Внутризоновая сеть связи Могилевской области
5. Расчет норм на параметры качества проектируемой сети;
6. Проектирование системы тактовой синхронизации.
1. РАСЧЕТ ОБЪЕМА МЕЖСТАНЦИОННОГО ТРАФИКА ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ
1.1 Определение нагрузки на ЗСЛ
При разработке схем развития внутризоновых телефонных сетей, проектировании АМТС и дооборудования АТС райцентров и городов аппаратурой внутризоновой связи возникает необходимость в определении числа заказно-соединительных линий (ЗСЛ), соединительных линий междугородних (СЛМ) и каналов, связывающих местные телефонные сети районов и городов с автоматической междугородней телефонной станцией (АМТС) и обеспечивающих передачу трафика между местными телефонными сетями и от местных телефонных сетей на междугородную сеть страны.
Развитие местных и внутризоновых сетей определяется следующими факторами:
- изменением численности населения;
- нормами телефонной плотности;
- уровнем развития существующих сетей телекоммуникаций в отдельных населенных пунктах.
Определение нагрузки на ЗСЛ осуществляется исходя из среднего количества междугородних и зоновых телефонных разговоров, приходящихся на один телефонный аппарат (удельная нагрузка).
Для полного учета всего обмена, исходящего от местной телефонной сети, наряду с обменами от абонентов необходимо учитывать обмен от переговорных пунктов (ПП) и междугородних телефонов-автоматов (МТА).
Общий обмен в разговорах за сутки , исходящий от местной телефонной сети административного района или города, определяется по формуле:
(1.1)
где , - существующий удельный объем за сутки на одного абонента в разговорах для абонентов районного центра и района соответственно (значения указаны в [1] таблица 2.1);
, - число абонентов местной телефонной сети на планируемый период для городского и сельского района;
- суточный обмен в разговорах от ПП и МТА на планируемый период.
Число абонентов на планируемый период определяется на основе расчета станционной емкости местных телефонных сетей: городской (ГТС) и сельской (СТС), а также коэффициентов задействования этой емкости: для ГТС =0,92, для СТС =0,82.
Значение вычисляется по следующим формулам:
(1.2)
(1.3)
где , - численность городского и сельского населения;
- средняя норма телефонной плотности (значения указаны в [1] таблица 2.1).
Суточный обмен от ПП и МТА определяется в зависимости от количества существующих и предполагаемых к установке на планируемый период кабин ПП и МТА и удельного обмена от данной кабины ПП и одной МТА.
(1.4)
где , - планируемое количество кабин ПП и МТА(значения указаны в [1] таблица 2.2);
, - средняя величина обмена от одной кабины ПП и от одного МТА, = 37 разг/сут, = 30 разг/сут.
Общая исходящая нагрузка в эрлангах на ЗСЛ определяется по формуле:
, Эрл(1.5)
где , - время занятия ЗСЛ в минутах, определяется в п.1.3, =4,75 мин.;
- коэффициент концентрации обмена в час наибольшей нагрузки (ЧНН) для автоматической связи, =0,11.
1.2 Определение нагрузки на слм
При проектировании АТС местных телефонных сетей входящий обмен определяется по формуле:
(1.6)
где - суточный обмен от ПП без учета обмена МТА;
- существующее отношение исходящего и входящего обменов, = 0,75.
Переход от обмена в разговорах к нагрузке в эрлангах осуществляется по формуле:
, Эрл (1.7)
где - среднее время занятия СЛМ, для абонентов определяется в п.1.3.
1.3 Определение времени занятия зсл и слм
Время занятия ЗСЛ определяется по формуле:
, мин(1.8)
где - время разговора на ЗСЛ, определяемое из выражения:
, мин(1.9)
где , - доли обмена, направляемого на междугородную и зоновую телефонные сети соответственно, определяются на основе статистического анализа, при этом ; при расчетах принять =0,6, =0,4;
- время установление соединения для одной попытки, =0,5 мин;
n - число попыток на одно установленное соединение, закончившееся разговором. Согласно статистическим данным n=2,5; - среднее продолжительность чистого разговора на ЗСЛ и СЛМ для междугородней автоматической связи, =4 мин; -среднее продолжительность чистого разговора на ЗСЛ и СЛМ для автоматической зоновой связи, = 3 мин.
Время занятия СЛМ определяется по формуле:
, мин(1.10)
где - время разговора на СЛМ, определяемое из выражения:
, мин (1.11)
-доля обмена, направляемого по СЛМ с полуавтоматическим способом установления соединения.
, - доли автоматизированного междугороднего и зонового обменов соответственно, направляемого по СЛМ. При этом должно выполняться условие: .
При расчетах примем =0,5, =0,4, =0,1.
- значение средней продолжительности чистого разговора на ЗСЛ и СЛМ для полуавтоматической междугородней и зоновой связи, =5 мин;
n - число попыток на соединение по СЛМ, n=1,5.
1.4 Определение трафика передачи данных
Трафик - это объем данных или количество сообщений, переданных через канал за определенный промежуток времени. Анализ трафика дает возможность определить необходимую ширину пропускания каналов передачи данных и голосовых вызовов. При передаче данных имеются характерные для нее виды трафика: широкополосный доступ к Internet, IP-телефония, интерактивные игры, широковещательное телевидение и др.
