Проектирование оптической мультисервисной транспортной сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

Курсовая работа

По дисциплине: Волоконно-оптические системы передачи

Тема: Проектирование оптической мультисервисной транспортной сети

Выполнил: Волощук Д.Л.

Проверил: Фокин В.Г.

Новосибирск

2015



Содержание

Введение

1. Основная часть

1.1 Техническое задание

1.2 Карта с населенными пунктами и предполагаемыми трассами прокладки кабельных линий

1.3 Расчет требуемых эквивалентных ресурсов транспортной сети

1.4 Варианты топологий транспортной сети

1.5 Схемы рассмотренных вариантов топологий транспортной сети с учетом эквивалентных ресурсов и ресурсов для защиты линий и соединений

1.6 Таблицы итоговых расчетов ресурсов на каждом из участков сети

1.7 Определение требуемых видов мультиплексоров и их количества в каждом из узлов связи по сравниваемым вариантам

1.8 Выбор аппаратуры и кабельной продукции

2. Обоснованный выбор способов защиты

2.1 Расчет участков передачи оптических сигналов

2.2 Конфигурация мультиплексоров в каждом узле транспортной сети

2.3 Схема организации связи

2.4 Схема синхронизации цифровых устройств транспортной сети

2.5 Схема управления транспортной сетью

3. Необходимые контрольно-измерительные приборы

4. Расчет потребления электроэнергии оборудованием транспортной сети. Выбор источника электропитания

5. Комплектация оборудования в каждом узле транспортной сети

6. Схема прохождения оптических и электрических цепей в цехе заданного узла транспортной сети

Заключение

Список литературы



Введение

Одним из основных направлений современного научно-технического прогресса является всестороннее развитие волоконно-оптических систем связи, обеспечивающих возможность доставки на большие расстояния чрезвычайно большого объема информации с наивысшей скоростью. Уже сейчас имеются волоконно-оптические линии (ВОЛП) большой информационной емкости с длиной регенерационных участков до 200 км и более. В настоящее время волоконно-оптические кабели и системы передачи для них выпускаются многими странами мира. В связи с появлением систем передачи синхронно-цифровой иерархии (SDH) получаю широкое применение современные отечественные волоконно-оптические кабели и волоконно-оптические системы передачи (ВОСП).

Стремительное развитие волоконно-оптических цифровых систем передачи синхронной цифровой иерархии (ВОСП-SDH) привело к появлению новых сетевых технологий: оптических транспортных сетей, и гибридных, а иногда и полностью оптических, сетей доступа.

В данном курсовом проекте будет разработана транспортная оптическая сеть согласно техническому заданию.



1. Основная часть

1.1 Техническое задание

на курсовой проект по дисциплине кафедры МЭС и ОС

"Волоконно-оптические системы передачи" для магистрантов

Волощук Д.Л. группа ИММ-52

1. Разработать участок оптической мультисервисной транспортной сети в Северо-Казахстанской области между пунктами А,Б,В,Г,Д,Е выбрать структуру сети с учетом возможности защиты информации. Выбрать оптический кабель, системы передачи и оборудование. Рассчитать участки передачи. Разработать схемы: организации связи, синхронизации, управления и прохождения оптических и электрических цепей в ЛАЦ. Привести комплектации оборудования.

2. Направления передачи информации и нагрузка

Таблица 1.

№ п\п	Направление передачи	Информационная нагрузка
		Е1	Е3	Е4	STM-1	Eth100	Eth1000
1	А-Б	10	2			2
2	А-В	11	3		1	1
3	А-Г	13	1
4	А-Д	12	2		1	1
5	А-Е	10	3			1

Наименование населенных пунктов:

А - Петропавловск Б - Кокчетав В - Пресновка

Г - Сергеевка Д - Володарское Е - Красноармейск



1.2 Карта с населенными пунктами и предполагаемыми трассами прокладки кабельных линий

На географической карте определяем месторасположение узлов связи и трассы прокладки кабеля. Полученные данные из карты: протяженность пролетов, пересечения кабельной трассы с реками, автодорогами, Ж/Д занёсены в таблицу 3.

Таблица 3 - Характеристика трассы

Параметры	А-Б	Б-В	В-Г	Г-Д	Д-Е	Е-А	всего
Протяженность, км	134	120	98	82	64	118	616
Пересечения с реками	1	-	3	2	2	3	11
Пересечения с автодорогами	3	1	3	4	4	4	19
Пересечения с ж/д	1	-	3	1	2	1	8



1.3 Расчет требуемых эквивалентных ресурсов транспортной сети

При расчете эквивалентных ресурсов транспортной сети необходимо определить скорость цифрового потока, число оптических каналов на каждом направлении передачи.

В расчетах исходим из того, эквивалентное число контейнеров VC-12 определяется из соотношений:

- E1 эквивалентно VC-12

- E3 эквивалентно VC-3 = 21*VC-12

- E4 эквивалентно VC-4 = 63*VC-12

- S1 эквивалентно STM-1 = 63*VC-12

Для Ethernet виртуальная сцепка:

- Eth-100 эквивалентно 49*VC-12

- Eth-1000 эквивалентно 7*VC-4

Согласно иерархии виртуальных контейнеров в SDH нагрузка VC-12 составляет 2176кбит/с, нагрузка VC-3 составляет 48 384кбит/с, нагрузка VC-4 составляет 149 760кбит/с.

Направление А-Б.

В данном направлении необходимо обеспечить следующую информационную нагрузку:

10 цифровой потоков данных на скорости 2048кбит/с (Е1)

2 цифровых потока данных на скорости 34368кбит/с (Е3)

2 потока пакетной передачи данных со скорость 100Мбит/с.(Eth100)

Исходя из таблицы 1 технического задания, для информационной нагрузки Е1 эквивалент - 10VC-12 (10х2176=21760кбит/с), для Е3 - 2VC-3(2х48364= 96768кбит/с). Для обеспечения передачи двух потоковEthernet100 (100Мбит/с) эквивалент будет составлять 98VC-12 (98х 2176кбит/с = 213 248кбит/с).

