Организация первичной сети связи с помощью аппаратуры СМК-30 на участке 'Малая Приморка'
Организация первичной
сети связи с помощью аппаратуры СМК-30 на участке «Малая Приморка»
Введение
оптический сеть кабель цифровой
Постоянно растущая потребность в передачи информации,
способствует развитию и внедрению новых технологий в процессы перевозок на
железнодорожном транспорте.
На железных дорогах России с 1999 г. активно модернизируются
средства связи. На сегодняшний день обновлены многие виды связи: построена
система передачи, использующая мультиплексоры синхронной цифровой иерархии
(SDH) и ВОЛС; сети оперативно-технологической связи (ОТС) и общетехнологической
связи (ОбТС), базирующиеся на цифровых системах коммутации и цифровых
автоматических телефонных станциях; построены сети передачи данных (СПД).
На рассматриваемом нами в дипломной работе участке
Октябрьской железной дороги (ОЖД): Санкт-Петербург Финляндский вокзал −
Сестрорецк («Малая Приморка»), в настоящее время используется устаревшее
оборудование плезиохронной цифровой иерархии (PDH). Аппаратура
установленная на станциях: Санкт-Петербург Финляндский вокзал, Новая Деревня,
Лахта, Лисий Нос, Сестрорецк не способна в полном объёме удовлетворять
потребности ОЖД в передаче информации и требует модернизации. В дипломной
проектировании мы предлагаем обновить старое оборудование на станциях участка»
Малая Приморка», на новое обладающей высокой надёжностью и способное передавать
большее количество информации, и значительно лучше обеспечивать безопасность
перевозочного процесса. Безопасность и комфорт перевозок является одной из главных
задач структур железнодорожного транспорта.
Задачей дипломного проекта является:
Модернизация устаревшей аппаратуры на участке «Малая
Приморка», на станциях Санкт-Петербург Финляндский вокзал, Новая Деревня,
Лахта, Лисий Нос, Сестрорецк на оборудование СМК-30 и организация организации
первичной сети связи с помощью обновлённого оборудования.
1.
Конструкция и параметры оптического волокна
.1
Типы оптических волокон
Современные сети связи на железной дороге повсеместно
строятся с применением волоконно-оптических линий передачи, основным
компонентом которых является оптическое волокно.
Оптическое волокно представляет собой двухслойную
цилиндрическую кварцевую нить, состоящую из сердцевины и оболочки. Оболочка
покрыта защитным слоем из акрилатного лака. Сердцевина легирована германием,
поэтому её показатель преломления больше, чем у оболочки. Свет распространяется
в сердцевине волокна, испытывая полное внутреннее отражение на границе с
оболочкой. Он проникает в оболочку на глубину порядка длины волны, т.е. на
глубину много меньше её толщины и, следовательно, не взаимодействует с
покрытием из акрилатного лака. Это покрытие необходимо для защиты кварцевой
оболочки от механических повреждений и воздействия воды.
Волокна делятся на два основных типа: многомодовые и
одномодовые.
Рисунок 1−Геометрические параметры одномодовых и
многомодовых волокон
Для всех типов волокон, применяемых в линиях связи, диаметр
кварцевой оболочки имеет стандартный размер 125+1 мкм. Номинальный диаметр
сердцевины у многомодовых волокон 50 или 62.5 мкм. Диаметр сердцевины у
одномодовых волокон может меняться в зависимости от типа волокна в пределах 7-9
мкм. Многомодовые волокна применяются в локальных вычислительных сетях и
частично в транспортных сетях на уровне доступа. Одномодовые волокна
применяются в транспортных сетях всех трех уровней: магистральном, уровне
распределения и уровне доступа.
Основные типы одномодовых волокон, применяемых в линиях
связи, нормируются международными стандартами ITU-T Rec. G. 652…G. 655:
G.652: волокна с несмещенной дисперсией (SM волокна) с длиной
волны нулевой дисперсии и длиной волны отсечки в районе 1310 нм.
G.653: волокна со смещенной дисперсией (DS волокна) с длиной
волны нулевой дисперсии в районе 1550 нм и длиной волны отсечки в районе 1310
нм.
G.654: волокна с несмещенной дисперсией (SM волокна) с длиной
волны нулевой дисперсии в районе 1310 нм и длиной волны отсечки в районе 1550
нм.
G.655: волокна со смещенной ненулевой дисперсией (NZDS
волокна), обладающие малойдисперсией (0.1…6 пс/нм×км) в диапазоне длин волн
1530…1565 нм.
G.656: волокна с ненулевой дисперсией для систем грубого
уплотнения по длинам волн (CWDM - Coarse Wavelength Division Multiplexing).
Существует также несколько специальных типов одномодовых
волокон применяемыхв волоконно-оптических устройствах:
Волокна для компенсации дисперсии (DC - Dispersion
Compensating), применяемые в модулях компенсации дисперсии.
