Проект ГТС на базе систем передачи синхронной цифровой иерархии (SDH)

Проект ГТС на базе систем передачи синхронной цифровой иерархии (SDH)

"ПРОЕКТ ГТС НА БАЗЕ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ СИНХРОННОЙ ЦИФРОВОЙ ИЕРАРХИИ (SDH)"

Содержание

Введение

. Разработка схемы построения ГТС

.1 Анализ способов построения местных телефонных сетей общего пользования

1.2 Построение сети способом "каждая с каждой"

.3 Разработка нумерации абонентских линий

. Расчет интенсивности нагрузки

.1 Расчет исходящей местной нагрузки

.2 Расчет нагрузки к узлу спецслужб (УСС)

.3 Расчет междугородной нагрузки

.4 Расчет межстанционной нагрузки

. Расчет емкости пучков соединительных линий

. Выбор оптимальной структуры первичной сети

.1 Принципы построения первичной сети на базе SDH

.2 Типовые структуры сетей SDH

.3Разработка оптимальной структуры первичной сети

. Выбор типа синхронного транспортного модуля

.1 Расчет числа ИКМ трактов передачи

.2 Выбор типа модуля STM

.3 Комплектация оборудования для сети SDH

. Оценка структурной надежности сети

Заключение

Список литературы

телефонный сеть нагрузка транспортный модуль

Введение

Современный этап развития Единой сети электросвязи России характеризуется широким внедрением оборудования цифровых технологий коммутации и передачи. Этот процесс нашел отражение и в развитии городских телефонных сетей (ГТС), на которых стали использоваться синхронные и асинхронные системы коммутации, цифровые системы передачи синхронной цифровой иерархии (SDH), волоконно-оптические линии передачи.

Новые возможности цифровых систем коммутации и передачи, позволяющие создавать высокоэкономичные и надежные сети, вызывают необходимость в разработке современных методов планирования и проектирования сетей связи, в том числе и ГТС.

В данном курсовом проекте необходимо разработать схему построения ГТС, рассчитать интенсивность нагрузки, поступающей от абонентов данной сети, рассчитать емкость пучков соединительных линий (СЛ), выбрать оптимальную структуру построения сети на базе SDH, выбрать тип синхронного транспортного модуля и оценить структурную надежность сети.

1. Разработка схемы построения ГТС

1.1 Анализ способов построения местных телефонных сетей общего пользования

По способу организации соединительного тракта между оконечными абонентскими устройствами сети связи делятся на коммутируемые и некоммутируемые. Создание некоммутируемой телефонной сети может быть экономически оправдано только при очень высокой интенсивности удельной телефонной нагрузки. На телефонных сетях общего пользования (ТфОП) удельная телефонная нагрузка может быть относительно невелика, поэтому эти сети строятся коммутируемыми.

Различают четыре основных способа построения коммутируемых телефонных сетей: "каждая с каждой", радиальный, радиально-узловой и комбинированный.

При модернизации местной телефонной сети следует делать упор на разработку такой перспективной структурной схемы сети, при которой:

) капитальные затраты на станционные и линейные сооружения при вводе новых телефонных станций были как можно меньше;

) максимально бы использовались преимущества цифровых телефонных станций над аналоговыми АТС.

Для выполнения этих условий при цифровизации местной сети используется стратегия "наложенной сети". Основные правила построения наложенной сети следующие:

•все связи между цифровыми АТС должны осуществляться только через цифровые АТС и узлы;

•при связи между цифровыми АТС должны использоваться стандартные тракты цифровых систем передачи;

•в пределах одной местной сети при любых соединениях допускается только один переход между "наложенной" и существующей аналоговой сетью;

•вновь вводимые цифровые АТС должны включаться только в "наложенную сеть";

•связь между цифровыми и аналоговыми АТС должна осуществляться по линейным трактам стандартных цифровых систем передачи с установкой аналого-цифрового преобразования и согласования систем сигнализации на стороне аналоговых АТС;

•цифровые станции и узлы могут размещаться на одной территории или даже в одном здании с аналоговыми АТС и узлами.

Рекомендуется производить развитие отдельных местных сетей на однотипных цифровых системах коммутации (не более двух типов). По структурному принципу построения ГТС классифицируется следующим образом:

•нерайонированные;

•районированные без узлообразования;

•районированные с узлами входящих сообщений (УВС);

•районированные с узлами входящих и исходящих сообщений (с УИС и УВС).

При использовании цифровых АТС, в условиях применения выносных концентраторов, нерайонированная структура может быть экономически целесообразна при емкости сети до сотен тысяч номеров (аналоговых − до 20000 номеров).

Районированные ГТС без узлообразования имеют несколько районных АТС, которые на аналоговой сети связываются между собой по принципу "каждая с каждой", а на цифровой сети - по принципу "каждая с каждой" с использованием обходных направлений.

Районированная структура цифровой ГТС без узлообразования экономически целесообразна при емкости сети в несколько сотен тысяч номеров (аналоговых − до 80000 номеров).

Районированные ГТС с узлами входящих сообщений делятся на узловые районы, в каждом из которых для концентрации нагрузки к АТС узлового района устанавливаются один или несколько УВС. Все АТС узлового района имеют общий стотысячный (двухсоттысячный) код.

Цифровые районированные ГТС с УВС могут иметь емкость до нескольких миллионов номеров (аналоговые − до 800000 номеров).

Районированные ГТС с узлами входящих и исходящих сообщений обычно имеют несколько десятков узловых районов.

Цифровые станции позволяют реализовать более экономичные структуры ГТС по сравнению с аналоговыми АТС. Основные особенности перспективных структур ГТС с цифровыми станциями следующие:

•широкое использование выносных концентраторов;

•комбинированное использование оборудования АТС (РАТС, РАТС и УВС, УИВС, РАТС и УИВС, РАТС и АМТС и т.д.);

•возможность использования двухсторонних соединительных линий;

•применение обходных направлений;

•широкое использование общеканальной системы сигнализации ОКС№7;

•предоставление абонентам значительного числа дополнительных видов обслуживания;

•создание на сети центров технической эксплуатации.

Варианты построения "наложенной" цифровой сети зависят от емкости и структуры существующей аналоговой сети.

