Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

дисперсия оптический регенерационный канал

Устройства многоканальной связи оказывают большое влияние на показатели работы железных дорог. Многоканальная связь получила широкое распространение на железнодорожном транспорте. Особенно большое значение эта связь приобретает в связи с разбросанностью подразделений железнодорожного транспорта на большие расстояния. Управление работой отдельных хозяйственных единиц требует организации между командными пунктами (Министерство путей сообщения, управления дорог и т.п.) и низовыми организациями оперативной (например, телефон) и документальной (телеграф, передача данных) связи. Обеспечение оперативной отчетности и сбора данных от отдельных подразделений для фиксации проделанной работы и составление оперативных планов возможно только при четко работающей оперативной и документальной связи. Организация различных видов оперативно-технологической связи требует создания между отдельными станциями, узлами и административными пунктами соответствующего числа каналов связи.

Оперативно-технологическая связь прошла длительный путь развития на основе разработки и последовательной модернизации своей технической базы, а также поисков новых технических решений. Имеющиеся теперь на железнодорожном транспорте устройства оперативно-технологической связи были созданы в результате многолетнего труда большого коллектива транспортных специалистов.

Ведутся поиски новых принципов построения аппаратуры групповой связи и способов организации групповых каналов на базе цифровых систем передачи с импульсно-кодовой модуляцией. Использование этих способов вместе с самой современной элементной базой обеспечит значительное повышение качества и надежности связи.

В настоящее время широкое применение получили волоконно-оптические линии связи - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием «оптическое волокно».

Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния.

1. Анализ дорожной сети

1.1 Описание дороги

Львовская железная дорога организована в 1939, а в 1953 объединена с Ковельской железной дорогой и Черновицким отделением Кишиневской железной дороги. В современных границах (1973) действует с 15 мая 1953. Управление в городе Львове. Строительство дороги началось в 1855. Пролегает по территории Львовской, Ровенской, Волынской, Тернопольской, Ивано-Франковской, Закарпатской, Черновицкой и частично Житомирской областей (УССР), Брестской области (БССР) и Молдавской ССР. На севере граничит по станциям Вербка и Лунинец с Белорусской железной дорогой, по станциям Олевск, Здолбунов, Лановцы, Подволочиск, Гусятин и Кельменцы с Юго-западной железной дорогой, по станции Окница с Одесско-Кишинёвской железной дорогой. На Западе граничит: по станциям Ягодин, Рава-Русская, Мостиска, Нижанковицы и Старжава с железными дорогами Польши, по станциям Ужгород и Чоп с железными дорогами Чехословакии, по станциям Чоп и Батево с железными дорогами Венгрии, по станциям Дьяково, Берлебаш и Вадул-Сирет с железными дорогами Румынии. Эксплуатационная длина Л. ж. д. (в границах 1972) 4583,2 км, или 3,4% от протяжённости всей сети железных дорог СССР. По Л. ж. д. осуществляются транзитные связи с другими европейскими социалистическими странами и с некоторыми капиталистическими странами.

Сеть Львовская железной дороги в основном сложилась в дореволюционное время с разнородным техническим оснащением, со слаборазвитыми железнодорожными узлами, путевым хозяйством и т.д. Непрерывный рост внутреннего грузооборота и внешнеторговых связей после Великой Отечественной войны 1941-45 потребовал коренной технической реконструкции всех направлений дороги. Были уложены тяжёлые рельсы и щебёночный балласт, внедрены новые серии локомотивов, автоматика, электрифицированы важнейшие направления магистрали, получили развитие железнодорожные узлы и т.д.

