Телекоммуникационные системы передачи

• Введение
• 1. Пересчет нагрузки и выбор уровня STM
• 2. Способ защиты информации 1+1 SNCP
• 3. Выбор типа кабеля
• 4. Выбор типа аппаратуры для заданной сети
• 5. Расчет длины регенерационного участка
• 6. Разработка схемы организации связи
• 7. Разработка схемы сети синхронизации
• 8. Разработка схемы управления сети
• 9. Комплектация оборудования
• Заключение
• Список литературы

В настоящее время на сети электросвязи Российской Федерации (СЭ РФ) широко внедряются современные телекоммуникационные системы передачи с использованием «высоких технологий» и, в частности, системы передачи синхронной цифровой иерархии (SDH), работающие по волоконно-оптическим линия связи, цифровым радиорелейным и спутниковым линиям связи. В то же время в эксплуатации находятся системы передачи плезиохронной цифровой иерархии (PDH), работающие в основном, по электрическим линиям связи. Таким образом в структуре СЭ РФ функционирует цифровая сеть передачи информации, основанная на применении систем передачи PDH и SDH, при помощи которых организуются стандартные цифровые каналы и тракты.

В данном курсовом проекте нам необходимо организовать связь между заданными пунктами. Разработать схему организации связи, синхронизации и управления. Произвести комплектацию оборудования. А также оценить показатели качества данной сети.

1. Пересчет нагрузки и выбор уровня STM

Рисунок 1. Заданная топология сети.

Основой построения ЦСП — PDH является сигнал Е1 — первичный цифровой поток, являющийся первым уровнем PDH. Структура цикла Е1, соответствующая рекомендациям МСЭ-Т G.703, G.704, содержит 32 восьмиразрядных канальных интервалов (КИ), из которых два предназначены для передачи сервисных сигналов (0КИ и 16КИ), а 30КИ — для передачи информации. Скорость передачи Е1 — 2,048 Мбит/с.

В пунктах N и M координатные АТС, поэтому пересчет нагрузки, выраженной в Эрлангах, в потоки Е1 для направлений ВN и ВM производится по следующим формулам:

Направление ВN:

Vсл = 1,46*40+3,3=61,7, N_Е1= =3,2 333

Направление ВM:

Vсл = 1,46*50+3,3=76,3

N_E1=

Для остальных направлений пересчет нагрузки производится по таблице пересчета.

ВА: 60 (Эрл) =46,9472Е1

ВБ: 45 (Эрл) =33,4

ВС: 35 (Эрл) =24,6

ВК: 20 (Эрл) =12

АБ: 35 (Эрл) =24,6

АС: 30 (Эрл) =20,3

БС: 46 (Эрл) =34,3

Для высокоскоростной передачи данных могут быть выделены канальные интервалы Е1. Например, для передачи данных со скоростью 2 В необходимы 2КИ, для передачи данных со скоростью D (16кбит/сD64кбит/с) используются позиции 16КИ (либо весь 16КИ). В данном случае D=16кбит/с т. е.4D на 1КИ.

Таблица 1 — Дополнительное число цифровых потоков на сети:

Представим рассчитанную нагрузку по направлениям в виде таблицы.

Таблица 2 — Нагрузка между АТС.

В данном курсовом проекте используем способ защиты SNCP 1+1. Поэтому самый нагруженный пункт будет В=280Е1.

Так как нагрузка не переходит из одного кольца в другое, то заданную топологию можно представить в виде кольца уровня STM-16 и кольца уровня STM-1.

Рисунок 2. Выбор уровня STM.

телекоммуникационная кабель передача сеть

2. Способ защиты информации 1+1 SNCP

Главное преимущество кольцевой архитектуры SNCP (1+1) — простота организации защиты типа (1+1) благодаря наличию в мультиплексоре двух отдельных (запад и восток) оптических агрегатных входов/выходов. При этом может быть организована защита трафика путем передачи информации по двум направлениям одновременно — основному и резервному, на приеме выбирается лучший, или организована защита отдельных секций передачи путем переключения всего трафика на резервное кольцо. Групповые тракты в кольце защищаем передачей потоков в двух встречных направлениях. Для «радиально-кольцевой» топологии" мультиплексорные секции защищаются по способу 1+1, групповые тракты в кольце защищаем передачей потоков в двух встречных направлениях. В конфигурации (1+1) сигнал STM-N при передаче посылается и по тестируемому пути. При аварии система перенаправляет весь трафик по резервному пути по команде полученной от системы управления. Кроме того, производится защита аппаратуры (резервируются наиболее ответственные узлы). Сами мультиплексоры предусматривают защиту основных блоков.

Таким образом, для реализации данного проекта будем использовать защиту групповых трактов 1+1 (100% резервирование) с частичной защитой мультиплексорных секций (реализуется за счет возможностей мультиплексоров). Переключения в кольце позволяют локализовать поврежденные участки линии или мультиплексоры.

3. Выбор типа кабеля

В данном курсовом проекте использую кабель фирмы Corning:

ОКЛК-01−5-10−10/125−0,36/0,22−3,5/18−7,0.

Кабель предназначен для прокладки в грунтах всех категорий (в том числе подверженных мерзлотным деформациям), в кабельной канализации, коллекторах, тоннелях, шахтах, на мостах и эстакадах, а также через болота и водные переходы.

Коэффициент затухания не более 0,36 дБ/км и дисперсией не более 3,5 пс/ (нм*км) на длине волны 1,31 мкм и не более 0,22 дБ/км и дисперсией не более 18 пс/ (нм*км) на длине волны 1,55 мкм.