Волокна с примесью редкоземельных элементов, применяемые в
оптических усилителях, например, в EDFA - Erbium Doped Fiber Amplifier (волокно легированое
эрбием)
Волокна, сохраняющие состояние поляризации излучения (РМ -
Polarization Maintaining), применяемые в гироскопах, поляризационных делителях
и смесителях.
Дырчатые волокна (Holey Fiber), применяемые в компенсаторах
дисперсии, в оптических шнурах, в нелинейных элементах.
1.2
Геометрические параметры волокна
Волокно состоит из сердцевины и оболочки. Оболочка окружает
оптически более плотную сердцевину, являющуюся светонесущей частью волокна, в
соответствии с рисунком 2.
Рисунок 2 − Ход лучей в многомодовом оптическом волокне
со ступенчатом профилем показателем преломления
Относительная разность показателей преломления:
Один из важных параметров, который характеризует волокно, это
относительная разность показателей преломления Δ:
Δ=(n21-n22)/2n21,
(1)
где1-показатель преломления сердцевины волокна,2-показатель
преломления оболочки волокна.
Будем обозначать через n1 и n2 показатели преломления
сердцевины и оболочки, соответственно. Если показатель преломления оболочки
выбирается всегда постоянной величиной, то показатель преломления сердцевины в
общем случае может зависеть от радиуса. В этом случае для проведения различных
оценок параметров волокна в место n1 используют n1eff. Распространение
света по волокну можно объяснить на основе принципа полного внутреннего
отражения, вытекающего из закона преломления света Снеллиуса − световые
лучи на границе раздела двух сред преломляются так, что произведение показателя
преломления 
на синус угла между нормалью к границе раздела и
направлением луча, остается постоянным:
1sinΘ1 = n2sinΘ2, (2)
где
Θ1 - угол падения,1-показатель
преломления сердцевины волокна,
Θ2 - угол преломления,2-показатель
преломления оболочки волокна.
Критический угол падения:
Так как сердцевина является оптически более плотной средой по
отношению к оболочке (n1 > n2), то существует
критический угол падения ΘC - внутренний угол падения
на границу, при котором преломленный луч идет вдоль границы сред (Θ2 = 90°). Из закона Снеллиуса легко найти этот критический угол
падения:
ΘC =arcsin(n2/n1), (3)
где1 - показатель преломления среды 1,2 -
показатель преломления среды 2,
arcsin - угол падения,
Если угол падения на границу раздела меньше критического угла
падения (луч 2), то при каждом внутреннем отражении часть энергии рассеивается
наружу в виде преломленного луча, что приводит в конечном итоге к затуханию
света. Если же угол падения больше критического угла (луч 1), то при каждом
отражении от границы вся энергия возвращается обратно в сердцевину благодаря
полному внутреннему отражению.
Лучи, траектории которых полностью лежат в оптически более
плотной среде, называются направляемыми. Поскольку энергия в направляемых лучах
не рассеивается наружу, такие лучи могут распространяться на большие
расстояния.
Важным параметром, характеризующим волокно, является числовая
апертура NA. Выражается формулой:
= sin ΘA, (4)
где
sin ΘA− угол вводимого в
волокно излучения
Она связана с максимальным углом ΘA вводимого в волокно излучения из свободного пространства, при
котором свет испытывает полное внутреннее отражение и распространяется по
волокну.
1.3
Затухание
Волокно характеризуется двумя важнейшими параметрами:
затуханием и дисперсией. Чем меньше затухание (потери) и чем меньше дисперсия
распространяемого сигнала в волокне, тем больше может быть расстояние между
регенерационными участками или повторителями.
Рисунок 3 − Спектр потерь и положение окон прозрачности
в кварцевых волокнах
На распространение света в волокне влияют такие факторы, как:
потери на поглощении, потери на рассеянии, кабельные потери.
Потери на поглощении и на рассеянии вместе называют
собственными потерями, а кабельные - дополнительные потерями.
В коротковолновой части диапазона потери ограничиваются
релеевским рассеянием, а в длинноволновой части - инфракрасным поглощением.
Релеевское рассеяние уменьшается с увеличением длины волны, а инфракрасное
поглощение увеличивается. Абсолютный минимум потерь приходится на λ = 1550 нм.
1.4
Дисперсия
Дисперсия это рассеивание во времени спектральных или модовых
составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности
импульса оптического излучения при распространении его по оптическому волокну и
определяется разностью длительностью импульсов на выходе и входе оптического
волокна.
Рисунок 4 − Дисперсия в оптическом волокне
Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон
оптического волокна, но существенно снижает дальность передачи сигналов, так
как чем длиннее линия, тем больше увеличение длительности импульса.