Львовская железная дорога обслуживает крупные промышленные районы по добыче угля, нефти, производству машин, станков, продуктов химической промышленности, выработке электроэнергии, нефтепереработки, районы лесозаготовок и деревообработки, месторождения строй материалов, а также сельскохозяйственные районы по производству зерна, свёклы, развитого животноводства. В 1972 грузооборот Львовская железная дорога составил 45,853 млрд. т·км, или 1,7% от сетевого. В общем объёме грузооборота дороги транзит составляет 50%, ввоз 16%, вывоз 15% и местное сообщение 19%. В числе транзитных грузов наибольший удельный вес имеют руда, каменный уголь, чёрные металлы, нефть и нефтепродукты, машины и хлеб. Ввоз: уголь, металл, стройматериалы, нефтепродукты, продукция лёгкой и пищевой промышленности. Вывоз: зерно, свёкла, лесоматериалы, продукция химии и машиностроения. В местном сообщении перевозятся преимущественно строительные и лесоматериалы, грузы сельского хозяйства. Удельный вес электровозной и тепловозной тяги в общем объёме перевозок дороги составляет 98,8%. Общий пассажирооборот - около 1,6% сетевого. Ежегодно дорога перевозит свыше 77 млн. пассажиров, из них 63 млн. в пригородном сообщении. Львовская железная дорога награждена орденом Трудового Красного Знамени (1973).

1.2 Расчет количества каналов

При проектировании магистрали связи используются следующие каналы:

– каналы СПД (E1) - каналы систем передачи данных;

– каналы ОТС (E0) - каналы оперативно-технической связи;

– каналы ОбТС (E0) - каналы телефонной сети общего пользования.

При расчете количества каналов используются следующие коэффициенты:

– K₁ - коэффициент количества каналов между станцией (ст.) и отделенческим узлом (ОУ);

– K₂ - коэффициент количества каналов между двумя ОУ;

– K₃ - коэффициент количества каналов между ДУ и ОУ.

Пример расчета числа каналов для участка ОУ1 - ОУ2:

k2+2k3= K₂·(E1+2·E0)+2 K₃·(E1+2·E0)=300·(E1+2·E0)+1100·(E1+2·E0)= =300·E1+600·E0+1100·E1+2200·E0 =1400·E1+2800·E0

Пример расчета числа каналов E1 для участка ОУ1 - ОУ2:

2800 E0\30=94 E1

94 E1+1400 E1=1494 E1

1494 E1\63=24 STM1

Таблица 1 - Типы и количество каналов на каждом из участков железной дороги

1.3 Выбор топологии построения волоконно-оптической линии связи

Многие важнейшие характеристики сетей связи определяются их топологией, характеризующей связность узлов сети линиями связи и позволяющей оценить надежность и пропускную способность сети при повреждениях.

Выбор топологии основывается на разумном компромиссе между надежностью сети, ее стоимостью и простотой технического обслуживания. При проектировании систем для железнодорожной связи приоритетными являются показатели надежности, которые связаны со способностью восстановления после отказов в сети, включая отказы линий связи, узлов и оконечных устройств. Топология сети должна обеспечивать локализацию неисправностей, возможность отключения отказавшего оборудования, введение обходных маршрутов и изменения конфигурации сети.

Простота технического обслуживания сети определяется тем, насколько выбранная топология позволяет упростить диагностирование, локализацию и устранение неисправностей.

Стоимость сети во многом зависит от числа и сложности узлов и линий связи. Выбранная топология сети должна, по возможности, обеспечивать оптимальное соединение узлов линиями связи так, чтобы общая стоимость передающей, аппаратной сред и программного обеспечения была минимальной.

Линейной топологией, или схемой «точка-точка», принято называть схему, связывающую два узла сети (оконечные станции), на каждом из которых формируются и заканчиваются все информационные потоки, передаваемые между узлами. Для их передачи посредством ВОСП используются два волокна (по одному в каждом направлении передачи), а при резервировании волокон - четыре (резерв 1+1 или 1:1), (рисунок 6, а). Она является наиболее простой и используется при передаче больших цифровых потоков по высокоскоростным магистральным каналам.