Трафик передачи данных определим по следующей формуле:
, Мбит/c (1.12)
где V - объем трафика приходящегося на одного абонента в месяц, V=4 Гбайта; t - количество секунд в месяце; N - число абонентов данной услуги, в процентах от абонентов телефонного трафика. Для IP-телефонии - 16%, для интерактивных игр - 10%, для широковещательного телевидения и IP-TV - 70%, для видео по запросу - 5%, для доступа к широкополосному интернету - 60%.
При определении трафика необходимо учесть 30-процентный запас, связанный с ростом объема передаваемого трафика на перспективу.
1.5 Определение количества соединительных линий
Определение количества ЗСЛ и СЛМ, включенных в АТС, осуществляется по таблицам Эрланга для полнодоступного включения при вероятности потерь Р=0,01. Количество соединительных линий определим по таблице в приложении в [1]. Если нагрузка больше 160 Эрл, то можно воспользоваться данными таблицы 2.3 в [1]. При расчете количества ЗСЛ и СЛМ необходимо учесть 30-процентный запас, связанный с ростом объема передаваемого трафика на перспективу.
Количество потоков Е1 для ЗСЛ и СЛМ вычисляется по следующей формуле с последующим округлением результата к большему целому числу:
(1.13)
где - количество соединительных линий.
Информацию о результатах расчета представим в виде таблицы 1.1. При расчете объема передаваемого трафика из рассмотрения исключается собственно трафик, создаваемый областным центром и его районом, так как междугородний трафик от городской телефонной сети и сети района включается непосредственно в АМТС зоны.
На основе даны таблицы рассчитывается общее количество потоков Е1, которое необходимо ввести/вывести в каждом районном центре, а также ввести/вывести в областном центре для связи с АМТС. Трафик передачи данных переводим в виртуальные контейнеры VC-n, требуемого порядка. Полученные данные представим в виде таблицы 1.2.
трафик сеть топология интерфейс
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОПОЛОГИИ СЕТИ
При построении топологии планируемой транспортной сети необходимо предусмотреть необходимое резервирование сетевых элементов на аппаратном и сетевом уровне, резервирование трафика, увязать топологию сети с организацией ее управления и синхронизации, предусмотреть организацию соответствующих сетей доступа и их подключение к ЦПС. После такой первичной проработки топологии транспортной сети обычно проводят ее оптимизацию.
При проектировании сети для всех каналов должно быть реализовано стопроцентное резервирование, что необходимо учесть при выборе уровня STM-n.
При проектировании необходимо выбрать кольцевую топологию с одной поперечной связью. Протяженность кольца, связывающего все районные центры, должна быть минимальной.
Поперечная связь организуется между областным центром и одним из районных центров таким образом, чтобы оптимизировать нагрузку сети, а также уменьшить объем устанавливаемого оборудования в узлах сети. При этом по дополнительному кольцу должен передаваться сигнал уровня STM-n, а по основному - более высокого уровня.
Кольцевая топология является предпочтительной с точки зрения простоты, надежности (при одиночных повреждениях) и обеспечения защиты синхронных потоков в сетях, построенных на основе оборудования SDH. Поперечная связь повышает надежность и самовосстанавливаемость сети при нескольких повреждениях на сети.
При построении оптимальной топологии определим расстояние между населенными пунктами. Трасс должна проходить вдоль автомобильных дорог и по землям несельскохозяйственного назначения в обход возможных обвалов и оползней, а также зон, зараженных грызунами. При проектировании следует учитывать расположение различного вида подземных коммуникаций, высоковольтных линий и электрифицированных железных дорог. Данные о расстояниях между узлами проектируемой сети представлены в таблице 2.1.
Задачу минимизации протяженности кольца решим на основе жадного алгоритма.
Жадный алгоритм - алгоритм нахождения наикратчайшего расстояния путём выбора самого короткого, ещё не выбранного ребра, при условии, что оно не образует цикла с уже выбранными рёбрами. «Жадным» этот алгоритм назван потому, что на последних шагах приходится жестоко расплачиваться за жадность.
Начнем движение с Климовичей. Самым ближайшим городом
Могилев |
Осиповичи |
Глуск |
Горки |
Дрибин |
Кировск |
Климовичи |
Кличев |
Круглое |
Костюковичи |
Краснополье |
Кричев |
||
Могилев |
- |
174 |
167 |
85 |
61 |
90 |
132 |
140 |
62 |
144 |
118 |
103 |
|
Осиповичи |
174 |
- |
115 |
264 |
235 |
84 |
283 |
91 |
233 |
198 |
232 |
254 |
|
Глуск |
167 |
115 |
- |
252 |
228 |
77 |
285 |
108 |
229 |
277 |
228 |
256 |
|
Горки |
85 |
264 |
252 |
- |
24 |
185 |
124 |
235 |
97 |
158 |
152 |
95 |
|
Дрибин |
61 |
235 |
228 |
24 |
- |
151 |
148 |
206 |
121 |
182 |
163 |
119 |
|
Кировск |
90 |
84 |
77 |
185 |
151 |
- |
222 |
55 |
152 |
153 |
187 |
193 |
|
Климовичи |
132 |
283 |
285 |
124 |
148 |
222 |
- |
262 |
207 |
34 |
83 |
29 |
|
Кличев |
140 |
91 |
108 |
235 |
206 |
55 |
262 |
- |
142 |
178 |
218 |
233 |
|
Круглое |
62 |
233 |
229 |
97 |
121 |
152 |
207 |
142 |
- |
206 |
181 |
178 |
|
Костюковичи |
144 |
198 |
277 |
158 |
182 |
153 |
34 |
178 |
206 |
- |
49 |
63 |
|
Краснополье |
118 |
232 |
228 |
152 |
163 |
187 |
83 |
218 |
181 |
49 |
- |
57 |
|
Кричев |
103 |
254 |
256 |
95 |
119 |
193 |
29 |
233 |
178 |
63 |
57 |
- |
Таблица 2.1 - Расстояния между узлами проектируемой сети
является Мстиславль. С Мстиславля перемещаемся в Дрибин, а затем в Шклов. Далее следуем в Могилев, потом в Круглое. Из Круглого попадаем в Кировск, затем в Бобруйск. Из Бобруйска перемещаемся в Глуск, затем в Осиповичи, далее следуем в Славгород и приходим опять в Климовичи.