Параметры эксплуатации

Температурный диапазон:

эксплуатация — от-40⁰С до +50⁰С;

монтаж — не ниже — 10⁰С;

транспортирование и хранение — от — 60⁰С до +50⁰С.

Строительная длина от 1 до 5 км.

Срок службы — не менее 25 лет.

Описание конструкции:

Рисунок 3. ОКЛК-01−5-10−10/125−0,36/0,22−3,5/18−7,0.

1 — оптические волокна;

2 — центральный силовой элемент;

3 — кордели;

4 — поясная изоляция;

5 — гидрофобный гель;

6 — внутренняя оболочка;

7 — броня;

8 — наружная оболочка.

4. Выбор типа аппаратуры для заданной сети

Согласно технического задания на проектируемой сети необходимо использовать аппаратуру производства фирмы NEC и РОТЕК. На сети необходимо использовать мультиплексоры уровня STM-16 и STM-1. Будем использовать мультиплексор ввода/вывода уровня STM-16 SpectralWave (U — Node): U — Node WBM, и мультиплексор уровня STM-1 SpectralWave (U — Node): C — Node.

U-Node BBM, U-Node WBM, C-Node

Широкополосный узловой мультиплексор SpectralWave (далее именуемый U-Node), представляет собой универсальную транспортную систему нового поколения, разработанную компанией NEC и предназначенную для передачи данных по сетям связи.

Мультиплексоры U-Node обладают достаточной гибкостью и расширяемостью, поэтому их можно использовать для самых разнообразных топологий сетей, а также в условиях расширяющегося сетевого трафика.

Мультиплексоры U-Node являются основой серии передающего оборудования компании NEC для оптических сетей, которое получило название SpectralWave. Эти мультиплексоры поддерживают магистральные сети связи с использованием оптических интерфейсов SDH [SONET] 10G/2.5G, городские сети с использованием оптических интерфейсов 600M, 150M, 50M и электрического интерфейса STM1E.

Мультиплексоры U-Node соответствуют стандартам ITU-T и имеют различные интерфейсы, обеспечивающие совместимость с любым типом оборудования. Благодаря использованию новейших технологий, мультиплексоры U-Node значительно уменьшают потребление энергии по сравнению с традиционным оборудованием и выполняют экономичную магистральную передачу данных при уменьшении размеров оборудования.

Использование программы CID (прикладное программное обеспечение Craft Interface Device) или системы управления сетью NMS позволяет контролировать работу мультиплексоров U-Node посредством интерпретации языка TL1 (одного из типовых языков, используемых для управления передающим оборудованием), обеспечивающего простоту и удобство для пользователей при эксплуатации оборудования.

Мультиплексоры U-Node работают с различными интерфейсами, такими как DS-N, PDH (2M, 34M и 45M) и локальными сетями. U-Node поддерживает интерфейс Gigabit Ethernet и цветной оптический интерфейс, что открывает возможности для использования оборудования WDM

Для дальней связи мультиплексоры U-Node позволяют получить исключительно надежную и устойчивую к отказам сеть с высокоскоростной коммутацией при использовании конфигурации резервирования 10G/2.5G MS-SPRing [BLSR] и резервирования тракта SNC/P. Кроме того, мультиплексоры U-Node могут одновременно функционировать в сети из нескольких колец или нескольких колец UPSR с конфигурациями MS-SPRing [BLSR] и SNC/P. Использование цветных оптических интерфейсов позволяет получить простую интеграцию мультиплексоров U-Node и оборудования SpectralWave DWDM 80/160, что позволяет расширить диапазон пропускной способности для трафика.

При работе в городской транспортной сети мультиплексоров U-Node в дополнение к интерфейсам SDH [SONET] и PDH возможно применение интерфейса Gigabit Ethernet, Fast Ethernet.

Для подстройки к резкому увеличению трафика данных IP, мультиплексоры U-Node используют виртуальное подключение с целью эффективной передачи сигнала данных на маршрутизатор IP и переключение ATM через имеющуюся сеть.

Включение (активирование), управление, техническое обслуживание и контроль мультиплексора U-Node может легко и просто выполняться с помощью программного обеспечения CID (Сraft Interface Device). CID представляет собой прикладное программное обеспечение, действующее в среде операционной системы Windows.

Посредством системы управления NMS (Система сетевого управления) можно распоряжаться трафиком и техническим обслуживанием всей сети, построенной с использованием мультиплексоров серии SMS и SpectralWave.

Мультиплексор U — Node WBM:

Устанавливаемые интерфейсные модули:

— Максимум два слота для STM — 64 (четыре в режиме REG)

— Максимум десять слотов для STM — 16

— Максимум шесть слотов для STM — 4/1, GbE

— Максимум восемь слотов для 2M, 34M, 140M, FE.

Матрица кросс коммутации: 256×256 VC-4; 2016×2016 VC-12; VC-4−4c, VC-4−16c.

Емкость и количество поддерживаемых плат:

Гибкость:

— Универсальный слот для STM — 16 /4 /1.

— Возможность частичной/смешанной загрузки карты интерфейсами STM — 4/1.

— Кросс-коннект на уровне VC — 4 и VC — 12.

— Поддержка различных топологий сети cоединение по двум узлам, мультикольцевой режим.

— Гибкость транспортной полосы при использовании виртуальных связей для GbE.

Надежность:

— 4F/2 °F Кольцо MS — SPRing: STM — 64 /16.

— SNCP, Резервирование Линии/Пакетов: STM — 64 /16 /4 /1.

Управляемость:

— Интегрированное управление для оборудования SDH и SpectralWave DWDM производства NEC.

Техническая спецификация:

Главная полка U — Node имеет 8 универсальных интерфейсных слотов, между которыми нет никакой разницы. Любой тип интерфейсной платы, поддерживаемый главной полкой, может быть установлен в любой интерфейсный слот.

