Многоканальные телекоммуникационные системы

Федеральное агентство связи Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Сибирский Государственный Университет Телекоммуникации и Информатики»

(ГОУВПО «СибГУТИ»)

Кафедра МЭС и ОС Курсовой проект

по курсу

«Многоканальные телекоммуникационные системы»

Выполнил: Кудряшов А.В.

Группа М-03

Новосибирск 2013

1. Выбор типов ЦСП для реконструируемых участков сети

2. Размещение регенерационных участков

3. Расчет допустимых и ожидаемых значений защищенности от помех

3.1 Определение ожидаемой защищенности от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП по СК

3.2 Определение допустимой и ожидаемой защищенности от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП по КК МКТ-4

4. Разработка схемы организации связи

5. Комплектация оборудования в пункте А

Заключение

В настоящие время на всех участках первичной сети взаимоувязанной сети связи (местной, внутризоновой и магистральной) еще используются аналоговые системы передачи (АСП), работающие по металлическим кабелям связи (К-60П по кабелю типа МКС- 4?4?1,2; К-300 по кабелю МКТ-4; К-1920П и К-3600 по кабелю МК-4 и т. д.).

На взаимоувязанной сети связи (ВСС) России, как и в большинстве развитых стран, принят и реализуется курс на цифровизацию сети связи. Поэтому возникает необходимость реконструкции существующих участков сети с АСП. Однако предстоит длительный период сосуществования на сети аналоговой и цифровой техники связи. Значительное число соединений будет устанавливаться с использование обоих видов техники связи. Для того чтобы в этих условиях обеспечить заданные характеристики каналов и трактов, принципы проектирования цифровых систем передачи (ЦСП) и АСП должны быть совместимы. Это в первую очередь касается структуры номинальных эталонных цепей, норм на суммарную мощность помех, возможности совместной работы на сети и т. п.

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.

Цель данного курсового проекта — осуществить реконструкцию АСП с использованием ЦСП. Основными типами отечественных ЦСП, применяемыми при реконструкции, являются ЦСП типа ИКМ-120, ИКМ-480С (симметричный кабель) и ИКМ-480 (коаксиальный кабель). Магистрали с АСП типа К-1920 и К-3600 реконструкции не подлежат и в перспективе будут заменены волоконно-оптическими системами передачи.

Исходные данные:

Структура реконструируемого участка сети приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Реконструируемый участок сети Расстояние между пунктами составляет км, км и

км; км, км.

А, Б — сетевые узлы; В, Г, Д, Есетевые станции;

На участке А-Б работает одна АСП К-1920 по кабелю КМ-4. На участке А-Е, В-Г, работает АСП К-60П по кабелю МКСА-4?4?1,2. На участке Б-В, Б-Д работают АСП К300 по кабелю МКТ-4.

Задача проекта состоит в реконструкции участков сети А-Б путем замены аналоговых систем передачи на цифровые при использовании существующего кабеля, а на участке между сетевыми узлами А-Б проложить оптический кабель. При этом обеспечить организацию следующих типов каналов и цифровых потоков.

Таблица 1.1-Исходные данные

Примечание: КТЧ-канал тональной частоты; ОЦК-основной цифровой канал со скоростью 64 кбит/с; ПЦПпервичный цифровой канал со скоростью 2048 кбит/с.

Содержание проекта:

1.Выбрать типы цифровых систем передачи для реконструируемых участков сети;

2.Произвести размещение НРП и ОРП на этих участках;

3.Расчитать допустимые и ожидаемые значения защищенности от помех;

4.Разработать схему организации связи .