В оптике слово дисперсия означает зависимость показателя
преломления вещества от длины волны, а в оптических системах связи - уширение
световых импульсов после их прохождения через дисперсионную среду.
Уширение импульсов при передаче по ОВ зависит от формы
передаваемого импульса, ширины спектра частот источника излучения и собственно
дисперсии волокна.
Виды дисперсий:
Межмодовая (модовая) дисперсия преобладает в многомодовых
оптических волокнах. Она обусловлена наличием большого количества мод, время
распространения которых различно. Межмодовая дисперсия градиентных оптических
волокон, как правило, на порядок и более ниже, чем у ступенчатых волокон. Это
обусловлено тем, что за счет уменьшения показателя преломления от оси
оптического волокна к оболочке, скорость распространения лучей вдоль их
траекторий изменяется.
Модовая дисперсия может быть уменьшена следующими двумя
способами:
использованием оптического волокна меньшим диаметром
сердцевины, поддерживающей меньшее количество мод;
использование одномодового волокна, позволяющего избежать
модовой дисперсии.
В одномодовых ступенчатых световодах отсутствует модовая
дисперсия и дисперсия в целом сказывается существенно меньше. Здесь проявляется
хроматическая дисперсия.
Зависимость фазовой (групповой) скорости каждой направляемой
моды от длин волны источника излучения, то есть нелинейная зависимость
коэффициента фазы, приводит к различной временной задержке частотных
составляющих моды, а следовательно, к расширению сигнала, образованного модами.
Это явление называется хроматической дисперсией.
Хроматическая дисперсия складывается из волноводной
дисперсией и дисперсией материальной.
Волноводная характеризуется направляющими свойствами
сердцевины оптического волокна: зависимостью групповой скорости моды от длины
волны оптического излучения, что приводит к различию скоростей распространения
частотных составляющих излучаемого спектра. По этому волноводная дисперсия
определяется профилем показателя преломления оптического волокна.
Материальная дисперсия в оптическом волокне обусловлена
зависимостью показателя преломления от длины волны. Таким образом, показатель
преломления изменяется в зависимости от длины волны. Дисперсия, связанная с
этим явлением, называется материальной дисперсией, поскольку зависит от
физических свойств вещества волокна.
В одномодовых волокнах материальная и волноводная дисперсия
при определенных условиях могут взаимно компенсироваться, что обусловливает
большую пропускную способность одномодового волокна.
В градиентных многомодовых ОВ необходимо учитывать межмодовую
дисперсии и дисперсию материала.
Поляризационная модовая дисперсия.
В одномодовом волокне в действительности может
распространяться не одна мода, а две фундаментальные моды - две
перпендикулярные поляризации исходного сигнала. В идеальном волокне, в котором
отсутствуют неоднородности по геометрии, две моды распространялись бы с одной и
той же скоростью. Однако на практике волокна имеют не идеальную геометрию, что
приводит к различной скорости распространения двух поляризационных составляющих
мод.
Главной причиной возникновения поляризационной модовой
дисперсии является некруглость сердцевины одномодового волокна, возникающая в
процессе изготовления или эксплуатации волокна.
Поляризационная модовая дисперсия проявляется исключительно в
одномодовых волокнах с нециркулярной сердцевиной и при определенных условиях
становится соизмеримой с хроматической дисперсией.
Сравнивая дисперсионные характеристики различных волокон,
можно отметить, что наилучшими показателями обладают одномодовые оптические
волокна, а наиболее сильно дисперсия проявляется в многомодовых оптических
волокнах со ступенчатым профилем показателя преломления.
2.
Оптические кабели связи
.1
Разновидности конструкций оптических кабелей
Конструкция оптического кабеля должна выполнять следующие
основные функции:
обеспечить постоянство характеристик оптического волокна в
процессе срока службы кабеля на уровне характеристик некаблированного волокна;
защищать волокна от повреждений и разрушений в процессе
производства, прокладки и эксплуатации;
обеспечить прочностные характеристики кабеля также как у
электрического кабеля с тем, чтобы с ними можно было одинаково обращаться и
использовать одни и те же механизмы для прокладки кабеля;
обеспечить идентификацию волокон в кабеле для предотвращения
разбитости волокон при соединении строительных длин оптического кабеля.
По условиям эксплуатации кабели подразделяют на:
монтажные;
городские;
зоновые;
магистральные;
полевые.
Монтажные ОК - для компьютеров и аппаратуры. Они содержат,
как правило, большое количество узкополосных оптических волокон.
Городские ОК применяют в качестве соединительных линий между
РВТС и узлами связи. Они рассчитаны для передачи информации на короткие
расстояния (5..15 км) без промежуточных ретрансляционных устройств и при
сравнительно небольшом количестве каналов.