Требования к питанию:

48 В постоянного тока — 20% -+25%, — 60 В постоянного тока — 20% - +20%.

Потребляемая мощность:

250 Вт (средняя величина потребляемой мощности).

Мультиплексор С-Node

SpectralWave C-Node является компактной многофункциональной (STM-1/STM-4) системой, применяемой для широкого круга сетевых задач, включая мобильные сети, сети передачи данных, корпоративные сети и т. п.

C-Node поддерживает сети различных топологий, таких как линейная, кольцевая или их комбинации. Кроме того, система работает и с многокольцевой конфигурацией на одном сетевом элементе.

C-Node поддерживает не только STM-1, STM-4 и PDH, включая 2M и 34M, но и Fast Ethernet.

Системой управления сетью INS-100MS обеспечивается прямое управление оборудованием передачи семейства SpectralWave и SMS.

C-Node обладает возможностью преобразования системы STM-1 в систему STM-4. Преобразование производится быстро и легко путем замены или добавления необходимых модулей.

Габариты мультиплексора. Ширина 482 мм Высота 88 мм Глубина 300 мм

Функциональные возможности C-Node

C-Node тип 150 М

STM-1

Интерфейс (S-1.1,L-1.1, L-1.2) Макс.8 каналов Агрегат/компонент

STM-1e Макс.8 каналов

45 М Макс.6 каналов

34 М Макс.6 каналов

2M (75 или120 Ом) Макс.96 каналов

10/100 Base-T Макс.16 каналов Емкость кросс — коннекта

VC-4 8*8

VC-12 504*504

Резервирование 1+1 MSP, SNCP

Протокол системы управления TCP/IP

Синхронизация

STM-N, 2M, PDH, внутренний генератор, Holdover — удержание, внешний вход-выход (2М или 2MГц, 75 Ом) Управление качеством ITU-T G.826

Служ. связь (Е1), пользовательский канал (F1): V.11

Допустимая температура 0°С~45°С Напряжение питания — 36~-72 В Потребляемая мощность 35W (STM-1x2ch, 2Mх32)

Мультиплексор поддерживает технологию: VCAT, GFP, LCAS.

Электропитание:

напряжение питания: от — 36 до — 72 В, (постоянный ток);

напряжение питания: 100−220 В, (переменный ток);

потребляемая мощность: 15 Ватт (STM-1 x 2port, 2M*8ch).

Мультиплексор фирмы NEC ENE6058

Мультиплексор третичного временного группообразования серии ENE6058 предназначен для объединения-разделения шестнадцати плезиохронных первичных цифровых потоков со скоростью передачи 2048 кбит/с в групповой третичный поток со скоростью передачи 34 368 кбит/с. Код входного и выходного сигнала: HDB-3.

Мультиплексор Т-130 фирмы РОТЕК.

Особенности цифровых мультиплексоров плезиохронной иерархии PDH:

Гибкая конструкция;

a) передний доступ к подводимым кабелям;

b) возможность использования каналов с различными интерфейсами;

c) легко перестраиваемая конфигурация системы;

d) минимальная площадь пола для установки оборудования;

Легкость эксплуатации и техобслуживания через интеллектуальный портативный выносной пульт управления (РСТ): — обнаружение и распознавание возникших аварий с последующим выводом на экран жидкокристаллического индикатора информации об авариях в удобной для понимания форме;

— контроль за параметрами системы;

— изменение конфигурации системы;

— установка и снятие шлейфов как на ближнем конце линии передачи, так и на дальнем;

— контроль за количеством ошибок в линии;

— установка и изменение параметров приема-передачи каналов ТЧ. Просмотр 16-временного интервала.

— контроль за током лазерного диода;

— контроль за работой блока обслуживания (МТ);

Встроенная система контроля и исправления ошибок (CRC — 4);

Низкое потребление электроэнергии;

Применение технологии поверхностного монтажа;

Высокая надежность и соответствие требованиям EMI, ES.

Гибкий мультиплексор Т-130 предназначен для передачи речи и цифровых данных. Обеспечивает организацию:

соединительных линий между всеми АТС и АМТС;

Цифровых каналов и доступ к цифровым сетям;

Удалённых абонентских линий;

Имеет встроенную гибкую систему контроля за работой, которая позволяет:

Устанавливать необходимые режимы работы;

Производить проверку отказавших плат и локализовать причину неисправности;

Применять различные системы вывода сигнализации;

Обеспечить централизованное обслуживание.

Назначение Гибкий мультиплексор ввода-вывода Т-130 предназначен для предоставления доступа разнообразным аналоговым и цифровым интерфейсам в первичный цифровой поток Е1 (2048 кбит/с), являющийся основой телекоммуникационных транспортных иерархий PDH и SDH.

Совместно с другими техническими средствами мультиплексор Т-130 предоставляет абонентам широкий спектр услуг электросвязи.

Гибкий мультиплексор осуществляет временное уплотнение и разуплотнение сигналов в структуре информационного потока Е1 2,048 Мбит/с (G.703, G.704) и может соединяться с цифровыми сетями с интеграцией служб, коммутируемыми сетями общего пользования, сетями данных с коммутацией каналов, сетями данных с коммутацией пакетов, сетями арендованных каналов.

Основные режимы работы мультиплексора:

терминальный мультиплексор, два терминальных мультиплексора, мультиплексор ввода-вывода с кросс-коннекцией транзитных каналов.

Количество внешних потоков Е1 — 2 (без использования блока кросс-коннекции КРК).