При создании "наложенной сети" на аналоговой ГТС без узлов, вновь вводимые цифровые АТС должны быть связаны со всеми РАТС данной ГТС цифровыми трактами с установкой оборудования АЦП на стороне

аналоговых станций. При введении следующих станций необходимо решать вопрос рационального подключения данных станций к существующей ГТС. Возможно три основных способа подключения вновь вводимых РАТС:

•организация прямых пучков каналов соединительных линий между каждой цифровой и каждой аналоговой РАТС ("каждая с каждой");

•использование ранее введенных в сеть цифровых РАТС в качестве транзитных станций для вновь вводимых станций. При этом связь вводимых РАТС с аналоговой ГТС будет осуществляться через транзитную станцию;

•комбинированное решение, основанное на сочетании перечисленных ранее вариантов.

Связь со спецслужбами.

Для приема информации от населения в экстренных службах, а также для предоставления населению определенных услуг (справка, информация, заказы) на ГТС должны быть организованы справочные, заказные и экстренные службы. На районированной ГТС могут применяться как централизованные, так и децентрализованные службы. Доступ к централизованным службам от абонентов ГТС осуществляется через узел спецсвязи (УСС). В зависимости от местных условий возможны:

•доступ к отдельным службам от абонентов некоторых АИТС, помимо УСС;

•организация для части АТС выхода к УСС по общему пучку соединительных линий через специальный узел исходящего сообщения (УИС-"0") с целью экономии числа соединительных линий между УСС и отдельной группой АТС, расположенных близко одна к другой и на значительном расстоянии от УСС.

Выбор того или иного варианта организации доступа определяется при проектировании.

Связь с АМТС.

Связь станций ГТС с АМТС, расположенной в том же или другом городе, осуществляется с использованием линий городской и внутризоновой сети. Исходящая связь от РАТС к АМТС должна осуществляться по заказно-соединительным линиям (ЗСЛ) либо непосредственно, либо через узел ЗСЛ (УЗСЛ) или через УИВС-Э. Входящие междугородные соединения от АМТС к АТС должны осуществляться по соединительным линиям междугородной связи (СЛМ) либо непосредственно, либо через узел УВСМ.

1.2 Построение сети способом "каждая с каждой"

Между ЦАТС для передачи сигналов используется общий канал сигнализации (OKС №7) и пучки линий двухстороннего занятия.

При соединении АТС координатного типа между собой, а также между АТСК-У и ЦАТС используются пучки одностороннего занятия и применяется система сигнализации по двум выделенным сигнальным каналам для передачи линейных сигналов, а многочастотная система сигнализации "2 из 6" используется для передачи сигналов управления.

Для связи АМТС с АТС используются междугородные соединительные линии (СЛМ), для связи АТС с АМТС - заказно-соединительные линии (ЗСЛ).

Достоинства данного способа:

высокая структурная надёжность из-за избыточности сети связи;

отсутствие транзитных соединений влечёт минимальное время установления соединения, следовательно повышается эффективность использования средств связи и повышается качество тракта телефонной передачи;

обеспечивается создание пучков каналов между оконечными станциями по кратчайшим путям.

Недостатки:

большое количество пучков соединительных линий (N=24), следовательно, высокие затраты на первичную сеть.

1.3 Разработка нумерации абонентских линий

Система нумерации - это система знаков (цифр или букв), используемых вызывающим абонентом при автоматической телефонной связи. К системам нумерации предъявляются следующие основные требования:

•отсутствие совпадающих номеров абонентских линий на единой сети связи;

•минимальная значность номера;

•неизменность системы нумерации в течении длительного времени;

•достаточные запасы емкости нумерации с учетом развития местных, зоновых, междугородних сетей;

•простота структуры номера, облегчающая его запоминание и пользование связью абонентами.

Различают два вида систем нумерации: закрытая и открытая.

Для нумерации абонентских линий на ГТС используется закрытая пяти-, шести- или семизначная в зависимости от емкости сети. При выборе значности следует учитывать коэффициент использования номерной емкости сети, составляющей 40-50% на ближайшее десятилетие и 60-80% в перспективе при широком использовании цифровых систем коммутации. В качестве первого знака абонентского номера могут использоваться любые цифры кроме "0" и "8".

Кроме закрытой нумерации одинаковой значности на ГТС может применяться и закрытая смешанная нумерация, когда в сети одновременно существуют абонентские номера с разным числом знаков (пяти- и шестизначная или шести- и семизначная нумерации). Использование такой нумерации допускается на переходный период.

Алгоритм выбора числа знаков в абонентском номере местной сети с учетом вновь вводимых АТС:

Определим монтируемую емкость сети:

,

где i = 1, 2, …, m − номер РАТС, NРАТСi − монтированная емкость i-ой РАТС.монт = 20000+18100+14300+11200+10100=73700, номеров.

Определим номерную емкость перспективной сети:

Nном = Nмонт/kи,

где kИ − коэффициент использования номерной емкости (kИ = 70% = 0,7).ном = 73700/0,7 =105286 номеров.

Определим минимально необходимую значность номера (n_min) с учетом реализации экстренных служб и выхода на АМТС:

N_ном ≤ 8 х 10^n-1,где n − минимально необходимое число знаков в местном абонентском номере.

≤ 8 х 10^6-1, таким образом, получили n_min = 6.

Далее следует разработать местные абонентские номера для абонентов проектируемой ГТС. При этом нужно определить местные коды для каждой ОТС сети. Местный код (однозначный, двухзначный или трехзначный в зависимости от емкости сети) на ГТС закрепляется за каждой десятитысячной группой абонентов. Далее следует разработать зоновые номера для абонентов ГТС. Зоновый номер имеет следующую структуру - авххххх, где ав - внутризоновый код (код стотысячной группы);

ххххх - абонентский номер на местной телефонной сети емкостью равной 100000 номеров.

Заметим, что при вызове абонентов ГТС с 5 или 6 - значным местным номером последний должен дополняться до зонового (семизначного) цифрами 22 или 2 соответственно. При этом "а" не может принимать значения "8" или "0":

"8" - индекс выхода к АМТС; "0" - выход к УСС.

Далее следует разработать междугородные и международные номера абонентов.

При автоматической междугородной телефонной связи абонент должен набирать 8 -АВСавххххх,

где АВСавххххх - междугородный номер;

АВС - междугородный код;

А - междугородный индекс.

В качестве "А" могут быть использованы любые цифры, кроме 1 и 2, а в качестве "В" и "С" - любые цифры.