Магистральные и зоновые оптические кабели предназначены для
передачи всех видов современной информации на большие расстояния. Поэтому они
должны обладать малым затуханием и дисперсией (большой широкополосностью).
Полевые ОК предназначены для ремонтно-восстановительных работ
при авариях на электрических и оптических кабелях магистралях, а также для
скрытой связи тактического военного назначения.
Для обеспечения большой пропускной способности линии связи
производятся ВОК, содержащие небольшое число (до 8) одномодовых волокон с малым
затуханием, а кабели для распределительных сетей могут содержать до 144 волокон
как одномодовых, так и многомодовых, в зависимости от расстояний между
сегментами сети.
Общие технические требования заключаются в следующем:
минимальный срок службы ОКС должен быть не менее 25 лет; подвеска и
эксплуатация ОКС на опорах электрифицированных железных дорог не рекомендована
для использования в магистральных первичных сетях связи, но может
использоваться во внутризоновой первичной сети.
2.2
Основные элементы волоконно-оптического кабеля
Волоконно-оптический кабель состоит из скрученных по
определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла (световодов),
заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель содержит
силовые (упрочняющие) элементы.
Конструкция кабеля может быть достаточно разнообразной, но
общими являются следующие элементы:
сердечник кабеля;
упрочняющий элемент;
оболочка кабеля.
Основной фактор, с которым необходимо считаться в оптических
кабелях в отличие от электрических кабелей, состоит в том, что затухание
оптических кабелей зависит от внутренних и внешних механических усилий. Любые
виды механических воздействий, приводящие к изгибам оптических волокон,
вызывают увеличение затухания кабеля. Для сохранения параметров передачи в
процессе эксплуатации необходимо защищать оптические волокна в кабеле от
внешних воздействий. Для этого на волокна наносятся первичное защитное покрытие
и защитные оболочки.
Рисунок 5 − Конструкция оптического кабеля
Возможно два варианта конструктивных решений по укладке
оптических волокон в кабеле - свободная, при которой волокна не скреплены друг
с другом и с оболочкой, т.е. лежат в ней свободно (кабели наружной прокладки),
и связанная укладка (кабели внутренней прокладки). С точки зрения удобства
монтажа кабеля предпочтительной является структура кабеля с центральным
расположением упрочняющего элемента.
2.3
Конструкция сердечника оптического кабеля
Вне зависимости условий применения кабеля определяющим его
технические и экономические характеристики, является сердечник оптического
кабеля.
Существует два способа по защите оптических волокон от
механических воздействий в процессе изготовления, прокладки и эксплуатации
кабелей, в одном из которых элементы кабельного сердечника могут спокойно
перемещаться за счет наличия пустот между элементами, в другом применением
демпфирующих слоев между элементами.
В настоящее время существует пять типов компоновки кабельного
сердечника:
кабели повивной скрутки;
кабели пучковой скрутки;
кабели с «профильным» сердечником;
ленточные кабели;
кабели с центральной трубкой.
а - повивной скрутки; б - пучковой скрутки; в- с профильным
сердечником; г - ленточный; д - центральной трубки; 1 - одно- или
многоволоконный модуль; 2 - упрочняющий элемент; 3 - оболочка кабеля; 4 - пучок
из многоволоконных оптических модулей; 5 - оптическое волокно; 6 - лента с
несколькими оптическими оптических модулей; 5 - оптическое волокно; 6 - лента с
несколькими оптическими волокнами; 7 - пучок оптических волокон; 8 -
центральная трубка; 9 - профильный сердечник
Рисунок 6 − Компоновки кабельного сердечника
Скрутка оптических модулей в сердечник вокруг несущего
элемента кабельного сердечника, может быть выполнена одним из следующих двух
типов:
спиральная скрутка;
SZ - скрутка.
По спиральной скрутке модули (волокна) свиваются в одном
направлении и с одинаковым углом по отношению к продольной оси кабеля.
При SZ скрутке одно направление скрутки, например, по
часовой стрелки через определенное число витков меняется на противоположное
направление (против часовой). В точки смены направления скрутки волокна
параллельны оси кабеля. Для того чтобы предотвратить распространение влаги по
длине кабеля, свободное пространство между элементами сердечника заполняется
специальным гидрофобным компаундом (гелем).
Для предотвращения нежелательного воздействия компаунда на
силовые элементы и / или оболочку кабеля сердечник кабеля изолируется от
последующих внешних элементов несколькими слоями тонкой пластмассовой пленки.
2.4
Упрочняющие элементы волоконно-оптического кабеля
Упрочняющие элементы в оптических кабелях могут располагаться
в сердечнике, оболочке или одновременно в обеих частях. Упрочняющие элементы
независимо от места расположения наиболее часто изготавливаются из стали,
арамидной пряжи, стеклопластиковых стержней и синтетических высокопрочных
нитей. Площадь поперечного сечения этих материалов должна быть достаточна,
чтобы максимальное удлинение кабеля для установленной нагрузки вызывало
растяжения волокон, которое они получили при их испытании на прочность в
процессе изготовления.
