Организация транспортной сети между пунктами п. Языково и г. Октябрьский

Введение

Последние два десятилетия принесли целый набор новых технологий, практически перевернувших прежние представления и технические возможности в организации систем связи. Это Интернет, SDH, ISDN, ATM, Frame Relay, сотовая связь. Обеспечение качественного абонентского доступа к инфокоммуникационным магистралям сейчас — одна из наиболее актуальных задач телекоммуникационных компаний.

Ведомственные сети связи (электроэнергетики, нефтяной промышленности и т. д.) развиваются на базе внедрения тех же современных технологий, в том числе:

— синхронной цифровой иерархии (СЦИ) — Synchronous Digital Hierarchy (SDH);

— широкополосной цифровой сети связи с интегрированным обслуживанием (Ш-ЦСИО) — Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN);

— асинхронного режима доставки информации (APD) — Asynhronous Transper Mode (АТМ);

— интеллектуальных сетей (ИС) — Intelligent Network (IN).

Все эти тенденции характерны и для ведомственной сети связи АНК «Башнефть» .

Вот только некоторые преимущества технологии SDH, определяющие использование при построении магистральных линий связи:

— SDH удачно сочетается с действующими цифровыми системами и сетями, позволяет существенно улучшить управляемость и эффективность этих сетей;

— сокращение потребности в аппаратуре, вследствие эффективности ввода/вывода цифровых потоков без разуплотнения группового сигнала. Это позволяет выделять сигналы только требуемых каналов для взаимодействия между системами и при реализации ответвлений. При этом требуется меньше оборудования, снижается потребление энергии, снижаются затраты на эксплуатацию;

— высокая надежность и самовосстанавливаемость сети с использованием резервирования и автоматического переключения в обход поврежденного участка за счет полного мониторинга сети и использования кольцевых топологий;

— простота перехода с одного уровня SDH на другой;

— сокращение издержек технической эксплуатации и технического обслуживания, вследствие широких возможностей сетевого управления в системах SDH;

— управление функциями передачи, резервирования, оперативного переключения, ввода/вывода и контроля на каждой станции и во всей транспортной системе осуществляется программно и дистанционно по каналам, встроенным в цикл STM (синхронный транспортный модуль), полная автоматизация процессов эксплуатации сети SDH радикально повышает ее гибкость и надежность, а также качество связи.

Настоящий дипломный проект посвящен организации транспортной сети между пунктами п. Языково и г. Октябрьский. Эта тема является актуальной, т.к. проектируемая ВОЛП позволит расширить существующую корпоративную телекоммуникационную сеть связи в западном направлении. Это обеспечит распространение полного спектра услуг телефонии и передачи данных на подразделения АНК «Башнефть» в этом регионе — НГДУ «Туймазанефть» и НГДУ «Октябрьскнефть» .

В рамках настоящего дипломного проекта разработана транспортная сеть, определены пункты установки мультиплексоров ввода-вывода магистральной сети SDH, произведен расчет участков регенерации, сделан выбор и обоснование применения оборудования ВОЛП.

1. Выбор и обоснование проектных решений

Для определения подхода к проектированию рассмотрим основные особенности работы оборудования SDH и принципы организации транспортной сети.

1.1 Транспортные системы SDH

SDH — это набор цифровых структур, стандартизованных с целью транспортирования нужным образом адаптированной нагрузки по физическим цепям. В SDH реализуется комплексный процесс перемещения информации, включающий в себя не только передачу сигналов, но и глубокую автоматизацию функций контроля, управления и обслуживания.

Новые возможности цифровых коммутаторов и технических средств транспортной среды (возможность реализации мощных транспортных сетей на базе ВОЛС и мультиплексоров SDH: терминальных, ввода/вывода, с кросс-коммутацией) с перспективой увеличения пропускной способности без существенной реконструкции, способность SDH к глубокой автоматизации и контролю элементов сети и качества услуг, а также к автоматическому и программному управлению сложными конфигурациями (кольцевыми и разветвлёнными) предъявляют новые требования к планированию и проектированию сетей электросвязи.

Достижения современной техники коммутации и передачи сместили акценты в распределении затрат. Стоимость канало-километра стремительно снижается, а стоимость точки коммутации если не растет, то снижается значительно меньшими темпами. С другой стороны, появление SDH и мощных мультиплексоров с кросс-коммутацией превратили сеть передачи, по сути, в распределённый коммутатор.

Это обстоятельство привело к тому, что возникла необходимость пересмотреть многоуровневую структуру прежней первичной сети: местная (городская и сельская), внутризоновая и магистральная, представив её двумя уровнями: сетью доступа и транспортной сетью. Построение таких сетей на базе SDH имеет свои особенности. Транспортная сеть или система (ТС) может охватывать участки как магистральной и зоновых линий передачи, так и местных сетей. ТС органически объединяет сетевые ресурсы, которые выполняют функции передачи информации, контроля и управления (оперативного переключения, резервирования и т. д.). ТС является базой для всех существующих и планируемых служб интеллектуальных, персональных и других сетей. Информационной нагрузкой ТС SDH являются сигналы PDH. Аналоговые сигналы предварительно преобразуются в цифровую форму с помощью имеющегося на сети аналого-цифрового оборудования. Универсальные возможности транспортирования разнородных сигналов достигаются в SDH благодаря использованию принципа контейнерных перевозок. В ТС SDH перемещаются не сами сигналы нагрузки, а новые цифровые структуры — виртуальные контейнеры, в которых размещаются сигналы нагрузки. Сетевые операции с контейнерами выполняются независимо от их содержания. После доставки на место и выгрузки из виртуальных контейнеров (VC) сигналы нагрузки обретают исходную форму. Поэтому ТС SDH является прозрачной для любых сигналов.

ТС SDH содержит информационную сеть и систему обслуживания.