Расстояние данного маршрута оказывается равным 916 км.
Подкорректируем данный маршрут следующим образом. Соединим Кличев не с Кировском, а с Осиповичами. Из Кировска перейдем в Могилев, а затем в Славгород.
После внесенных изменения получим следующее кольцо: Мстиславль - Дрибин - Шклов - Круглое - Кличев - Осиповичи - Глуск - Бобруйск - Кировск - Могилев - Славгород -Климовичи - Мстиславль. Поперечной связью является маршрут Шклов - Могилев. Протяженность основного кольца оказалась равной 922 км, длина поперечной связи - 35 км. Протяженность первого дополнительного кольца: Шклов- Круглое- Кличев - Осиповичи - Глуск - Бобруйск - Кировск - Могилев - Шклов равна530 км, а протяженность второго дополнительного кольца равна 462 км. Топология представлена на рисунке 2.1.
Рассчитаем загрузку сегментов, что позволит определить, какой мультиплексор может быть использован в данном узле. Данные представим в виде таблицы 2.2. Загрузку будем считать для основного и резервного путей.
Рисунок 2.1 - Топология проектируемой внутризоновой сети
Основной путь |
Резервный путь |
Количество VC -n |
Уровень STM-n |
|
1 - 2 |
1 - 7 - 6 - 5 - 4 - 3 -2 |
84 x VC-12, 70 x VC-3 |
STM -64 |
|
1 - 2 - 3 |
1 - 7 - 6 - 5 - 4 - 3 |
78 x VC-12, 67 x VC-3 |
STM -64 |
|
1 - 2 - 3 - 4 |
1 - 7 - 6 - 5 - 4 |
53 x VC-12, 51 x VC-3 |
STM - 64 |
|
1 - 2 - 3 - 4 - 5 |
1 - 7 - 6 - 5 |
63 x VC-12, 60 x VC-3 |
STM - 64 |
|
1 - 7 - 6 |
1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 |
69 x VC-12, 63 x VC-3 |
STM - 64 |
|
1 - 7 - 8 |
1 -12 - 11 - 10 - 9 - 8 |
76 x VC-12, 65 x VC-3 |
STM - 64 |
|
1 - 7 - 8 - 9 |
1 -12 - 11 - 10 - 9 |
42 x VC-12, 21 x VC-3 |
STM - 16 |
|
1 - 12 - 11 - 10 |
1 -7 - 8 - 9 - 10 |
36 x VC-12, 19 x VC-3 |
STM - 16 |
|
1 - 12 - 11 |
1 -7 - 8 - 9 - 10 - 11 |
27 x VC-12, 14 x VC-3 |
STM - 16 |
|
1 -12 |
1 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 |
33 x VC-12, 12 x VC-3 |
STM - 16 |
|
1 - 7 |
1 -12 - 11 - 10 - 9 - 8 - 7 |
126 x VC-12, 91 x VC-3 |
STM - 64 |
Таблица 2.2 - Загрузка сегментов
Из таблицы 2.2 видно, что на втором дополнительном кольце будем использовать мультиплексоры уровня STM - 16, а на первом дополнительном и на основном кольцах будем использовать мультиплексоры уровня STM - 64.
Схема организации связи представлена в приложении А.
3. РАСЧЕТ ОБЪЕМА ОБОРУДОВАНИЯ, РАЗМЕЩАЕМОГО В УЗЛАХ СЕТИ
3.1 Конфигурация мультиплексорных узлов
Для конфигурации узлов, составления спецификации устанавливаемого оборудования необходимо знать номенклатуру сменных блоков, знать их назначение и функциональные возможности.
В данном курсовом проекте в узлах сети будем использовать оборудование Alcatel 1660SM.
Alcatel 1660SM представляет собой синхронный оптический мультисервисный узел, соответствующий спецификациям Синхронной цифровой иерархии, определенным в рекомендациях ITU-T G.707.
Совместимое с существующими плезиохронными системами и действующими сетями SDH, устройство Alcatel 1660SM представляет собой оборудование передачи, работающее на скоростях передачи информации 155 (STM-1), 622 (STM-4), 2488 (STM-16) и 9953 (STM-64) Мбит/с.