Выбор материалов для упрочняющих элементов зависит от
допустимого радиуса изгиба кабеля, допустимых механических нагрузок, диапазона
температур, в котором должен эксплуатироваться кабель.
2.5
Оболочка кабеля
Оболочка оптического кабеля связи должна защищать сердечник
кабеля от механических, тепловых и химических воздействий, а также от влаги.
Так как в оптическом диапазоне отсутствуют помехи со стороны контактных сетей
переменного тока и ЛЭП, то не имеет смысла делать оболочку ОКС металлической.
Оптические кабели при наземной прокладке в подавляющем большинстве случаев
имеют пластмассовые оболочки.
Наибольшее применение среди пластмассовых оболочек получили
полиэтиленовые и поливинилхлоридные.
Полиэтиленовая оболочка предназначена для кабелей наружной
прокладки. Номинальная толщина полиэтиленовой оболочки составляет 2,0 мм. В
случае ее применения для внутренней прокладки требуется принятие специальных
противопожарных мер.
Подвесные кабели имеют специальную обработку наружной
поверхности оболочки для борьбы с гололедообразованием, поэтому подвесные
кабели особой осторожности в обращении с целью предотвращения трения оболочки
кабеля с различными поверхностями при его прокладке. Для защиты кабеля от
повреждений грызунами используют слоистую оболочку, армированную гофрированной
стальной лентой, и для водонепроницаемости ламинированную алюминием.
Поливинилхлоридная оболочка применяется для кабелей наружной
прокладки в агрессивных средах и при внутренней прокладке в производственных
зданиях. При прокладке кабеля в местах большого скопления людей применяются
оболочки из галогенно содержащих не воспламеняющихся полимеров.
3.
Цифровые системы передачи
.1
Системы плезиохронной цифровой иерархии
Плезиохронная цифровая иерархия (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy):
Цифровой метод передачи данных и голоса, основанный на
временном разделении канала и технологии представления сигнала с помощью
импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).
В соответствии с принятыми в Европе стандартами при
построении Цифровых Систем Передачи (ЦСП) объединяются 32 канала по 64 кбит/с.
Из них 30 каналов предназначены для передачи пользовательской информации, а два
являются служебными и используются для передачи сигналов синхронизации и
управления. При этом поочередно из каждого канала передается по одному байту.
Длительность цикла составляет 125 мкс, т.е. в групповом сигнале в течение 1 с
передаются по 8 000 байт из каждого канала. Это дает цифровой поток, имеющий
скорость 8. 8000. 32=2048000 бит/с = 2 Мбит/с.
Следующие уровни иерархии образуются мультиплексированием
четырех цифровых потоков предыдущего уровня, что приводит к скоростям 8 Мбит/с,
34 Мбит/с и 140 Мбит/с. При этом объединение компонентных потоков в агрегатный
осуществляется уже не побайтно, а побитно.
Для нормального функционирования ЦСП необходима синхронизация
аппаратуры на обоих концах линии. Однако, различные ЦСП могут не быть полностью
синхронированы, поэтому при мультиплексировании потоков по 2 Мбит/с в один
поток 8 Мбит/с приходится осуществлять выравнивание скоростей компонентных
потоков путем вставки при необходимости специальных выравнивающих битов, которые
удаляются на приемном конце при демультиплексировании.
Аналогично производится мультиплексирование и на последующих
уровнях, поэтому описанная система называется плезиохронной цифровой иерархией
(ПЦИ или PDH).
Вставка на каждом уровне ПЦИ выравнивающих битов приводит к
тому, что не производя полностью демультиплексирования, нельзя выделить
какой-либо составляющий поток из группового.
Таблица 1
|
Уровень иерархии
|
Европа
|
Северная Америка, Япония
|
|
0
|
64 кбит/с
|
|
1
|
2 Мбит/
|
2 Мбит/с
|
|
2
|
8 Мбит/
|
6 Мбит/с
|
|
3
|
34Мбит/с
|
45 Мбит/с
|
|
4
|
140 Мбит/с
|
−
|
В Северной Америке и Японии были приняты другие стандарты
ПЦИ, в соответствии с которыми в ЦСП первого уровня объединяются 24 канала по
64 кбит/с, что приводит к скорости 1,5 Мбит/с. При переходе ко второму уровню
происходит мультиплексирование четырех потоков, а к третьему - семи, в
результате чего возникают потоки со скоростями 6 Мбит/с и 45 Мбит/с
соответственно. Обе системы ПЦИ приведены в таблица 1. Различия между ними
делает весьма затруднительным их взаимодействие между собой.
