Проектирование телефонной IP сети

1 Кабельная линия передачи

1.1 Выбор трассы

1.2 Характеристика трасс

1.3 Населенные пункты

2 Анализ технологии СЦИ

2.1 Преимущества SDH по сравнению с PDH

2.2 Подробная работа системы СЦИ

3 Выбор оптического кабеля

3.1Характеристики кабеля ОКЛК

3.2Назначение оптического кабеля ОКЛК

4 Расчетная часть

4.1 Расчет количества каналов Заключение Список использованных источников

Введение

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 групповое преобразования 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.

В наше время аналоговые технологии уже мало используются, цифровые системы передач превзошли их по всем характеристикам.

1 Кабельная линия передачи Трассу для прокладки оптического кабеля (ОК) выбирают исходя из условий:

ѕ минимальной длины между оконечными пунктами;

ѕ выполнения наименьшего объема работ при строительстве;

ѕ возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

ѕ удобства эксплуатации сооружений и надежности их работ.

В зависимости от конкретных условий, трасса ОК вне населенных пунктов выбирается на всех земельных участках, в том числе, в полосах отвода автомобильных и железных дорог, охранных и запретных зонах, а также на автодорожных и железнодорожных мостах, в коллекторах и тоннелях автомобильных и железных дорог.

Трассы магистральных и внутризоновых ОК проектируется, как правило, вдоль автомобильных дорог общегосударственного и республиканского значения, а при их отсутствии — вдоль автомобильных дорог областного и местного значения или, в отдельных случаях, вдоль железных дорог и продуктопроводов.

Выбор трассы прокладки магистрального или внутризонового ОК на загородном участке следует проводить в такой последовательности:

ѕ по географическим картам для заданного территориального района или атласу автомобильных дорог необходимо наметить возможные варианты трасс;

ѕ сравнить варианты по таким показателям: длина, удаление от дорог, количество переходов через препятствия, удобства строительства и эксплуатации;

ѕ выбор вариантов трассы с указанием масштаба, наиболее крупных и важных коммуникаций (автодороги, железные дороги), населенных пунктов, через которые проходит трасса.

ѕ выполнить чертеж прокладки ОК без масштаба. На чертеже указать удаление от важных коммуникаций, общую длину трассы и кабеля по участкам;

При выборе трасс для прокладки ОК необходимо учитывать:

ѕ минимальное количество промежуточных пунктов, требующих дистанционное питание или питающихся от автономных источников тока;

ѕ для внутризоновых сетей — максимальное использование существующих предприятий связи, имеющих гарантированные источники электропитания, для размещения оборудования промежуточных пунктов.

ѕ При расчете потребного количества прокладываемого ОК в проекте следует предусмотреть запас с учетом неровности местности, укладки кабелей в грунт, выкладки в котловане, колодцах и т. д.

Основными способами прокладки кабеля при создании ВОЛС являются:

1. Прокладка кабеля в земле (в траншею; без траншеи, при помощи ножевых кабелеукладчиков; в полиэтиленовых трубах);

2. Прокладка в кабельной канализации (в канале; по защитным трубам, проложенным в канале);

3. Подвеска оптического кабеля (на опорах ЛЭП; на опорах освещения, электротранспорта и т. д.)

4. Прокладка внутри зданий;

5. Прокладка через водные препятствия.

При выборе оптического кабеля следует руководствоваться следующим:

— число оптических волокон и их тип определяется требованиями пропускной способности ВОСП, способом организации двухсторонней связи;

— отдельные оптические волокна кабеля должны быть различимы для их идентификации;

— затухание и дисперсия, зависящие от выбора длины волны и ширины полосы источника оптического излучения, должны обеспечивать максимальную длину регенерационного участка

Марка кабеля выбирается в зависимости от способа прокладки или подвески, экономической эффективности, рейтинга производителей.

1.1 Выбор трассы Маршруты от поселка Миткирей до города Кузнецк.

Карта 1 Маршрут № 1

Карта 2 Маршрут № 2

Карта 3 Маршрут № 3

На 1-ой карте маршрут № 1 Кузнецк — Миткирей длинной 290 км, по равной местности. Пересечений с глубоководным водохранилищем, реками, озерами — нет.

На 3 карте маршрут № 2 Кузнецк — Миткирей длиной 300, по 70% равнинная территория. Пересечения с дорогами .