Скорость цифрового потока составит 10х2176+2х48364+98х2176 = 331776кбит/с. Скорость передачи для STM 1 составляет 155 520кбит/с. Таким образом, суммарный эквивалент составит 3 синхронных транспортных модуля первого порядка STM 1. Число оптических каналов составит 3(STM-1) =3.

Направление А-В

В данном направлении необходимо обеспечить следующую информационную нагрузку:

11 цифровых потоков данных на скорости 2048кбит/с (Е1)

3 цифровых потока данных на скорости 34368кбит/с (Е3)

1 цифровой поток данных STM 1 137048/с (STM 1)

Пакетную передачу данных со скорость 100Мбит/с.( Eth100)

Исходя из таблицы 1 технического задания, для информационной нагрузки Е1 эквивалент - 11VC-12, для Е3 - 3VC-3. Для обеспечения передачи Ethernet100 (100Мбит/с) эквивалент будет составлять 49 VC-12.

Скорость цифрового потока составит 11х2176+3х48364+49х2176+155520 = 431172кбит/с. Таким образом, суммарный эквивалент составит 3 синхронных транспортных модулей первого порядка STM 1. Число оптических каналов составит 3(STM-1).

Направление А-Г

В данном направлении необходимо обеспечить следующую информационную нагрузку:

13 цифровых потока данных на скорости 2048кбит/с (Е1)

1 цифровых потока данных на скорости 34368кбит/с (Е3)

Исходя из таблицы 1 технического задания, для информационной нагрузки Е1 эквивалент - 13VC-12, для Е3 - 1VC-3. Скорость цифрового потока составит 13х2176+1х48364= 76652кбит/с. Суммарный эквивалент составит 1 синхронный транспортный модулей первого порядка STM 1. Число оптических каналов составит 1(STM-1).

Направление А-Д

В данном направлении необходимо обеспечить следующую информационную нагрузку:

12 цифровых потоков данных на скорости 2048кбит/с (Е1)

2 цифровых потока данных на скорости 34368кбит/с (Е3)

1 цифровой поток данных на скорости 155520кбит/с (STM 1)

Пакетную передачу данных со скорость 100Мбит/с.( Eth100)

Исходя из таблицы 1 технического задания, для информационной нагрузки Е1 эквивалент - 12VC-12, для Е3 - 2VC-3. Для обеспечения передачи Ethernet100 (100Мбит/с) эквивалент будет составлять 49 VC-12.

Скорость цифрового потока составит 12х2176+2х48364+49х2176+155520 = 384984кбит/с. Скорость передачи для STM 1 составляет 155 520кбит/с. Таким образом, суммарный эквивалент составит 3 синхронных транспортных модуля первого порядка STM 1. Число оптических каналов составит 3(STM-1)=3.

Направление А-Е

В данном направлении необходимо обеспечить следующую информационную нагрузку:

10 цифровых потоков данных на скорости 2048кбит/с (Е1)

3 цифровых потока данных на скорости 34368кбит/с (Е3)

Пакетную передачу данных со скорость 100Мбит/с.

Исходя из таблицы 1 технического задания, для информационной нагрузки Е1 эквивалент - 10VC-12, для Е3 -3VC-3. Для обеспечения передачи Ethernet100 (100Мбит/с) эквивалент будет составлять 49 VC-12.

Скорость цифрового потока составит 10х2176+3х48364+49х2176 = 273476кбит/с. Таким образом, суммарный эквивалент составит 2 синхронных транспортных модуля первого порядка STM 1. Число оптических каналов составит 2(STM-1).

Информационная нагрузка, ее эквивалент и суммарный эквивалент для каждого направления представлен в таблице 4.



Таблица 4

№ п\п	Направление передачи	Информационная нагрузка и ее эквивалент	Суммарный эквивалент
		Е1	Е3	Е4	STM-1	Eth100	Eth 1000	STM 1	Och
1	А-Б	10VC-12	2VC-3			98VC-12		3	3(STM-1)
2	А-В	11VC-12	3VC-3		1	49VC-12		3	3(STM-1)
3	А-Г	13VC-12	1VC-3					1	1(STM-1)
4	А-Д	12VC-12	2VC-3		1	49VC-12		3	3(STM-1)
5	А-Е	10VC-12	3VC-3			49VC-12		2	2(STM-1)

Из таблицы видно, что отдельные направления передачи в транспортной сети можно организовать через различные ресурсы: одноканальной оптической передачей с сети SDH и многоканальной оптической передачей информационных потоков в каналах Och.

1.4 Варианты топологий транспортной сети

Рассмотрим два типа топологии транспортной сети: "Точка-точка" и "кольцо".

1. Топология транспортной сети "Точка-точка".

Данная топология показана на рисунке 1.

134км А

Б

118км

165км 182км

В Е

Г 82км Д

Рисунок 1 - Топология транспортной сети "точка-точка"

Для данной топологии была рассчитана эквивалентная нагрузка на каждом пролете. Произведен пересчет нагрузки и длины кабеля, учитывая выбранную защиту "1+1". Полученные данные сведены в таблицу 5.

Таблица 5 - Эквивалентная емкость в сети с соединением "точка-точка"

№ п/п	Направление	Эквивалентная емкость	Длина кабеля, км	Выбор защиты	Эквивалентная емкость с учетом защиты
		STM 1	Och			STM 1	Och
1	А-Б	3	3	134	Кабель 1+1	3	3
2	А-В	3	3	165		3	3
3	А-Г	1	1	264		1	1
4	А-Д	3	3	182		3	3
5	А-Е	2	2	118		2	2
	Для п. А	12	12	Всего 1726 с учетом защиты	12	12

2. При использовании топологии "кольцо" трасса пройдет, как показано на рисунке 2.