3.2
Системы синхронной цифровой иерархии
Синхронная Цифровая Иерархия (SDH - Synchronous Digital
Hierarchy) - это технология транспортных телекоммуникационных сетей.
Технология синхронной цифровой иерархии (SDH) позволяет
создавать надежные транспортные сети и гибко формировать цифровые каналы в
широком диапазоне скоростей - от нескольких мегабит до десятков гигабит в
секунду. Основная область ее применения - первичные сети операторов связи.
Мультиплексоры SDH с волоконно-оптическими линиями связи
между ними, образуют среду, в которой администратор сети SDH организует
цифровые каналы между точками подключения абонентского оборудования или
оборудования вторичных сетей самого оператора - телефонных сетей и сетей
передачи данных. Технология SDH находит также спрос в крупных корпоративных и
ведомственных сетях, когда имеются технические и экономические предпосылки для
создания собственной инфраструктуры цифровых каналов, например в сетях
предприятий энергетического комплекса или железнодорожных компаний.
Каналы SDH относятся к классу полупостоянных - формирование
канала происходит по инициативе оператора сети SDH, пользователи же лишены
такой возможности, поэтому такие каналы обычно применяются для передачи
достаточно устойчивых во времени потоков. Из-за полупостоянного характера
соединений в технологии SDH чаще используется термин «кросс-коннект», а не
коммутация.
Сети SDH относятся к классу сетей с коммутацией каналов на
базе синхронного мультиплексирования с разделением по времени, при котором
адресация информации от отдельных абонентов определяется ее относительным
временным положением внутри составного кадра, а не явным адресом, как это
происходит в сетях с коммутацией пакетов.
С помощью каналов SDH обычно объединяют большое количество
периферийных (и менее скоростных) каналов плезиохронной цифровой иерархии
(PDH).
Достоинства
сети SDH
Гибкая иерархическая схема мультиплексирования цифровых
потоков разных скоростей позволяет вводить в магистральный канал и выводить из
него пользовательскую информацию любого поддерживаемого технологией уровня
скорости без демультиплексирования потока в целом - а это означает не только
гибкость, но и экономию оборудования. Схема мультиплексирования стандартизована
на международном уровне, что обеспечивает совместимость оборудования разных
производителей.
Отказоустойчивость сети. Сети SDH обладают высокой степенью
«живучести» - технология предусматривает автоматическую реакцию оборудования на
такие типичные отказы, как обрыв кабеля, выход из строя порта, мультиплексора
или отдельной его карты, при этом трафик направляется по резервному пути или
происходит быстрый переход на резервный модуль. Переключение на резервный путь
осуществляется обычно в течение 50 мс.
Мониторинг и управление сетью на основе включаемой в заголовки
кадров информации обеспечивают обязательный уровень управляемости сети вне
зависимости от производителя оборудования и создает основу для наращивания
административных функций в системах управления производителей оборудования SDH.
Высокое качество транспортного обслуживания для трафика
любого типа - голосового, видео и компьютерного. Лежащее в основе SDH
мультиплексирование TDM обеспечивает трафику каждого абонента гарантированную
пропускную способность, а также низкий и фиксированный уровень задержек.
Стандартизация интерфейсов определяет возможность соединения
различного оборудования от разных производителей. Система SDH обеспечивает
универсальные стандарты для сетевых узловых интерфейсов, включая стандарты на
уровне цифровых скоростей, структуру фрейма, метод мультиплексирования,
линейные интерфейсы, мониторинг и управление. Поэтому SDH оборудование от
разных производителей может легко соединяться и устанавливаться в одной линии,
что наилучшим образом демонстрирует системную совместимость.
Система SDH обеспечивает стандартные уровни информационных
структур, то есть набор стандартных скоростей. Базовый уровень скорости - STM-1 155,52 Mбит/с.
Цифровые скорости более высоких уровней определяются умножением скорости потока
STM-1, соответственно, на 4, 16, 64 и т.д.: 622 Мбит/с (STM-4), 2,5 Гбит/с
(STM-16), 10 Гбит/с (STM-64) и 40 Гбит/с (STM-256).имеет высокую совместимость.
Это означает, что сеть передачи SDH и существующая сеть PDH могут работать
совместно, пока идет установление сети передачи SDH. Сеть SDH может быть
использована для передачи услуг PDH, а также сигналов других иерархий, таких
как ATM, FDDI.
Сравнивая технологию SDH с технологией PDH, можно выделить
следующие особенности технологии SDH:
предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование.
Элементы первичной сети SDH используют для синхронизации один задающий
генератор, как следствие, вопросы построения систем синхронизации становятся
особенно важными;
предусматривает прямое мультиплексирование и
демультиплексирование потоков PDH, так что на любом уровне иерархии SDH можно
выделять загруженный поток PDH без процедуры пошагового демультиплексирования.