На 3- ой карте маршрут № 3Кузнецк — Миткирей длинной 300 км, по равниной местности. Пересечение с глубоководной рекой При прокладке кабеля по трассе на 2 карте необходимо использовать кабель Для подводных речных переходов создан кабель с алюминиевой оболочкой и круглопроволочной броней (ОКЛАК). Стоимость подводной оптики около $ 40 тыс. за 1 км сети.

Оптимальный вариант маршрута представлен на 1-ой карте.

1.2 Характеристика трасс

1.3 Населенные пункты Миткирей — село, административный центр Миткирейского сельсовета Бековского района Пензенской области, расположено в 11 км от районного центра Беково. В селе имеются основная школа, дом культуры, столовая, магазин, почта, сберкасса.

Население 4 200 человек на 2014 год.

Кузнецк — город (с 1780) областного подчинения в Пензенской области России, административный центр Кузнецкого района, образует городской округ «Город Кузнецк».

Население 86 155 человек (2014)

Площадь 42,08 кмІ

Климат Пермского края умеренно-континентальный. Зима снежная, продолжительная; лето умеренно-тёплое; большинство атмосферных осадков выпадает в тёплое полугодие[2]. Среднегодовая температура воздуха колеблется от 0 °C на севере до +2 °C на юге Пермского края, а на северо-востоке края (в горной местности) среднегодовая температура составляет ниже 0 °C[3]. Годовая норма осадков составляет от 410—450 мм на юго-западе края до 1000 мм на крайнем северо-востоке края[2].

телефонный сеть оптический кабель

2 Анализ технологии СЦИ Технология SDH, разработанная изначально для объединения и синхронной передачи по волоконно-оптическим линиям PDH-потоков, давно получила широкое распространение во всем мире. Такие достоинства, как большая пропускная способность трактов, гибкость, возможность динамически наращивать емкость сети без прерывания трафика, очень высокая степень надежности, обусловленная различными механизмами резервирования, возможность выделения (добавления) каналов в любой точке сети, удобство управления и администрирования, способствовали широкому внедрению SDH, в том числе и в сетях ОТС. Однако бурное развитие информационных технологий и появление концепции NGN привело к резкому росту потребностей предприятий и отраслей в высокоскоростных сетях передачи данных, трафик которых обычно представляет собой пакеты переменной длины. Основная сложность при передаче данных через сети SDH заключалась в том, что пакетную информацию необходимо упаковать в виртуальные контейнеры, предназначенные для передачи TDM-трафика. Оптимальным выходом из сложившейся ситуации явилось создание концепции сетей SDH нового поколения, получившего название NGN SDH.

Первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи. В основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи. Как следует из определения, в состав первичной сети входит среда передачи сигналов и аппаратура систем передачи. Современная первичная сеть строится на основе технологии цифровой передачи и использует в качестве сред передачи электрический и оптический кабели и радиоэфир. SDH позволяет организовать универсальную транспортную систему, охватывающую все участки сети и выполняющую функции как передачи информации, так и контроля и управления. Она рассчитана на транспортирование всех сигналов PDH, а также всех действующих и перспективных служб, в том числе и широкополосной цифровой сети с интеграцией служб (В-ISDN), использующей асинхронный способ переноса (АТМ).

2.1 Преимущества SDH по сравнению с PDH

— Технология SDH основана на принципе прямого синхронного мультиплексирования.

— По существу отдельные низкоскоростные сигналы могут мультиплексироваться непосредственно в высокоскоростные сигналы SDH без промежуточных стадий мультиплексирования.

— Технология SDH более гибкая по сравнению с PDH и обеспечивает расширенные функции управления и технического обслуживания сети.

— Может использоваться в трех традиционных областях электросвязи: сети дальней связи (глобальные сети), сети местной связи и сети абонентского доступа. Также может использоваться для передачи видео трафика кабельного телевидения (CATV).

WDM — технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах. Технология WDM позволяет существенно увеличить пропускную способность канала причем она позволяет использовать уже проложенные волоконно-оптические линии.

Благодаря WDM удается организовать двустороннюю многоканальную передачу трафика по одному волокну (в обычных линиях используется пара волокон — для передачи в прямом и обратном направлениях).

NGN — это мультисервисная сеть связи, ядром которой является опорная IP-сеть, поддерживающая полную или частичную интеграцию услуг передачи речи, данных и мультимедиа. Реализует принцип конвергенции услуг электросвязи.