При автоматической международной телефонной связи абонент должен набирать - 810 №мн.,

где 810 - индекс автоматической международной связи;

№мн. - международный номер вызываемого абонента.

Международный номер для абонентов России имеет следующую структуру: aАВСавххххх, где a - международный код, который присвоен национальной телефонной сетиРоссии(a=7).

Таблица 1. Нумерация абонентских линий для различных видов связи.

2. Расчет интенсивности нагрузки

2.1 Составление диаграмм распределения нагрузки

Рисунок 2.1.1 - Диаграмма распределения нагрузки для РАТС 1

Рисунок 2.1.2 - Диаграмма распределения нагрузки для РАТС 2

Рисунок 2.1.3 - Диаграмма распределения нагрузки для РАТС 3

Рисунок 2.1.4 - Диаграмма распределения нагрузки для РАТС 4

Рисунок 2.1.5 - Диаграмма распределения нагрузки для РАТС 5

Рисунок 2.1.6 - Диаграмма распределения нагрузки для АМТС

Рисунок 2.1.7 - Диаграмма распределения нагрузки для УСС

А_{исх.местн.}- исходящая местная телефонная нагрузка, поступающая на входы коммутационного поля (КП) от абонентов квартирного и народно-хозяйственного секторов РАТС, а также местных таксофонов, включенных в РАТС. Указанная нагрузка распределяется в пределах местной сети;

(3)

А_зсл. - нагрузка от абонентов квартирного и народно-хозяйственного секторов, а также от кабин переговорных пунктов (КПП) и междугородных телефонов - автоматов (МТА) при вызове ими АМТС;

А_УССi - нагрузка, поступающая от абонентов и клиентов РАТС-i на узел специальных служб (УСС);

А_вхj - нагрузка, поступающая на вход КП РАТС1 от абонентов других РАТС (j = 2,3,…,m);

А_исхj (j = 2, 3, …,m) - нагрузка, создаваемая на выходе КП при установлении соединений к абонентам других РАТС;

А_слм - входящая междугородная нагрузка к абонентам и клиентам РАТС, поступающая от АМТС.

Таблица 2. Структурный состав абонентов станций на сети.

Существует два метода расчета исходящей нагрузки.

Первый метод основан на использовании параметров, характеризующих нагрузку. Второй метод основан на использовании удельных значений нагрузок. Согласно заданию расчет нагрузки необходимо производить по методике, изложенной в НТП 112-2000 (РД 45.120 - 200), т.е. по второму методу. Расчет нагрузки А_исхi производится отдельно для утреннего и вечернего ЧНН и из этих значений выбирается максимальное значение, которое принимается за расчетную нагрузку.

А_исхi = max { А_утр., А_веч.},Эрл.(4)

К - коэффициент концентрации нагрузки. При отсутствии статистических данных принимаем К = 0,1;

Т - период суточной нагрузки (24часа), но, учитывая, что в ночное время нагрузка значительно меньше дневной, можно брать период нагрузки равный 16 часам;

N_i - общее число абонентов i-ой категории;

a_i - интенсивность нагрузки в утренний ЧНН абонента i-ой категории, определенной по таблице приложения A;

К_i (К_j) - поправочный коэффициент, учитывающий использование ТА с тастатурным номеронабирателем, абонентами i-ой (j-ой) категории. В свою очередь К_i определяется по формуле:

,(5)

где n - значность номера абонента на местной сети (n = 6);

t_i - средняя продолжительность занятия в секундах, взятое из таблицы приложения А[1];

d_i - доля абонентов i-ой категории, имеющих ТА с тастатурным номеронабирателем:

,(6)

где N^/_i - количество абонентов i-ой категории, имеющие ТА с тастатурным номеронабирателем:

N_i - общее число абонентов i-ой категории.

Аналогичным образом рассчитывается нагрузка А_веч..

Так как исходящая местная нагрузка имеет три составляющие: квартирный, деловой секторы и местные таксофоны, то и расчет нужно производить отдельно для каждой составляющей.

Доля абонентов, имеющих ТА с тастатурным номеронабирателем:

Так как все местные таксофоны нашей сети имеют тастатурные номеронабиратели, то .

Средняя продолжительность занятия в секундах, взятая из таблицы приложения А [1]:

Согласно этому по формуле (5) рассчитаем поправочные коэффициенты учитывающие использование ТА с тастатурным номеронабирателем:

Интенсивность нагрузки в утренний ЧНН абонента i-ой категории, определенная по таблице приложения А[1]:

Согласно этим данным вычислим исходящую местную нагрузку в утренний ЧНН и в вечерний ЧНН отдельно для квартирного, делового секторов и местных таксофонов:

Местная исходящая нагрузка в утренний ЧНН:

Местная исходящая нагрузка в вечерний ЧНН:

А_утр > А_веч, следовательно, на РАТС 1 имеет место утренний ЧНН, поэтому А_{исх. мест ОТС1}= 766,8 Эрл.

Рассчитаем нагрузку на остальных РАТС, результаты расчетов сведем в таблицу:

Таблица 3. Значения местных исходящих нагрузок на РАТС сети.

Расчет интенсивности нагрузки на выходе коммутационного поля.

Нагрузка на выходе КП создается с начала процесса установления соединения.

Это значит, что при ее расчете не учитывается время слушания абонентом сигнала "ответ станции" и время набора номера.

В связи с этим, нагрузка, создаваемая на выходе КП меньше нагрузки, создаваемой на его входе.

Будем считать, что нагрузка на выходе коммутационного поля составляет 95% от местной исходящей нагрузки и покажем расчет на примере РАТС 1.

Авых КП1=Аисх мест1∙0.95=766,8∙0.95=728,5 (Эрл)

Таблица 4. Значения нагрузок на выходе коммутационного поля РАТС

2.2 Расчет нагрузки к узлу спецслужб (УСС)

Доля интенсивности нагрузки к УСС от местной исходящей нагрузки на выходе КП составляет 3-5%. Тогда А_{УСС i} = 0.04∙А_{вых КП i}, Эрл.

Таблица 5 Значения нагрузок к узлу спецслужб.

2.3 Расчет междугородной нагрузки

Расчеты необходимо производить отдельно для связи РАТС с АМТС и АМТС с РАТС.

Расчет интенсивности исходящей междугородной нагрузки.