Процедура прямого мультиплексирования называется также процедурой ввода-вывода;
позволяет объединить системы PDH европейской и американской
иерархии, обеспечивает полную совместимость с существующими системами PDH и, в
то же время, дает возможность будущего развития систем передачи, поскольку
обеспечивает каналы высокой пропускной способности;
обеспечивает лучшее управление и самодиагностику первичной
сети.
Технология SDH обеспечивает возможность управления большой
разветвленной первичной сетью из одного центра.
Недостатки
сети SDH
- использование одного из каналов полностью под служебный
трафик;
неэффективное использование пропускной способности каналов
связи.
необходимость использовать дополнительное оборудование
(зачастую от других производителей), чтобы обеспечить передачу различных типов
трафика (данные, голос) по опорной сети.
4.
Организация первичной сети связи на участке
.1
Аппаратура, эксплуатируемая на участке
Рисунок 7 − Структурная схема участка «Малая Приморка»
На станциях: Санкт-Петербург Финляндский вокзал, Новая Деревня,
Лахта, Лисий Нос, Сестрорецк установлена аппаратура «Морион» КАМА-ЦМ (для
организации первичной сети) и ВТК-12 (для организации систем вторичной
коммутации).
Рисунок 8 − Организация связи на участке «Малая Приморка»
Аппаратура КАМА-ЦМ
Предназначена для организации линейных трактов по медному кабелю
на основе кодирования ТС-РАМ. Обеспечивающая передачу одного потока Е1 по одной
или двум парам медного кабеля, дистанционное питание регенераторов, контроль
всей линии связи.
Аппаратура ВТК-12:
Установлена на станциях: Новая Деревня, Лахта, Лисий Нос,
предназначена для выделения и транзита основных цифровых каналов в потоке Е1 с
организацией различных типов интерфейсов на выделенных ОЦК. Используется в
сетях оперативно-технологической связи с групповыми каналами при организации
связи вдоль железнодорожных магистралей.
Рисунок 9 − Фасад аппаратуры ВТК-12.
5.
Оборудование СМК-30
.1
Назначение СМК-30
Для замены устаревшего оборудования КАМА-ЦМ и ВТК-12, мы
предлагаем использовать оборудование СМК-30 − сетевой
мультиплексор-концентратор.
Предназначено для работы в качестве многофункциональной
каналообразующей аппаратуры с гибким конфигурированием, многопротокольного
маршрутизатора IP пакетов с функциями передачи речевой информации, аппаратуры систем
передачи синхронной цифровой иерархии, малой коммутационной станции с ISDN.
Оборудование применяется для построения первичных сетей связи
синхронной цифровой иерархии (SDH) уровней STM-1, STM-4, организации первичных
сетей по кабельным и воздушным линиям связи, организации сети первичных
мультиплексоров nх64 Кбит/с с различными окончаниями с расширенными функциями и
дополнительными технологическими возможностями, организации сети
маршрутизаторов 2-го и 3-го уровней с протоколами TCP/IP и голосовыми VoIP шлюзами, построения сети
коммутационных телефонных станций различного назначения, организации сети связи
совещаний, организации сети станций оперативно-технологической связи, систем
видеонаблюдения, охранно-пожарной сигнализации. На базе мультиплексора СМК-30
строится единая технологическая платформа (ЕТП), позволяющая объединить все
перечисленные выше функции в одном устройстве. Мультиплексор СМК-30 применяется
также в качестве конвертеров различных телефонных сигнализаций.
Оборудование предназначено для эксплуатации в сетях
оперативно-технологической связи (ОТН) и общетехнологической связи (ОбТС).
Мультиплексор имеет статус официальной рекомендации для построения систем связи
для диспетчерской централизации.
5.2
Состав оборудования
Сетевой мультиплексор-концентратор СМК-30 (далее по тексту
мультиплексор), цифра обозначает количество абонентских разъемов.
В базовый комплект поставки мультиплексора входят: крейт
(корзина), кросс-плата, блок питания, системный модуль, питающий кабель,
комплект разъемов и документация.