134км А

Б 118км

120км

В Е

98км 64км

Г 82км Д

Рисунок 2 - Топология транспортной сети "кольцо"

Для данной топологии рассчитываем эквивалентную нагрузку на каждом пролете. Производим пересчет нагрузки и длины кабеля, учитывая выбранную защиту "MSSpring", наиболее подходящую в данном случае. Полученные данные сводим в таблицу 6.

При выборе защиты SNCP необходимо учитывать прохождение всей нагрузки через каждый пункт. При этом потребуется использовать STM более высокого уровня (STM-4). Поэтому с целью экономии выбираем защиту MS-Spring.

Таблица 6 - Эквивалентная емкость в сети с соединением "кольцо".

№ п/п	Направление	Эквивалентная емкость	Длина кабеля, км	Выбор защиты	Эквивалентная емкость с учетом защиты
		STM 1	Och			STM 1	Och
1	А-Б	12	12	134	MS-Spring	12	12
2	Б-В	9	9	120		12	12
3	В-Г	6	6	98		12	12
4	Г-Д	5	5	82		12	12
5	Д-Е	2	2	64		12	12
6	Е-А	0	0	118		12	12
	Для п. А	12	12	Всего 616 км	12	12

Вывод: топология "точка-точка" невыгодна, так как защита MSP подразумевает собой 1+1, т.е. запасные платы и прокладка кабеля другим способом или по другой траектории, например, с другой стороны дороги. А это экономически нецелесообразно, т.к. 80 % денежных средств, вкладывается в прокладку кабеля, а 20% - в настройку и установку оборудования.



1.5 Таблицы итоговых расчетов ресурсов на каждом из участков сети

Таблица 7 Итоговые расчеты эквивалентной емкости в соединениях "точка-точка"

Направ ление	Число кабель ных линий	Число рабочих волокон	Число резерв ных волокон	Число рабочих OCh	Число резерв ных OCh	Тип системы передачи	Число экви-алент ных цифро вых потоков	Число экви- валент ных резерв ных цифро вых потоков	Уро Вень цифро Вой систе мы передачи
А-Б	2	2	2	3	0	CWDM 4 OCh	3 STM-1	0	STM-4
А-В	2	2	2	3	0	CWDM 4 OCh	3 STM-1	0	STM-4
А-Г	2	2	2	1	0	CWDM 4 OCh	1 STM-1	0	STM-4
А-Д	2	2	2	3	0	CWDM 4 OCh	3 STM-1	0	STM-4
А-Е	2	2	2	2	0	CWDM 4 OCh	2 STM-1	0	STM-4
Д-Г	1	2	0

Таблица 7 Итоговые расчеты эквивалентной емкости в соединениях "кольцо"

Направ ление	Число кабель ных линий	Число рабочих волокон	Число резерв ных волокон	Число рабочих OCh	Число резерв ных OCh	Тип системы передачи	Число эквивалент ных цифро вых потоков	Число эквивалент ных резерв ных цифро выхпотоков	Уро вень цифро вой систе мы передачи
А-Б	1	2	2	12	12	DWDM 24 OCh	12 STM-1	12 STM-1	STM-16
Б-В	1	2	2	12	12	DWDM 24 OCh	12 STM-1	12 STM-1	STM-16
В-Г	1	2	2	12	12	DWDM 24 OCh	12 STM-1	12 STM-1	STM-16
Г-Д	1	2	2	12	12	DWDM 24 OCh	12 STM-1	12 STM-1	STM-16
Д-Е	1	2	2	12	12	DWDM 24 OCh	12 STM-1	12 STM-1	STM-16
Е-А	1	2	2

1.7 Определение требуемых видов мультиплексоров и их количества в каждом из узлов связи по сравниваемым вариантам

В транспортной сети, построенной на соединениях типа "точка-точка" требуются только терминальные мультиплексоры и, возможно, различных иерархических уровней. В транспортной сети кольцевого типа используются только мультиплексоры ADM одного иерархического уровня. Их общее количество равно количеству узлов связи.

В транспортных сетях смешанных конфигураций возможно использование всех известных видов оборудования, включая кроссовые коммутаторы, оптические усилители, оптические и электрические регенераторы и т.д.

Таблица 8 Определение количества и видов мультиплексоров

Варианты топологий, технологий и число мультиплексоров	Проектируемые узлы оптической транспортной сети
	А	Б	В	Г	Д	Е
Точка-точка	SDH Всего 10	ТМ: 5 STM 4	ТМ: 1 STM 4	ТМ: 1 STM 4	ТМ: 1 STM 4	ТМ: 1 STM 4	ТМ: 1 STM 4
	OTN Всего 10	Оптич. ТМ: 5	Оптич. ТМ: 1	Оптич. ТМ: 1	Оптич. ТМ: 1	Оптич. ТМ: 1	Оптич. ТМ: 1
Кольцо	SDH Всего 6	ADM: 1 STM 16	ADM: 1 STM 16	ADM: 1 STM 16	ADM: 1 STM 16	ADM: 1 STM 16	ADM: 1 STM 16
	OTN Всего 6	ROADM 1	ROADM 1	ROADM 1	ROADM 1	ROADM 1	ROADM 1

В данном курсовом проекте выбираем кольцевую топологию, она выигрывает по сравнению с "точка-точка". Главными преимуществами кольцевой структуры является ее высокая надежность и живучесть такой сети. Возможность применения различных видов защиты соединения в кольце.

Из расчетов определили, что в каждом узле необходимо установить по одному мультиплексору уровня STM-16.

1.8 Выбор аппаратуры и кабельной продукции

Модули интерфейсов SDH оборудования OptiX 2500+ фирмы HUAWEI включают оптические интерфейсы STM-16, STM-4, STM-1 и электрический интерфейс STM-1. Модуль интерфейсов SDH используется для приема и передачи оптико-электрических сигналов на уровнях STM-1, STM-4 и STM-16. Кроме того, он обеспечивает такие функции, определяемые в рекомендациях ITU-T G.783, как обработка заголовков секции и обработка заголовков тракта высокого уровня, выравнивание указателей, а также предоставление источника синхросигналов для блока синхронизации.