Это устройство можно сконфигурировать как многолинейный оконечный мультиплексор, или мультиплексоры с функцией вставки и выделения, или мини-систему кросс-соединения для применения на линейных каналах связи, кольцевых и узловых сетях.
Когда 1660SM применяется в качестве мультиплексора с функцией вставки и выделения, в одной конфигурации можно использовать смешанные порты STM-n. Таком образом, в одном и том же оборудовании одновременно обеспечивается управление кольцами STM-1, STM-4, STM-16,STM-64 (многокольцевой структурой).
Для всех электрических блоков (портов трафика) и общих блоков может дополнительно использоваться резервирование EPS с различной модульностью (1+1; 1+N ).
В соответствии с сетевой топологией предоставляются механизмы сетевого резервирования:
- На любом уровне STM-n может выполняться одностороннее и двустороннее MSP(Резервирование секции мультиплексора);
- На уровне STM-16 и STM-64 можно реализовать MS-SPRing (Секция мультиплексора - совместно используемая резервная кольцевая сеть) на двух оптоволоконных двунаправленных кольцах.
В состав мультиплексора Alcatel 1660SM входят платы трех типов:
- плата доступа - плата, оснащенная физическими сигнальными интерфейсами (электрическими разъемами);
- плата портов - плата, выполняющая обработку сигнала в среде SDH;
- модуль (электрический или оптический) - специальная сменная плата (небольшого размера), устанавливаемая на передней панели некоторых плат.
Полка оборудования (вид спереди) показана на рисунке 3.2.
В состав устройства 1660SM входит одна полка, содержащая 21 слот в области доступа и 20 слотов в основной области. Эти две области расположены в разных «рядах» внутри полки.
Рисунок 3.1 - Расположение блоков 1660SM в полке SR60M
Конфигурацию мультиплексорных узлов для выбранного типа оборудования, обеспечивающую ввод/вывод заданного количества каналов с учетом резервирования, представим в виде таблицы 3.1.
Наименование блока |
Наименование районных центров, где устанавливается оборудование |
Общее количество блоков |
||||||||||||||
Акроним |
АМТС |
Могилев |
Осиповичи |
Бобруйск |
Глуск |
Дрибин |
Кировск |
Климовичи |
Кличев |
Круглое |
Мстиславль |
Славгород |
Шклов |
|||
Каркас 1660SM |
SR60M |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
12 |
|
Контроллер оборудования (для STM 16) |
EQUICO |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
3 |
|
Контроллер оборудования (для STM 64) |
PQ2/EQC |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
1 |
9 |
|
Матрица (для STM 16) |
MATRIXN |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
3 |
|
Матрица (для STM 64) |
MATRIXE |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
1 |
9 |
|
Флэш-карта 256 МВ |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
13 |
|
Нагрузка распределительной шины |
T/BUS |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
12 |
|
Служебный интерфейс |
SERVICE |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
12 |
|
Управляющий и общий I/F |
CONGI |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
13 |
|
Плата доступа LS 21х2Мбит/c 75 Ом 1.0/2.3 |
A21E1 |
1 |
1 |
1 |
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
15 |
|
Плата доступа Ethernet |
ETH-ATX |
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
11 |
|
Плата доступа Gigabit Ethernet |
GETH-AG |
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
Порт 63х2 Мбит/с G703/ISDN-PRA |
P63E1N |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
13 |
|
Порт Ethernet/Fast Ethernet |
ETH-MB |
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
11 |
|
Основная плата Giga Ethernet |
GETH-MB |
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
Оптический модуль SPF |
SPF 1000B |
6 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
Оптический порт STM-16 |
L-16.2 |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
2 |
1 |
8 |
Таблица 3.1 - Конфигурация мультиплексорных узлов
Наименование блока |
|
Наименование районных центров, где устанавливается оборудование |
Общее количество блоков |
|||||||||||||
Акроним |
АМТС |
Могилев |
Осиповичи |
Бобруйск |
Глуск |
Дрибин |
Кировск |
Климовичи |
Кличев |
Круглое |
Мстиславль |
Славгород |
Шклов |
|||
Оптический порт STM-64 |
L-64.2 |
1 |
|
2 |
1 |
2 |
|
1 |
|
2 |
2 |
|
|
1 |
12 |
|
Оптический порт STM-64 |
S-64.2 |
1 |
2 |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
6 |
|
Оптический усилитель +10дБм |
BST10 |
2 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
1 |
2 |
8 |
|
Оптический усилитель +15дБм |
BST15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
2 |
Структурная схема синхронного мультиплексора представлена в приложении Б.
3.2 Функциональное описание блоков
Плата доступа 21 x 2 Мбит/с (A21E1)
Плата доступа 21 x 2 Мбит/с обеспечивает соединения 21 сигнала PDH, идущих от задней панели к внешней линии и в обратную сторону.
Внормальномрабочемсостояниисигнал,принятыйотабонентскойлинии,посылаетсяна "основную" плату порта 63 x 2 Мбит/с.
В аварийной ситуации сигнал, принятый от абонентской линии, переключается на "резервную" плату порта.
Плата доступа Еthernet (ETH-ATX)
Плата доступа ETH-ATX размещается в области доступа и предоставляет интерфейсы Ethernet 14 x 10 /100 Мбит/с для обеспечения соединения LAN-LAN.