А_ЗСЛ = а_ЗСЛ (N_к + N_д) + А_{КПП исх.} + А_мта, Эрл.

А_{КПП исх.} − исходящая нагрузка, создаваемая кабинами переговорных пунктов;

А_{КПП исх.} = (а_КПП/2) N_КПП,

а_ЗСЛ = 0.002, Эрл удельная нагрузка от одного источника на ЗСЛ;

А_мта − нагрузка, создаваемая междугородными телефонами-автоматами.

А_мта = а_мта∙N_мта, Эрл;

где а_мта = 0.5 Эрл - удельная нагрузка от одного МТА.

Междугородная нагрузка включает в себя междугородную нагрузку в пределах зоны и между различными зонами сети, а также международную нагрузку. Рассчитаем интенсивность исходящей междугородной нагрузки для РАТС

Расчет интенсивности входящей междугородной нагрузки.

А_СЛМ = а_СЛМ (N_к + N_д) + А_{КПП вх.}, Эрл.

А_{КПП вх.} = А_{КПП исх.}

а_СЛМ = 0,0015 Эрл, удельная нагрузка от одного источника на СЛМ;

Рассчитаем интенсивность входящей междугородной нагрузки для РАТС

Результаты расчетов сведем в таблицу 6.

Таблица 6. Значения интенсивности междугородной нагрузки.

2.4 Расчет межстанционной нагрузки

В предыдущих разделах рассмотрена методика расчета местной исходящей нагрузки на выходе коммутационного поля (А_{КПП вых.}), а также нагрузки к узлу спецслужб (А_УСС) для каждой РАТС сети города. Определим значения нагрузки от каждой станции ГТС, подлежащей распределению на местной сети.

Обозначим эту нагрузку для i-ой РАТС через A_i, i =  (m − число ОТС местной сети).

Тогда:

A_i = А_{КПП вых i} − А_{УСС i}, Эрл.

Таблица 7. Значения нагрузки, подлежащей распределению.

Распределение нагрузки между РАТС сети может осуществляться:

) на основании анализа закономерностей распределения нагрузки на действующей сети;

) на основании нормированных коэффициентов тяготения, полученных в результате анализа большого количества действующих сетей связи;

) на основании методики, изложенной в НТП 112-2000 (РД 45.120-2000).

В данной работе расчет интенсивности межстанционной нагрузки производится по методике, изложенной в НТП 112-2000. Рассмотрим алгоритм расчета.

. Для каждой РАТС определим коэффициент η_i: .

Коэффициент η_i характеризует долю исходящей нагрузки для i-ой РАТС сети к суммарной исходящей нагрузки всех РАТС города, выраженных в процентах.

. Рассчитав коэффициент η_i, определим значение коэффициента внутристанционного тяготения К_i (i = ) для каждой станции ГТС.

. Определим значение нагрузки .

. Распределение нагрузки от выбранной станции  к другим станциям сети осуществляем пропорционально распределяемой нагрузки от каждой станции ГТС (). Для расчета воспользуемся формулой:

, Эрл,

Где  − межстанционная нагрузка от i-ой станции к j-ой станции ГТС; ,  − значения распределяемой на сети нагрузки соответственно для i-ой и j-ой станций.

Определим коэффициент η для каждого РАТС:

Рассчитав коэффициент η_i, определим значение коэффициента внутристанционного тяготения К_i для каждой станции ГТС, воспользовавшись таблицей в приложении Б:

К1 =43,8%

К2=42,4%

К3=37,5%

К4=33,3%

К5=32,1%

Определим значение нагрузки:

Межстанционная нагрузка:

Таблица 8. Значения интенсивности нагрузки на ГТС (Эрл)

3. Расчет емкости пучков соединительных линий

При расчете емкости пучка соединительных линий (каналов) следует учитывать:

·        норму потерь (качество обслуживания вызовов) в направлении связи;

·        величину нагрузки на заданном направлении связи;

·        структуру коммутационного поля узла автоматической коммутации (РАТС, АМТС);

·        тип пучка соединительных линий (односторонний или двусторонний).

Средние значения нагрузки на различных направлениях, необходимо пересчитать в расчетные значения по формуле:

, Эрл - для односторонних линий.

, Эрл - для двусторонних линий.

Где .

Нормы потерь на направлении связи

РАТС-РАТС P=0,01

РАТС-УСС P=0,001

РАТС-АМТС(ЗСЛ) P=0,003

АМТС-РАТС(СЛМ) P=0,002

Таблица 9. Расчетные значения средних нагрузок на различных направлениях.

Как известно, пучки соединительных линий могут быть неполнодоступными и полнодоступными. Структура пучка определяется коммутационными возможностями КП используемых систем коммутации.

Коммутационные поля цифровых систем коммутации позволяют создавать полнодоступные пучки в направлении связи. Для расчета емкости пучка в этом случае используется первая формула Эрланга или таблицы Пальма.

Для расчета числа каналов от координатных АТС к другим станциям сети используется метод эффективной доступности (МЭД), поскольку коммутационные блоки АТСК обладают внутренними блокировками.

На АТСК-У исходящие СЛ включаются в выходы коммутационных блоков ГИ-3 с параметрами 80х120х400 на ступени 1ГИ.

Для расчета числа СЛ методом МЭД следует:

. Определить эффективную доступность − Д_эф.

. Используя формулу О`Делла, определить число СЛ.

Расчет Д_эф производится по формуле:

,

где  − минимальная доступность;  − среднее значение доступности.

,

где  − число выходов из одного коммутатора звена А;

 − число входов в один коммутатор звена А;

 − коэффициент связности для рассматриваемого блока коммутации;

 − число выходов из одного коммутатора звена В в заданном направлении

Q - коэффициент, зависящий от параметров звеньевого включения, величины нагрузки, потерь и доступности в направлении искания (Q = 0.65-0.75). Примем Q=0.7.

=q(m_a-a_вх*n_а),

где  − нагрузка, обслуживаемая  промежуточными линиями звеньевого включения:

,

где  − удельная нагрузка на один вход блока коммутации (1ГИ или ИГИ),

 = (0.5-0.7) Эрл.

Формула О`Делла имеет следующий вид:

,

где  − расчетная нагрузка в направлении от i-ой станции к j-ой станции;

 и  − коэффициенты, значения которых определяются для заданных потерь в направлении связи и найденному значению Д_эф по таблице приложения Г [1].

