Разработка платы связи

Для оказания услуг связи и присоединения к сети общего пользования применяется совокупность технических средств называемая узлом связи. Узел связи физически представляет собой стойку, с установленными в ней серверами и маршрутизаторами, размещенную в подходящем помещении. Он предназначен для объединения и распределения потоков данных.

Транспортная сеть связи? это совокупность всех ресурсов, выполняющих функции транспортирования в телекоммуникационных сетях. Она включает не только системы передачи, но и относящиеся к ним средства контроля, оперативного переключения, резервирования, управления.

Транспортная технология DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) обеспечивает при передаче по одной оптической паре наибольшую скорость. Высокая скорость обеспечивается за счёт применения технологии мультиплексирования по длине волны, когда по одной оптической паре передаётся несколько независимых потоков, каждый из которых в своём оптическом диапазоне. Предлагаемое сейчас оборудование позволяет использовать от 16 до 128 оптических каналов, в каждом из которых прозрачно передаётся информационный поток со скоростью от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с.

Построение магистрали DWDM подразумевает установку мультиплексоров DWDM, имеющих интерфейсы для подключения высокоскоростных абонентских интерфейсов. Расстояние между мультиплексорами может составлять порядка 100 км без применения регенерационного оборудования, применение регенераторов увеличивает дальность передачи до 500−600 км и выше.

Для построения гибких сетей DWDM используются оптические Add-Drop мультиплексоры (OADM), обеспечивающие непосредственный ввод / вывод каналов в магистраль DWDM на оптическом уровне (без преобразований оптического сигнала в электрический) и позволяющие строить разветвлённые транспортные оптические сети.

У большинства ведущих производителей имеется DWDM-оборудование, которое позволяет мультиплексировать в С-диапазоне (1530−1565 нм) до 40 оптических каналов при ширине одного канала 100 ГГц или до 80 оптических каналов при его ширине 50 ГГц. В этом случае максимальная емкость одного оптического канала составляет 10 Гбит/с (уровень STM-64). В диапазоне L (1570−1605 нм) максимальное число оптических каналов может достигать 160 при ширине канала 50 ГГц.

Достоинства такого подключения в том, что разговоры хорошо защищены от помех в канале связи, параметры каналов стабильны, эффективно используется пропускная способность каналов при передаче дискретных сигналов, слабая зависимость качества передачи от длины линии связи, высокие технико-экономические показатели, быстрый (1−2 дня) ввод в эксплуатацию.

Оборудование OptiX OSN 1800 II представляет собой компактное, простое в использовании оборудование. Занимает мало места и может использоваться в любых условиях. В настоящее время OptiX OSN 1800 выпускается в двух вариантах: закрытое шасси высотой 1U и закрытое шасси высотой 2U.

Особенности:

1. Передача всех сервисов через единую транспортную сеть — OSN 1800 инкапсулирует все сервисы начиная от 100 мбит/с (FE) до 10G (любой протокол) в OTN фреймы.

2. Поддержка сервисов T1/FE/STM-1/OC-3/STM-4/OC-12/STM-16/OC-48/STM-64/OC-192/GE/10GEWAN/10GE/LAN/OTU1/OTU2/OTU2v/PON/CPRI/

FC100/FC200.

3. Поддержка функции конвергенции сервисов: 4xAny, 8xAny, 2xGE.

4. Передача на дальние расстояния (до 130 км) с меньшим количеством узлов сети, благодаря совместному использованию WDM и OTN, а при использовании EDFA усилителей — до 170 км.

5. Низкие затраты при поддержке и обслуживании.

Задание на курсовой проект

1. В соответствии с выбранным вариантом использовать для расчёта и проектирования правильный номер схемы и исходные данные по потокам, которые необходимо передать между узлами связи.

Таблица 1 — Задание

Рисунок 1 — Схема узлов связи Таблица 2 — Схема 2, вариант А

2. Рассчитать и скомплектовать аппаратуру уплотнения на узлах связи. При планировании и проектировании учесть, что в проекте будет использоваться вариант управления по электрическому стыку ESC. Для этого мультиплексоры одного узла связи соединяются между собой каскадно по портам в плате управления плате управления. Между мультиплексорами, соединёнными оптической линией сигналы управления передаются в составе служебных сигналов при условии, что у соединённых мультиплексоров в слотах расширения присутствует плата LQM.