С абонентской стороны мультиплексор Т-130 поддерживает следующие канальные интерфейсы:

Аналоговый 3-х/4-х проводный интерфейс соединительных линий с 2-х проводным ТЧ каналом, используемый для соединения с городскими и междугородными АТС ДШ, АТСК, АТСКЭ, Аналоговый 5-ти/7-ми проводный интерфейс соединительных линий с 2-х проводным ТЧ каналом для соединения с АТСК 100/2000,Аналоговый интерфейс 2-х/4-х проводного ТЧ канала с сигнализацией E&M (опционально — с компрессией речевых каналов),

Аналоговые интерфейсы абонентских линий FXO и FXS для реализации удаленного абонентского выноса (опционально — с компрессией речевых каналов),

Цифровой синхронный интерфейс V.35,

Цифровой асинхронный интерфейс RS-232,

Цифровой синхронный интерфейс ОЦК 64кбит/с по G.703.1,

U-интерфейс BRI ISDN, для реализации удаленного выноса абонентов ISDN.

Интерфейс Ethernet вида 10Base-T.

Номенклатура канальных интерфейсов для прибора Т-130 непрерывно расширяется.

Широкий набор интерфейсных и линейных устройств позволяет с использованием мультиплексора Т-130 решать разнообразные задачи телекоммуникации, в частности:

Передача цифровой информации потока Е1 как по электрическим, так и по оптоволоконным линиям связи.

Соединение по СЛ и СЛМ различных автоматических телефонных станций: УАТС, АТС ДШ, АТСК, АТСКЭ, АТСЭ.

Межстанционный транзит по 2-х/4-х проводным ТЧ каналам.

Реализация удаленного абонентского выноса по интерфейсам FXO/FXS; U-интерфейсу BRI ISDN.

Преобразование различных алгоритмов сигнализации (при включении в состав Т-130 блока конвертора сигнализации КСИ.01). К настоящему времени поддерживаются следующие преобразования:

2600 <-> 2ВСК (с декадным и частотный набором);

2ВСК (с частотным набором) <-> 2ВСК ();

2ВСК (с частотным и декадным набором) <-> R2 MFC;

1200/1600 <-> R2 (с декадным набором).

Расширение вариантов преобразования сигнализации производится динамично в соответствии с запросами заказчика.

Передача телеметрической информации.

Передача цифровой информации по стандартным стыкам непосредственно от терминала или через модемы.

Преобразование потоков 2х (ИКМ-15) <-> ИКМ-30.

Реализация мультиплексора ввода-вывода (до 60 каналов) с кросс-коммутацией транзитных каналов с количеством внешних потоков Е1 — от 4 до 7 (при использовании блока КРК.01 или КРК.02).

Спецификации интерфейсного и линейного оборудования мультиплексора соответствуют международным рекомендациям МСЭ-Т (ITU-T), что позволяет аппаратуре легко интегрироваться в транспортные телекоммуникационные системы PDH и SDH и стыковаться с оборудованием других производителей.

Сервисное оборудование мультиплексора позволяет осуществлять локальный мониторинг и управление аппаратуры с помощью графической терминальной программы, работающей по интерфейсу RS-232, сетевой мониторинг и управление с выходом на шину УСО или 10Base-T Ethernet с использованием графического пользовательского интерфейса.

Со стороны интерфейса Ethernet прибор реализует функции агента SNMP со стеком протоколов Ethernet-TCP/IP-SNMPv2.

Мультиплексор имеет варианты исполнения в зависимости от конструктивного исполнения, входного рабочего напряжения питания и наличия резервирования (для конструктива 9U) вторичного источника питания.

Имеется три основных конструктивных варианта мультиплексора, которые отличаются высотой модульного каркаса:

Т-130 — 3U — каркас высотой 3U;

Т-130 — 6U — каркас высотой 6U;

Т-130 — 9U — каркас высотой 9U.

Возможностью резервирования ВИП обладает только вариант Т-130 — 9U.

Количество посадочных мест (ПМ) для установки опциональных блоков зависит от конструктивного варианта исполнения блока:

для варианта Т-130 — 3U — 4ПМ и одно ПМ для установки блока СВУ, для варианта Т-130 — 6U — 14ПМ и одно ПМ для установки блока СВУ, для варианта Т-130 — 9U — 14ПМ с резервированием ВИП, 15ПМ без резервирования и одно ПМ для установки блока СВУ.

Характеристики первичной шины питания

Примечание 1): Входное напряжение питания должно находиться в пределах 60В10% при одновременном использовании в мультиплексорах варианта «Т-130 — 9U — 60В» блока ВИП: ВИП.70, ВИП.94 или ВИП.100−48/60В-НС, и хотя бы одного из блоков ИСУ, ВСУ или АСУ.

Мощность потребления мультиплексором Т-130 от источника первичного питания (без учета занятия каналов и наличия вызывных сигналов) не превышает:

для вариантов 6U и 9U 35Вт, для варианта 3U 12Вт.

5. Расчет длины регенерационного участка

Расчет длины регенерационного участка произведём согласно следующему алгоритму. Сначала находим номинальную длину регенерационного участка из соотношения:

где А, дБ — энергетический потенциал, определяемый типом интерфейса;

A = P_R — P_S, (дБ);

Э1 и Э2 — линейный и аппаратный запасы; в расчётах принимаются равными Э1 = Э2 = 3 дБ;

б_ст — потери на стыке строительных длин принимаем равными 0,02 дБ;

— потери на разъёмных соединениях (соединение передатчика и приёмника с ОВ и соединения на оптическом кроссе) принимаем равными 0,4 дБ;

N — количество разъёмных соединений принимаем равными 4;

— среднеквадратическое затухание кабеля составляет 0,36 дБ

км — строительная длина выбранного ОК (4 км).