Условимся следующими величинами:

m_а = 20

n_a = 13,3

f = 1;

q = 2

Для координатных станций применим метод эффективной доступности:

По найденному значению Д_эф и потерям определим коэффициенты и емкость пучка по формуле О’Делла:

От АТСК-У к РАТС при р = 0,01 a = 1,29b = 4,5

От АТСК-У к УСС при р = 0,001 a = 1,47b = 6,3

Результаты сведем в таблицу 10.

Таблица 10. Результаты расчета числа СЛ в различных направлениях связи.

(Д)-двусторонние линии

4. Выбор оптимальной структуры первичной сети

Система SDH позволяет организовать универсальную транспортную сеть, решая задачи не только передачи информационных потоков, но контроля и управления данной сетью. Она рассчитана на транспортирование всех сигналов PDH (ИКМ -30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920), а также всех действующих и перспективных служб, в том числе и широкополосной цифровой сети с интеграцией служб (B-ISDN), использующей асинхронный способ переноса информации (АТМ).

В системе SDH использованы последние достижения в электронике, системотехнике, вычислительной технике, программировании и т.п. Применение SDH для построения первичных сетей различного уровня позволяет существенно сократить капитальные затраты, эксплуатационные расходы, сократить сроки монтажа и настройки оборудования. При этом повышается надежность сетей, их гибкость и качество связи.

Линейные сигналы SDH организованы в синхронно транспортные модули STM (агрегатные блоки).

Первый из них - STM-1 - соответствует скорости передачи 155 Мбит/с. Каждый последующий имеет скорость в 4 раза большую, чем предыдущий. Уже стандартизированы STM - 4 (622 Мбит/с) и STM - 16 (2,5Гбит/с). Ожидается принятие STM - 64 (10 Гбит/с). Основной направляющей системой для SDH являются ВОЛП.

В сети SDH используется принцип контейнерных перевозок. Передаваемые сигналы предварительно размещаются в стандартных контейнерах .

Все операции производятся с контейнерами независимо от их содержимого. Благодаря этому и достигается универсальность сети SDH.

4.1 Принципы построения первичной сети на базе SDH

Для того чтобы спроектировать сеть SDH, необходимо, прежде всего, выбрать структуру данной сети. Известны следующие основные базовые топологии (структуры), на основе которых может быть составлена топология сети SDH в целом.

·        Топология "точка-точка".

В этом случае соединение двух узлов А и В осуществляется с помощью терминальных мультиплексоров (рисунок 4.1.1).

Рис.4.1.1 Топология "точка-точка"

·        Топология "линейная цепь".

Эта конфигурация используется тогда, когда интенсивность нагрузки в сети невелика и существует необходимость ответвления в ряде точек на линии, где могут вводиться и выводится каналы доступа. Линейная цепь реализуется с помощью ТМ на обоих концах цепи и мультиплексоров ADM в точках ответвления. Структура - линейная цепь - представлена на рисунке 4.1.2

Рис.4.1.2 Последовательная линейная цепь без резервирования.

Указанная структура может быть реализована без резервирования или при 100% резервировании (резервирование типа 1+1). Структура "линейная цепь" с резервированием типа 1+1 представлена на рисунке 4.1.3

Рис.4.1.3 Линейная цепь с резервированием типа 1+1 (уплощенное кольцо)

·        Топология "звезда".

Данная топология применяется для подключения удаленных узлов сети к транспортной магистрали. При этом один из мультиплексоров выполняет функции концентратора, у которого часть нагрузки выводится к терминалам пользователя, а оставшаяся нагрузка распределяется по другим узлам сети. В этом случае мультиплексор должен обладать свойствами мультиплексора ввода/вывода с развитыми возможностями коммутатора. Пример топологии "звезда" изображен на рисунке 4.1.4.

Рис.4.1.4 Топология "звезда".

·        Топология "кольцо"

Данная топология широко используется для построения местных и внутризоновых первичных сетей связи. В синхронной цифровой иерархии это наиболее используемая структура для уровней STM-1, STM-4 и STM-16. Основное преимущество кольцевой структуры - простота реализации защиты 1+1, благодаря использованию для построения кольца мультиплексоров ADM. Переключения в кольце позволяют локализовать (организовать обход) поврежденные участки линий или мультиплексоры. Кольцевая структура первичной сети может быть двух видов: двухволоконное кольцо и четырех волоконное кольцо. Второй вариант рекомендуется для организации сети на уровне STM-16.

Кольцевые сети могут обеспечить высокую надежность и экономичность по сравнению с указанными выше вариантами построения первичной сети.

Существуют два варианта построения сети кольцевой топологии: однонаправленное или двунаправленное кольцо.

При первом варианте каждый входящий в сеть цифровой поток направляется вокруг кольца в обоих направлениях, а в пункте приема осуществляется выбор лучшего сигнала. Для построения кольца используются два волокна. Передача по основному пути происходит в одном направлении (например, по часовой стрелке), а по резервному - в противоположном. Следует отметить, что деление на основной и резервный здесь является условным, т.к. оба пути равноправны. Поэтому, такое кольцо, называется однонаправленным с переключением трактов или с закрепленным резервом.

Схема прохождения сигналов обоих направлений передачи для одного соединения по основному и резервному путям в однонаправленном кольце показана на рисунке 4.1.5.

Рис.4.1.5 Однонаправленное кольцо

Однонаправленное кольцо целесообразно использовать для случая центростремительного трафика. Например, для построения внутризоновой первичной сети и т.п.

В двунаправленном кольце при нормальной работе, если используется два волокна, каждый входящий в сеть поток направляется вдоль кольца по кратчайшему пути в любом направлении к заданному узлу (отсюда и название "двунаправленное").

При возникновении отказа, с помощью мультиплексора ADM на обоих концах отказавшего участка, осуществляется переключение всего потока информации, поступающего на этот участок, в обратном направлении. В таком кольце осуществляется переключение секций сети SDH или защита с совместно используемым резервом. Пример двунаправленного кольца приведен на рисунке 7. На нем показана схема прохождения сигналов обоих направлений передачи для одного соединения при нормальном режиме работы (рисунок 4.1.6.а) и в аварийном режиме при отказе одного из участков кольца (рисунок 4.1.6.б).