Структура функций системы OptiX 2500+ показана на рисунке 5.

Рисунок 5 - Структура функций системы OptiX 2500+

Синхронный модуль оптических интерфейсов STM-16 (S16)

Данный модуль обеспечивает:

- оптические интерфейсы S-16.1, L-16.1, L-16.2, а также оптические интерфейсы V-16.2, U-16.2 через оптический усилитель на волокне, легированном эрбием (EDFA).

- обеспечивает оптические интерфейсы в соответствие с требованиями DWDM, так что при подключении OptiX 2500+ к системе DWDM блок преобразования длины волны больше не требуется.

- один модуль оптических интерфейсов STM-16 S16.

Параметры оптических интерфейсов приведены в Таблицах 9 и 10.

Оптические интерфейсы, обеспечиваемые оборудованием OptiX 2500+ удовлетворяют всем стандартным требованиям.

Tаблица 9 - Параметры оптических интерфейсов G.691 STM-16

Параметр	Unit	Numerical Values
Используемая кодировка		V-16.2	U-16.2
Передатчик в опорной точке S	Диапазон рабочих длин волн	нм	1530-1565	1530-1565
	Максимальная средняя мощность передачи	Дбм	13	15
	Минимальная средняя мощность передачи	Дбм	10	12
	Спектральные характеристики		x	x
	Максимальная ширина полосы -20dB	Дбм1	x	x
	-Modem Chirp	-	x	x
	Максимальная спектральная плотность мощности	mW/MHz	x	x
	Минимальный коэффициент затухания	dB	8.2	10
	Минимальное отношение сигнал/шум (SNR)	dB	N/A	x
Оптический тракт между S и R	Максимальный диапазон затухания	dB	33	44
	Минимальный диапазон затухания	dB	22	33
	Максимальный уровень дисперсии	ps/nm	2400	3200
	Минимальный уровень дисперсии	ps/nm	N/A	N/A
	Общее среднее значение поляризационной модовой дисперсии (order 1)	ps	40	40
	Минимальные потери на отражение оптического волокна в точке S (включая все соединения)	dB	24	24
	Максимальный дискретный коэффициент отражения между S and R and	dB	-27	-27
Приемник в опорной точке R	Минимальная чувствительность	dBm	-25	-34
	Минимальная перегрузка	dBm	-9	-18
	Максимальные потери оптического тракта	dB	2	2
	Максимальный коэффициент отражения приемника в точке R	dB	-27	-27

Tаблица 10 - Параметры оптических интерфейсов G.691 STM-16

Параметр	Блок	Числовые значения
Номинальная битовая скорость цифровых сигналов	кбит/с	STM-16 2488320
Используемая кодировка		S-16.1	S-16.2	L-16.1	L-16.2
Диапазон рабочих длин волн	нм	1260-1360	1430-1580	1280-1335	1500-1580
Тип источника		SLM	SLM	SLM	SLM
Передача в опорной точке S	максимальное среднеквадратичное значение RMS полосы ()	нм	-	-	-	-
	максимальная ширина полосы . -20 дб	нм	1	<1	1	<1
	минимальный коэффициент подавления боковой волны	Дб	30	30	30	30
	Средняя мощность передачи
	Максимум	Дбм	0	0	3	3
	Минимум	Дбм	-5	-5	-2	-2
	Минимальный коэффициент затухания	Дб	8.2	8.2	8.2	8.2
Оптический тракт между S и R	Диапазон затухания	Дб	0-12	0-12	10-24	10-24
	Максимальная дисперсия	пс/ нм	NA		NA	1200-1600
	Минимальные обратные потери оптического волокна в точке S (включая все коннекторы)	Дб	24	24	24	24
	Максимальный дискретный коэффициент отражения между точками S и R	Дб	-27	-27	-27	-27
Приемник в опорной точке R	Минимальная чувствительность	Дбм	-18	-18	-27	-28
	Минимальная перегрузка	Дбм	0	0	-9	-9
	Максимальные потери оптического тракта	Дб	1	1	1	2
	Максимальный коэффициент отражения приемника в пункте R	Дб	-27	-27	-27	-27

Tаблица 11. Емкость кросс-коммутации и емкость доступа оборудования OptiX 2500+

	XCS	XCL/XCE
Емкость доступа	96 Ч STM-1	32 Ч STM-1
Емкость кросс-коммутации	HO 128 Ч 128 VC-4 LO 2016 Ч 2016 VC-12	HO 48 Ч 48 VC-4 LO 1008 Ч 1008 VC-12
Уровень кросс-коммутации	VC-4/VC-3/VC-12	VC-4/VC-3/VC-12
Режим кросс-коммутации	В любом режиме между интерфейсами	В любом режиме между интерфейсами

Выбор типа оптического кабеля и описание его конструкции

В данном курсовом проекте выбираем тип оптического волокна NZDS.

Характеристика кабеля ОКА - М6П - 10/8 - 0,22/0,25 - 20/6 приведена в таблице 12.