Архитектура информационной сети представляет собой функциональные слои, связанные между собой отношениями менеджер-агент. Все уровни выполняют определённые функции и имеют стандартизированные точки доступа. Каждый уровень оснащён собственными средствами контроля и управления и может создаваться и развиваться независимо. На рисунке 1.1 показана многоуровневая модель сети SDH, а в таблице 1.1 — соотношение указанных уровней с информационными структурами SDH.

Таблица 1.1 Соответствие уровней SDH с информационными структурами Указанное свойство SDH облегчает эксплуатацию сети и позволяет достичь наиболее высоких технико-экономических показателей. Сеть SDH содержит три типологически независимых слоя: каналов, трактов и среды передачи. Создание сетевых конфигураций, контроль и управление отдельными станциями и всей информационной сетью осуществляется программно и дистанционно с помощью системы обслуживания SDH. Система решает задачи обслуживания современных сетей связи: оптимизирует эксплуатацию аппаратуры разных фирм-производителей в зоне одного оператора и обеспечивает автоматическое взаимодействие зон разных операторов. Система обслуживания делится на подсистемы. Доступ к каждой SDH-подсистеме осуществляется через главный в этой подсистеме (шлюзовый) узел или станцию SDH.

В уровне среды передачи находятся самые крупные структуры SDH: синхронные транспортные модули (STM) [5], представляющие собой форматы линейных сигналов. Они же используются на интерфейсах сетевых узлов.

Административный блок AU-4 образуется по алгоритму:

C-4 + POH = VC-4,

VC-4 + AU PTR = AU-4,

где POH — трактовый заголовок VC-4;

AU PTR — указатель административного блока.

Цикл STM имеет период повторения 125 мкс и изображен в виде прямоугольной таблицы из 9 рядов и 270 столбцов (9 270 = 2430 элементов). Каждый элемент соответствует объёму информации 1 байт (8 бит) и скорости транспортирования 64 кбит/сек, а вся таблица — скорости передачи первого уровня SDH: 64 2430 = 155 520 кбит/сек = 155,520 Мбит/сек.

Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы: секционный заголовок (SOH), который состоит из заголовка регенерационной секции RSOH (первые три ряда) и заголовка мультиплексной секции MSOH (последние 5 рядов) и указателя административного блока (AU-указателя), т. е. указателя позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбец отводятся для нагрузки.

Для организации соединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-12. VC — блочная структура с периодом повторения 125 мкс или 500 мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый VC состоит из поля нагрузки C-n и трактового заголовка POH.

На рисунке 1.2 приведён пример логического формирования модуля STM-1 из потоков E1 2 Мбит/с по схеме Европейского института стандартов в области связи (ETSI), а на рисунке 1.3 — схема группообразования по схеме ETSI,

Где TU — субблок;

TUG — группа субблоков;

AUG — группа административных блоков;

FS — балласт, фиксированное пустое поле;

NPI — индикация нулевого указателя.

STM-1 = (((E1+<�байты>+VC-12_POH+TU-12_PRT)?3TUG-2)?7TUG-3+NPI+FSTUG-3)?3VC-4+VC-4_POH+FSVC-4+AU-PTR)?1AUG+RSOH+MSOH

STM-1=(((32E1+2байты+1VC-12_POH+1TU-12_PRT)?3TUG-2)?7TUG-3+3NPI+15FS_TUG-3)?3VC-4+9VC-4_POH+18FS_VC-4+9AU-4_PTR)?1AUG+3?9RSOH+5?9_MSOH .

Рис. 1.2. Пример формирования STM-1

Рис. 1.3. Схема группообразования по ETSI

1.2 Функциональные задачи и модули сетей SDH

Сеть SDH, как и любая другая сеть, строится из отдельных функциональных модулей ограниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального оборудования. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми самой сетью:

сбор входных потоков через каналы доступа в агрегатный блок, пригодный для транспортировки в сети SDH — задача мультиплексирования, решаемая терминальными мультиплексорами — TM сети доступа;

транспортировка агрегатных блоков по сети с возможностью ввода/вывода входных/выходных потоков — задача транспортировки решаемая мультиплексорами ввода/вывода — ADM, логически управляющими информационным потоком в сети, а физически — потоком в физической среде, формирующей в этой сети транспортный канал;

перегрузка виртуальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из одного сегмента сети в другой, осуществляемая в выделенных узлах сети, — задача коммутации, или кросс-коммутации, решаемая с помощью цифровых коммутаторов или кросс-коммутаторов — DXC;

объединение нескольких однотипных потоков в распределительный узел — концентраторзадача концентрации, решаемая концентраторами.

Восстановление (регенерация) формы и амплитуды сигнала, передаваемого на большие расстояния, для компенсации его затухания — задача регенерации, решаемая с помощью регенераторов;

Сопряжение сети пользователя с сетью SDHзадача сопряжения, решаемая с помощью оконечного оборудования — различных согласующих устройств, например, конверторов интерфейсов (шлюзов), конверторов скоростей (мостов).

Терминальный (оконечный) мультиплексор — (terminal multiplexer — TM) оконечное устройство сети с некоторым числом каналов доступа (электрических и оптических). Терминальные мультиплексоры имеют один или два оптических входа/выхода, называемых агрегатными. Два входа/выхода используются для повышения надёжности, которая обеспечивается схемой резервирования на 100% линии и групповой части аппаратуры. Эта схема резервирования называется 1+1. Кроме того, возможно резервирование частичное и стопроцентное отдельных групповых трактов, предоставляемых для каналов доступа. Условное обозначение TM приведено на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 — Терминальный мультиплексор (ТМ) Мультиплексор ввода/вывода (Add/Drop Multiplexer — ADM). Отличается от ТМ наличием двух или четырёх оптических агрегатных входов/выходов при том же числе каналов доступа, что и в ТМ. При этом у ADM различают западный и восточный агрегатные порты (интерфейсы). Мультиплексор ADM может выполнять функции кроссового коммутатора для цифровых потоков, определённых ступеней мультиплексирования (VC12, VC3, VC4). Коммутация может осуществляться путём переключения цифровых трактов или перестановками временных позиций. Условное обозначение ADM приведено на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 — Мультиплексор ввода/вывода (ADM)

Регенератор представляет собой вырожденный случай мультиплексора, имеющего один входной канал, — как правило, один оптический триб STM-N и один или два (при использовании схемы защиты 1+1) агрегатных выхода. Условное обозначение регенератора приведено на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 — Регенератор Регенератор применяется для увеличения расстояния между узлами сети.