Рис.4.1.6.а Двунаправленное кольцо в нормальном режиме.

Рис.4.1.6.б Двунаправленное кольцо в аварийном режиме.

Возможно строительство двунаправленного кольца с четырьмя волокнами. При этом надежность кольца увеличивается, но существенно возрастают и затраты на его построение.

Двунаправленные кольца более выгодны при достаточно равномерном тяготении узлов коммутации вторичной сети. Поэтому двунаправленные кольца широко используются для построения первичной сети города.

4.2 Типовые структуры сетей SDH

Структурные решения при проектировании сети могут быть сформированы на базе использования рассмотренных выше элементарных топологий сети в качестве ее отдельных сегментов. Учитывая возможность самостоятельного использования отдельных элементарных топологий, рассмотрим некоторые сети, комбинирующие элементарные топологии.

Радиально-кольцевая структура

Эта сеть фактически построена на базе использования двух базовых топологий: "кольцо" и "последовательная линейная цепь". Вместо последней может быть использована более простая топология "точка-точка". Число радиальных ветвей ограничивается допустимой нагрузкой (общим числом каналов доступа) на кольцо.

Рис.4.2.1 Радиально-кольцевая архитектура

Архитектура типа "кольцо-кольцо"

Кольца в этом соединении могут быть либо одинакового, либо разного уровней иерархии SDH. Схема соединения двух колец одного уровня STM-4 с помощью интерфейсных карт STM-1 показана на рисунке 4.2.2.

Рис.4.2.2 Архитектура типа "кольцо-кольцо".

Каскадная схема соединения трех колец различного (по нарастающей) уровня - STM-1, STM-4, STM-16. При таком соединении можно использовать необходимые оптические каналы доступа предыдущего иерархического уровня при переходе от кольца одного уровня к другому (например, триб STM-1 при переходе на кольцо STM-4 и триб STM-4 при переходе на кольцо STM-16).

Рис.4.2.3 Каскадная схема соединения трех колец

4.3 Разработка оптимальной структуры первичной сети

В качестве исходных данных при разработке оптимальной структуры сети используем план населенного пункта, на котором отмечено расположение телефонных станций. Кроме того, считаем, что известна структура ситуационных трасс, по которым возможна прокладка кабеля. Каждый участок ситуационных трасс характеризуется расстоянием. Требуется найти оптимальную кольцевую структуру трасс, соединяющих все станции. На рисунках 4.3.1-4.3.5 представлена возможная структура ситуационных трасс и структура оптимального кольца.

АМТС

Таблица Матрица кратчайших путей

Используя выбранные кратчайшие пути, построим граф и решим для него "Задачу Коммивояжера".

Длина оптимального цикла равна 88 км.

Нанесем полученное кольцо на сетку улиц города в соответствии с выбранными кратчайшими путями (рис. 4.3.1-4.3.6) получим рис.4.3.8.

Но в связи с нарушением кольцевой структуры сети принято решение изменить структуру сети, при этом длина оптимального кольца осталось не изменой(рис.4.3.9)

5. Выбор типа синхронного транспортного модуля

5.1 Расчет числа ИКМ трактов передачи

В качестве каналов доступа узлов коммутации (РАТС, АМТС, УСС) к первичной сети, реализованной на базе SDH, будем использовать плезиохронные системы передачи ИКМ-30 (стандарт Е1).

Для расчета количества цифровых потоков типа Е1, необходимых для реализации пучков соединительных линий (каналов) между различными станциями сети, следует учитывать:

) число СЛ в направлениях связи;

) тип используемых СЛ (односторонние или двусторонние);

) тип используемой системы сигнализации.

При использовании односторонних линий и децентрализованной системы сигнализации (2ВСК, "2 из 6" и т. д.), для расчета требуемого числа потоков Е1 от

i-ой станции к j-ой станции, воспользуемся формулой:

NЕ_1ij = Еn [(V_сл - 1)/30 +1],

где NЕ_1i↔j - требуемое число цифровых потоков Е1 от i-ой станции к j-ой станции;

V_сл - число соединительных линий (каналов) между i-ой и j-ой станциями, (V_сл = V_ij+ V_ji);

При применении двухсторонних пучков и централизованной системы сигнализации (ОКС№7) воспользуемся формулой:

NЕ_1i↔j = Еn [(V_сл - 61)/31 +1] +2,

Для односторонних линий:

Для двусторонних линий:

Табл. 12. Число ИКМ трактов передачи цифровых потоков Е1 между РАТС сети.

5.2 Выбор типа модуля STM

Синхронный транспортный модуль STM - это информационная структура, которая включает в себя информационную (полезную) нагрузку, секционный заголовок и служебную информацию, объединенных в блочную цикловую структуру с периодом повторения 125мкс. Эта информация соответственно подготовлена для последующей передачи со скоростью синхронизированной с сетью. Базовый синхронный модуль STM-1 позволяет собрать потоки со скоростью 2Мбит/с в этот модуль и передавать их со скоростью 155Мбит/с. STM-1 позволяет объединить 63 потока Е1. Каждому потоку Е1(2Мбит/с) соответствует свой адрес выделения.

Модуль STM-4 обеспечивает передачу 252 цифровых потоков Е1 со скоростью 622 Мбит/с. Модуль STM-16 позволяет объединить 1008 цифровых потоков типа Е1 и обеспечивает их передачу со скоростью 2,5 Гбит/с.

Для определения типа синхронного транспортного модуля в проектируемой сети SDH используются результаты, полученные в предыдущих разделах проекта:

структура оптимального кольца с указанием местоположения мультиплексоров ввода-вывода (ADM) на данном кольце;

схема взаимодействия ADM с узлами коммутации ГТС (РАТС, УВС и т.д.), АМТС и УСС;

количество цифровых потоков стандарта Е1 между различными узлами коммутации телефонной сети (таблица 12).

На основании вышеуказанных данных строится матрица М емкостей кратчайших путей и ребер.

Матрица М включает:

-перечень взаимодействующих узлов коммутации (станций) сети ГТС, включая АМТС,УСС и другие узлы сети;

количество цифровых потоков стандарта Е1 между различными узлами коммутации (станциями) ГТС, включая АМТС и УСС и другие узлы сети;

перечень участков кольца, которые используются для создания основных и резервных путей (маршрутов) для передачи цифровых потоков Е1 между различными узлами (станциями) ГТС.