Кабели, предназначенные для подвески на опорах линии связи, контактной сети железных дорог, линий электропередач на напряжение до 110В,во всех типах грунта. Сертификат соответствия Госкомсвязи РФ № ОС/1-КБ-93, ТУ 16.К12-16-97

Таблица 12 - Характеристики кабеля ОКА - М6П - 10/8 - 0,22/0,25 - 20/6

Тип оптического волокна	NZDS (8/125)	SMF (10/125)
Количество ОВ	4-36	4-36
Коэффициент затухания, дБ/км, На длине волны 1,55 мкм	0,25	0,22
Хроматическая дисперсия, пс/нм*км, не более: На длине волны 1,55 мкм	5,8 - 1,3	18
Количество модулей	6	6
Количество волокон в модуле	1 - 6	1 - 6
Внешний диаметр кабеля, мм	15,5	15,5
Температурный диапазон	-60-+60	-60-+60
Допустимое растягивающее усилие, кН	3 - 20	3 - 20
Строительная длина кабеля, км	4	4

Маркировка: ОКА-МNT-XX-YY-Z1/Z2,

где ОК - оптический кабель

А - силовой элемент - арамидные нити

M - модульная конструкция

N - количество элементов в повиве

T - тип центрального силового элемента: П - стеклопластиковый пруток, Т - стальной трос

XX - тип оптического волокна

YY - предельное значение затухания, дБ/км

Z1 - количество оптических волокон

Z2 - количество служебных жил

Конструкция кабеля
1. Оптическое волокно 2. Внутримодульный гидрофобный заполнитель 3. Центральный силовой элемент - стеклопластиковый пруток (П) 4. Межмодульный гидрофобный заполнитель 5. Промежуточная оболочка из полиэтилена 6. Силовой элемент - обмотка из арамидных нитей 7. Защитная оболочка из полиэтилена высокой плотности



2. Обоснованный выбор способов защиты

Кольцевая транспортная сеть может иметь ряд вариантов по организации защиты трафика пользователей в однонаправленном и двунаправленном кольцах. При этом различают защиту секций мультиплексирования и защиту соединений подсети (защиту отдельных трактов). В данном курсовом проекте рассматривается защита секции мультиплексирования, обозначаемая MS-SPRing (Multiplex Section Shared Protected Rings). Была применена защита в двунаправленном кольце при работе каждой секции в 2- волоконном режиме.

Каждая секция MS содержит два волокна, в каждом из которых ведется передача STM-N. При такой организации передачи необходимо иметь половину емкости STM-N свободной от соединений пользователей. Эта свободная емкость будет использоваться в качестве защитной.

После устранения повреждения в кольце происходит восстановление рабочего состояния.

Норматив времени на защиту составляет 50 мс. Таким образом, переключение на резерв только при аварии, увеличивает пропускную способность.

Рисунок 6 - Двунаправленное кольцо с защитой секции MS

Сравнивая два вида защиты - SNCP и M Spring, можно сделать вывод о том, что применение защиты типа MS Spring будет гораздо выгоднее в плане материальных затрат так как SNCP требует установки в каждом узле связи мультиплексора уровня STM-64, в то время как при защите МS Spring достаточно уровня STM-16. Исходя из всего, вышесказанного выбираем кольцевую топологию транспортной сети с применением защиты MS Spring.

2.1 Расчет участков передачи оптических сигналов

Расчет диаграммы уровней

Рассчитываемые параметры	Участки и длины оптического кабеля, км
	L1 134км	L2 120 км	L3 98 км	L4 82 км	L5 64 км	L6 118 км
Затухание участка, дБ	30,82	27,6	22,54	18,86	14,72	27,14
Затухание участка с учетом компенсатора дисперсии, дБ	37,32	34,1	29,04	25,36	21,22	33,64
Уровень мощности на входе участка, дБм	+1	+1	+1	+1	+1	+1
Уровень мощности на выходе участка и компенсатора, дБм	-36,3	-33,1	-28	-24,4	-20,2	-32,6

Расчет OSNR

Параметр OSNR определяется:

OSNR R = P chMPI S - as - NF - 10lg N yc - 10 lg (hf*?fch)

где:

PchMPI S - уровень выходной мощности в канале;

PchMPI S = PMPI S - 10 lg Nканалов;

as - затухание пролета, выбрано 36 дБ;

NF - коэффициент шума;

N yc - количество усилительных участков;

10 lg (hf*?fch)= -58 дБм

	ВОА	L1	ROADM	L2	ROADM	L3	ROADM	L4	ROADM	L5	ROADM	L6
Уровень мощности на входе Pin , дБм	-9	-36.3	+1	-33.1	+1	-28	+1	-24.4	+1	-20.2	+1	-32.6
Коэффициент шума NF, дБ	7	7	22	7	22	7	22	7	22	7	22	7
10lg(hf f),дБм	-58	-58	-58	-58	-58	-58	-58	-58	-58	-58	-58	-58

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

L макс - максимальная проектная длина участка регенерации;

L мин - минимальная проектная длина участка регенерации.

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

,

,

где макс и мин [дБ] - максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания аппаратуры ВОСП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более 110-10;

ок [дБ/км] - километрическое затухание в оптических волокнах кабеля;

нс [дБ] - среднее значение затухания мощности оптического излучения неразъемного оптического соединителя на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации;

Lcтр [км] - среднее значение строительной длины кабеля на участке регенерации;

рс [дБ] - затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя;

n - число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;

М [дБ] - системный запас ВОСП по кабелю на участке регенерации.

Максимальное значение перекрываемого затухания (макс) определяется как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем чувствительности приемника для ВОСП на базе ЦСП. Минимальное значение перекрываемого затухания (мин) определяется как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем перегрузки приемника для ВОСП на базе ЦСП.

В заключение расчёта необходимо произвести проверку полученного по допустимой дисперсии. Проверка учитывает влияние только лишь хроматической дисперсии, так как другие типы дисперсии учитываем на более высоких скоростях (от 10Гбит/с), где они оказывают существенное влияние.

Используем оптические интерфейсы модуля STM-16 V-16.2 и L-16.2. Они удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым по длине регенерационного участка и дисперсии.

Интерфейс V-16.2:

,

,

Интерфейс L-16.2:

,

,

Проверка полученного по допустимой дисперсии:

Dхр=135,2*5,8=784,16 пс/нм*км

Dхр=99,2*5,8=575,36 пс/нм*км

Найденные величины хроматической дисперсии попадают в диапазон (табл. 9 и 10).

2.2 Конфигурация мультиплексоров в каждом узле транспортной сети

Наименование и номера посадочных мест модулей MX ADM OptiХ 2500+ приведено в таблице 13. Козины мультиплексоров, с необходимыми модулями, на каждой станции приведены на рисунках 7-12.