3. Составить частотный план для аппаратуры линейного тракта DWDM с учётом передачи потоков, как между смежными узлами, так и транзитных потоков. Для схем с кольцевой топологией предусмотреть резерв волокон / частот для передачи транзитных потоков в обратную сторону, который необходимо переключать вручную в случае аварии на основном направлении. При составлении минимизировать количество используемых оптических несущих и модулей на выходе каналообразующей аппаратуры.

4. В отчёте привести краткое описание используемых плат расширения / модулей, функциональные схемы всех шасси каждого узла связи (УС), спецификации для всех узлов связи, схемы лицевых панелей всех шасси на всех УС.

5. Для указанных на схемах физических соединений выбрать оптический кабель, описать его конструкцию и привести на рисунке поперечное сечение выбранного кабеля.

6. При отсутствии нужных SFP/SFP+/XFP модулей допускается заменять их аналогами от других производителей. При этом в Приложениях необходимо привести характеристики модулей.

7. Допускается при выполнении п. 3 — п. 6 использовать альтернативную аппаратуру с спектральным уплотнением. При этом схему сети и количество потоков следует оставить неизменной. В Приложениях (либо в электронном виде) необходимо привести описание и технические характеристики используемой аппаратуры.

1. Описание используемых плат расширения / модулей

связь плата кабель оптический

OptiX OSN 1800 — это компактная мультисервисная платформа оптической передачи, которая спроектирована для создания транспортных сетей, снижения нагрузки на уровень доступа сети и эффективного использования ресурсов оптического волокна. Также оборудование серии OptiX OSN 1800 позволяет создавать рентабельные решения по широкополосному мультисервисному доступу с хорошими возможностями расширения.

Для OptiX OSN 1800 используются в шасси со стандартной высотой 1U и 2U.

В шасси OptiX OSN 1800 II с высотой 2U для установки плат предназначено восемь слотов. По сравнению с шасси OptiX OSN 1800, шасси OptiX OSN 1800 II может предоставлять в два раза больший объем услуг.

Рисунок 2 — Внешний вид шасси Optix OSN 1800 II

Слот 8 предназначен для размещения платы SCC. А слот 7 — для плат OADM или плат оптического мультиплексирования/ демультиплексирования. Остальные шесть слотов могут конфигурироваться платами OTU, OADM или платами оптического мультиплексирования / демультиплексирования.

Рисунок 3 — Расположение слотов шасси Optix OSN 1800 II

Плата является основным элементом, обеспечивающим реализацию системных функций и возможностей оборудования. В зависимости от различных комбинаций плат оборудование может выполнять разные функции.

В данном курсовом проекте используется следующие платы:

1. LQM? плата может использоваться для конвергенции и регенерации услуг. Плата LQM поддерживает конвергенцию и прозрачную передачу следующих услуг: четыре FE, две GE, две FC100/FICON, одну FC200/FICON Express, четыре ESCON, четыре DVB-ASI, четыре STM-1, четыре STM-4 и одну STM-16. Также LQM поддерживает гибридную передачу вышеперечисленных услуг (общая пропускная способность менее 2,67 Гбит/с). Плата LQM осуществляет объединение и преобразование сигналов в один канал, передающий сигналы OTU1 на стороне WDM со скоростью 2,67 Гбит/с. А также LQM выполняет обратное преобразование. Плата LQM поддерживает следующие виды услуг: OC-3/STM-1, OC-12/STM-4, OC-48/STM-16, FE, GE, ESCON, FC100, FC200, FICON, FICON EXPRESS, DVB-ASI и HDTV. Один оптический интерфейс платы на стороне клиента предоставляет передачу услуг на скорости более 1,25 Гбит/с.

Оптический интерфейс платы на стороне WDM имеет функцию двойного ввода и выборочного приёма. Плата может выполнять регенерацию сигналов услуги OTU1.