На плате доступа ETH-ATX реализована только функция физического интерфейса, поэтому ее необходимо использовать совместно с соответствующим портом ETHERNET, где сигнал обрабатывается для транспортировки в контейнерах SDH VC.
Поступающие с абонентской линии 14 потоков Ethernet посылаются в 14 преобразователей для выполнения функции пересечения.
Далее потоки Ethernet управляются блоком "Self Rate Adapting". Этот блок при запуске автоматически согласует максимальную скорость, принятую интерфейсом (10 бит/с, 100Мбит/с. полудуплекс, полный дуплекс), и после обработки сигнала данные посылаются через последовательно-параллельный преобразователь (блок PISO & SIPO) к соответствующему порту Ethernet.
Плата доступа Gigabit Ethernet (GETH-AG)
Плата доступа GETH-AG размещается в области доступа и может быть оснащена максимально 4 оптическими модулями приемо передатчиков скорости 1,25Гбит/c, предоставляющими интерфейсы Gigabit Ethernet для обеспечения соединения LAN-LAN.
На плате доступа GETH-AG реализована только функция физического интерфейса и некоторые функции управления, поэтому ее необходимо использовать совместно с соответствующим портом ETHERNET, где сигнал обрабатывается для транспортировки в контейнерах SDH VC.
Поступающие с блока "Optical Transceiver" четыре потока Gigabit Ethernet (DATA№1... DATA№4) посылаются в блок, выполняющий следующие функции согласно IEEE 802.3:
- Функции физического подуровня кодирования (Physical Coding Sublayer, PCS), с помощью которого осуществляется соединение интерфейса Gigabit, не зависящего от среды передачи данных (Gigabit Media Independent Interface, GMII) и приложения физических сред (Physical Media Attachment, PMA).
- Автоматическое согласование; согласование общих данных с устройством на другом конце линии связи.
- Функции интерфейса Gigabit, независящего от среды передачи данных (Gigabit Media Independent Interface, GMII).
Далее четыре потока Ethernet 1,25Гбит/c посылаются на соответствующий порт Ethernet или Gigabit Ethernet, где сигналы обрабатываются и упаковываются в контейнеры SDH-VC.
Плата порта 63 x 2 Мбит/с (P63E1)
P63E1 - это двунаправленный блок, взаимодействующий с 63 плезиохронными сигналами 2048 кбит/с и сигналом STM4-BPF (BPF=формат объединительной платы).
Благодаря формату объединительной платы (STM4-BPF или STM4*), 63 плезиохронных сигнала 2 Мбит/с, которые могут размещаться в кадре STM-1, выводятся/вводятся в блок AU4 № 1 кадра STM-4.
* PPI (E12_TT_Sk и E12/P12x_A_Sk): данный блок обеспечивает электрический интерфейс между физической средой передачи и внутренним форматом блока. Принятый линейный сигнал 2048кбит/с кодируется в формате HDB3.Декодерна физическом интерфейсе декодирует сигнал в формат NRZ (без возврата к нулю).
* LPA (S12/P12x_A_So): этот блок адаптирует данные пользователя для транспортировки в синхронной области. Сигнал 2,048 Мбит/с вставляются в контейнер C-12 (посредством асинхронной упаковки), который синхронизируется (вставка битов) с соответствующим транспортным блоком TU-12.
* LPT (S12_TT_So):функция LPT создает контейнер VC-12 путем формирования и добавления заголовков POHк C-12
* LTCT So: данный блок выполняет функции источника завершения и адаптации транзитного соединения согласно ITU и стандартам ETSI в первичных потоках тракта низкого порядка.
Порт Ethernet/Fast Ethernet port (ETH-MB)
ETHERNET-PORT - новый блок, способный обработать двадцать пять потоков (10/100 Мбит/с) Ethernet и Fast Ethernet и упаковать их для отправки в сеть SDH.
Ethernet-кадры вставляются в пакет GFP (Generic Framing Procedure, Общая процедура цикловой синхронизации), являющийся универсальным контейнером для трафика данных.
Блок может выполнять операцию адаптации скорости (RATE ADAPTING), а следовательно и кросс-соединение потоков 10/100 Мбит/с ETHERNET в направлении к виртуальному контейнеру SDH любой размерности (VC12, VC3, VC4).
Блок Ethernet может запомнить все кадры, составляющие входящий сигнал 10 Mбит/с в псевдо жестком диске, образованным восемью блоками памяти RAM (1Mx18bit),подлежащими пересылке к выбранному контейнеру VCx.
Если требуется заполнить блоки памяти без освобождения их в контейнере Vcx, подключается процедура управления потоком. В ходе данной процедуры обеспечивается связь с передатчиком Ethernet для уменьшения объема или прерывания передачи кадра до восстановления устойчивого состояния упакованных кадров в сравнении с посланными в контейнере VC SDH.
Вся операции чтения и записи происходят на частоте 125 МГц для уменьшения риска вставки избыточных битов в память.
Тажеоперациябудеттакжевыполненанасторонепередачи,т.е.кадры,содержащиесяв виртуальных контейнерах SDH, перед их пересылкой в исходящий поток Ethernet пройдут через блоки памяти RAM.