Затем, чтобы определить реальную длину регенерационного участка нам необходимо учесть влияние среднеквадратического отклонения затухания оптического кабеля () от паспортного значения среднеквадратического затухания оптического кабеля. Для этого мы сначала определяем среднеквадратическое отклонение затухания 1 км оптического кабеля () из соотношения:

где =0,02 дБ/км — заданное среднеквадратическое отклонение затухания оптического кабеля от его паспортного значения;

— число условных строительных длин;

= 1 км — условная строительная длина.

Далее вычисляем отклонение затухания для всей номинальной длины регенерационного участка из соотношения:

Следовательно, по правилу в 99% случаев, отклонение затухание участка уменьшит среднее значение энергетического потенциала на величину и получаем выражение для расчёта реальной длины регенерационного участка:

где, дБ — среднее значение энергетического потенциала участка.

Далее необходимо рассчитать минимальную длину участка регенерации для предотвращения перегрузки лазера из соотношения:

где — динамический диапазон сигнала определяется выбором системы передачи.

В заключение расчёта необходимо произвести проверку полученного по допустимой дисперсии. Проверка учитывает влияние только лишь хроматической дисперсии, т.к. дисперсия поляризованной моды начинает сказываться при более высоких скоростях передачи (выше, чем STM-64). В данном проекте имеем STM-¼, поэтому влиянием дисперсии поляризованной моды можно пренебречь. Итак, допустимую длину участка регенерации определяем из соотношения:

где , — максимальная дисперсия в тракте;

 — коэффициент дисперсии оптического волокна, который для волокна SMF составляет, на длине волны 1,31 мкм.

Затем определяем итоговое значение длины регенерационного участка, сравнивая, и и выбирая .

Используя данный алгоритм, рассчитаем длины регенерационных участков для выбранных типов интерфейсов и оптических волокон.

1. S-1.1

Для данного интерфейса получим:

2. S-16.1

Для данного интерфейса получим:

6. Разработка схемы организации связи

На схеме организации связи указываются оконечные и промежуточные пункты, все мультиплексоры, установленные в этих пунктах, а также соединения между ними. Необходимо указать также длину и тип кабеля, соединяющего пункты между собой.

7. Разработка схемы сети синхронизации

Система тактовой сетевой синхронизации (ТСС) является неотъемлемой частью современных цифровых сетей связи. Известно, что нарушения в ее работе вызывают увеличение числа проскальзываний в сети, и, как следствие, ухудшение качества предоставляемых услуг. Поэтому важное значение приобретают вопросы обеспечения надежности системы ТСС.

Весь опыт работ по обеспечению надежности сложных технических систем свидетельствует, что чем на более ранних этапах создания системы начнут предприниматься меры по обеспечению ее надежности, тем лучших результатов удастся достичь и тем меньших затрат в конечном счете они потребуют. В частности, на этапе приемо-сдаточных испытаний могут быть выявлены существенные недостатки в системе, устранение которых может оказаться невозможным без серьезных и дорогостоящих переделок. Поэтому, вопросы надежности должны учитываться на самих ранних этапах проектирования систем ТСС.

Синхронизация транспортных сетей производится от первичного эталонного генератора со стабильностью частоты не хуже 10 ^{- 11}.

Для устранения накопления фазовых дрожаний в транспортных сетях применяют вторичные задающие генераторы со стабильностью частот для транзитного не хуже 10^-9 в сутки, для линейного не хуже 2Ч10^-8 в сутки.

В качестве синхронизирующих сигналов оборудования сетевых элементов возможно использование следующих источников тактовой синхронизации:

компонентные сигналы 2048 кбит/с;

любой из агрегатных сигналов STM-N;

любой из компонентных входов STM-N;

внешний источник синхросигнала 2048 кГц;

внешний генератор с относительной стабильностью частоты не хуже 4,6*10^-6.

А также существуют следующие виды сигналов синхронизации:

Основные:

Синусоидальный 2,048 МГц

Импульсный 2,048 МГц

Дополнительные:

64 кбит/с, 8 кбит/с, 128 кбит/с, 5 МГц, 10 МГц.

Первичный эталонный генератор (ПЭГ) — высокостабильный генератор, долговременное относительное отклонение частоты которого от номинального значения поддерживается не превышающим 10 — ¹¹ при контроле по универсальному координированному времени.

Ведомый задающий генератор (ВЗГ) — генератор, фаза которого подстраивается по входному сигналу, полученному от генератора более высокого или того же качества. ВЗГ обеспечивает, как правило, высокую кратковременную относительную стабильность частоты (около 10^-9-10^-11) и существенно более низкую относительно ПЭГ долговременную относительную стабильность (около 10^-8). ВЗГ необходим для устранения накопления фазовых дрожаний в транспортных сетях.

Генератор сетевого элемента (ГСЭ) — синхронизируемый внешним синхросигналом генератор (обычный кварцевый), помещаемый в мультиплексоры ПЦИ, СЦИ, АТМ, кроссовых коммутаторов и т. д. Такты ГСЭ так же подстраиваются под внешние такты, как и в ВЗГ, однако их собственная относительная долговременная стабильность не превышает 10 — ⁶. Кроме работы в ведомом режиме, внутренний источник тактирования сетевого элемента может использоваться как независимый. В этом случае возможны два режима работы:

Режим удержания (holdover). В то время как цепи тактирования работают в ведомом режиме, все параметры, такие, как частота, фаза и другие, запоминаются. Если цепь тактирования теряет опорный сигнал, например, вследствие аварии на линии, эти сохраненные данные используются, чтобы обеспечить непрерывную и бесперебойную работу. Таким образом, удается избежать передачи возмущений, вызванных резкими изменениями частоты и фазы.