Кроссовый коммутатор (Digital Cross ConnectsDXC) — устройство, позволяющее связывать различные каналы, закреплённые за пользователями, путём организации постоянных или временных перекрёстных соединений между ними. Кроссовые коммутаторы применяются в узлах большой пропускной способности, где необходимо гибкое управление нагрузкой различных направлений. Условное обозначение DXC приведено на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 — Кроссовый коммутатор (DXC)

В некоторых случаях мультиплексоры могут использоваться для объединения однотипных потоков нескольких удалённых узлов сети в одном распределительном узле, связанном с главной транспортной магистралью. Такое устройство называется концентратором.

В этом случае на маршруте (в линейном тракте) устанавливаются регенераторы для восстановления (регенерации) затухающего сигнала.

1.3 Трасса кабельной линии передачи

Исходя из задания на ДП при построении телекоммуникационной транспортной сети АНК «Башнефть» волоконно-оптическая линия связи должна быть построена способом подвески ОК на опорах высоковольтной линии передачи.

Такое решение принято на основании следующих особенностей сооружения ВОЛП по линиям электропередачи (ЛЭП) по сравнению с традиционным способом прокладки кабеля в грунт:

— уменьшение сроков строительства;

— отсутствие необходимости отвода земель и согласования с землепользователями, центральными и местными административными органами;

— уменьшение количества повреждений в районах городской застройки и промышленных зон;

— снижение капитальных и эксплуатационных затрат в районах с тяжелыми грунтами.

Трасса ВОЛП между пунктами п. Языково и г. Октябрьский ОАО АНК «Башнефть» определяется наличием существующих линий электропередачи.

Указанное решение приводит к отдельным особенностям построения ВОЛП. Так трасса строилась не всегда по кратчайшему пути между узлами связи, что целесообразно с точки зрения использования энергетического потенциала применяемого оборудования, а по существующим трассам ЛЭП.

Ниже в дипломном проекте рассматриваются такие случаи и предлагаются способы минимизации при разрешении таких трудностей.

Трасса волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) разделяется на 4 участка:

1 ПС (п. Языково) — ТУБР (г. Кандры) — 63,6 км;

2 ТУБР (г. Кандры) — п. Серафимовский — 28 км;

3 п. Серафимовский — г. Октябрьский- 45,21 км;

4 г. Октябрьскийг. Туркменево — 3,16 км.

Общая протяженность трассы 139,97 км.

Спуск с опор ВЛ и заходы в здания производятся в соответствии с правилами проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 110 кВ и выше.

Подробное описание проектируемой трассы ВОЛП возможно только после натурного обследования.

1.4 Характеристика узлов связи

Согласно техническому заданию необходимо организовать передачу информации между объектами АНК ''Башнефть'' на участке от ПС Языково (Башкирэнерго) до цеха связи АНК Башнефть в г. Октябрьский.

На данном участке расположено 19 объектов: Туймазинское управление буровых работ (Кандры), НП НГДУ ОН (Копей-Кубово), р/мачта (Тюпкильды), узел связи Серафимовский, ЦДНГ-3 (центр добычи нефти и газа), база светлых продуктов, ТГПЗ (Туймазинский газоперерабатывающий завод — Туймазы), ПРЦЭ и Э (производственный цех по энергообеспечению), р/мачта (Нарышево), ЦДНГ-1, база БНС (Уруссу), база ППН (пункт подготовки нефти), ЦДНГ-4, база ЦАП (центр автоматизации производства Туркменево), ППД (цех поддержания пластового давления), СМЦ (строительно-монтажный цех), Октябрьский цех связи.

Основные преимущества волоконно-оптических систем передачи — увеличение пропускной способности и сокращение числа промежуточных пунктов ВОЛП.

Становится очевидной необходимость строительства волоконно-оптической линии связи между уфимской и Западной зоной АНК «Башнефть». Это позволит обеспечить оперативность, достоверность и надежность передачи всех видов информации, объем которой постоянно возрастает.

Для выделения направления связи на Серафимовский, Октябрьский установлено оборудование на УС Языково.

2. Проектирование волоконно-оптической линии передачи Проектирование волоконно-оптической линии передачи именно в данном (западном) направлении обусловлено расширением телекоммуникационной сети АНК «Башнефть» .

2.1 Обоснование и расчет уровня ТКС

Расчет уровня телекоммуникационной системы (ТКС) фактически сводится к определению количества каналов для используемой в настоящем проекте древовидной топологии.

Рекомендациями G.707, 708, 709 определены скорости транспортирования SDH и их соответствие уровням цифровой иерархии. В таблице 2.1 приведены уровни SDH, рекомендованные МСЭ-T к настоящему времени. Число синхронных транспортных модулей (STM) в таблице 2.1 приведено для случая использования только 2 Мбит/с портов.

Таблица 2.1 Скорости транспортирования в системах с SDH

Суммарный цифровой поток между узлами связи равен 21 потоку Е1.

Скорость потока для передачи телефонного трафика

Мбит/с

Мбит/с

Скорость потока с учетом трафика передачи данных

V_общ=V+100,[Мбит/с]

V_общ=27,672+100=127,672 Мбит/с Для обеспечения полученной скорости можно использовать транспортную систему SDH с временным форматом STM-1, что соответствует скорости 155,520 Мбит/с.

