_пер — уровень мощности оптического излучателя;

Р_{пр. мин.} — чувствительность приемника.

Суммарные потери регенерационного участка, можно рассчитать по формуле:

дБ (24)

где n_р.с. — количество разъемных соединителей на одном участке проектируемой ВОЛС (nр.с. = 4)

а_рс (дБ) — затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя, определяются типом и лежат в пределах от 0,2 до 0,5 дБ;

n_н.с. — число неразъемных оптических соединителей на участке регенерации;

а_t — допуск на температурные изменения затухания ОВ, (а_t = 0,002 дБ);

а_в — допуск на изменение характеристик компонентов РУ со временем (3 дБ);

(25)

где L_c — строительная длина кабеля.

дБ С учетом энергетического потенциала системы допустимые потери в волоконно-оптическом тракте составят:

(26)

а_доп = 24 — 8 = 16 дБ Тогда длина регенерационного участка будет составлять:

(27)

км

6. Выбор способа строительства ВОЛС и описание конструкций ВОК для выбранного варианта Определим число оптических волокон в кабеле — N, которое может быть рассчитано по формуле:

N = N_раб + N_рез + N_отв (28)

где N_раб — число рабочих волокон определяется исходя из количества используемых комплектов оборудования (5); N_рез — число резервных волокон — равно числу рабочих (5); N_отв — число волокон на ответвления в промежуточных пунктах, рекомендуется по 4 в каждом пункте.

N = 5 + 5 + 4 + 4+ 4 = 22 ОВ Способ строительства ВОЛС согласно заданию — воздушный.

Воздушный способ строительства ВОЛС обладает целым рядом неоспоримых преимуществ перед подземными и заключаются в следующем, нет необходимости в землеотводе, нет необходимости копать землю. В результате стоимость строительства в 2 и более раз ниже, а скорость строительства в несколько раз выше, что обусловлено, прежде всего, возможностью «привязать» конструкцию ВОК к тому или иному варианту.

В качестве опор, которые могут быть использованы для строительства воздушных ВОЛС, рассматриваются следующие:

— опоры магистральных линий электропередачи (ЛЭП) с напряжением от 35 кВ и выше;

— опоры распределительных ЛЭП, например, до 10 кВ, которые, между прочим, подходят, практически, к каждому населенному пункту;

— опоры контактных сетей электрифицированных железных дорог (ЭЖД);

— опоры воздушных линий связи (если они в нормальном состоянии).

Реализация подобного типа ВОЛС может быть выполнена разнообразными способами, которые имеют свои достоинства и недостатки.

Будем проектировать ВОЛС на ЛЭП.

ВОК в грозозащитном тросе Один из самых дорогих вариантов строительства ВОЛС — подвеска ВОК в грозозащитном тросе по ЛЭП. Сам кабель очень дорогой т.к. содержит много упрочняющих элементов, конструкция кабеля приведена на (рис. 5.).

Рис. 5

Его стоимость лежит в пределах 5000 — 7000 $/км. Кабель предназначен для подвески на опорах воздушных линий электропередач от 35 кВ и выше вместо грозозащитного троса. Заземляющий провод, имеющий один или два слоя проволок из ASC, содержащий оптический сердечник, монтируется наверху ЛЭП и несет двойную функцию грозотроса и кабеля связи. Процесс строительства таких ВОЛС, сложная техническая задача, связанная с применением мощных натяжных механизмов, а скорость строительства и технология замены существующего троса на волоконно-оптический в очень сильной степени зависит от профиля ЛЭП, т. е. местности, по которой она проходит.

Высокая надежность ВОЛС реализованных на базе грозозащитного троса объясняется тем, что несущие конструкции ЛЭП рассчитаны на длительный срок службы (до 50 лет) и выдерживают внешние разрушающие нагрузки, вплоть, до ураганных. Кроме того, вряд ли возможны механические повреждения ВОЛС, которая расположена на высоте 10-ти этажного дома в очень прочной металлической оболочке. Этим объясняется их строительство в труднодоступных регионах, которых в нашей стране предостаточно.