Таким образом, 11 интерфейсов выполнены доступными на порту ETHERNET-PORT, и 14 интерфейсов на плате доступа ETHERNET ACCESS для потоков 10/100Мбит/с общим количеством 25.
Основная плата Giga Ethernet (GETH-MB)
Этот блок реализует управление услугами передачи данных Gigabit Ethernet и их транспортировку через сеть SDH.
Соединения с сетью Ethernet реализуются с помощью 8 полнодуплексных оптических интерфейсов Еthernet типов 1000Base-LX, 1000Base-SX, 1000Base-ZX,четыреизкоторых размещаются на передней панели платы, и четыре - на блоке доступа GigaEthernet; каналы GigaEthernet работают на скоростях до 1,25 Гбит/с с функцией автоматического согласования скорости передачи данных, соединенных с помощью оптических соединителей LC-Duplex.
Для транспортировки данных Ethernet используется контейнер SDH - VC-4.
Восемь каналов Ethernet можно подключить к 8 логическим портам SDH на скорости VC4.
Оптический модуль SFP
Модули Ethernet реализуют функции PMD (Physical Medium Dependent, Зависимый от физической среды передачи) и PMA (Physical Media Attachment Sublayer, Подуровень приложения физических сред) в соответствии с IEE 802.3.
Каждыймодульвключаетвсебясостороныпередатчикасхемуавтоматическогоконтроля выходной оптической мощности, управление лазероми лазерный диодный модуль.
Онпредоставляетвозможностьуправлениякомандойотключенияпередатчика (TX disable)и обладает функцией оповещения об отказе передатчика (TX Fault).
Оптический порт STM-16 и STM-64
Данное описание применимо ко всем оптическим портам STM-16этой версии; допускается вставлять до четырех оптических портов STM-16 в 1660SM.
Блоки можно обозначать буквами L, S, и I, определяющими их зависимость от оптических компонентов, использованных для дальней, ближней или внутристанционной связи.
Доступ к оптическим соединителям блока ввода-вывода возможен с передней панели платы.
Блоки идентифицируются по типу разъема: SFF, FC/PC или SC/PC или SC/SPC.
Сторона ВХОДА: от абонентской линии к MSP MATRIX SPI (OSn/RSn_A_Sk): дескремблерует входящий сигнал, выполняет подсчет OOFи обнаружение аварийного сигнала LOF.
RST (RSn_TT_Sk): выполняет обнаружение цикловой синхронизации (A1, A2), восстановление данных трассировки секции регенератора (J0) и обнаружение несоответствий, подсчет блоков с ошибками BIP-8.
MST (MSn_TT_Sk): выполняет подсчет блоков с ошибками BIP-24, восстановление MS-REI, обнаружение аварийных сигналов MS-RDI и MS-AIS. TSD применяется в случае MS-DEG (ухудшение качества сигнала), TSF применяется при обнаружении MS- AIS.
MSA (MSn/Sn_A_Sk) : выполняет интерпретацию указателя AU4,обнаружение LOP и AIS, выравнивание указателей. Представлено шестнадцать блоков MSA.
Оптический усилитель (BST10, BST15, BST17)
Блокусилителяиспользуетсяпринеобходимостиполученияболеедлинногоучасткасвязи (пролета). Усилитель, увеличивающий энергетический потенциал линии связи, предназначен для применения на участках сети дальней связи.
В область доступа оборудования 1660SM можно установить до восьми блоков усилителей.
Усилители отличаются выходными значениями оптической мощности: +10 dBm, +15 dBm и +17dBm (минимум).
На передней панели блока имеются оптические соединители FC/PC или SC/PC.
Блок обеспечивает нерегенеративное прямое оптическое усиление (т.е. без любого промежуточного преобразования оптический/электрический) в окне 1550 нм.
Оптический сигнал, переданный от порта к усилителю, усиливается и затем передается к внешней линии.
Взаимосвязь между усилителем и портом реализована на передних оптических соединителях блока посредством поставляемого оптического кабеля.
Плата EQUICO
Модуль EQUICO через контроллер оборудования (EC) управляет:
* локальным диалогом с персональным компьютером (F интерфейс RS 232),
* локальным диалогом с персональным компьютером (USB-интерфейс; не поддерживается в текущей версии),
* диалогомсоперационнойсистемойдляосуществлениясетевогоуправлениячерез интерфейсы Q3 и DCC,
* диалогом с удаленной операционной системой для осуществления сетевого управления через интерфейс QAUX,
* диалогом с внешним оборудованием для осуществления сетевого управления через интерфейс Q2 (Функция промежуточного устройства),
* удаленными аварийными сигналами (RE), критериями аварийных сигналов по отношению к индикаторам стойки (RA), вспомогательными аварийными сигналами (HK) и светодиодными индикаторами передней панели.
* Шина ISSB
EC выполняет также все функции SW, связанные с контролем и управлением, такими как обработка информационной модели, передача событий и ведение журнала, управление базой данных оборудования, загрузка и управление SW и т.д.
Для поддержки таких действий функция EC требует энергонезависимого запоминающего устройства большой емкости (FLASH-карта), загрузочной памяти (FEPROM) и памяти RAM.