Таблица 13 - модули MX ADM OptiХ 2500+

Наименова ние	Описание	Емкость доступа	Разъемы
S16	STM-16 Модуль оптических интерфейсов	16ЧSTM-1	IU4~IU9
SD4	Dual STM-4 Модуль оптических интерфейсов	8ЧSTM-1	IU4~IU9
SL4	STM-4 Модуль оптических интерфейсов	4ЧSTM-1	IU1~IU12
SV4	Каскадный STM-4 модуль оптических интерфейсов	1ЧSTM-4	IU1-IU12
SQ1	Счетверенный STM-1 модуль оптических интерфейсов	4ЧSTM-1	IU3~IU10
SD1	Спаренный STM-1 модуль оптических интерфейсов	2ЧSTM-1	IU1~IU12
SL1	Модуль оптических интерфейсов STM-1	1ЧSTM-1	IU1~IU12
SQE	Счетверенный STM-1 модуль электрических интерфейсов	4ЧSTM-1	IU1~IU4, IU9~IU12, IUP
SDE	Спаренный STM-1 модуль электрических интерфейсов	2ЧSTM-1	IU1~IU12
PQ1	63ЧE1 Модуль интерфейсов	63ЧE1	IU1~IU4, IU9~IU12, IUP
PD1	32ЧE1 Модуль интерфейсов	32ЧE1	IU1~IU4, IU9~IU12, IUP
PM1	32ЧE1/T1 Модуль интерфейсов	32ЧE1/T1	IU1~IU4, IU9~IU12, IUP
PQM	63ЧE1/T1 Модуль интерфейсов	63ЧE1/T1	IU1~IU4, IU9~IU12, IUP
PL3	3ЧE3(T3) Модуль электрических интерфейсов	3ЧE3/T3	IU1~IU4, IU9~IU12, IUP
AL1	Модуль обработки 155M ATM	1ЧSTM-1	IU1~IU4, IU9~IU12
ET1	Модуль прозрачной передачи по интерфейсу Ethernet	10M/100M	IU1~IU4, IU9~IU12

Пункт А.

В пункт заводится следующая нагрузка:

· Потоков Е1 =56;

· Потоков Е3 =11;

· Потоков STM-1 =2;

· Потоков FE =5.

IUP1

IU2

IU3

IU4

IU5

IU6

XCS

XCS

IU7

IU8

IU9

IU10

IU11

IU12

SCC

IUP

PL3

Eth 100M

S16

S16

SD1

PQ1

PL3

PL3

PL3

FB1/LPDR

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU/FB1

EIPC

Рисунок 7 - Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. А

Пункт Б.

В пункте Б выводится следующая нагрузка:

· Потоков Е1 =10;

· Потоков Е3 =3;

· Потоков FE =2.

IUP1

IU2

IU3

IU4

IU5

IU6

XCS

XCS

IU7

IU8

IU9

IU10

IU11

IU12

SCC

IUP

Eth 100M

S16

S16

PD1

PL3

FB1/LPDR

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU/FB1

EIPC

Рисунок 8 - Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. Б.

Пункт В.

В пункте В выводится следующая нагрузка:

· Потоков Е1 =11;

· Потоков Е3 =3;

· Потоков STM-1 =1;

· Потоков FE =1.

IUP1

IU2

IU3

IU4

IU5

IU6

XCS

XCS

IU7

IU8

IU9

IU10

IU11

IU12

SCC

IUP

Eth 100M

S16

S16

SL1

PD1

PL3

FB1/LPDR

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU/FB1

EIPC

Рисунок 9 - Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. В.

Пункт Г.

В пункте Г выводится следующая нагрузка:

· Потоков Е1 =13;

· Потоков Е3 =1.

IUP1

IU2

IU3

IU4

IU5

IU6

XCS

XCS

IU7

IU8

IU9

IU10

IU11

IU12

SCC

IUP

S16

S16

PD1

PL3

FB1/LPDR

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU/FB1

EIPC

Рисунок 10 - Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. Г.

Пункт Д.

В пункте Д выводится следующая нагрузка:

· Потоков Е1 =12

· Потоков Е3 =2

· Потоков STM-1 =1

· Потоков FE =1

IUP1

IU2

IU3

IU4

IU5

IU6

XCS

XCS

IU7

IU8

IU9

IU10

IU11

IU12

SCC

IUP

Eth 100M

S16

S16

SL1

PD1

PL3

FB1/LPDR

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU/FB1

EIPC

Рисунок 11 - Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. Д.

Пункт Е.

В пункте Е выводится следующая нагрузка: Потоков Е1 =10

· Потоков Е3 =3

IUP1

IU2

IU3

IU4

IU5

IU6

XCS

XCS

IU7

IU8

IU9

IU10

IU11

IU12

SCC

IUP

S16

S16

PD1

PL3

FB1/LPDR

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU

LTU/FB1

EIPC

Рисунок 12 - Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. Е.



Таблица 14 - Комплектация мультиплексоров в пунктах

Пункт модули	А	Б	В	Г	Д	Е	всего
PL3	4	1	1	1	1	1	9
PQ1	1	-	-	-	-	-	1
SD1	1	-	-	-	-	-	1
S16	2	2	2	2	2	2	12
Eth	1	1	1	-	1	-	4
PD1	-	1	1	1	1	1	5
SL1	-	-	1	-	1	-	2

2.3 Схема организации связи

На схеме организации связи указываются: все пункты проектируемой транспортной сети связи; все используемые мультиплексоры, включая дополнительные корзины (полки расширения); на всех обозначениях мультиплексоров требуемые по ТЗ информационные пользовательские (компонентные) потоки по направлениям (А-Б, А-В, …. и т.д.) и соответствующие им интерфейсы; агрегатные (линейные) интерфейсы, с подключаемыми к ним оптическими линиями (рабочими и резервными); типы оптических кабелей и их длины между узлами связи; промежуточные станции оптического усиления или регенерации с названиями населенных пунктов и указанием расстояний.