Особое внимание следует уделить оптическим кабелям, встроенным в грозозащитный трос. При разработке конструкций таких кабелей следует учитывать, что кабель должен обеспечивать стабильность характеристик ОВ в течение длительного периода времени (не менее 25 лет); обеспечивать надежную защиту линий от ударов молнии; выдерживать значительные токи короткого замыкания.

По конструктивным особенностям ОК, встроенные в грозозащитный трос, можно разделить на несколько основных групп.

Первая группа кабелей. Оптический сердечник заключен в трубку из алюминия или из алюминиевого сплава, которая может быть герметичной и негерметичной. Она обеспечивает механическую защиту оптического сердечника, имеет низкое электрическое сопротивление. Поверх трубки наложены повивы из проволок, определяющие механическую прочность кабеля и его электрические параметры.

Вторая группа кабелей. Оптические волокна находятся в герметичной сварной трубке из нержавеющей стали (оптическом модуле), свободное пространство трубки заполнено гидрофобным заполнителем. В зависимости от требуемого количества ОВ изготавливаются кабели с различным диаметром и количеством таких ОМ. Как правило, один или несколько таких модулей скручены вокруг центральной проволоки, образуя первый повив кабеля. Поверх накладывается еще один или два повива проволок, в зависимости от требуемой механической прочности и электрического сопротивления кабеля. Также встречаются конструкции с центральным расположением ОМ.

Третья группа кабелей. В центрально расположенной трубке из полимера находятся ОВ, свободное пространство трубки заполнено гидрофобом. Поверх нее могут накладываться арамидные нити для упрочнения оптического сердечника. На нити может быть наложена оболочка, служащая для термоизоляции и компенсации раздавливающих усилий со стороны одного или нескольких слоев проволок, скрученных поверх нее.

В ОК, встроенных в грозозащитный или фазовый трос, используется проволока из алюминия или его сплавов, а также стальная проволока, плакированная алюминием.

В большинстве случаев сечение алюминиевых проволок от 25 до 95 мм² обеспечивает передачу тока 160 А. Диаметр провода 28,2 мм, номинальная масса 690 кг/км. Поверх проводов может быть наложена оболочка из сшитого полиэтилена.

В ОК, встроенных в грозозащитные и фазные тросы, ОВ заключаются как в полимерные, так и металлические (нержавеющая сталь, алюминий) трубки. При применении стальных трубок может возникать водород из-за электрохимической коррозии, что приводит к скоплению водорода и его влиянию на ОВ.

Алюминий, согласно зарубежным источникам, пропускает водород, который выделяется из полимерных материалов при эксплуатации кабеля и может привести к увеличению затухания ОВ. Поэтому в таких кабелях необходимо свести к минимуму полимерные материалы (акрилатные покрытия волокон, гидрофобные заполнители, полимерные материалы оптических модулей) в замкнутом пространстве кабеля. В них применяют гидрофобные заполнители, нейтрализующие водород, и волокна с пониженной чувствительностью к водороду. Однако трубки из алюминия и проволока из алюминиевого сплава в повиве со стальными оцинкованными проволоками ограничивает срок службы кабеля из-за возникновения электрохимической коррозии. Для увеличения срока службы кабеля применяют специальные антикоррозионные смазки и покрытия стальных проволок. Наилучшим решением является покрытие стальных проволок алюминием. Это значительно повышает защиту стальной проволоки и проволоки из алюминия или алюминиевого сплава от коррозии.

Маркировка Наносится на щеку барабана или на ярлык, прикрепленный к барабану, на котором должны быть указаны:

· наименование (товарный знак) предприятия;

· условное обозначение кабеля;

· обозначение настоящих технических условий;

· заводской номер и дата изготовления (год, месяц);

· длина кабеля в метрах;

· масса брутто в килограммах.

Пример записи условного обозначения оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос: