Проект участка первичной сети ЕВСС с использованием телекоммуникационных систем PDH и SDH

Курсовая работа Проект участка первичной сети ЕВСС с использованием телекоммуникационных систем PDH и SDH

1. Выбор типов ЦСП для реконструируемых участков сети

2. Выбор оптического кабеля

3. Разработка схемы организации связи

4. Размещение НРП и ОРП на участках

5. Расчет допустимых и ожидаемых значений защищённости от помех

6. Расчет кроссового оборудования

5. Комплектация оборудования Заключение Список используемой литературы

В настоящее время на всех участках первичной сети взаимоувязанной сети связи (местном, внутризоновом и магистральном) ещё достаточно широко используются аналоговые системы передачи (АСП), работающие по металлическим кабелям связи (К-60п по кабелю типа МКС-4x4x1,2 и ЗКП 1x4x1,2, К-300 по кабелю МКТ-4, К-1920п по кабелю КМ-4 и т. д.). На ВСС России, как и в большинстве развивающихся стран, принят и реализуется курс на цифровизацию участков сети с АСП.

Основными типами отечественных цифровых систем передачи (ЦСП), применяемых при реконструкции, являются ЦСП типа ИКМ-120, ИКМ-480С (симметричный кабель) и ИКМ-480 (коаксиальный кабель). Магистрали с АСП типа К-1920 реконструкции не подлежат и в перспективе будут заменены волоконно-оптическими системами передачи (ВОСП).

Цифровые системы передачи, используемые на сетях связи, соответствуют определенной иерархической структуре, которая должна учитывать следующие основные требования:

— возможность передачи всех аналоговых и дискретных сигналов;

— выбор параметров систем передачи с учетом характеристик существующих и перспективных видов связи;

— возможность достаточно простого объединения, разделения и транзита передаваемых сигналов;

— выбор стандартизированных скоростей передачи с учетом использования как аналого-цифровых преобразователей, так и временного группопреобразования сигналов;

— возможность взаимодействия ЦСП с АСП и различными системами коммутации.

Использование цифровых систем передачи объясняется существенными достоинствами передачи: высокой помехоустойчивостью, слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи, стабильностью электрических параметров каналов связи, эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений и др.

Поэтому очень часто приходится заменять аналоговые системы передачи на цифровые. Целью курсового проекта является именно реконструкция участка первичной сети с заменой аналогового оборудования цифровым. Кроме того, предусмотрено расширение сети и ввод в эксплуатацию новых каналов.

1. Выбор типов ЦСП для реконструируемых участков сети

Определение эквивалентного числа КТЧ на участках сети и выбор типа ЦСП для реконструируемых участков цепи Структура реконструируемого участка сети приведена на следующем рисунке:

Необходимо обеспечить организацию следующих типов каналов и цифровых потоков:

На участках А-Б, Д-Е, Б-К, Л-Д работают СП К-60п по кабелю МКС-4Ч4Ч1,2.

На участках Б-В, Л-Г работают СП К-300 по кабелю МКТ-4.

Переведем количество цифровых каналов в количество КТЧ:

Определим количество КТЧ на каждом участке:

С учётом емкости аналоговых СП:

Результаты выбора цифровых систем передачи сведем в таблицу:

Типы цифровых систем передачи для реконструируемых участков сети:

· На тракте А-Б, где используется кабель МКС 4Ч4Ч1,2, необходимо организовать 138 каналов, будем использовать систему ИКМ-480С.

Так как необходимо организовать работу для 4680 КТЧ, а в STM-4 могут поместиться 7560 КТЧ;

· На тракте Б-В, где используется кабель МКТ-4, необходимо организовать 394 канала, будем использовать систему ИКМ-480;

· На тракте Б-К, где используется кабель МКС 4Ч4Ч1,2 необходимо организовать 860 каналов, будем использовать две системы ИКМ-480С;

· На тракте Л-Г, где используется кабель МКТ-4, необходимо организовать 905 каналов, будем использовать две системы ИКМ-480;

· На тракте Л-Д, где используется кабель МКС 4Ч4Ч1,2 необходимо организовать 305 каналов, будем использовать систему ИКМ-480С;

· На тракте Д-Е, где используется оптический кабель, необходимо организовать 195 каналов, будем использовать мультиплексор ТОР-GATE-8;

· На тракте К-Л, где используется оптический кабель, необходимо организовать 5814 каналов, будем использовать STM-4, так как в STM-4 могут поместиться 7560 ктч.

2. Выбор оптического кабеля

ОКБ-М8П-10−0,22−32

Кабели оптические магистральные

Предназначены для прокладки в грунтах всех категорий (в том числе зараженных грызунами), в кабельной канализации, в трубах, в блоках, в коллекторах, на мостах и в кабельных шахтах ТУ 16. К12−16−97

Сертификат соответствия Госкомсвязи РФ № ОС/1-КБ-93

Кабель ОКНБ-М сертифицирован Государственной Противопожарной Службой МВД РФ за № 1 406

ОКБ-М8П-10−0,22−32

Количество оптических волокон (4 — 48)

Предельное значение затухания на рабочей длине волны света Тип оптического волокна (NZDS, SM, ММ) Тип центрального силового элемента Количество оптических модулей Броня из стальной проволоки Оптический кабель с полиэтиленовой оболочкой

Конструкция

1. Оптическое волокно

2. Внутримодульный гидрофобный заполнитель

3. Центральный силовой элемент:

· стальной трос (Т)

· стеклопластиковый пруток (П)

4. Межмодульный гидрофобный заполнитель

5. Промежуточная оболочка из полиэтилена

6. Броня из стальной оцинкованной проволоки диаметром 1,6 — 2,0 мм

7. Гидрофобный заполнитель Защитная оболочка из полиэтилена (ОКБ-М) или полиэтилена, не распространяющего горение (ОКНБ-М)

Основные характеристики

3. Разработка схемы организации связи

Схема организации связи разрабатывается для того, что бы создать наглядное представление о том, с помощью каких типов кабелей и типов ЦСП организуется заданное проектным заданием число аналоговых и цифровых каналов, цифровых потоков между пунктами данного участка первичной сети:

· показать в каких пунктах выделение, ввод и транзитные соединения каналов цифровых и аналоговых трактов;

· указать в каких стандартных цифровых потоках располагаются каналы и потоки, используемые для передачи заданных видов информации.

Аппаратура ЦСП плезиохронной цифровой иерархии (PDH) может включать в себя:

· каналообразующее оборудование;

· оборудование временного группообразования;

· оборудование линейного тракта.

В качестве оборудования синхронной цифровой иерархии (SDH) могут выступать терминальные мультиплексоры и мультиплексоры ввода/вывода. Для формирования потока SDH создаётся синхронный транспортный модуль STM — N, где N=1,4,16 и 64. Мультиплексоры STM могут быть:

· терминальный мультиплексор;

· мультиплексор ввода — вывода;

· регенератор;

· кроссовый коммутатор.

В процессе эксплуатации PDH выявлены следующие недостатки:

1. имеют малую избыточность;

2. системы передачи PDH разных фирм изготовителей между собой не стыкуются;

3. получение высокоскоростных сигналов с помощью необходимых в PDH процедуры выравнивания скоростей, объединяемых цифровых потоков, приводит к громоздким и малонадежным техническим решениям;

4. при нарушении синхронизации на повторное вхождение в синхронизм затрачивается значительное время .

С целью устранения указанных недостатков было принято решение разработать стандарт на новую цифровую иерархию SDH.

В приложении представлена схема организации связи на реконструируемом участке сети ВСС. В пунктах в соответствии с емкостями линейных трактов и техническими возможностями аппаратуры, показано формирование линейного сигнала и расформирование его до уровня КТЧ и ОЦК. В сетевых узлах К, Л устанавливается оборудование синхронной цифровой иерархии уровня STM — 4. Между узлами прокладывается оптоволоконный кабель.

цифровой система сеть связь

4. Размещение НРП и ОРП на участках

Для серийно выпускаемой аппаратуры ЦСП Зоновой и магистральной сетей предусмотрены оконечные пункты (ОП), обслуживаемые регенерационные пункты (ОРП), необслуживаемые регенерационные пункты (НРП).

Расстояние между ОП-ОРП или ОРП-ОРП называется секцией дистанционного питания и задаётся в паспортных данных системы передачи. При размещении ОРП следует руководствоваться следующими соображениями:

· Расстояние ОРП-ОРП не должно превышать максимальной длины секции дистанционного питания;

· ОРП может располагаться только в населённых пунктах;

Расстояние между ОП-НРП, НРП-НРП или ОРП-НРП называется длиной регенерационного участка.

НРП рекомендуется размещать внутри секции ОРП-ОРП равномерно так, чтобы длина усилительного участка между НРП была бы равной некоторой номинальной длине, при которой обеспечивается требуемая величина защищенности при всех допустимых значений температуры грунта и неточности коррекции.

Однако чаще всего между соседними ОРП не укладывается целое число участков номинальной длины. Тогда большинство участков выбирают с номинальной длиной, а один-два участка (иногда более) имеют длины меньше (укороченные участки) или больше (удлиненные участки) номинальной. Применение удлиненных участков следует избегать, т.к. это приводит к увеличению мощности шумов на выходе секции ОРП — ОРП.

Номинальная длина L_НОМ.ру или номинальное затухание А_ном.РУ регенерационного участка для t=20С задается в технических данных аппаратуры. Длина регенерационного участка при температуре грунта отличной от t=20С может быть определена:

где А_ном.ру, А_max.ру, А_min.ру — номинальное, максимальное и минимальное затухание регенерационного участка по кабелю, согласно техническим данным системы передачи.

Километрическое затухание кабеля определяется по следующей формуле:

где — километрическое затухание кабеля на расчетной частоте ЦСП при максимальной температуре грунта по трассе линии;

— температурный коэффициент затухания, который с достаточно большой степенью можно принять равным 0,002 1/град.

Коэффициент затухания коаксиального кабеля на любой частоте может быть найден:

Для симметричного кабеля значение определяется аналитическим выражением, которое зависит от марки кабеля.

Расчет количества регенерационных участков внутри секции дистанционного питания можно осуществить по формуле:

где L_секц — длина секции дистанционного питания в км, l_ном.ру — номинальная длина РУ в км, Е (х) — функция целой части. Укороченной или удлиненные участки не должно превышать длин l_мин.ру и l_{макс.ру} определенные ранее. При невозможности выполнения этого условия допускается увеличить на один число НРП и организовать два укороченных регенерационных участка, при этом их следует располагать перед ОРП или ОП.

Для расчетов возьмем температуру t_.max =+19°С и t_.min = -10°С.

Расчет для участка А-Б (кабель МКС 4×4×1,2; ИКМ-480С;l=17км):

А_{max ру}=85 дБ А_{min ру}=40 дБ f_p =20,621 МГц

дБ/км Теперь определим длину регенерационного участка:

Определим количество участков регенерации :

Таким образом, получили, что на участке А-Б: 5 участков номинальной длины (3 км) и 1 укороченный участок длиной 2 км.

Расчет для участка Б-В (кабель МКТ-4; ИКМ-480;l=25км):

А_{max ру}=73 дБА_{min ру}=43 дБ f_p =17,184МГц (f_p =/2)

дБ, тогда дБ

дБ Определим длину регенерационного участка:

Определим количество участков регенерации Б-В:

Таким образом, получили, что на участке Б-В: 7 участков номинальной длины (3 км) и 2 укороченных участка длиной по 2 км.

Расчет для участка Б-К (кабель МКС 4×4×1,2; ИКМ-480С; l=28км)

А_{max ру}=85 дБ А_{min ру}=40 дБ f_p =20,621 МГц (f_p =/2)

Определим количество участков регенерации Б-К:

Таким образом, получили, что на участке Б-К: 8 участков номинальной длины (3 км) и 2 укороченных участка длиной по 2 км.

Расчет для участка Л-Г (кабель МКТ-4; ИКМ-480; l=11км)

А_{max ру}=73 дБ А_{min ру}=43 дБ f_p =17,184 МГц (f_p =/2) Определим количество участков регенерации Л-Г:

Таким образом, получили, что на участке Л-Г: 3 участка номинальной длины (3 км) и один укороченный участок длиной 2 км.

Расчет для участка Л-Д (кабель МКС 4Ч4Ч1,2 ;ИКМ-480С; l=21км)

А_{max ру}=85 дБА_р.min=40 Дб f_p =20,621МГц

Определим количество участков регенерации Л-Д:

Таким образом, получили, что на участке Л-Д: 7 участков номинальной длины (3 км).

Расчет для участка Д-Е (кабель ОКБ-М8Т-10−0,22−32; TG-8; l=14км)

Р_с — максимальная вводимая мощность передатчика;

Р_перегр — минимальный уровень перегрузки ФПУ;

б_ок — километрическое затухание на рабочей длине волны;

б_m — запас на повреждения кабеля (0,05 дБ/км).

Р_R — минимальная чувствительность ФПУ;

Р_D — мощность дисперсионных потерь (2дБ);

М — энергетический запас на старение кабеля и аппаратуры (5дБ);

N — количество неразъемных стыков

(N=L/L_стр-1=170/4,5−1=36,8);

L_стр — строительная длина (4,5км);

б_нр — затухание на неразъемном соединении (0,05дБ);

N_с — количество разъемных стыков (4);

б_р — затухание на разъемном соединении (0,03дБ).

L_{ру min}? L_ру? L_ру max

На данном участке регенерационные пункты не требуются.

Расчет для участка К-Л (кабель ОКБ-М8Т-10−0,22−32, STM-4 Alcatel 1651SM интерфейс L-4.2, l=170км) Р_с — максимальная вводимая мощность передатчика;

Р_перегр — минимальный уровень перегрузки ФПУ;

б_ок — километрическое затухание на рабочей длине волны;

б_m — запас на повреждения кабеля (0,05 дБ/км).

Р_R — минимальная чувствительность ФПУ;

Р_D — мощность дисперсионных потерь (2дБ);

М — энергетический запас на старение кабеля и аппаратуры (5дБ);

N — количество неразъемных стыков

(N=L/L_стр-1=170/4,5−1=36,8);

L_стр — строительная длина (4,5км);

б_нр — затухание на неразъемном соединении (0,05дБ);

N_с — количество разъемных стыков (4);

б_р — затухание на разъемном соединении (0,03дБ).

L_{ру min}? L_ру? L_ру max

L_ру =42,5 км.

N_ру=4

5. Расчет допустимых и ожидаемых значений защищённости от помех

Причиной возникновения ошибок при передаче цифрового сигнала являются помехи, мгновенные значения которых превышают пороговое напряжение в схеме сравнения регенератора, что вызывает появление лишних или исчезновение имеющихся импульсов.

В цифровых линейных трактах ЦСП по симметричным кабелям имеют место собственные помехи, имеющие нормальный закон распределения, и помехи от линейных переходов, которые в общем случае суммируются от всех влияющих пар.

Допустимую защищенность можно определить по эмпирической формуле, зная допустимую вероятность ошибки на один регенератор Р_{доп рег}

дБ где Р_{доп рег}=Р_1 км•?_ру.ном,

где, в свою очередь Р_1 км=1,67•10^-9 — допустимая вероятность ошибки внутризонового участка номинальной цепи на 1 км, ?_ру— длина регенерационного участка;

Lчисло уровней линейного сигнала.

Формула для определения предельно допустимой защищенности от помех (по симметричным кабелям) от линейных переходов:

при которой будет выполняться норматив на вероятность ошибки одного регенератора, где nчисло влияющих пар (n=1).

дБ

где U_пор — пороговое напряжение, которое выбирается равным половине максимального напряжения цифрового сигнала U_с max на входе схемы сравнения регенератора:

U_пор= U_с max/2.

д — среднеквадратическое значение собственной помехи на входе схемы сравнения регенератора, которое вычисляется по формуле

В, где К — постоянная Больцмана, К=1,38?10^-23 Дж/град;

Т — температура в градусах Кельвина, Т=273+10^oС=283К;

D — коэффициент шума усилителя (5);

А_рег — затухание регенерационного участка при t_max на f_р= f_т/2, дБ.