2. DMD2? данная плата в двух направлениях вводит два спектральных канала в мультиплексированный сигнал и выводит два спектральных канала из мультиплексированного сигнала.

3. MR4? данная плата в одном направлении вводит четыре спектральных канала в мультиплексированный сигнал и выводит четыре спектральных канала из мультиплексированного сигнала.

4. LSX ? Плата конверсии длин волн 10Гбит/с.

5. SCC? данная плата управляет оборудованием и поддерживает связь между ними. А также предоставляет интерфейс для связи системы с NM. Кроме того, SCC обрабатывает соответствующие служебные сигналы. SCC, взаимодействуя с NM, управляет платами и обеспечивает связь между оборудованием. Плата SCC обрабатывает два оптических супервизорных канала, а также принимает и передает сигналы OSC.

6. PIU? Плата электропитания Шасси высотой 1U поддерживает два источника питания. Плата PIU обеспечивает систему питанием — 48 В и защищает подключенный источник питания. А также она предоставляет питание блоку вентиляторов. Плата является незаменяемой. Шасси высотой 2U имеет два модуля электропитания, и они резервируют друг друга по схеме 1+1.

7. FAN? плата вентиляторов производит охлаждение NE для обеспечения нормальной и эффективной работы NE в имеющихся температурных условиях. Плата FAN является заменяемой. Воздушные фильтры отсутствуют. Вентиляторы имеет функцию регулирования скорости.

8. Оптические модули SFP предназначены для организации передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи.

9. Трансимвер — устройство для передачи и приёма сигнала между двумя физически разными средами системы связи. Это приёмник-передатчик, физическое устройство, которое соединяет интерфейс хоста с локальной сетью, такой как Ethernet. Трансиверы Ethernet содержат электронные устройства, передающие сигнал в кабель и детектирующие коллизии. Трансивер позволяет станции передавать и получать из общей сетевой среды передачи. Дополнительно, трансиверы Ethernet определяют коллизии в среде и обеспечивают электрическую изоляцию между станциями.

2. Подбор оптического кабеля

Внедрение технологий «плотного» частотного уплотнения (DWDM) вкупе с использованием эрбиевых оптических усилителей привело к разработке нового типа оптических волокон. При использовании технологии DWDM в оптическом волокне одновременно вводится большое количество (до 100) оптических сигналов на близких длинах волн, каждый из которых несет свой, независимый от других информационный поток. Применение этой технологии позволяет радикально повысить пропускную способность оптических линий, но при этом накладывает определенные требования на само оптическое волокно как на среду передачи оптического излучения.

Первым из них является отсутствие искажений сигнала передаваемого каждой спектральной компонентой по отдельности, что в данном случае эквивалентно отсутствию хроматической дисперсии, поскольку именно она приводит к искажению цифрового сигнала и соответственно возникновению битовых ошибок.

Однако в случае отсутствия хроматической дисперсии возникает проблема нелинейных эффектов, обусловленная высокой мощностью оптических сигналов в волокне, что связано с необходимостью передачи на большие расстояния и применением оптических усилителей при высокой плотности спектральных компонент.

Наиболее важным для систем, использующих DWDM-технологии, является эффект четырехволнового смешения, приводящий через взаимодействие отдельных спектральных компонент со средой (сердцевиной ОВ) к взаимодействию спектральных компонент друг с другом. Эффект четырехволнового смешения приводит к тому, что после прохождения DWDM-сигналом определенной длины волокна возникают компоненты на кратных частотах, т. е. становится невозможным демультиплексирование сигнала. Как выяснилось, наличие в оптическом волкне некоторого уровня хроматической дисперсии эффективно подавляет влияние нелинейных эффектов. NZDS-волокно как раз отвечает вышеперечисленным требованиям.