Режим свободной генерации. Цепь тактирования, представляющая собой в своей основе VCXO (генератор, управляемый напряжением), работает самостоятельно без опорного источника. Этот режим может использоваться в области, где опорный источник тактирования недоступен, а система SDH используется аналогично PDH.

Таблица 7. — Характеристики качества источника сигналов синхронизации

Тип источника сигналов синхронизации имеет некоторую условность:

Q_L = 1,2 — обычно обозначает, что синхросигнал гарантированно поступает от эталонного источника или просто является самым лучшим для данной сети ТСС;

Q_L = 3 — синхросигнал может не соответствовать сигналу эталонного источника, но егс характеристики приемлемы для синхронизации сети. Синхросигнал с качеством Q_L = 4 может быть резервным источником синхронизации;

Q_L = 4 — сигнал от резервного источника, который может использоваться на сети ограниченное время (на период устранения аварий);

Q_L = 5 — синхросигнал непригоден для синхронизации сети и может использоваться лишь для синхронизации СП СЦИ;

Q_L = 6 — запрещает использовать этот сигнал для синхронизации;

Q_L = 0 — показывает, что качество данного синхросигнала неизвестно.

Учитывая, что ГСЭ и ВЗГ имеют несколько входов для внешних синхросигналов, качество которых может быть независимым и одинаковым, вводится система приоритетов. Уровень приоритета определяется его номером. Чем меньше номер, тем выше приоритет. Число приоритетов может быть от 0 до 254. Приоритет отмечается в таблице приоритетов, размещаемой в памяти контроллера ГСЭ.

Первым приоритетом обычно устанавливается сигнал синхронизации, поступающий от ПЭГ по самому короткому и качественному маршруту, где по пути следования синхросигнала установлено как можно меньше промежуточных ВЗГ.

Вторым приоритетом для основного оборудования узла или станции может служить сигнал синхронизации, поступающий от ПЭГ по другому маршруту, чем сигнал первого приоритета.

ВЗГ и ГСЭ могут принимать синхросигналы 3-го и 4-го приоритетов и т. д. Последним из приоритетов в любом оборудовании синхронизации является собственный генератор, работающий в режиме запоминания частоты синхросигнала (holdover) и свободных колебаний (free run). Приоритетом можно запретить использование входа синхронизации.

Приоритеты назначаются в каждом узле и в процессе ручной или автоматической реконфигурации сети синхронизации остаются неизменными. Число возможных приоритетов может быть от 1 до15.

Выбор источника синхросигнала в аппаратуре программируется и осуществляется автоматически. При этом возможен автоматический выбор наилучшего по качеству источника синхронизации среди нескольких (как правило, не менее трех). Если источники синхронизации имеют одинаковое качество, то должен быть запрограммирован приоритет использования. Информация о качестве синхросигнала, как правило, передается в структуре цикла информационного сигнала, например, в STM-N, и ее изменение обусловлено состоянием сети синхронизации.

Рекомендации по проектированию сети синхронизации:

При определении основных и резервных путей прохождения синхросигналов учитывается тот факт, что основными направлениями передачи синхросигналов должны быть следующие:

От ПЭГ или от точки подключения к базовой сети ТСС до ВЗГ, установленного на данной сети;

От основного ВЗГ на цифровой сети во все направления, кроме направления, откуда ВЗГ получает синхросигнал;

От дополнительных ВЗГ (МЗГ) во все стороны, кроме направления, откуда ВЗГ (МЗГ) получает синхросигналы.

На участки цифровой сети, по возможности, должны поступать синхросигналы как от основного, так и от резервного источника синхронизации. Если на какой-либо узел связи невозможно организовать двух путей подачи синхросигналов, то на нем должна устанавливаться аппаратура синхронизации (ВЗГ, МЗГ) или БСС коммутационной станции, расположенная на данном узле, должна иметь режим удержания, который обеспечивает на время ремонта выполнение требований МСЭ-Т на допустимые проскальзывания.

В случае кольцевой структуры сети и получения синхронизации от резервного источника авария основного) необходимо, чтобы направление резервного пути передачи синхросигнала, по возможности, на ряде участков сети совпадало с направлением, основного пути, так как при этом в процессе реконфигурации задействовано минимальное число генераторов сетевого элемента.

В некоторых случаях (например, при линейной цепи) резервные пути передачи имеют в основном обратное направление по отношению к основным путям. По резервному направлению при синхронизации от основного направления передается сообщение о статусе синхронизации, запрещающее использование сигналов с этого направления.

При любых условиях передачи сигналов синхронизации необходимо исключить возможность образования замкнутых путей. Если сеть связи на основе СП СЦИ образует несколько колец, то во избежание образования замкнутых петель обмен синхросигналами между кольцами должен, как правило, идти в одну сторону (от главных колец к вспомогательным).

Определяя приоритеты для входов синхронизации на оборудовании связи необходимо исходить из следующих соображений:

приоритеты входов синхронизации должны устанавливаться таким образом, чтобы по первому приоритету поступал сигнал от ПЭГ по самому короткому и надежному пути;

в сетевом элементе, если он различает качество источников синхросигнала (SSM-биты) т. е. выбирает синхросигнал сначала по качеству источника, а лишь потом по приоритету, первый приоритет может устанавливаться для синхросигнала с более низким уровнем качества, т. е. практически для резервного источника, а второй приоритет — для синхросигнала с более высоким уровнем качества; это позволяет получать синхросигнал от резервного источника, при ухудшении качества основного источника синхросигнала.

если аппаратура не способна различить качество источников синхросигнала, то устанавливаемый приоритет должен учитывать возможное качество поступающего синхросигнала и быть тем выше (меньше номер), чем выше данное качество.