Матрица М емкостей кратчайших путей и ребер для рассматриваемого задания представлена в виде Таблицы 13.

УСС находится на РАТС 2(D).

Таблица 13. Матица М кратчайших путей и ребер.

После заполнения матрицы М для всех взаимодействующих станций и узлов телефонной сети определяется суммарное число трактов Е1 для каждого участка кольца первичной сети. Далее выбираем участок кольца , на котором передается максимальное количество цифровых потоков Е1 (S_треб). С учетом коэффициента запаса на развитие сети (К_р), необходимое число цифровых потоков Е1 (S_H) должно удовлетворять следующему условию:

S_H³ К_р ·S_треб , тогда

Рекомендуемый коэффициент К_р = 1,4 тогда

Тип синхронного транспортного модуля выбирается с учетом стандартных уровней STM.

Если 0< S_H £ 63, то выбираем STM1

63< S_H £ 252, то - STM4

252< S_H £ 1008, то - STM16

S_H³1,4·111=155,4. - выбираем STM-4.

.3 Выбор типа оптического кабеля

Выбор типа оптического кабеля зависит от следующих основных факторов:

·  требуемого числа оптических волокон в кабеле;

·        используемой оптической системы передачи;

·        от условий прокладки кабеля (в кабельной канализации, в грунт, под водой, по опорам ЛЭП и т. д.).

При реализации кольцевой структуры используется не менее 4 оптических волокон (2 основных и 2 резервных). Общее число волокон определяется исходя из емкости цифровых линейных трактов, необходимости резервирования и т. д.

Для соединения мультиплексоров системы SDH, как правило, используются одномодовые волоконно-оптические кабели. Достоинством этих кабелей является возможность передачи информации с высокой скоростью и большие длины регенерационных участков (более 100 км). Использование на ГТС одномодовых оптических кабелей с большим числом волокон дает возможность получить мощные пучки СЛ, избегая применения линейных регенераторов.

Выбор типа кабеля зависит от расстояния между узлами первичной сети. При организации первичной сети на территории города и расстоянии между узлами не более 40 км можно использовать одномодовые ОК, работающей на длине волны λ = 1.3 мкм. При этом затухание данного кабеля составляет β_1.3 = 0.35-0.4 Дб/км. При расстоянии между узлами более 40 км целесообразно использовать одномодовые кабели с λ = 1.55 мкм. Затухание данного кабеля составляет β_1.55 = 0.10-0.25 Дб/км. Однако, стоимость данного кабеля превышает стоимость кабеля, работающего на длине волны λ = 1.3 мкм.

В данной работе для построения транспортной сети кольцевой структуры рекомендуется использовать синхронный мультиплексор SM - 1/4 фирмы Siemens. Техническая характеристика и комплектация оборудования SM - 1/4 приведены в приложении Д [2, стр. 52-57]. Как следует из технического описания, для стыковки мультиплексора М-155 (STM-1) с ОК, можно использовать два типа модулей оптического линейного тракта - Opt. 155 Мб (SH) или Opt. 155 Мб (LH). Модуль Opt. 155 Мб (SH) предназначен для коротких линий (λ = 1.3 мкм) и перекрывает затухание 28 Дб. Opt. 155 Мб (LH) предназначен для длинных линий (λ = 1.55 мкм) и также перекрывает затухание 28 Дб. Для мультиплексора М-622 также имеются два типа модулей оптического линейного тракта:

·        Opt. 622 Мб (SH) - λ = 1.3 мкм, В £ 24 Дб;

·        Opt. 622 Мб (LH) - λ = 1.55 мкм В £ 24 Дб.

Зная максимальное расстояние между мультиплексорами ввода/вывода, а также тип используемого STM, можно определить оптимальную длину волны и выбрать соответствующий модуль оптического линейного тракта.

Максимальное расстояние между мультиплексорами ввода-вывода кольца составляет 24 км. На сети используется STM-4.

Определим длину волны и тип модуля оптического линейного тракта, при которых стоимость участка сети будет минимальной.

Определим затухание участка кольца при использовании кабеля с длиной волны λ = 1.3 мкм и λ = 1.55 мкм:

;

.

Поскольку, как в первом, так и во втором случае, затухание участка не превышает значение перекрываемого затухания 24 дБ, экономически целесообразно использовать систему передачи, работающую на длине волны λ = 1.3 мкм.

В качестве мультиплексора будем использовать М-622, а в качестве модуля оптического линейного тракта - Opt. 622 Mб (SH).

Руководствуясь рекомендациями ОАО "Связьинвест" (письмо №2724 от 09.07.2002), выбираем оптический кабель компании ЗАО "Самарская кабельная компания" ОКЛ-01-6-24-10/125-0,36/0,22-3,5/18-2,7. Данные кабели предназначены для прокладки в специальных трубах методом задувки. Могут быть использованы для ввода в здания и сооружения, а так же для городской канализации в местах, не зараженных грызунами.

Параметры эксплуатации:

1.            Температурный диапазон:

§  эксплуатация - от -60°С до +50°С;

§  монтаж - не ниже -10°С;

§  транспортировка и хранение - от -60°С до +50°С.

2.            Строительная длина: 1-6 км.

3.       Срок службы: не менее 30 лет.

Рис. 5.3 Конструкция оптического кабеля

Описание конструкции оптического кабеля типа ОКЛ (до 24 ОВ)

1.       Оптические волокна свободно уложены в полимерных трубках (оптические модули), заполненных тиксотропным гелем по всей длине.

.        Центральный силовой элемент (ЦСЭ), диэлектрический стеклопластиковый пруток (или стальной трос в ПЭ оболочке), вокруг которого скручены оптические модули.

.        Кордели (при необходимости) - сплошные ПЭ стержни для устойчивости конструкции.

.        Поясная изоляция - лавсановая лента, наложенная поверх скрутки.

.        Гидрофобный гель - заполняет пустоты скрутки по всей длине.

.        Повив силовых элементов, в виде нити с высоким модулем упругости.

.        Наружная оболочка выполнена из композиции полиэтилена.

.4 Выбор конфигурации мультиплексоров ввода/вывода

Для выбора конфигурации мультиплексора для того или иного узла кольца, воспользуемся технической характеристикой и комплектацией SM - 1/4. При этом для каждого узла необходимо определить:

·  количество модулей вставки (выделения потоков 2 Мб/с - Е1.2);

·        тип мультиплексора М-155 или М-622;

·        тип модуля оптического линейного тракта.