Развитием линейной топологии при последовательном соединении узлов сети (или нескольких пунктов выделения каналов) является цепочечная топология с возможностью многократного ввода-вывода в узлах сети (пунктах выделения каналов) одного общего для всех пунктов выделения канала (схема «точка-многоточка») или разных каналов из единого цифрового потока, (рисунок 6, б).

Звездная топология сети характеризуется тем, что каждый узел сети (пункт выделения каналов) имеет двухстороннюю связь по отдельной линии с центральным узлом - концентратором (обладающего функциями мультиплексора ввода - вывода и системы кроссовой коммутации), благодаря которому и обеспечивается полная физическая связность сети, (рисунок 6, г). Необходимо отметить, что при общем стандартном наборе функций оборудования SDH/СЦИ, определяемом рекомендациями МСЭ, мультиплексоры, выпускаемые конкретными производителями оборудования могут не иметь полный набор вышеперечисленных возможностей, либо, наоборот, иметь дополнительные.

Наиболее характерной топологией для сетей SDH/СЦИ является кольцевая. Она характеризуется тем, что узлы сети (пункты выделения каналов) связаны линейно, но последний из них соединен с первым, образуя замкнутую петлю (кольцо). В кольце возможна организация однонаправленной и двунаправленной передачи цифрового потока между узлами сети. Основное преимущество этой топологии состоит в легкости организации защиты благодаря двум оптическим входам в мультиплексорах, позволяющих создать двойное кольцо со встречными цифровыми потоками. Система защиты организуется двумя способами. Первый способ защиты позволяет переключать «основное» кольцо на «резервное». В этом варианте блочные виртуальные контейнеры имеют доступ только к основному кольцу. В случае обрыва ВОК происходит замыкание основного и резервного колец на границах поврежденного участка. При этом приемник передатчик выходного блока мультиплексора соединяется с той его стороной, где произошел обрыв кабеля. Это приводит к образованию нового кольца. Второй способ состоит в том, что блочные виртуальные контейнеры передаются одновременно в двух противоположных направлениях по разным кольцам. Если происходит сбой в одном из колец, система управления автоматически выбирает тот же блок из другого кольца. Программы управления мультиплексорами поддерживают либо один из двух, либо оба способа защиты.

Кольцо, организованное оптическими волокнами внутри одного ВОК называется «плоским». При использовании волокон кабелей, проложенных по разным трассам между узлами сети (пунктами выделения каналов) и двунаправленной передачи цифрового потока, кольцо является «выпуклым» (рисунок 6, в).

Наибольшей надежностью обладает кольцевая топология сети с организацией выпуклых колец между узлами и двунаправленной передачей цифрового потока внутри кольца. Очевидно, что наибольшая надежность кольцевых структур достигается тогда, когда кабельные трассы кольца территориально разнесены. В зависимости от назначения ВОЛС можно организовать кольцевые структуры для магистральной и дорожной связи по параллельным железнодорожным направлениям. Если это невозможно, для повышения надежности ВОЛС можно замкнуть кабельное кольцо путем прокладки (подвески) кабеля по разные стороны железной дороги или организовать параллельный радиорелейный тракт SDH/СЦИ. На практике находят применение топология «плоского кольца», когда для замыкания кольца используются оптические волокна внутри одного кабеля.

Сочетания рассмотренных топологий позволяет создавать сети СЦИ с различной архитектурой. Как правило все мультиплексоры СЦИ имеют возможность оснащения различными платами оптоэлектронных интерфейсов на длинах волн 1310 и 1550 нм, выбор которых позволяет оптимизировать структуру линии в зависимости от соотношения стоимости и длин регенерационных участков.

При выборе топологии сетей необходимо также учитывать число оконечных

устройств (ОУ) и устройств обработки информации (УОИ); территориальное расположение ОУ и УОИ; функциональное назначение и показатели качества сети; надежность сети; стоимость сооружения сети; условия эксплуатации; требования к массе и габаритным размерам элементов сети.