5.Составить комплектацию оборудования в п.п. А

Таблица 1.2 — Основные технические характеристики ЦСП

Таблица 1.3 — Значения защищенности на дальний конец в межчетверочных комбинациях

Таблица 1.4. Параметры передачи коаксиальных кабелей

Таблица 1.5 — Аналитические выражения частотных характеристик затухания кабеля

регенератор цифровой сеть связь

1. Выбор типов цифровых систем передачи для реконструируемых участков сети Для выбора цифровых систем передачи сначала рассчитаем эквивалентное число каналов ТЧ в заданных направлениях:

Для выбора цифровых систем передачи сначала рассчитаем эквивалентное число каналов ТЧ в заданных направлениях, с учетом аналоговых систем:

N_А-Б =1920;

N_А-Е =60+114=174;

N_Б-В=300+137+56+106=599;

N_Б-Д=300+78+106=484;

N_В-Г=60+106+56+88=310;

На тракте А-Б будет работать СП SDH уровня STM-4

Исходя из этих расчетов, можно сделать выбор типа и необходимого числа цифровых систем передачи.

Результаты выбора цифровых систем передачи сведем в таблицу 1.1

Исходя из этих расчетов, можно сделать выбор типа и необходимого числа цифровых систем передачи.

Результаты выбора цифровых систем передачи сведем в таблицу 1.1

Таблица 1.1

2. Расчёт количества регенерационных участков на каждом тракте ь Тракт: АЕ с работает по ИКМ-480С.

Рассчитаем максимальное и минимальное значение длины регенерационного участка в зависимости от температуры грунта, .

; ,

где: и — максимальное и минимальное затухание регенерационного участка по кабелю. Для нашей системы, .

— километрическое затухание кабеля ЦСП при максимальной и минимальной температуре грунта.

; ,

где: — километрическое затухание кабеля при температуре ();

— температурный коэффициент затухания, ;

Для кабеля марки МКСА 4×4×1,2:

где: — расчетная частота.

Для системы ИКМ-480С, тогда:

.

;

.

;; .

Количество регенерационных участков тракта АЕ:

При этом будет 6 участков с, а 1 укороченный с .

ь Тракт: БВ с работает по ИКМ-480.

Рассчитаем максимальное и минимальное значение длины регенерационного участка в зависимости от температуры грунта, .

; ,

где: и — максимальное и минимальное затухание регенерационного участка по кабелю. Для нашей системы, .

— километрическое затухание кабеля ЦСП при максимальной и минимальной температуре грунта.

; ,

где: — километрическое затухание кабеля при температуре ();

— температурный коэффициент затухания, ;

Для кабеля марки МКТ-4 километрическое затухание при температуре определяется по формуле: .

Для системы ИКМ-480, а тогда:

;

.

;; .

Количество регенерационных участков тракта БВ:

.

При этом будет 3 участка с, а 2 укороченных с .

ь Тракт: ВГ с работает по ИКМ-480С.

Рассчитаем максимальное и минимальное значение длины регенерационного участка в зависимости от температуры грунта, .

; ,

где: и — максимальное и минимальное затухание регенерационного участка по кабелю. Для нашей системы, .

— километрическое затухание кабеля ЦСП при максимальной и минимальной температуре грунта.

; ,

где: — километрическое затухание кабеля при температуре ();

§ - температурный коэффициент затухания, ;

Для кабеля марки МКСА 4×4×1,2:

где: — расчетная частота.

Для системы ИКМ-480С, тогда:

.

;

.

;; .

Количество регенерационных участков тракта ВГ:

При этом будет 11 участков с, а 2 укороченных с .

ь Тракт: БД с работает по 2 ИКМ-480.

Рассчитаем максимальное и минимальное значение длины регенерационного участка в зависимости от температуры грунта, .

; ,

где: и — максимальное и минимальное затухание регенерационного участка по кабелю. Для нашей системы, .

— километрическое затухание кабеля ЦСП при максимальной и минимальной температуре грунта.

; ,

где: — километрическое затухание кабеля при температуре ();

— температурный коэффициент затухания, ;

Для кабеля марки МКТ-4 километрическое затухание при температуре определяется по формуле: .

Для системы ИКМ-480, а тогда:

;

.

;; .

Количество регенерационных участков тракта БД:

.

При этом будет 5 участков с, а 1 удлиненный с .