Рисунок 13 - Схема организации связи, проектируемой ОМТС.

2.4 Схема синхронизации цифровых устройств транспортной сети

На схеме синхронизации указываются: все источники (генераторы) тактовых частот (ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ), системы распределения синхросигналов (АРСС) и источники компонентных сигналов, используемых в качестве синхронизирующих (от АТС, АМТС, другой транспортной сети); все внешние входы синхросигналов в блоки синхронизации мультиплексоров и приоритеты их использования (согласно таблице приоритетов); показатели качества (транслируются в байте S1 MSOH или в КИ0 потока Е1) перед входами синхросигналов в блоки синхронизации мультиплексоров; направления синхронизации промежуточных регенераторов; направления распространения синхросигнала в нормальном режиме работы ТСС.

Схема синхронизации изображена на рисунке 14.

Рисунок 14 - Схема синхронизации проектируемой ОМТС.

Рассмотрим восстановление синхронизации при повреждении линии на участке Д-Е. Оборванной линии присваивается качество Q6, а именно на входе мультиплексора Д. Станция Д, потерявшая синхронизацию, начинает работать в режиме удержания синхронизации, т.е. внутренний генератор, запомнив состояние синхронизации до аварии, начинает генерировать сигнал с качеством Q4. Этот сигнал проходит все станции до пункта А, который уже выбирает наилучший по качеству сигнал и переключается на резервный тракт. Таким образом через несколько тактов элементы сети будут синхронизованы сигналом Q2P2. Процесс восстановления показан на рисунке 15. Восстановленная синхронизация показана на рисунке 16.

Рисунок 15 - Процесс восстановления синхронизации.

Рисунок 16 - Восстановленная синхронизация.

2.5 Схема управления транспортной сетью

На схеме управления транспортной сетью указываются: все управляемые сетевые элементы (мультиплексоры оптические и электрические, регенераторы, оптические усилители, оборудование синхронизации, электропитания и т.д.); интерфейсы локального и сетевого управления (F, Qx);локальная(-ые) сеть(-и) системы управления с серверами и рабочими станциями. Управление производится с помощью байтов D1,D2,D3 секция регенерации, и D4-D12 секция мультиплексирования.

Схема управления изображена на рисунке 17.

Рисунок 17 - Схема управления проектируемой ОМТС



3. Необходимые контрольно-измерительные приборы

MTS-8000 Универсальная измерительная платформа ВОЛС/NGN

Производитель: JDSU (Acterna)

Описание: Acterna MTS-8000 - расширяемый в полевых условиях оптический тестер как для установки, так и для поддержки сети. Такое сочетание возможностей является оптимальным как для тестирования физического уровня, так и для установки систем CWDM/DWDM.

Применение трасса кабельный линия мультиплексор

· Полнофункциональное решение для тестирования CWDM/DWDM.

· Обеспечивает развязку между каналами CWDM/DWDM до 10.7 ГБит/с.

· Тестер списка соединений.

· Оптический рефлектометр и тестирование уровня мощности.

· ПМД и профиль спектрального затухания.

· Тестирование хроматической дисперсии.

· Широкодиапазонный анализатор оптического спектра.

· Тестер всех характеристик оптоволокна.

Основные характеристики

· SDH/PDH Оптический интерфейс: 155/622/ 2.5G/10G

· SDH/PDH E1,E3, DS3, и E4 мэппинги

· GigE и 10 GigE 850/1310/1550 нм

· Ethernet 10/100/1000Mb/s RJ-45

Измеритель оптической мощности SimpliFiber PRO откалиброван для

работы на шести длинах волн (850нм, 1300нм, 1310нм, 1490нм, 1550нм, 1625нм).

Прибор позволяет сохранять опорное значение мощности, благодаря чему при проведении тестов на экран выводится значение оптических потерь в линии. Измеритель оснащен четырьмя клавишами управления, большим ЖК дисплеем, портом USB и сменным разъемом (тип SC, ST, LC).

Оптический рефлектометр OptiFiber® - полнофункциональное решение для тестирования, устранения неисправностей и сертификации волоконно-оптических сетей. Модульная платформа позволяет адаптировать прибор под конкретные нужды для тестирования как одномодовых, так и многомодовых волоконно-оптических линий.

Оптические телефоны/тестеры серии OTS 20/30

Оптические телефоны/тестеры это высокоэффективные

приборы предназначенные для работы в волоконно-оптической сети. Они

объединяют в себе функции цифрового оптического телефона, стабилизированного лазерного источника и оптического измерителя мощности (только OTS-30).

Оптические телефоны/тестеры помогут инженерам в кротчайшие сроки провести диагностику на любом участке кабельной сети.

Особенности:

§ Работа по одномодовому кабелю в дуплексном режиме;

§ Цифровая модуляция для обеспечения высококачественного звука;

§ Многофункциональность (оптический телефон, лазерный источник излучения и измеритель мощности);

§ Большой объем памяти (3200 измерений);

§ ПО для обработки данных и создания отчетов;

§ Возможность организации конференцсвязи;

§ Компактные, легкие, пыле-влаго защищенные;

§ Питание от сети и аккумуляторов;

§ Функция "Автоотключение".



4. Расчет потребления электроэнергии оборудованием транспортной сети. Выбор источника электропитания

Напряжение: -48 В /-60 В 20 % DC

Максимальная потребляемая мощность плат OptiX 2500+ показана в таблице 15 (неточность < 10 %):

Таблица 15 - Максимальная потребляемая мощность для каждой платы в отдельности

Название платы	Потребляемая мощность	Название платы	Потребляемая мощность
XCS	33Вт	SL1	10 Вт
XCL	31Вт	SD1	12 Вт
XCE	30Вт	SQ1	18 Вт
SCC	13Вт	SL4	14 Вт
SCE	12Вт	SD4	21 Вт
PD1	15Вт	SV4	15 Вт
PQ1	23 Вт	S16	37 Вт
PM1	18 Вт	AL1	25 Вт
PQM	23 Вт	ET1	25 Вт
PL3	7.5 Вт	COA	10 Вт
SDE	14 Вт	FAN	22 Вт
SQE	25 Вт	LPDR	10 Вт
Блок электропитания	20 Вт	EIPC	30 Вт

Рассчитаем максимально возможную мощность при полной загрузке мультиплексора.