Это волокно предназначено для использования в линиях с большой протяженностью регенерационного участка с DWDM уплотнением сигнала. Рабочий диапазон для этих оптических волкон 1,530−1,565 мкм, уровень хроматической дисперсии в рабочем диапазоне 0,1−6 пс/нм*км. Такой уровень дисперсии достаточно низок для того, чтобы обеспечить скорость передачи до 10 Гбит/с в каждом спектральном канале, и в то же время достаточно высок для эффективного подавления нелинейных эффектов при использовании DWDM-технологий. Даже без использования DWDM-технологии этот тип волокон обеспечивает большую пропускную способность и протяженностьрегенерационного участка, чем стандартное одномодовое волокно. Интересной особенностью данного типа волокна является возможность получения волокон с одинаковой по величине, но разной по знаку дисперсией (NZDS+ и NZDS — волокна), что дает возможность построения линий со скомпенсированной, близкой к нулю дисперсией, без применения дополнительных устройств. Спектральные зависимости затухания и дисперсии NZDS-волокон показаны на рисунке 4.

Рисунок 4 — Спектральные зависимости затухания

и дисперсии NZDS волокон На сегодняшний день выпуск волокон со смещенной ненулевой дисперсией налажен тремя фирмами — Fujikura, Lucent Technology и Corning, выпускаемые этими фирмами волокна имеют марки NZDS, TrueWave и LEAF соответственно Для данной задачи, с учетом количества транспортных потоков наиболее подходящем будет городской оптический кабель с волокнами марки NZDS

Рисунок 5 — Оптический кабель городской

1. Оптическое волокно

2. Внутримодульный гидрофобный заполнитель

3. Центральный силовой элемент:

4. — стальной трос (T)

5. — стеклопластиковый пруток (П)

6. Межмодульный гидрофобный заполнитель

7. Защитная оболочка из полиэтилена

Предназначены для прокладки в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, на мостах и в кабельных шахтах.

Маркировка кабеля:

Таблица 3 — Основные характеристики

3. Резервирование волокон / частот

Данная аппаратура и выбранный кабель, который имеет достаточное количество волокон, позволяют применять не используемые волокна в качестве резерва, между любыми узловыми станциями. В случае аварии переключение на резерв можно осуществить в ручную, например на кроссе.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта была спроектирована транспортная сеть, с применением технологии DWDM и оборудования Huawai Optix OSN 1800 II для предприятия, имеющего сеть филиалов.

Данная транспортная сеть состоит из четырех узлов связи. По узлам связи передаются следующие потоки: STM-1, STM-4, STM-16, FE, GE, 10GE.

четыре транзитных потока:

2x1GE, 1xSTM-1? между первым и вторым узлами связи.

1x1GE, 1xSTM-1 1 — между первым и третьим узлами связи.

Все узлы связи укомплектованы платами.

Первый узел содержит плату ввода / вывода MR4 и 3 платы конвергенции и регенерации услуг LQM и плату для 10GE потока LSX. Второй узел связи наиболее сложный он содержит два шасси-II в которых расположены платы оптического мультиплексора ввода /вывода с двунаправленной передачей по двум волокнам DMD2, плата ввода /вывода MR4 и платы конвергенции и регенерации LQM и LSX. Узлы связи 2 и 3 скомплектованы одинаково, имеют двунаправленную плату ввода вывода DMD2 и 4 платы конвергенции и регенерации LQM, каждый.

SCC — для управления оборудованием, поддержания связи и обработки служебных сигналов; двумя платами PIU — для обеспечения питания системы; платой FAN — для охлаждения оборудования;

Во всех платах ввода / вывода задействованы все частоты, передача и прием ведется на четырех частотах: 192,1; 192,2; 192,3; 192,4 ТГц. Можно сделать вывод что данная проектировка наиболее экономически выгодная, так как не используются лишние платы.

1. Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. — 2-е изд. — СПб: Питер, 2004. — 864 с.: ил.; 25 см. — ISBN 5−94 723−478−5: 165.00.

2. Зингеренко А. М., Баева Н. Н., Тверецкий М. С. Системы многоканальной связи. — М.: Связь, 1980. — 439 с.

Евсеенко Г. Н.

3. Е 25 Цифровые системы передачи: Учебное пособие. — Ростов-на-Дону: РКСИ, 2005. — 100 с.