ь Тракт: АБ с

По направлении А-Б работает мультиплексор Alcatel 1651SM. Мультиплексор Alcatel 1651SM является мультиплексором SDH уровня STM-1/STM-4, основанным на алгоритме мультиплексирования стандарта G.707. Конструкция позволяет модернизировать данный мультиплексор до уровня STM-16 (версия 1661SM-C) путём простой замены модулей агрегатных портов. Возможно использование данной системы в режимах мультиплексора ввода-вывода, оконечного мультиплексора, двойного оконечного мультиплексора, регенератора (поддерживается не полностью). Поддерживается использование полки расширения 1641 SM-D. Система совместима с оптическими усилителями 1610 OA и 1664 OA, при этом аварии усилителя обрабатываются мультиплексором.

Версия 1651SM может работать по одному волокну в двух направлениях с использованием пассивного оптического разветвителя.

Характеристики:

Интерфейс L-4.2 (разъёмы DIN, SC-PC, FC-PC).

Рабочий диапазон: 1480−1570 нм В точке S.

Тип лазера: SLM

Максимальная ширина спектра на уровне -20 дБ: <0,2 нм Минимальный коэффициент подавления боковой моды: 30 дБ Максимальная излучаемая мощность: 0 дБм Минимальная излучаемая мощность: -5 дБм Минимальный коэффициент затухания: 10 дБ Между S и R.

Затухание: 10−28 дБ Дисперсия: 1600 пс/нм Минимальные потери кабеля в точке S, включая все соединители: 24 дБ Максимальная дискретная отражательная способность между S и R: -27 дБ В точке R.

Минимальная чувствительность: -34 дБм Максимальная перегрузка: -10 дБм Максимальные потери после точки R: 1 дБ Максимальная отражательная способность приёмника в точке R: -27 дБ Интерфейс L-1.2 (разъёмы DIN, SC-PC, FC-PC).

Рабочий диапазон: 1480−1570 нм В точке S.

Тип лазера: SLM

Максимальная ширина спектра на уровне -20 дБ: <1 нм Минимальный коэффициент подавления боковой моды: 30 дБ Максимальная излучаемая мощность: 0 дБм Минимальная излучаемая мощность: -5 дБм Минимальный коэффициент затухания: 10 дБ Между S и R.

Затухание: 10−28 дБ Дисперсия: 1600 пс/нм Минимальные потери кабеля в точке S, включая все соединители: 24 дБ Максимальная дискретная отражательная способность между S и R: -27 дБ В точке R.

Минимальная чувствительность: -34 дБм Максимальная перегрузка: -10 дБм Максимальные потери после точки R: 1 дБ Максимальная отражательная способность приёмника в точке R: -27 дБ Выбираем кабель ОКЛТ-01−4-10/125−0.34/0.20−3.5/18−7 производства ЗАО «Самарская Оптическая Кабельная Компания».

Особенности:

Ш Компактный дизайн;

Ш Стойкость к повышенным радиальным и продольным нагрузкам;

Ш Оптимальная защита от механических повреждений;

Ш Защита от повреждений грызунами;

Ш Высокая молниестойкость;

Ш Стабильная эксплуатация в грунтах повышенной стойкости;

Ш Диапазон рабочих температур: -40^о. +50^о

Таблица 2.1 Основные характеристики:

Будем работать на длине волны равной 1,55 мкм.

По мере распространения оптического сигнала по кабелю, с одной стороны, происходит снижение уровни мощности, с другой стороны — увеличение дисперсии (уширение передаваемых импульсов).

Таким образом, длина l_ру ограничена либо затуханием, либо уширением импульсов в линии.

При проектировании высокоскоростных ВОЛП должны рассчитываться отдельно длина участка регенерации по затуханию (L) и длина участка регенерации по широкополосности (L_B), так как причины, ограничивающие предельные значения L и L_B независимы.

В общем случае необходимо рассчитывать две величены длины участка регенерации по затуханию:

L _макс — максимальная проектная длина участка регенерации;

L _мин — минимальная проектная длина участка регенерации.