Плата MATRIX
Используемая в оборудовании 1660 SM плата MATRIX выполняет следующие функции:
* соединение между портами (включая матрицу ATM),
* функции синхронизации оборудования,
* функции контроллера полки,
* сбор данных текущего контроля рабочих характеристик,
* электропитания.
* удаленной инвентаризации,
Поскольку для блока MATRIX используется конфигурация со схемой резервирования 1+1,все функции данного блока также резервируются.
Плата CONGI
Оборудование 1660SM может содержать две платы CONGI, а именно, основную плату CONGI A (слот 10) и CONGI B (слот 12).
Они не работают как основная и резервная: каждая плата обеспечивает ряд функций. Для полного набора необходимы оба блока.
Плата CONGI А может использоваться автономно, но в этом случае будет доступна только часть интерфейсов.
К основным функциям, выполняемым блоком, относятся:
- Подача питания
- AND/OR и удаленные аварийные сигналы
- Вспомогательный интерфейс (только на плате CONGI в слоте 10)
- Интерфейс R/M (только на плате CONGI в слоте 10)
- Интерфейс QMD (только на плате CONGI в слоте 10)
- Интерфейс RIMMEL
- Интерфейс Q3/QB3 (только на плате CONGI в слоте 10)
- Удаленная инвентаризация
Плата SERVICE
Плата SERVICE обеспечивает следующие функции :
- управление вспомогательными каналами AUX,
- управление входными/выходными синхросигналами,
- управление каналами EOW,
- электропитание (POWER SUPPLY) для внутренних компонентов плат.
4. ВЫБОР ОПТИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ
4.1 Параметры оптических интерфейсов
По определению интерфейс - граница между двумя взаимодействующими системами или устройствами, определяемая общими функциональными и конструктивными характеристиками, требованиями к протоколам обмена.
Оптические интерфейсы транспортных сетей характеризуются развивающимся разнообразием. Это обусловлено развитием новых технологий передачи и внедрением новых компонентов: перестраиваемых лазеров; оптических усилителей; компактных компенсаторов дисперсии; процессоров FEC и т.д. В качестве стандартов на оптические интерфейсы применяются рекомендации ITU-T и IEEE 802.3. В соответствии с этими стандартами оптические интерфейсы можно разделить на три группы:
- одноканальные, т.е. обеспечивающие передачу только на одной оптической частоте (G.955, G.957, G.691, G.693, IEEE 802.3 u,z);
- многоканальные, т.е. обеспечивающие передачу на двух и более оптических частотах одновременно (G.692, G.694.1, G.694.2, G.695, G.696.1, G.696.2, G.698.1, G.698.2, G.959.1, G.959.2);
- оптические интерфейсы пассивных оптических сетей (PON), которые поддерживают передачу оптических сигналов на 1, 2, 3 и более оптических частотах (G.983, G.984, G.985, IEEE 802.3ah).
В данном курсовом проекте тип оптического волокна определяется в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.655.
Стандарт G.655 относится к волокну со смещенной ненулевой дисперсией -- NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber). Это волокно предназначено для применения в магистральных волоконно-оптических линиях и глобальных сетях связи, использующих DWDM-технологии в диапазоне длин волн 1,55 мкм.
Волокно -- G.655 имеет слабую, контролируемую дисперсию в С полосе (l=1,53-1,56 мкм) и большой диаметр световедущей жилы по сравнению с волокном типа G.653. Это снижает проблему четырехволнового смешения и нелинейных эффектов и открывает возможности применения эффективных волоконно-оптических усилителей.
Оптические одноканальные интерфейсы стандартов G.957 и G.691 предназначены для аппаратуры синхронной цифровой иерархии SDH со скоростными режимами передачи от 155520кбит/с до 39813120кбит/с. Интерфейсы поддерживают соединение типа “точка-точка” по паре одномодовых волоконных световодов, соответствующих стандартам ITU-T G.652, G.653, G.654, G.655, G.656. Допускается возможность использования на коротких линиях только одного волокна в кабеле и направленных разветвителей для организации двухсторонней связи на различных волнах (1310нм и 1550нм).
Оптические интерфейсы SDH имеют три обширных категории применения:
- внутристанционные связи, соответствующие расстояниям присоединения от нескольких метров (перемычки) до 2км;
- межстанционные связи малой дальности, соответствующие расстояниям присоединения до 15км;
- межстанционные связи большой дальности, соответствующие расстояниям присоединения до 40км на волне передачи 1310нм и около 80км на волне передачи 1550нм.
На рисунке 4.1 представлена структурная схема тракта, в соответствии с которой определяются параметры того или иного оптического интерфейса.
Рисунок 4.1 - Структурная схема оптического линейного тракта
Оптические интерфейсы будем выбирать опираясь на данные в [1] таблица 5.1.
Результаты выбора оптических интерфейсов для кождого сегмента сети представим в виде таблицы 5.1.