2.2 Подробная работа системы СЦИ

Процедура контейнирования нагрузки

Вся информация в системе SDH передается в контейнерах. Контейнер представляет собой структурированные данные, передаваемые в системе. Если система PDH генерирует трафик, который нужно передать по системе SDH, то данные PDH так и SDH сначала структурируются в контейнеры, а затем к контейнеру добавляется заголовок и указатели, в результате образуется синхронный транспортный модуль STM-1. По сети контейнеры STM-1 передаются в системе SDH разных уровней (STM-n), но во всех случаях раз сформированный STM-1 может только складываться с другим транспортным модулем, т. е. имеет место мультиплексирование транспортных модулей.

Понятие виртуального контейнера

Еще одно важное понятие, непосредственно связанное с общим пониманием технологии SDH — это понятие виртуального контейнера VC. В результате добавления к контейнеру трактового (маршрутного) заголовка получается виртуальный контейнер. Виртуальные контейнеры находятся в идеологической и технологической связи с контейнерами, так что контейнеру C-12 соответствует виртуальный контейнер VC-12 (передача потока E1), C-3 — VC-3 (передача потока E3), C-4 — контейнер VC-4 (передача потока STM-1).

Метод мультиплексирования

Поскольку низкоскоростные сигналы PDH мультиплексируются в структуру фрейма высокоскоростных сигналов SDH посредством метода побайтового мультиплексирования, их расположение во фрейме высокоскоростного сигнала фиксировано и определено или, скажем, предсказуемо. Поэтому низкоскоростной сигнал SDH, например 155 Мбит/с (STM-1) может быть напрямую добавлен или выделен из высокоскоростного сигнала, например 2.5 Гбит/с (STM-16). Это упрощает процесс мультиплексирования и демультиплексирования сигнала и делает SDH иерархию особенно подходящей для высокоскоростных волоконно-оптических систем передачи, обладающих большой производительностью.

Поскольку принят метод синхронного мультиплексирования и гибкого отображения структуры, низкоскоростные сигналы PDH (например, 2Мбит/с) также могут быть мультиплексированы в сигнал SDH (STM-N). Их расположение во фрейме STM-N также предсказуемо. Поэтому низкоскоростной трибутарный сигнал (вплоть до сигнала DS-0, то есть одного тайм-слота PDH, 64 kbps) может быть напрямую добавлен или извлечен из сигнала STM-N. Заметьте, что это не одно и то же с вышеописанным процессом добавления/выделения низкоскоростного сигнала SDH в/из высокоскоростного сигнала SDH. Здесь это относится к прямому добавлению/выделению низкоскоростного трибутарного сигнала такого как 2Мбит/с, 34Мбит/с и 140Мбит/с в/из сигнала SDH. Это устраняет необходимость использования большого количества оборудования мультиплексирования / демультиплексирования (взаимосвязанного), повышает надежность и уменьшает вероятность ухудшения качества сигнала, снижает стоимость, потребление мощности и сложность оборудования. Добавление/выделение услуг в дальнейшем упрощается.

Этот метод мультиплексирования помогает выполнять функцию цифровой кросс-коммутации (DXC) и обеспечивает сеть мощной функцией самовосстановления. Абонентов можно динамически соединять в соответствии с потребностями и выполнять отслеживание трафика в реальном времени.

Защита в системах SDH

В системах SDH термин «защита» используется для описания способа повышения надежности сети. Для этого все сети SDH стараются строить в виде замкнутых колец, передача по которым ведётся одновременно в обоих направлениях. При этом в случае повреждения кабеля сеть продолжает работать. Вопреки распространённому мнению, эти возможности доступны и в оборудовании PDH, например в мультиплексорах «LOFIS» или «Зелакс» .

Обратной стороной такого повышения надёжности является уменьшение количества резервных оптических волокон в камбелях сети

Рисунок 1

3 Выбор оптического кабеля

Оптический кабель — это кабельное изделие, которое содержит оптические волокна, заключенные в одну общую оболочку с защитным покровом. Защитная оболочка на кабелях может быть разной и устанавливается в зависимости от того, для чего предназначен тот или иной кабель в дальнейшей эксплуатации.