Для оценки величин длин участка регенерации могут быть использованы следующие выражения:

км

км

км где Амакс, Амин (дБ) — максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания выбранной аппаратуры ВОЛП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более 10−10;

ок (дБ/км) — километрическое затухание выбранного ОК;

нс (дБ) — среднее значение затухания мощности оптического излучения на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации;

Lстр — среднее значение строительной длины на участке регенерации для выбранного ОК;

рс (дБ) — затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя;

n — число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;

— суммарная дисперсия одномодового ОВ в выбранном ОК;

(нм) — ширина спектра оптического излучения выбранной СП;

В (МГц) — широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту для выбранной СП, для STM-1 B=155,52Мбит/с;

М (дБ) — системный запас ВОЛП по кабелю на участке регенерации (выбираем М=6дБ).

Приняв n=4; нс=0,08дБ; р=0,3дБ; Lстр=6 км; ок=0,22 дБ/км; =18; =1 нм;

Амакс = pпер. max — pпр. min, дБ; АМИН = pпер. max — pперегр. max, дБ;

где: pпер. max — максимальная мощность оптического излучения передатчика,

pпр.min — гарантированная чувствительность приемника.

pпер.max — максимальная мощность оптического излучения передатчика,

pперегр.maxуровень перегрузки приемника.

Максимальное значение перекрываемого затухания определяется: Амакс =0+34=34дБ;

Минимальное значение перекрываемого затухания определяется: АМИН = 0+10=10дБ;

км

км

км Так как Lв >L?max, то для проектирования выбраны аппаратура или кабель с подходящими техническими данными (,), обеспечивающие большой запас по широкополосности на участке регенерации.

Расстояние между пунктами А-Б равно 70 км, следовательно РП не требуется.

3. Расчёт допустимых и ожидаемых значений защищённости от помех

3.1 Определение ожидаемой защищенности от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП по СК При двухкабельном режиме работы ЦСП определяющими являются переходные влияния на дальнем конце. Ожидаемая защищённость от помех от линейных переходов на дальнем конце может быть определена:

где: — среднее значение защищённости от переходного влияния на дальний конец на частоте для регенерационного участка ;

— среднеквадратическое отклонение защищённости на дальнем конце (на частоте свыше 10МГц —);

— изменение защищённости за счёт неидеальной работы регенератора (для современных ЦСП можно принять равным нулю);

— число влияющих пар.

Среднее значение защищённости на дальний конец для любой частоты могут быть найдены из выражений:

§ для межчетверочных комбинаций:

;

§ для внутричетверочных комбинаций:

при .

где: — среднее значение защищённости на дальний конец на частоте, на длине (.).

Из характеристик кабеля (МКСА-4?4?1,2, ЗКП-1?4?1,2) для внутричетвёрочных комбинаций на частоте и на участке кабеля длиной, для межчетверочных комбинаций, на частоте .

ь Тракт АЕ и ВГ работает по ИКМ-480С:

;

Для межчетверочных комбинаций получим:

Для ИКМ-480С на частоте 17,2 МГц (для внутричетвёрочных комбинаций), для межчетверочных комбинаций

Рассчитанные значения ожидаемой защищённости от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП по симметричным кабелям необходимо сравнить с допустимой защищённостью. При правильном выборе длины регенерационного участка должно выполняться требование:

3.2 Определение допустимой и ожидаемой защищенности от помех от линейных переходов для регенераторов ЦСП по КК МКТ-4

В ЦСП по коаксиальным кабелям основным видом помех являются собственные помехи, имеющие нормальный закон распределения.

Допустимую защищённость можно определить по эмпирической формуле, зная допустимую вероятность ошибки на один регенератор :

Ожидаемая защищённость от собственных помех находится по формуле

где: U_см — максимальное напряжение цифрового сигнала на входе схемы сравнения регенераторов.