2.2 Выбор и характеристика транспортной системы

2.2.1 Выбор оборудования

Исходной информацией для выбора ВОСП является количество организуемых цифровых потоков различного уровня. Таким образом, выбор ВОСП определяется характером передаваемой информации, а также числом организуемых каналов.

Обычно к ТКС PDH используется наименование «система передачи», а к ТКС SDH — «транспортная система» .

Волоконно-оптической системой передачи или транспортной системой называется совокупность активных и пассивных устройств, предназначенных для передачи (транспортирования) информации на расстояние по ОВ с помощью оптических волн. Следовательно, ВОСП — это совокупность электрических и оптических устройств и оптических линий передачи для создания, обработки и передачи (транспортирования) оптических сигналов.

Волоконно-оптической линией передачи (ВОЛП) понимается совокупность физических цепей, линейных трактов систем передачи, имеющих общие среду распространения (ОК), линейные сооружения и устройства их технического обслуживания и управления.

Большинство ВОСП работают по ОК по двухволоконной схеме, когда для передачи информации в одном направлении используется одно ОВ, а для передачи в другом направлении — второе ОВ, расположенное в том же ОК.

Результаты расчета предполагаемого трафика телефонной связи и передачи данных показывают, что для его передачи требуется 768 основных цифровых каналов (ОЦК) 64 кбит/с. Это определяет скорость передачи группового сигнала соответствующую первому уровню синхронной цифровой иерархии — STM-1 (155 Мбит/с).

В качестве оборудования магистральной связи предлагается использовать телекоммуникационную систему SDH уровня STM-1 FlexGain A155, выпускаемую ЗАО НТЦ «НАТЕКС». Такой выбор обусловлен с одной стороны достаточностью потока STM-1 для передачи рассчитанного трафика, а с другой стороны данное оборудование уже использовано на магистральной телекоммуникационной сети АНК «Башнефть». Использование однотипного оборудования существенно облегчает задачу мониторинга и управления в рамках обслуживания транспортной сети.

Рассмотрим основные технические характеристики оборудования А-155.

2.2.2 Описание оборудования FlexGain A155

Основные технические характеристики

FlexGain A155 представляет собой мультиплексор ввода/вывода первого уровня синхронной цифровой иерархии STM-1.

С использованием мультиплексора FlexGain A155 можно строить линейные (цепочечные), кольцевые и смешанные сетевые структуры. Сетевые узлы соединяются волоконно-оптическими линиями с параметрами, соответствующими рекомендациями G.652.

FlexGain A155 может использоваться как:

— оконечный мультиплексор STM-1 с максимальной емкостью 63? VC12 и возможностью резервирования 1+1;

— регенератор потока STM-1, емкостью регенерирования 2? VC4;

— мультиплексор ввода/вывода с максимальной емкостью нагрузки 4? STM-1;

— как соединительная точка в ЛВС (особая функция дает возможность организации до 3-х линий связи с общей емкостью 3? VC3).

Управление мультиплексором осуществляется с помощью HTTP навигатора:

— локально, через интерфейс Ethernet 10Вase-T;

— удаленно, по каналам DCC;

— сетевой системой управления FlexGain VIEW по протоколу SNMP.

Использование локального терминала с эмуляцией VT100 необходимо для первичной настройки мультиплексора и для конфигурации параметров портов управления. Управление сетевыми элементами производится через каналы DCC байтами D1 — D3 (или D4 — D12) по STM-1 или через внешние интерфейсы Ethernet (ETH) и Р (MNGT) мультиплексоров.

Функции управления:

FlexGain A155 может устанавливаться в 19″ или ETSI стативах.

Он состоит из:

— металлического каркаса (кассеты) с материнской платой, на которой реализованы: блок мультиплексора, контроллер, блок переключения потоков, блок синхронизации, блок электропитания 48 В и блок интерфейсов компонентных потоков 21?2 Мбит/с;

— съемного модуля вентиляторов;

— 4-х модулей интерфейсов, каждый из которых может быть:

— 1С1.1 или 1С1.2 оптическим модулем (FG A155 1С1.1 или FG A155 1С1.2 модуль), позволяющий соединить VC4 или 3? VC3, или 63? VC12, либо комбинацию соединений VC3/VC12;

— модулем расширения компонентных потоков 21?2Мбит/с, с интерфейсом G.703/120 Ом (FG A155 Trib 21?2 модуль), обеспечивающим 21 соединение по VC12;

Технические характеристики FlexGain A155 приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Технические характеристики

Функциональная блок-схема мультиплексора FlexGain A155 представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Функциональная блок-схема мультиплексора FlexGain A155

Мультиплексор имеет два входа для подачи электропитания — основной и резервный. Оба входа рассчитаны на подключение к источникам питания постоянного тока с напряжением -48/-60 В. Входы защищены диодами и фильтрами от импульсных помех.

Матрица кросс-коммутации обеспечивает обработку агрегатного канала STM-1 на уровне управляемых транспортных модулей VC-12, VC-3 и VC-4.

Интерфейсный модуль 21×2 Мбит/с выполняет следующие функции:

— линейное кодирование HDB3;

— мультиплексирование в формате nх2 Мбит/с;

— формирование групп трибутарных блоков TUG-3;

— формирование административных блоков AU-4.

Функциональное описание мультиплексора

Функциональные блоки FlexGain A155, смоделированные согласно стандарту G.783, представлены ниже в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Функциональные блоки FlexGain A155

Гарантированное затухание, допустимое между передающей и принимающей сторонами в соответствии с рекомендацией ITU-T G.957 (10^-10 BER), приведено в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Характеристики оптических приемопередатчиков

Технические параметры оптического приемопередатчика IС-1.1 аппаратуры SDH уровня STM-1 FlexGain A155 приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 Технические параметры оптического приемопередатчика

Организация транспортной сети предполагает не только построение магистральной линии, но и доставку трафика для многочисленных абонентов нуждающихся в небольшом количестве телефонных линий и в возможности подключения к сети передачи данных (или объединении локальной ЛВС с корпоративной сетью).