Сегмент сети |
Тип оптического интерфейса |
Допустимое затухание, дБ |
Допустимая дисперсия, пс |
|
АМТС - Кировск (1-2) |
L - 64.2 |
0 - 16 |
1200 |
|
Кировск - Бобруйск (2-3) |
S - 64.2 |
3 - 11 |
800 |
|
Бобруйск - Глуск (3-4) |
L - 64.2 |
0 - 16 |
1200 |
|
Глуск - Осиповичи(4-5) |
L - 64.2 |
0 - 16 |
1200 |
|
Осиповичи - Кличев(5-6) |
L - 64.2 |
0 - 16 |
1200 |
|
Кличев - Круглое(6-7) |
L - 64.2 |
0 - 16 |
1200 |
|
Круглое - Шклов(7-8) |
L - 64.2 |
0 - 16 |
1200 |
|
Шклов - Дрибин(8-9) |
L - 16.2 |
12 - 24 |
1600 |
|
Дрибин - Мстиславль(9-10) |
L - 16.2 |
12 - 24 |
1600 |
|
Мстиславль - Климовичи (10-11) |
L - 16.2 |
12 - 24 |
1600 |
|
Климовичи - Славгород(11-12) |
L - 16.2 |
12 - 24 |
1600 |
|
Славгород - АМТС(12-1) |
L - 16.2 |
12 - 24 |
1600 |
|
АМТС - Могилев(1-13) |
S - 64.2 |
3 - 11 |
800 |
|
Могилев - Шклов(13-8) |
S - 64.2 |
3 - 11 |
800 |
Таблица 5.1 - Тип оптического интерфейса между мультиплексорами SDH
4.2 Расчет возможной протяженности участка регенерации
Длина регенерационного участка (РУ) цифровой волоконно-оптической системы передачи зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются:
1. Энергетический потенциал системы передачи, П, дБ, который определяет максимально допустимое затухание оптического сигнала в оптическом линейном тракте, а именно: в оптическом волокне (ОВ), разъемных и неразъемных соединителях на РУ, а также в других узлах линейного тракта. Энергетический потенциал определяется типом оптического интерфейса;
2. Дисперсия в ОВ, , пс. Дисперсионные явления в ОВ приводят к расширению во времени спектральных и модовых составляющих сигнала, то есть к различному времени их распространения, что приводит к изменению формы и длительности оптических импульсных сигналов, к их уширению;
3. Помехи, обусловленные тепловыми шумами активных компонентов схем, шумами источников оптического излечения, шумами из-за отражения оптического излучения от торцевой поверхности ОВ, модовыми шумами из-за интерференции мод, распространяющихся в ОВ. Этот вид помех интегрально учитывается как собственные шумы оптической системы;
4. Квантовый или фотонный шум, носителем которого является сам оптический сигнал (в силу его малости по сравнению с другими составляющими шумов оптического линейного тракта в проекте он не учитывается)
Максимальная длина участка рассчитывается дважды: исходя из потерь в физической среде передачи и в зависимости от дисперсионных свойств этой среды. Длина регенерационного участка с точки зрения энергетического потенциала находится через соотношение:
(5.1)
где PS - уровень мощности передатчика в точке подключения аппаратуры и линии, дБм; PR - уровень мощности приемника в точке подключения аппаратуры и линии, дБм; - запас с учетом усилителя, дБ;N - число строительных длин кабеля; lст - потери мощности на неразъемных стыках кабеля, равные 0,1 дБ; Nс - число разъемных стыков, равное 2 ; lстр - потери мощности на разъемных стыках, равные 0,5 дБ; ? с - километрическое затухание кабеля на заданной длине волны, равное 0,35 дБ/км (Рек. G.655);
(5.2)
где - строительная длина, км. Строительную длину кабеля примем в расчетах 4км.
Рассчитаем значение дисперсии для ОВ по следующим формулам:
(5.3)
где - значение хроматической дисперсии на длине регенерации, - минимальное значение коэффициента хроматической дисперсии, равное 10,0 пс/нм*км; - ширина спектра излучения источника на уровне -20 дБ.
(5.4)
где - поляризационная модовая дисперсия, которая учитывается на скоростях 10 Гбит/с; - коэффициент ПМД, равный 0,5 .
Результирующая дисперсия определяется через соотношение:
(5.5)
Если результирующая хроматическая дисперсия не превышает значение допустимой хроматической дисперсии, то следует вывод, что данный интерфейс можно использовать на длине регенерационного участка.
Исходные данные и результаты расчета представим в виде таблицы 4.2
Из таблицы 5.2 видно, что на сегментах сети (1-2), (5-6), (6-7), (8-9), (9-10), (11-12), (12-1) и (13-8) целесообразно применить оптические усилители.
На участках (1-2), (5-6), (8-9), (9-10), (12-1) и (13-8) поставим оптический усилитель +10 дБм. Пересчитывая по формуле (5.1) получим следующие длины регенерационных участков: для (1-2),(5-6), (8-9) - 90 км, для (9-10) и (12-1)- 95 км, для (13-8) - 60 км.
На участке (11-12) необходимо дополнительное усиление на 20 дБм, для этого поставим по оптическому усилителю +10дБм на приемной и передающей стороне, что соответствует регенерационному участку с длинной 123 км.
На участке (6-7) необходимо дополнительное усиление на 30 дБм, для этого поставим по оптическому усилителю +15дБм на приемной и передающей стороне, что соответствует регенерационному участку с длинной 146 км.
По полученным данным расставим оптические усилители следующим образом: оптический усилитель +10дБм поставим в АМТС и Шклове по 2 шт,, в Осиповичах, Климовичах, Мстиславле и Славгороде по одному; оптический усилитель +15дБм поставим в Кличеве и Круглом.