Приоритеты указываются на входах, с которых могут поступать сигналы синхронизации аппаратуру.

Внутренний генератор аппаратуры всегда автоматически имеет последний приоритет и схеме может не указываться.

При установке (записи) данных о качестве источника сигналов синхронизации на входах мультиплексоров и их передачи по СП СЦИ необходимо учитывать, что:

информация о качестве источника синхронизации, которая передаётся в виде сообщений SSM-бит по СП СЦИ, а также может передаваться в последовательности 2,048 Мбит/с;

уровни качества источника синхронизации, которые должны присваиваться данному входу мультиплексора СЦИ, обозначают Q с индексом, значения которого приведены в таблице выше;

если сигнал поступает с линии и содержит сообщение о качестве источника синхросигнала (SSM), то на схеме ТСС данное качество не отмечается;

резервному синхросигналу рекомендуется присваивать уровень качества источника синхронизации ниже или такой же, что и у основного синхросигнала, т. е. основное направление передачи сигнала должно иметь уровень качества источника синхронизации не хуже, чем можно получить в резервном синхросигнале:

Если на сети устанавливается оборудование, у которого обозначение качества источника синхросигнала не соответствует приведенному в таблице выше, то сигналы STM-N от него не должны передавать синхросигнал на другое оборудование. В данном случае должны использоваться синхросигналы Т4-Т3.

Для выходных синхросигналов мультиплексоров СЦИ Т4 при необходимости указывается качество источника, при котором синхросигнал не отключается. (При качестве источника хуже, чем определено для сигнала Т4 на выходе мультиплексора СП СЦИ, выходной синхросигнал должен отсутствовать.) Например, если выходной синхросигнал должен отключаться при качестве источника, соответствующего сообщения SSM в виде кода 8 и 11 (т.е. от МЗГ или ГСЭ), то запись для выходного синхросигнала выглядит следующим образом: .

Структурный анализ сети, проводимый при проектировании сети ТСС, включает проверку:

цепей синхронизации по критерию максимально допустимого количества сетевых элементов в соответствии с классом присоединения к базовой сети ТСС;

количества последовательно синхронизируемых генераторов (ВЗГ, БСС) в цепях синхронизации в соответствии с классом присоединения;

количества сетевых элементов между последовательно синхронизируемыми ВЗГ (не более 20);

отсутствия петель по синхронизации.

Все перечисленные проверки следует проводить с учетом реконфигурации схемы синхронизации при различных видах аварий на сети.

На проектируемой сети ТСС, кроме ПЭГ и ВЗГ, может устанавливаться оборудование местного задающего генератора, а также разветвители и преобразователи синхросигналов (АРСС и ПСС). Допускается устанавливать дополнительный местный или ведомственный ПЭГ или ПЭИ.

Схема сети синхронизации представлена на рисунке Рисунок 5. Схема сети синхронизации.

8. Разработка схемы управления сети

Одним из немаловажных факторов обеспечения надежности сетей связи является эффективное управление их ресурсами. Для этого должны организовываться сети управления электросвязью (TMN, Telecommunications Management Network).

Сеть управления состоит из:

" агентов управления" - контроллеров, помещаемых в сетевые элементы;

каналов передачи данных;

систем управления с их операционными системами и рабочими станциями.

Современная аппаратура транспортных сетей и сетей доступа всех типов контролируется и управляется встроенными микропроцессорами со специализированным программным обеспечением. Они имеют стандартные интерфейсы к системе сетевого контроля и управления, местному терминалу управления (компьютеру), к станционной сигнализации, к служебной связи и каналам пользователя.

Местный терминал подключается к аппаратуре через F-интерфейс протокол V.24 (RS232) и обеспечивает конфигурирование и контроль аппаратуры. С его помощью осуществляется загрузка программного обеспечения во встроенные микропроцессорные устройства аппаратуры, конфигурирование аппаратуры соответственно конкретным условиям ее использования, контроль состояния, регистрация повреждений и т. д.

Система сетевого управления и контроля, размещается в выделенном узле, обеспечивает контроль и управление транспортной сетью и каждым оборудованием сетевых элементов (мультиплексором, оборудованием каналообразования, источниками электропитания, пожарной безопасностью и другими).

Управляющее устройство системы управления подключается к одному из узлов транспортной сети, называемому шлюзовым, и с остальными узлами связывается, как правило, по встроенным каналам передачи данных. В SDH это каналы DCC₁ и DCC_m.

В шлюзовом узле управления используется для подключения интерфейс Q3 (интерфейс для подключения управляющего устройства системы управления к одному из узлов транспортной сети).

Для подключения к сети управления оборудования (аппаратуры), не оборудованной интерфейсом Q3, применяется специальный интерфейс Q2. Он соединяет, например, внешнее плезиохронное оборудование с сетью управления для сбора аварийных сигналов этого оборудования.

Применение системы сетевого управления и контроля должно рассматриваться в обязательном порядке, если сеть имеет сложную или протяженную архитектуру, и число сетевых элементов составляет несколько десятков или сотни.

В транспортных сетях простой конфигурации (точка — точка, кольцо) с числом элементов не превышающим десяти можно обойтись обслуживанием с местного терминала.

Несмотря на то, что во всех современных транспортных системах (технологий PDH, SDH, АТМ) подсистема технического обслуживания организуется на единой принципиальной основе, конкретные реализации управляющих устройств и программ существенно различаются между собой, вследствие чего в настоящее время невозможно организовать управление аппаратурой разных производителей из одной управляющей станции. Это объясняется недостаточной стандартизацией интерфейсов.

Для стыковки различных сетей управления разрабатываются специализированные интерфейсы X.