Для этих целей в настоящем проекте предлагается применить относительно новую разработку НТЦ «НАТЕКС» — оборудование абонентского выноса DLC-1100E. Выбор данного оборудования позволит не только решить указанную задачу, но и обеспечить встраивание DLC-1100E в общую систему управления и мониторинга.

По своей архитектуре оборудование DLC представляет собой мультиплексор временного разделения с широким набором пользовательских и линейных интерфейсов. В станционном терминале мультиплексора обеспечивается объединение множества абонентских или соединительных линий в один высокоскоростной цифровой групповой поток, в абонентских терминалах производится обратное разуплотнение индивидуальных каналов. Абонентские терминалы устанавливаются в местах концентрации абонентов.

Важной функциональной возможностью мультиплексора DLC-1100E является функция автоматической динамической концентрации. Временные интервалы в соединительной линии Е1 закрепляются за определенной абонентской линией только на время разговора. Это означает, что 30 ОЦК соединительной линии с учетом статистического распределения нагрузки, может быть достаточно для обслуживания большого числа абонентов.

Рассмотрим основные технические характеристики оборудования абонентского выноса DLC-1100E.

Ниже приведено его описание.

2.2.3 Описание оборудования DLC-1100E

Для предоставления абонентам телефонной связи и канала передачи данных используется новое оборудование DLC-1100E — цифровая система абонентского выноса. Считаю, что это достаточно корректное техническое решение проблемы, т.к., во-первых, данная система производится той же фирмой-изготовителем, что и аппаратура, предназначенная для организации транспортной сети. Во-вторых, в нее также встраивается SNMP-агент, который предназначен для системы управления.

Данное оборудование представляет собой комплекс аппаратуры, предназначенный для организации выноса номерной емкости и цифровых интерфейсов передачи данных по существующим трактам Е1 или используя собственные оптические модемы.

Для более полного представления ниже рассматриваются следующие блоки: кассета DLC, модуль центрального процессора CPU, модуль управления дополнительной кассеты ЕВС, модуль организации связи с дополнительной кассетой ELU, источник питания станционного полукомплекта L-PSU, источник питания абонентского полукомплекта R-PSU, модуль интерфейса Е1 Е1Х-ХСVR, плата волоконно-оптического интерфейса FO-XCVR, плата подключения станционных окончаний LI-POTS, плата подключения абонентских окончаний RI-POTS, сетевой блок LAN N?64, приемопередатчик STM-1 STM1-XCVR. Данные модули обязательно необходимо использовать, чтобы выполнить поставленную задачу.

Кассета DLC

Кассета представляет собой конструктив из 26 посадочных мест, собранный из нержавеющей стали с нанесенным эмалированным покрытием.

Модуль центрального процессора (CPU)

Модуль центрального процессора отвечает за контроль всей системы DLC-1100Е. CPU проводит первоначальную диагностику системы, следит за изменением ее конфигурации, проводит детектирование сбоев и генерацию аварийных сообщений. Помимо этого, CPU производит выбор источника синхронизации, и при наличии внешнего источника синхронизации CPU синхронизирует систему от него. CPU содержит в себе локальный генератор синхросигнала, отличающийся высокой стабильностью.

CPU контролирует прохождение вызовов в системе DLC-1100Е. Центральный процессор резервирует канальные интервалы для устанавливающихся соединений и освобождает после прекращения соединения. При сбое основного канала CPU обеспечивает автоматическое переключение трафика на резервный канал при резервировании трактов.

Модуль управления дополнительной кассеты (ЕВС)

Плата ЕВС обеспечивает микропроцессорное управление и контроль соответствующей кассеты. Она обеспечивает связь между интерфейсными платами дополнительной кассеты и платой процессора основной кассеты. Соединение устанавливается между платами ЕВС и ELU по многомодовому оптическому волокну. ЕВС транслирует системные команды, так же как команды диагностики и управления в кассету расширения. ЕВС устанавливается вместо платы процессора и при необходимости может дублироваться.

Модуль организации связи с дополнительной кассетой (ELU)

Карта ELU обеспечивает системное соединение между основной кассетой и каждой кассетой расширения. Платы ELU и ЕВС обеспечивают передачу управляющих команд от платы CPU к соответствующей кассете расширения.

Источник питания станционного полукомплекта (L-PSU)

Источник питания предназначен для преобразования станционного напряжения в сервисные напряжения, необходимые для питания плат пользовательских интерфейсов и управления системой DLC-1100Е.

Источник питания абонентского полукомплекта (R-PSU)

Источник питания предназначен для преобразования станционного напряжения в сервисные напряжения, необходимые для питания плат пользовательских интерфейсов и управления системой DLC-1100Е. Для питания каждой кассеты требуется только один модуль R-PSU.

Модуль интерфейса Е1 (Е1Х-ХСVR)

Модуль Е1Х-ХСVR обеспечивает стандартный Е1 G.703 интерфейс и служит для передачи 30 канальных интервалов со скоростью 64 кбит/с каждый. Каждый из этих канальных интервалов может содержать аналоговую или цифровую информацию от интерфейсных плат (телефонии, передача данных). Резервированием канальных интервалов под трафик и их освобождением управляет модуль CPU.

Плата Е1Х-ХСVR предназначена для подключения к мультиплексорам, телефонным станциям и различным системам передачи, удовлетворяющих спецификации Е1 G.703 и работающих на скорости 2,048 Мбит/с. Плата использует линейное кодирование HDB3, имеет встроенный алгоритм расчета ВЕR и анализирует качество работы тракта.

Плата волоконно-оптического интерфейса (FO-XCVR)

Плата волоконно-оптического интерфейса системы DLC-1100Е предназначена для передачи информации между кассетами по одномодовому волоконно-оптическому кабелю со скоростью 49,152 Мбит/с. Такая скорость обеспечивает передачу 720-ти каналов со скоростью 64 кбит/с. Каждый из этих каналов может содержать аналоговую или цифровую информацию от интерфейсных плат (телефония, передача данных). Резервированием каналов под трафик и их освобождением управляет модуль CPU.