3.1 Характеристики кабеля ОКЛК

Рисунок 2

Конструкция оптического кабеля ОКЛК:

1) Центральный силовой элемент — стеклопластиковый стержень

2) Оптические волокна

3) Оптический модуль

4) Кордель (по заказу медные изолированные жилы дистанционного питания)

5) Тиксотропный гидрофобный заполнитель

6) Скрепляющая обмотка из нитей и лент

7) Оболочка из полиэтилена

8) Броня из круглых стальных оцинкованных проволок

9) Защитный шланг из полиэтилена

Варианты исполнения оптического кабеля ОКЛК:

— Металлопластмассовая оболочка с применением алюминиевой ламинированной ленты

— «Сухой» способ водоблокирования сердечника

— Специальный защитный шланг, устойчивый к термитам

— Периферийный силовой элемент из арамидных или стеклонитей

— Оболочка из ПВХ пластиката

Описание и расшифровка оптического кабеля ОКЛК

ОК — Оптический кабель

Л — Линейный (для магистральных, зоновых и городских сетей связи)

К — Броня из круглых стальных оцинкованных проволок

Технические характеристики оптического кабеля ОКЛК:

Количество оптических волокон в кабеле: 2−72 шт

Расчетная масса кабеля: 350−850 кг/км

Номинальный размер кабеля: 14.5−25 мм

Стойкость к статическим растягивающим усилиям: 7,0 — 15,0 кН

Стойкость к раздавливающим нагрузкам: не менее 5,0 кН/100 мм

Минимальный радиус изгиба: 20 х d мм

Температура эксплуатации: — 40 …+60 0С

Температура монтажа: не ниже -10 0С

Краткие характеристики

1. Оптические волокна свободно уложены в полимерных трубках (оптические модули), заполненных тиксотропным гелем по всей длине.

2. Центральный силовой элемент (ЦСЭ), диэлектрический стеклопластик или стальной трос в ПЭ оболочке, вокруг которого скручены оптические модули.

3. Кордель — сплошные ПЭ стержни для устойчивости конструкции.

4. Поясная изоляция в виде лавсановой ленты, наложенная поверх скрутки.

5. Гидрофобный гель, заполняющий пустоты скрутки по всей длине.

6. Внутренняя оболочка выполнена из композиции ПЭ низкой или высокой плотности.

7. Броня в виде повива стальных оцинкованных проволок или диэлектрических высокопрочных стержней.

8. Наружная оболочка выполнена из композиции ПЭ низкой или высокой плотности.

3.2 Назначение оптического кабеля ОКЛК Кабель предназначен для эксплуатации при повышенных требованиях устойчивости к механическим воздействиям при прокладке ручным и/или механизированными способами непосредственно в грунтах всех категорий, в том числе в районах с высокой коррозийной агрессивностью и территориях, заражённых грызунами, в районах сыпучих грунтов и грунтовых сдвигов, кроме подвергаемых мерзлотным деформациям, через болота, озёра, сплавные и судоходные реки глубиной до 50 метров

4 Расчетная часть

4.1 Необходимого числа каналов Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

Численность населения в любом областном центре и в области в целом может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения. Количество населения в заданном пункте с учетом среднего прироста населения определяется по формуле:

где:

— количество жителей по результатам переписи;

— период между годом проектирования и годом переписи;

— среднегодовой прирост на селения.

По переписи 2014 года в Кузнецке 86 155, в Миткирей 4 200 на 2012 год Рассчитаем численность с приростом Количество абонентов, обслуживаемых АМТС, находится по формуле Миткирей абонентов Кузнецк абонентов Рассчитаем количество телефонных каналов:

где:

и — постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям,, ;

— коэффициент тяготения, ;

— удельная нагрузка, .

каналов Общее число каналов между двумя междугородными станциями определяется выражением:

где:

— число двусторонних каналов для аренды,

;

— число транзитных двусторонних каналов, ;

— число двусторонних каналов для интернета,

N=2*11+6 +11+9= 49 каналов (+1 резерв)

3. Выбор системы передачи Для выбора системы передачи необходимо рассчитать количество потоков Е1 для нашего количества каналов.

.

Список использованных источников

Прокис Дж. Цифровая связь.-М.:РиС, 2000 г.

Берлин Л.И. Волоконно-оптические системы связи на ГТС. -М.: Радио и связь, 1999. -120 с.

Н.И. Горлов, А. В. Микиденко, Е. А. Минина. Оптические линии связи и пассивные компоненты ВОСП: Учебное пособие