Таблица 2 − Комплектации СМК-30
|
Вариант исполнения
|
Наименование оборудования
|
Вид
|
Порты Е1
|
Порты СЦИ
|
Матрица кросс коннекта
|
Обслуживаемые системы и технологии связи
|
|
1
|
Первичный мультиплексор
|
MUX
|
4 (Б)
|
-
|
512х64 кбит/с
|
СПД-ОТН, СС, ТСО, СПД IP, ЦСП DSL
|
|
Коммутационная станция
|
KC
|
4 (Б)
|
-
|
ОТС, ОбТС
|
|
2
|
Первичный мультиплексор
|
MUX
|
8 (Б)
|
-
|
1024х64 кбит/с
|
СПД-ОТН, СС, ТСО, СПД IP, ЦСП DSL
|
|
3
|
Оптический и первичный мультиплексоры в одном
блоке
|
MUX
|
4 (Б) до 60 (Д)
|
2 STM-1
|
126хVC-12 1024х64кбит/с
|
СЦИ, СПД-ОТН, СС, ТСО, СПД IP, ЦСП DSL
|
|
4
|
Оптический и первичный мультиплексоры в одном
блоке
|
MUX
|
4 (Б) до 60 (Д)
|
5 STM-1 или STM-4 (2 порта)
|
693хVC-12 1024х64кбит/с
|
СЦИ, СПД-ОТН, СС, ТСО, СПД IP, ЦСП DSL
|
В состав оборудования цифровой сети передачи данных в
зависимости от конфигурации могут также входить следующие устройства:
·
АРМ
администратора сети,
·
модем
цифровой физической линии МЦФЛ-1 с каналом Uko,
·
модем
цифровой физической линии МЦФЛ-1М с магистральным каналом SHDSL,
·
SHDSL регенератор линейного тракта РЛТ-1.
Оптические порты мультиплексора представляют собой SFP слоты в системном
модуле, в которые устанавливаются сменные лазерные трансиверы с требуемыми
параметрами. Установка трансиверов может производиться «на ходу» без выключения
питания. Все трансиверы поддерживают цифровую диагностику оптического тракта.
Тип трансивера определяется автоматически и не требует
программной настройки. В один системный модуль могут быть установлены
трансиверы разных типов.
Тип оптического разъема трансивера - LC. Используется
одномодовое оптоволокно, прием и передача ведутся по разным волокнам.
Мультиплексор может быть укомплектован необходимым количеством оптических
патч-кордов. Для заказа необходимо указать только требуемую длину и количество.
Характеристика поставляемого патч-корда - LC-FC дуплексный одномодовый.
При необходимости наращивание количества Е1 портов
осуществляется с помощью модуля СМПЕ1-4, (4 канала в каждом). Максимальное
количество выводимых электрических Е1 портов - 64 на один мультиплексор
исполнения 3 и 4 в соответствии с таблицей 2, для дальнейшего наращивания
количества потоков подключаются дополнительные мультиплексоры соответствующего
исполнения по оптическому стыку S1 или S4.
Возможности непосредственного выделения контейнеров VC-12 из STM для использования
сменными модулями:
·
для
исполнения 3 - 24 VC-12,
·
для
исполнения 4 - 64 контейнера VC-12.
На модули могут подаваться потоки видов nx64 кБит/сек и nx2048 кБит/сек (например,
для организации скоростных IP сетей маршрутизаторов).
Мультиплексор имеет 17 установочных слотов для модулей. Слот N0 предназначен для
установки модуля питания, N16 - для системного модуля. Данные модули входят в комплект
базовой поставки. Слоты c N1 по N15 предназначены для установки модулей с различными
окончаниями и функциями.
Таблицы 3
|
Тип
|
Обслуживаемые линии
|
Число каналов
|
Примечание
|
|
СМА-4-4
|
Аналоговые четырехпроводные
|
4
|
4-х проводные каналы ТЧ
|
|
СМА-4-4М
|
Аналоговые четырехпроводные
|
4
|
4-х проводные каналы ТЧ, система управления для
связи совещаний
|
|
СМА-4-4Д
|
Аналоговые четырехпроводные
|
4
|
4-х проводные каналы ТЧ, тональные сигнализации
(ДАТС, «2 из 11», ПРС).
|
|
СМА-2-4
|
Аналоговые двухпроводные комбинированные
|
4
|
Аналоговые телефонные аппараты ЦБ/МБ, стык с
АТС, стыки ОТС, двухпроводный канал ТЧ 600 Ом
|
|
СМА-2-8
|
Аналоговые двухпроводные абонентские
|
8
|
Аналоговые телефонные аппараты ЦБ Применяется
при работе СМК-30 в качестве АТС
|
|
СМА-3-4
|
Аналоговые 3-х проводные соединительные
|
4
|
Стык СЛ с АТС, универсальный, каждый порт
программируется как исходящая, входящая или междугородняя СЛ
|
|
СМЦПД-4
|
Цифровые 2-х проводные, канал Uрo
|
4
|
Абонентский Uрo стык Цифровые
телефонные аппараты со стыком Uрo (Siemens Optiset E, Lucent Technologies 6400+), транскодеры
ТРК-1
|
|
СМЦПД-8
|
8
|
Абонентский Uрo стык Цифровые
телефонные аппараты со стыком Uрo (Siemens Optiset E, Lucent Technologies 6400+), транскодеры
ТРК-1
|