Блок содержит приемник и передатчик на донной плате. И к приемнику, и к передатчику подключается оптоволоконный кабель.

В блоке FO-XCVR используется одномодовое оптоволокно, лазер, работающий на длине волны 1310 нм и приемник PINFET, который позволяет устанавливать длину пролета линии связи без ретрансляции до 60 км. Одномодовые коннекторы FC/PC используются вследствие их компактного размера.

Плата подключения станционных окончаний (LI-POTS)

Модуль станционных окончаний служит для организации шести телефонных трактов. Модуль включается на станционной стороне.

Модуль поддерживает сигнализацию абонентским шлейфом и эмулирует работу телефонного аппарата. Он обеспечивает детектирование сигнала вызова, передачу состояния станционного шлейфа на удаленную систему и обеспечивает отбой.

Плата подключения абонентских окончаний (RI-POTS)

Модуль абонентских окончаний служит для организации шести телефонных интерфейсов. Модуль включается на абонентской стороне.

Модуль поддерживает сигнализацию абонентским шлейфом и эмулирует работу АТС. Он обеспечивает передачу сигналов вызова, передает на станционную сторону различные состояния абонентского шлейфа, такие как поднятие трубки, набор номера, отбой.

Сетевой блок (LAN N?64)

Блок LAN обеспечивает интерфейсы Ethernet 10BaseT для подключений типа «точка-точка». Блоком LAN оснащаются терминалы LET и RST. Полоса на стороне WAN ограничена от 64 кбит/с до 2048 кбит/с.

Блок LAN поддерживает один сетевой порт, используя электрические интерфейсы 10BaseT. Порт 10BaseT совместим с любым другим оборудованием 100BaseT.

Сетевая карта может автоматически настраиваться на различную скорость передачи трафика между LAN и WAN.

Блок LAN может применяться для всех типов общих и частных сетей передачи данных. Нет необходимости использовать блок LAN и в терминалах LET, и в терминалах RST. Он может работать с любым интерфейсом N?64к, таким как V.35 и RS449.

Приемопередатчик STM-1(STM1-XCVR)

Приемопередатчик STM1-XCVR подключается к оптоволоконному кабелю для передачи данных между СОТ и RT.

В блоке STM1-XCVR используется одномодовый оптоволоконный кабель (1310 нм), и расстояние между двумя узлами составляет более 60 км. Все оптоволоконные приемопередатчики являются стандартными модулями и гарантируют надежность приема передачи STM-1.

Интерфейсный блок сетевого управления (NMI)

Интерфейсный блок сетевого управления DLC-1100Е обеспечивает интерфейс с Сетью управления телекоммуникациями (TMN) через карту SNMP (SNMPv1 и SNMPv2) или агент Q3 для того, чтобы управлять (неисправность, конфигурация, рабочие характеристики, безопасность и управление учетными записями) системами DLC-1100Е. Карта NMI поддерживает интерфейсный разъем 10 Base RJ-45 для доступа к локальной сети (LAN).

Оборудование DLC позволяет подключить любые типы абонентских устройств, как аналоговых (телефон, факс, модем), так и цифровых (ЭВМ, маршрутизаторы и т. д.).

Концентратор DLC-1100E является высоконадежным и простым в установке и эксплуатации устройством. «Общие» модули оборудования (кассеты, источники питания, блоки аварийной сигнализации) являются универсальными.

2.2.4 Характеристики оптического кабеля

При проектировании оптических цифровых линий передачи необходимо принять оптимальные решения по выбору типа оптического кабеля. Выбор ОК для проектируемой ВОЛП осуществляется исходя, из следующих основных требований.

1) Число ОВ в оптическом кабеле и их тип — одномодовые, градиентные, многомодовые — определяются требуемой пропускной способностью с учетом развития сети на период 15 — 20 лет, выбранной системой передачи (транспортной системой), схемой организации линейного тракта (однокабельная однополосная) и с учетом резервирования.

2) и станционных условиях. Затухание и дисперсия ОВ в ОК, зависящие от излучения, должны обеспечивать заданную (или максимальную) длину РУ и высокую экономичность ВОСП и ВОЛС, которые должны конкурировать с существующими системами передачи на базе симметричных и коаксиальных кабелей.

3) Защитные покровы и силовые элементы ОК должны обеспечивать необходимую защиту ОВ от механических повреждений и воздействий, достаточную надежность работы ОК. Кабель должен допускать прокладывание примерно такое же, как и большинство электрических кабелей.

4) Кабель должен с малым затуханием, достаточной легкостью и за приемлемый отрезок времени сращиваться в муфтах ОК и соединяться с помощью разъемов в полевых условиях.

5) Механические и электрические свойства ОК должны соответствовать их конкретному применению и условиям окружающей среды, включая стойкость к воздействию статических и динамических нагрузок, влаги, содержанию ОК под избыточным воздушным давлением для обеспечения достаточной надежности работы в течение проектируемого срока эксплуатации ОК.

6) Отдельные световоды в кабеле должны быть различимы для их идентификации.

Оценивая параметры и конструкцию ОК применительно к различным звеньям сети связи, при проектировании ВОЛС следует придерживаться следующих рекомендаций (таблица 2.6).

Таблица 2.6 Оптические кабели для различных звеньев ВСС

Для магистральной связи рекомендуется использование кабеля ОКЛ с одномодовыми волокнами, обеспечивающими на волне 1,55 мкм большие дальности связи и число каналов. Кабели содержат 4, 8, 16 одномодовых ОВ с градиентным показателем преломления и коэффициентом затухания 0,2 … 0,3 дБ/км. Подвесные оптические кабели могут применяться на любом из участков сети связи (магистральном, внутризоновом, местном и внутриобъектовом). При этом могут применяться следующие виды подвески:

— самонесущие ОК;

— в грозозащитном тросе (ОКГТ);

— в фазном проводе;

— прикрепляемые к тросу;

— навивные на трос или фазный провод.