Модули UCU, SN4, LAD являются неотъемлемой частью мультиплексора SM - 1/4 и устанавливаются на каждом узле.

После определения объема оборудования мультиплексора ввода/вывода, выбирается механическая конструкция SM - 1/4.

Определим структуру модуля ADM, используя основную структуру.

2. Е1.2 Mб/с - модуль ввода/вывода потоков 2 Мб/с в соответствии с ITU-T G.703, на одном модуле можно выделить до 21 потока 2 Мб/с, возможно резервирование модулей в режиме N+1.

3. Opt. 622 Мб (SH) - модуль оптического линейного тракта STM-4 для коротких линий, длина волны 1300 нм, перекрываемое затухание до 24 Дб.

4. М-622 - модуль мультиплексора, используется совместно с модулем Opt. 622 Мб.

5. SN-4 - матрица временного коммутатора SM - 1/4.

6. LAD - устройство сигнализации и жесткий диск.

7. UCU - модуль управления SM - 1/4 (микроконтроллер).

Модули UCU, SN4, LAD являются неотъемлемой частью мультиплексора SM - 1/4 и устанавливаются на каждом узле.

Число модулей E1.2 для РАТС 2 и 5рассчитывается по формуле:

Таким образом, имеем:

.

Механическая конструкция

Мультиплексор SM-1/4- с одним рядом модулей, максимальное количество выделяемых 2Mb потоков - 126, максимальное количество направлений STM-4- 2.

6. Оценка структурной надежности сети

Надежность сети связи будем называть ее свойство, заключающееся в способности выполнять определенные функции (доставка сообщений) в определенных условиях эксплуатации. Для сетей связи, являющихся сложными многофункциональными системами, можно выделить два основных аспекта надежности, которые условимся называть аппаратурным и структурным. В курсовом проекте будем говорить только о структурной надежности сети.

Структурный аспект отражает функционирование сети в целом в зависимости от работоспособности или отказов узлов (станций, пунктов) или линий сети, т.е. он связан с возможность существования в сети путей доставки информации. В этом случае первичная сеть связи представляется в виде вероятностного графа. Веса элементов графа (узлов и линий связи) представляются надежностными показателями.

Для упрощения расчетов будем предполагать, что элементы сети, с точки зрения воздействующего фактора, являются статистически независимыми. Узлы кольца являются абсолютно надежными. Абсолютно надежны РАТС сети и участки подключения РАТС к узлам кольца. Ненадежными являются различные участки кольца.

В качестве показателя оценки структурной надежности будем использовать математическое ожидание числа связей М (Х) на ГТС. Математическое ожидание числа связей определяется следующим образом:

,(27)

где N_max - максимальное (заданное) число связей в сети при условии, что все элементы сети абсолютно надежны. (N_max =m(m-1)+5).

Так как пути независимые, то вероятность того, что хотя бы один путь между двумя станциями существует, рассчитывается по формуле:

,(28)

Коэффициент готовности - вероятность того, что в любой момент времени при данных условиях элемент сети находится в работоспособном состоянии.

При расчете будем считать, что коэффициент готовности К линий связи на 4 км пути равен 0,999, тогда коэффициент готовности на участке 4*n км будет равен 0,999ⁿ. На рисунке № 6.1 изображен вероятностный граф проектируемой сети, весами ребер которого являются коэффициенты готовности соответствующих участков сети:

К₁₆=0,999¹=0,999

К₆₂=0,999⁶=0,994

К₂₃=0,999⁶=0,994

К₃₄=0,999³=0,997

К₄₅=0,999³=0,997

К₅₁=0,999³=0,997

1)   
Определим список путей, связывающих узлы сети:

Расчет для УСС аналогичен РАТС2.

2)   
Определим надежность каждого из путей:

3)   
Определим вероятности связности каждой пары узлов сети.

Результаты расчетов сведем в таблицу.

Таблица 6.1 Вероятности существования путей.

4)    Определим математическое ожидание числа связей в сети М(Х).

М(Х) = Р₁₂ + Р₂₁ + Р₁₃ + Р₃₁ + Р₁₄ + Р₄₁ + Р₁₅ + Р₅₁ + Р_1АМТС + Р_АМТС1 + Р₂₃ + Р₃₂+P₂₄+P₄₂+P₂₅+P₅₂+P_2АМТС+Р_АМТС2+Р₃₄+Р₃₅+Р₅₃+Р_3АМТС+Р_АМТС3+Р₄₃+Р₄₅+Р₅₄+

+Р_4АМТС+Р_АМТС4+Р_5АМТС+Р_АМТС5+Р_УСС1+Р_УСС3+Р_УСС4+Р_УСС5+Р_{УСС.АМТС}

Определим максимальное число связей в сети при абсолютно надежных элементах.

Математическое ожидание числа связей в относительных единицах (процентах) определяется по формуле (36):

Повышение структурной надежности связей между заданными пунктами достигается принятием следующих мер:

а)применением резервных обходных путей, что эквивалентно увеличению числа независимых путей, которые могут быть использованы для связи;

б)применением резерва по каналам, трактам или линиям на отдельных участках сети, что также приводит к повышению надежности ребер;

в)выбором аппаратуры или линий с повышенной надежностью, что позволяет повысить надежность отдельных ребер сети;

г)использованием поперечных соединений между существующими путями, что эквивалентно увеличению числа зависимых путей.

д)созданием соответствующей системы управления разных уровней, обеспечивающей оперативное переключение каналов и трактов, перераспределение и ограничение потоков сообщений.

Заключение

В процессе выполнения данного курсового проекта была разработана схема построения ГТС, рассчитана интенсивность нагрузки, поступающей от абонентов данной сети, рассчитана емкость пучков соединительных линий (СЛ), выбрана оптимальная структура построения сети на базе SDH, выбран тип синхронного транспортного модуля и оценена структурная надежность сети.

Список источников

телефонный сеть нагрузка транспортный модуль

1.         Егунов М. М., Бежаева Е. Б., Шерстнева О. Г. Проектирование ГТС на базе SDH. Учебное пособие. - Н.: СибГУТИ, 2002.

2.       Сайт ЗАО "Самарская кабельная компания" www.soccom.ru <http://www.soccom.ru>