Схема управления транспортной сетью представленна ниже

Рисунок 6. Схема управления сети.

9. Комплектация оборудования

Пункт В: 134Е1+1Е3+3FE U-Node WBM

Пункт А: 69Е1+1Е3+2FE U-Node WBM

Пункт Б: 6Е1 U-Node WBM

Пункт С: 61Е1+1FE U-Node WBM

Пункт N: 6Е1 C-Node

Пункт М: 4Е1 C-Node

Комплектация Т-130

10. Оценка показателей качества данной сети.

Эксплуатационные нормы на показатели ошибок определяются для:

мультиплексорных секций STM-N;

трактов VC-n;

компонентных трактов STM-1 (4).

Нормы разработаны на основании рекомендации М.2101 МСЭ-Т и G.826.

На каждом участке вода — вывода измеряются показатели ошибок (ES и SES) для одного VC-n тракта наивысшего порядка и одного сквозного соединения для сигналов STM-N в течени 24 часов.

Используя значения норм на показатели ошибок и доли норм из [1], можно определить значение ES и SES для реального тракта, а также значения BISPO и S1 и S2 для ввода в эксплуатацию Порядок расчета.

Определяются:

PO — Эксплуатационные нормы не показатели ошибок ES и SES для международного эталонного соединения для соответствующего тракта.

APO=PO*Alloc. *T — норма ES или SES для реального тракта, где Alloc. — максимальная доля норм в зависимости от протяженности тракта L км;

T — время измерений в сек. (обычно T= 24 часа)

BISPO = 0.5APO — для трактов.

BISPO = 0.1APO — для мультиплексорных секций

S1=BISPO —, где = 2BISPO.

S2=BISPO+.

Если измеренные значения показателя ошибок находятся между S1 и S2, тo тракт принимается в эксплуатацию. В противном случае измерения необходимо повторить в течение более длительного времени (7 суток).

Кроме норм ввода в эксплуатацию определяются показатели ошибок для технического обслуживания.

Предельные значения пониженного качества (Degraded Performance Level — DPL).

Предельные значения неприемлемого качества (Unaccepptable Performance Level — UPL).

DPL определяется по данным измерения в течение 24 часов

DPL=0.75*APO — для трактовVC и компонентных трактов STM-N

DPL=0.5*APO — для секции STM-N

UPL определяется по справочным данным, время изменения 15 минут.

ARPL-нормы ввода в эксплуатацию после ремонта. Определяются следующим образом:

Для трактов VC и компонентных трактов STM-N — 0.5*APO

Для секций STM-N — 0.125*APO

Расчет показателей качества будем производить для участка А-В.

Имеется тракт VC-12 длиной 8 км Время измерения 24 суток (86 400 сек) По справочным данным находим Alloc. = 2%= 0.02,PO=0.02 (ES), PO=0.001 (SES)

APO=0.02*0.02*86 400=35, BISPO=0.5*35=18,=218=8 (ES)

APO=0.001*0.02*86 400=2, BISO=0.5*2=1, =2*1=2 (SES)

S1=18−8=10 S2=18+8=26 (ES)

S1=1−2=0 S2=1+2=3 (SES)

Если измеренные значения для числа секунд SES и ES окажутся меньше (или равны) S1, тракт принимается в эксплуатацию.

Если измеренные значения для числа секунд SES и ES окажутся больше S2, тракт не принимается в эксплуатацию.

Если они находятся в пределах (S1,S2), то поводятся измерения в течении 7 суток.

BISPO=242 (ES), BISPO=12 (SES)

Тракт принимается в эксплуатацию.

Далее найдем нормы технического обслуживания.

DPL=0.75*35=26; UPL=120 (ES)

DPL=0.75*2=1.5 UPL=15 (SES)

Нормы ввода после ремонта.

ARPL=0.5*35=18 (ES)

ARPL=0.5*2=1 (SES)

Таким образом. Для непрерывного контроля данного тракта в процессе эксплуатации следует установить DPL=26 (ES), 1.5 (SES) за 24-часовой интервал (ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ), UPL=120 (ES), 15 (SES) за 15-минутный интервал (СРОЧНАЯ авария).

Пороги для непрерывного контроля данного тракта устанавливаются при наличии технической и программной поддержки в данном оборудовании.

Имеется мультиплексорная секция STM-16 длиной 8 км.

По справочным данным находим

PO=0.001 (SES)

Alloc. =0.6%=0.006

Для времени измерений 24 часа определяем

APO=0.001*0.006*86 400=1 S1=0−0=0, BISPO=0.1*1=0 S2=0+0=0

Норма выполняется

DPL=0.5*1=1 (SES), время измерений — 24 часа

UPL=10 (SES), время измерений — 15 минут Ввод после ремонта

ARPL=0.125*1=0 (SES).

Заключение

В данном курсовом проекте были решены инженерно-технические и проектные задачи, определённые индивидуальным заданием.

В итоге был разработан участок городской сети.

Согласно техническому заданию для транспортировки заданного числа потоков по транспортной сети были использованы мультиплексоры фирмы NEC U-Node WBM, C-Node, ENE 6058 и фирмы РОТЕК Т-130. Произведена их комплектация в каждом пункте. Также была разработана схема организации сети связи, синхронизации и управления. Затем были рассчитаны нормы показателей ошибок в данной сети.

1. Заславский К. Е., Фокин В. Г. ЭЭ «Проектирование оптической транспортной сети». Н, — 1999.

2. Рекламные проспекты фирмы NEC.

3. Техническое описание Т-130 2003 г.

4. Г. Н. Попов, О. П. Кулеша «Расчет некоторых качественных показателей транспортной сети SDH», методические указания, 2001 год.