— среднеквадратическое значение собственной помехи на входе схемы сравнения регенератора.

ь Тракт БВ и БД работает по ИКМ-480, (HDB-3):

Затухание регенерационного участка

Среднеквадратическое значение собственной помехи на входе схемы сравнения регенератора:

.

Как видно из сравнения рассчитанных значений ожидаемой и допустимой защищённости, требование выполняется ():

4. 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.

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.

Каналообразующее оборудование ЦСП обеспечивает образование каналов ТЧ или цифровых каналов. В первом случае это оборудование обеспечивает аналого-цифровое преобразование сигналов, а во второмобъединение сигналов дискретной информации от разных источников в общий цифровой поток.

В работе предоставлена схема организации связи на реконструируемом участке сети ВСС.

5. Комплектация оборудования в пункте, А Комплектация оборудования в заданных пунктах проектируемого участка первичной сети состоит в выборе типа аппаратуры, выполненной в виде, стандартных стоек и комплектов и в определении их необходимого количества в соответствии со схемой организации связи.

Ведомость комплектации оборудования пункта Б сведем в таблицу:

Таблица 5.1- Ведомость комплектации оборудования пункта А

Таблица 5.2 — Основные технические данные мультиплексоров

Комплектация мультиплексоров ENE-6012

1. Емкость стойки: 4 систем в узкой стойке EN6000 высотой 2600 мм.

2. Емкость места в стойке: 2 места для одной 30-канальной системы.

Компоновка лицевой стороны стоек мультиплексоров ENE6012 приведена на рис. 5.1

Для данного мультиплексора будем использовать следующие типы интерфейсов:

Рисунок 5.1 — Компоновка лицевой стороны стоки мультиплексора

§ 4W 1 E&M — 4-проводный интерфейс с 1 E&M (6 — канальный);

§ 64К DATA — 64 кбит/с цифровой интерфейс, 6- канальный;

§ 4W 1 E&M DATA — 4-проводный интерфейс с 1 E&M (5 — канальный и один цифровой 64 кбит/с);

Заключение

В данном курсовом проекте был реконструирован участок первичной сети ЕВСС. Была произведена замена устаревшего аналогового оборудования на современное цифровое оборудование.

В процессе выполнения курсового проекта был произведен выбор цифровых систем передачи для реконструированных участков сети. Затем для участков сети был разработан план размещения НРП и ОРП. Далее был произведен расчет допустимой и ожидаемой защищённости от собственных и линейных помех в каналах ЦСП.

В заключение данного проекта была разработана схема организации связи на заданном участке и составлена комплектация оборудования в пункте А.

Следует заметить, что данный проект является учебным. Для составления реального проекта реконструкции сети необходимо дополнительно наличие большого числа данных, которые не были освещены в задании на курсовой проект. Например: данные о характере трассы прокладки кабеля для выбора экономически рентабельного ОК, а также для выяснения вопроса согласования с другими организациями; данные о населении области, где осуществляется реконструкция сети, для оценки возможного развития и учета данного вопроса при установке оборудования; данные о бюджете для подбора оборудования или решения вопросов резервирования и т. д.

Но все же в данном курсовом проекте заложены основы проведения реконструкции сети, что дает полезный опыт, а также хороший толчок для приближения к реальному проекту.

1. Конспект лекций по курсу МТС.

2. Кудрявцева Э. А., Струкова Е. Г. Методические указания по выполнению курсового проекта. Проектирование реконструкции участка первичной сети ВСС с использованием цифровых телекоммуникационных систем. — Новосибирск: СибГУТИ, 2005. — 64 с.

3. Кудрявцева Э. А., Гавриленко О. Б. Учебное пособие. Телекоммуникационные цифровые системы передачи. — Новосибирск: СибГУТИ, 2005. — 104 с.

4. Кудрявцева Э. А., Гавриленко О. Б. Учебное пособие. Мультиплексорное оборудование цифровых систем передачи PDH. — Новосибирск: СибГУТИ, 2005. — 89 с.