Для железнодорожных SDH/СЦИ сетей наиболее целесообразно использовать кольцевые топологии и их варианты, при этом важным является не только правильный выбор оборудования, но и оптимальное расположение узлов в каждом кольце и узлов, где будет организовано их взаимодействие. При этом должны быть обеспечены условия построения системы управления сети с кольцевыми структурами.

Кольцевание сети должно будет осуществляться исходя из следующих принципов. В случае, когда железные дороги проходят параллельно, кольцевание осуществляется с использованием поперечных направлений или с использованием инфраструктуры других ведомственных сетей, например, на опорах линий электропередачи (ЛЭП). На линейной сети связи, проложенной вдоль дороги, будут формироваться плоские кольца. Учитывая взаимное тяготение узлов, расположенных вдоль железнодорожных магистралей, плоские кольца целесообразно организовывать в пределах диспетчерского участка и отделения дороги. Выпуклые кольца большой протяженности организуются на дорожном и магистральном уровнях.

Большое значение для волоконно-оптических сетей связи имеет способ физического доступа к передающей среде - волокну, тип сетевого интерфейса. По этому признаку волоконно-оптические сети связи разделяются на пассивные и активные.

В пассивных топологиях физический доступ (ввод-вывод сигнала) осуществляется в оптической области (по оптическому сигналу) с помощью пассивных оптических элементов, таких, как оптические ответвители, разветвители, спектральные мультиплексоры-демультиплексоры, переключатели. Узел сети получает в этом случае порцию оптической энергии непосредственно из оптического волокна и вводит оптический сигнал непосредственно в оптическое волокно. Пассивный узел - это простая точка ветвления, которая может только ослабить сигнал, но не изменяет его форму и содержание. Непрерывность оптической среды в точках доступа пассивной сети не нарушается, однако возникающие при вводе-выводе потери сигнала требуют тщательного расчета его энергетического потенциала в сети. С точки зрения топологии в пассивных волоконно-оптических сетях связи используется так называемая многоточечная пассивная схема той или иной конфигурации с оптико-оптическим сетевым интерфейсом.

В активных топологиях доступ к общему цифровому потоку осуществляется в электрической области, для чего оптический сигнал в узле преобразуется в электрический при выводе, а при вводе выполняется обратное преобразование. В узлах (пунктах выделения каналов) сети нарушается непрерывность передающей среды: сетевой интерфейс при выводе оптоэлектронный, а при вводе - электронно-оптический. Активный узел может изменять или переключать цифровые потоки (каналы) и в этом отношении имеет больше функциональных возможностей по обработке сигнала, чем пассивный узел, однако при этом возрастает и вероятность искажения сигнала.

1.4 Резервирование каналов на участках волоконно-оптической линии связи

Пример расчета числа каналов для участка ОУ1 - ОУ2:

4k2+5k3= 4·K₂·(E1+2·E0)+ 5·K₃·(E1+2·E0)= 4·300·(E1+2·E0)+ 5·550·(E1+2·E0)= =1200·E1+2750·E1+2400·E0+5500·E0 =3950·E1+7900·E0

Пример расчета числа каналов E1 для участка ОУ1 - ОУ2:

7900 E0\30=264 E1

264 E1+3950 E1=4214 E1

4214 E1\63=67 STM1

Таблица 2 - Типы и количество каналов на каждом из участков железной дороги с учетом резервирования

1.5 Выбор системы передачи и ее характеристика

Синхронная цифровая иерархия (SDH/СЦИ).

Основным отличием технологии SDH/СЦИ от PDH/ПЦИ является переход на новый принцип мультиплексирования. Технология SDH/СЦИ является базовой сетевой технологией и представляет собой современную концепцию построения цифровой первичной (транспортной) сети. В настоящее время эта технология достигла своего совершенства как одна из наиболее разработанных и стандартизованных.