Рмах = 999,6Вт

Pmax (7,5х9+23+12+25+37х12+15х5+10х2)+333,25

U 60

Для питания всего оборудования был выбран источник питания MPSU 4000, характеристики которого приведены таблице:



Таблица 16 - Характеристики источника питания.

Тип	Модель	Количество модулей	Напряжение, В	Максимальный ток, А
MPSU	MPSU 4000 (8U,18U,34U,42U)	До 4	24	148
			48	82
			60	66

Системы MPSU - это модульные источники электропитания, предназначенные для использования в сфере телекоммуникаций, промышленной автоматики и других аналогичных областях. Модульная конструкция облегчает расширение системы без нарушения работы источников энергии постоянного тока. Эти системы обеспечивают высококачественное резервное питание постоянным током и автоматическую зарядку аккумуляторов. Все модули выпрямителей SMPS обеспечивают активное разделение тока нагрузки между модулями системы и точное поддержание выходного напряжения.

Конструкция и комплектация систем.

Дополнительные устройства.

LVBD: Устройство отключения батарей при низком уровне напряжения. Предохраняет батареи от глубокого разряда.

LVLD: Устройство отключения нагрузки при низком уровне напряжения: отключает неприоритетные цепи нагрузки во время аварии основной сети.

Сигнализация асимметрии указывает на дефектные элементы батареи. Модем с обратным вызовом (Обратный вызов).

Параметры сети переменного тока

Все системы могут быть конфигурированы для следующих типов сетей переменного тока:

Однофазная 220В.

Трехфазная 220В (треугольник, без нейтрали).

Трехфазная 380В (звезда, с нейтралью).

В передней верхней части стойки могут быть установлены (по заказу) сетевые предохранители, сервисные розетки переменного тока.

Конструктивные особенности выпрямителей (SMPS)

Съемные модули. Приспособлены для "горячей замены"

Возможность использования в качестве самостоятельного устройства или в составе системы с Модулем Управления и Сигнализации одной из двух возможных модификаций. Высокая эффективность и постоянный уровень мощности в режиме ограничения тока. Защита от короткого замыкания. Синусоидальная форма тока на входе. Защита от перегрева.

Автоматическое отключение при повышенном выходном напряжении. Выдача сигнала аварии модуля в систему управления. Светодиодная индикация зеленого цвета при нормальной работе и красного цвета - в случае отказа модуля.

Возможность внешнего управления выходным напряжением выпрямительного модуля. Модуль Сигнализации может (программно) устанавливать значения выходного напряжения и пороговые уровни превышения напряжения в автономном режиме.

Данный источник питания размещается в навесной шкаф размеров 8U, показанный на рисунке 18.

Рисунок 18 - Внешний вид и габариты ИП.



5. Комплектация оборудования в каждом узле транспортной сети

Для нормального функционирования проектируемой оптической мультисервисной транспортной сети необходимо следующее оборудование каждого пункта:

Номер	Наименование	А	Б	В	Г	Д	Е	Всего
1	Мультиплексор OptiX 2500+	1	1	1	1	1	1	6
2	Оптический тестер : Acterna MTS-8000	1	1	1	1	1	1	6
3	Источник электропитания MPSU 4000	1	1	1	1	1	1	6



6. Схема прохождения оптических и электрических цепей в цехе заданного узла транспортной сети

Линейно-аппаратный цех (ЛАЦ) представляет собой техническое помещение, в котором размещается аппаратура, необходимая для организации каналов связи и технической эксплуатации трактов, потоков PDH, SDH, нагрузок Ethernet и распределение их по потребителям.

Схемы прохождения цепей в ЛАЦ отображают взаимное соединение отдельных устройств (стоек), необходимых для создания различных каналов связи по магистральным воздушным и кабельным сетям, а также радиорелейным линиям связи, обеспечивая при этом нормальную организацию эксплуатации цепей и каналов.

Схема прохождения в ЛАЦ для пункта В представлена на рисунке 19.

Рисунок 19 - Схема прохождения в ЛАЦ для пункта В, проектируемой ОМТС



Заключение

Данный курсовой проект был посвящен разработке транспортной сети SDH для Северо-Казахстанской области РК.

Для заданных населенных пунктов были рассмотрены два варианта топологии сети: "точка-точка" и "кольцо". Предпочтение было отдано кольцевой структуре, удобной при имеющемся расположении населенных пунктов и позволяющей организовать эффективную защиту трафика MS-Spring.

В соответствии с заданными в техническом задании информационными нагрузками, распределенными по направлениям передачи, была рассчитана суммарная нагрузка на участках проектируемой сети и соответственно ей выбрано оборудование уровня STM-16. Для реализации сети было выбрано оборудование фирмы HUAWEI. Произведена комплектация мультиплексоров в каждом пункте.

Были разработаны схемы организации сети, синхронизации и управления.

Выбрано оборудование электропитания, а также приведена схема прохождения цепей по ЛАЦ для пункта В.



Список литературы

1. Заславский К.Е., Фокин В.Г. Проектирование оптической транспортной сети. Н,-1999.

2. Фокин В.Г. "Cинхронизация транспортной сети SDH".

3. Давыдкин П.Н. Тактовая сетевая синхронизация, М.-2004

4. Ионов А.Д Волоконно - оптические линии передач. Учебное пособие. Новосибирск, 2003.

5. Конспект лекций.

Размещено на Allbest.ru