Z_В — волновое сопротивление симметричного кабеля, Ом Ожидаемая защищенность от помех от линейных переходов на дальнем конце А_{З?плп ож} по симметричным кабелям может быть определена:

_,

n — число влияющих пар (n=1),

— изменение защищенности за счет неидеальной работы регенератора (для современных ЦСП можно принять равным нулю)

— среднеквадратическое отклонение защищенности на дальнем конце (на частоте свыше 10 МГц=0)

Для межчетверочных комбинаций =47,2 дБ, а во внутричетверочных комбинациях 27,1 дБ на частоте f₁=8 МГц и на участке кабеля длиной ?₁=2,5 км.

При правильном выборе Как известно, ЭМП коаксиальных цепей является закрытым, что приводит к отсутствию непосредственных влияний между коаксиальными цепями. Поэтому в ЦСП по коаксиальным кабелям основным видом помех являются собственные помехи, имеющие нормальный закон распределения. В этом случае ожидаемая защищенность рассчитывается по следующей формуле:

длин регенерационных участков А_{Зплп.доп}?А_{Зплп.ож}

где U_см=U_с max =3В

и сравнивается с допустимой.

На трактах Б-В, Л-Г (по кабелю МКТ-4) работает ЦСП ИКМ-480

Допустимая вероятность на один регенератор:

Р_{доп рег}=P _1 км *l _ру =1,67•10^-10•3=5,01•10^-10 Вт Тогда допустимая защищенность на один регенератор:

L=3-число уровней линейного сигнала Среднеквадратическое значение собственной помехи на выходе схемы сравнения:

мВ Т=273+19=292К А_рег=*=22,1*3=66,3 дБ Ожидаемая защищенность от помех от линейных переходов на дальнем конце:

дБ А_{З доп рег}? А_{З ож кК}

21,71дБ? 43,3дБ На трактах А-Б, Д-Е, Б-К, Л-Д работает ЦСП ИКМ- 480С по кабелю МКС 4Ч4Ч1,2.

(для межчетверочных комбинаций)

(для межчетверочных комбинаций)

(для внутричетверочных комбинаций)

(для внутричетверочных комбинаций) Для ЦСП ИКМ-480С А_з доп не рассчитывается, это значение указано в технических характеристиках данной системы передачи и составляет Сравнивая полученные значения защищённостей от линейных переходов с указанными, видим, что требование А_Здоп?А_Зож выполняется для межчетверочных комбинаций. Для межчетверочных комбинаций А_Здоп=22дБ?А_{Зплп.ож}=38,19дБ, для внутричетверочных комбинаций А_Здоп=12дБ?А_{Зплп.ож}=9,86дБ (неравенство не выполняется).

6. Расчет кроссового оборудования

33ктч

20оцкKRONE

31Е1

N_ктч=33+20+31*30=982

982/50=19,6420 кроссов

1 стойка9 кроссовнеобходимо 3 стойки (9+9+2 кроссов)

10Е3

31киСерия «110»

N_ктч=31+10*480=4831

необходимо 48 400-парных кроссов и 1 200-парный кросс

6 стоек (9+9+9+9+9+4 кроссов)

2 кросса KRONE и 4 кросса Серия «110» можно установить в одной стойке, значит необходимо 8 стоек.

7. Комплектация оборудования

В соответствие с заданием на курсовой проект требуется составить комплектацию оборудования в пункте К.

Комплектацию оборудования пункта К сведём в таблицу Таблица Комплектация оборудования пункта К

Заключение

В данном курсовом проекте был реконструирован участок первичной сети ВСС. Была произведена замена физически устаревшего аналогового оборудования на современное — цифровое. Разработана схема организации связи, которая даёт наглядное представление о типах ЦСП и типах кабелей, с помощью которых производится обмен цифровыми потоками между пунктами данного участка. Затем рассчитали длины регенерационных участков и разработали схему размещения НРП.

Также в процессе выполнения курсового проекта произведен расчет допустимой и ожидаемой защищённости от собственных и линейных помех в канале ЦСП.

В заключении данного проекта была составлена комплектация оборудования на станции К.

1. Э. А. Кудрявцева, Е. Г. Струкова. «Проектирование реконструкции участка первичной сети с использованием цифровых телекоммуникационных систем» — Новосибирск. СибГУТИ, 2004 г.

2. Конспект лекций по курсу «Многоканальные телекоммуникационные системы».