Волоконно-оптические кабели, используемые для подвески на ЛЭП в энергосистемах, должны соответствовать ряду специфических требований:

— они не должны повреждаться при аварийных режимах на высоковольтных линиях и при многочисленных коммутациях в энергосистемах;

— они должны быть защищены от внешних воздействий;

— они должны обладать высокими механическими характеристиками;

— срок службы должен быть не менее 40 лет;

— они должны работать при высоких напряженностях электрических полей и высоком коронирующем эффекте фазных проводов.

Для проектируемой магистрали, т.к. в корпоративной сети ПТУС АНК «Башнефть» используется кабель ОКЛЖ, п. Языково — г. Октябрьский выбирается один из выпускаемых отечественной кабельной промышленностью ЗАО «СОКК» кабель оптический самонесущий, диэлектрический для воздушной прокладки типа ОКЛЖ-01−6-28−10/12, применяемый для подвески на опорах контактной сети электрифицированных железных дорог и линий электропередачи, воздушных линий передачи и городского энергохозяйства.

Параметры кабеля описаны в таблице 2.7.

Таблица 2.7 Параметры кабеля ОКЛЖ

На рисунке 2.1 представлена конструкция кабеля ОКЛЖ.

Корнинг LEAF® CPC6 (Рекомендация МСЭ-Т G.655) 10/125 мкм. Одномодовое ОВ с ненулевой смещенной дисперсией, с большей эффективной площадью для светового потока.

После выбора ОК с одномодовыми ОВ целесообразна предварительная оценка соответствия пропускной способности ОВ, зависящей от его дисперсионных свойств, скорости передачи ВОСП в линейном тракте.

В нашем случае выбрана система SDH STM-1, где В = 155,52 Мбит/с.

Дисперсия — это рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Под дисперсией понимают увеличение длительности (расширение) импульса оптического излучения при распространении его по ОВ. Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон ОВ, но и существенно снижает дальность передачи сигналов, так как чем длиннее линия, тем больше расширение импульсов.

В одномодовых ОВ межмодовая дисперсия отсутствует (передается одна мода). Уширение импульса обусловлено хроматической дисперсией, которую, разделяют на материальную и волноводную. Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью групповой скорости моды от частоты и определяется профилем показателя преломления ОВ.

2.2.5 Определение длины регенерационного участка Длина регенерационного участка (РУ) определяется по формуле:

(2.1)

где — уровень мощности сигнала передатчика в точке стыка S;

— уровень мощности сигнала на входе приемника в точке стыка R;

— мощность дисперсионных потерь (1 дБ);

— энергетический запас на старение оборудования (4 дБ);

— число строительных длин кабеля;

— потери энергии на стыках строительных длин (0,02 дБ);

— число разъемных соединений между точками S и R (2);

— потери энергии на разъемном соединении (0,06 дБ);

— коэффициент затухания кабеля (0,22 дБ);

— запас на повреждение кабеля (0,01 дБ);

Величины и зависят от типа интерфейса, в нашем случае соответственно -34 дБ и -5 дБ.

Длина проектируемого участка L=140 км. По формуле 2.2 определяем число строительных длин кабеля.

(2.2),

где — строительная длина кабеля (4 км).

км определим по формуле (2.3)

(2.3)

где D — динамический диапазон (20−26 дБ);

км Расчет длины РУ по значению дисперсии производится с целью определения совместимости полосы пропускания кабеля с требуемой скоростью передачи сигнала.

(2.4)

где (2.5)

— ширина полосы оптического излучения (0,1 нм);

— затухание кабеля (0,36 дБ/км);

пс;

Подставляем данные в формулу (2.4)

МГц По результатам расчетов можно сделать вывод, что аппаратура и кабель выбраны с техническими данными обеспечивающими запас по широкополосности на участке регенерации.

2.2 Организация периферии транспортной сети ВОЛП п. Языково — цех связи г. Октябрьский

Теперь нужно расставить периферийное оборудование на объектах находящихся в Западной зоне.

Расстояния от оконечных и промежуточных пунктов до объектов:

ОЦС — СМЦ — 1,8 км;

ОЦС — ППД -1,4 км;

ОЦС — ЦДНГ-4 — 13,76 км;

ЦПРС — Нарышево — 3,7 км;

ЦПРС — База ППН — 10,7 км;

ЦПРС — база БНС — 13,7 км;

ЦПРС — ЦДНГ-1 — 6,65 км;

ЦПРС — ПРЦЭиЭ — 8,65 км;

ЦПРС — База СП -24,15 км;

ЦПРС — ЦДНГ-3 — 24,25 км;

УС Серафимовский — ТГПЗ — 27,6 км;

ТУБР — НП НГДУ ОН — 33,6 км;

ТУБР — Тюпкильды р/мачта — 30,6 км.

На данных объектах будет установлена система DLC-1100E — устройство абонентского выноса производства ЗАО «НТЦ НАТЕКС» .

Технические данные представлены в таблице 2.12

Таблица 2.12 Параметры передачи

Расчет уровня сигнала произведем для участка самой длинной протяженности — ТУБР — НП НГДУ ОН, которое составляет 33,6 км.

Уровень сигнала после первого разъемного соединителя на ПС Языково

Р_р1=-6−0.5=-6.5 дБм Уровень сигнала после второго разъемного соединителя на ТУБР

Р_р2=-6.5−33.6*0.36−0.1*6−0.5=-19.7 дБм Вывод: обеспечивается безискаженная передача сигнала, т.к. -19,7 дБм не выходит за пределы минимального уровня приема -34 дБм.

Все параметры ВОЛП не превышают предельно допустимых значений. На базе данной ВОЛП построим структуру телекоммуникационной сети. Организация транспортной сети рассмотрена в следующей главе.

3. Организация транспортной сети

3.1 Анализ ресурсов существующей линии связи

В настоящее время на телефонной сети ОАО АНК «Башнефть» функционирует цифровая первичная сеть SDH, ресурсы которой использованы для реализации передачи данных и телефонной связи.

Сеть реализована на мультиплексорах FlexGain A155 научно-производственного центра НАТЕКС. В настоящее время в цифровой первичной сети имеются свободные канальные и физические ресурсы.

Существующая линия связи в г. Октябрьский построена на медном кабеле МКСБ 4×4×1,2 и организует 3 потока Е1 с использованием модемов FlexDSL PAM, оборудования волоконно-оптического тракта ОМС-4М, БОЛТ оборудования ИКМ-15/30. Причем на участке УС Языково — УС Субханкулово арендуются 4 потока Е1. В связи с потребностью еще дополнительно 11 потоков Е1 (см. рис. 3.1), такой организации линии связи в западную зону явно недостаточно. Поэтому для обеспечения необходимого нам количества потоков лучше построить транспортную сеть первого уровня STM-1 технологии SDH.

3.1.1 Описание функционирования сети на участке п. Языковог. Октябрьский

Данный дипломный проект направлен на организацию транспортной телекоммуникационной сети технологии SDH в г. Октябрьский.

Магистральная линия связи Языково — Октябрьский, общая протяженность которой 139,97 км, разделена на четыре участка, это обусловлено тем, что в трех промежуточных пунктах ТУБР, Серафимовском и Туркменево необходимо выделить 200, 36, и 60 каналов соответственно.

Рис. 3.1. Схема распределения потоков на участке п Языково — г. Октябрьский Основой транспортной сети будут мультиплексоры ввода-вывода FlexGain A155, т.к., во-первых, данное оборудование установлено на других линиях связи корпоративной сети АНК «Башнефть», во-вторых, применение этих мультиплексоров обеспечит единую систему управления.

Таким образом, построенная транспортная сеть позволит объединить сетевые ресурсы, которые выполняют функции передачи информации, контроля и управления.

В двух пунктах — УС Серафимовский и Октябрьском цехе связи — установлены цифровые АТС.

В Серафимовском узле связи установлена цифровая станция NEAX 7400 M140 ICS, а в Октябрьском цехе связи — NEAX 7400 M140 IМХ.

Для организации соединений между ЦАТС используются потоки Е1, по два потока для каждого направления. Один, из которых используется для сетевого управления (Net Fusing) ЦАТС NEC, а второй в качестве соединительной линии с сигнализацией по ОКС-7 (CCIS).

Зная характеристики каждого блока или карты системы DLC-1100Е, можем описать работу системы в целом.

В первом промежуточном пункте ТУБР установлена станция М-200, которая обслуживает абонентов в ТУБР, а вот объекты, относящиеся к ТУБР: Копей-Кубово и Тюпкильды необходимо обеспечить телефонным трафиком на 36 абонентов и трафиком передачи данных. Для этого оборудование DLC-1100Е устанавливается в узле связи Серафимовский и размещаются в нем следующие модули: 3 модуля Е1Х-ХСVR для передачи данных и телефонии, которые соединяются с мультиплексорами SDH, 6 модулей LI-POTS, т.к. один LI-POTS рассчитан на 6 станционных оконечных шлейфов схем обычной телефонной сети для подключения станционных окончаний, модуль CPU и модуль L-PSU для питания станционного полукомплекта.

На всех остальных объектах установим оборудование абонентского выноса DLC-1100Е, но содержимое его не всегда будет одинаковым, т.к. это зависит от номерной емкости.

Модули CPU и L-PSU (R-PSU) устанавливаются в обязательном порядке в каждом оборудовании DLC-1100Е.

В ТУБР в оборудование DLC-1100Е необходимо разместить 3 модуля Е1Х-ХСVR, два блока оптоволоконного приемопередатчика FO-XCVR, обеспечивающих связь с объектами Копей-Кубово и Тюпкильды. На объектах же в DLC-1100Е нужно установить по одному блоку FO-XCVR и по три карты RI-POTS рассчитанных на 18 абонентов. В Копей-Кубово также требуется установить сетевую карту LAN для поддержания здесь локальной сети.

Чтобы обслужить остальные объекты в октябрьском цехе связи со станции NEAX 7400 M140 IМХ необходимо выделить 290 номеров, из которых 60-ю номерами обеспечить ЦАП Туркменево. Для этого требуется установить здесь DLC-1100Е и разместить в нем не менее 10 модулей абонентского выноса RI-POTS, одну сетевую карту для подключения локальной вычислительной сети через интерфейс Ethernet 10/100Base-T и 5 блоков приемопередатчиков FO-XCVR необходимых для соединения с объектами: ЦДНГ-1, ЦДНГ-3, Уруссу база БНС, ППН и ПРЦЭ и Э. Встроив карту STM-1 (обоснование ниже) присутствие мультиплексора ввода/вывода FlexGain A155 в туркменевской базе ЦАП не требуется.

Для обеспечения связью пункта Нарышево необходимо установить оптическую карту в ПРЦЭиЭ и соответственно в Нарышево. А также встроить в Нарышево 3 карты RI-POTS. В ЦДНГ-1 достаточно установить 1 карту RI-POTS, сетевую карту LAN и в обязательном порядке FO-XCVR.

Т.к. нужно выделить по 12 номеров в базу светлых продуктов (БСП) и ТГПЗ, вынесем данную номерную емкость со станции 7400 M140 IМХ в цехе связи Октябрьский. Соединение с данными пунктами осуществляется через ЦДНГ-3, соответственно, дополним присутствующее там оборудование абонентского выноса двумя приемопередатчиками FO-XCVR. А в ТГПЗ и БСП встроим в DLC-1100Е по два модуля RI-POTS и по одному FO-XCVR.