Первичные сети операторов связи

Первичные сети операторов связи

Содержание

Введение

Исходные данные

. Расчет полосы пропускания трафика

.1 Расчет полосы пропускания для трафика Е1

.2 Расчет полосы пропускания для трафика Ethernet

2. Расчет общей полосы пропускания и обоснование выбора уровня иерархии SDH

3. Обоснование выбора топологии сети

4. Расчет затухания на участках исходя из таблицы расстояний

. Обоснование выбора оптического передатчика

6. Выбор схемы синхронизации сети

7. Расчет количества и определение типа требуемых интерфейсов

. Обоснование выбора оборудования

9. Составление IP-плана для подсистемы управления сетью

Заключение

Список использованных источников

Введение

Технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, 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.

Первичные сети предназначены для создания коммутируемой инфраструктуры, с помощью которой можно достаточно быстро и гибко организовать постоянный канал с двухточечной топологией между двумя пользовательскими устройствами, подключенными к такой сети. В первичных сетях применяется техника коммутации каналов. На основе каналов, образованных первичными сетями, работают наложенные компьютерные или телефонные сети. Каналы, предоставляемые первичными сетями своим пользователям, отличаются высокой пропускной способностью - обычно от 2 Мбит/с до 10 Гбит/с.

Сети SDH относятся ко второму поколению первичных сетей. Технология SDH пришла на смену устаревшей технологии плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH). В настоящее время SDH не является последним достижением технологии первичных сетей.

Европейский стандарт на использование оптических кабелей в качестве физической среды для скоростных сетей передачи на большие расстояния. SDH обладает рядом достоинств:

универсальность и единство национальных стандартов;

абсолютно синхронная сеть;

поддержка сложных топологий;

встроенные механизмы защиты трафика;

возможность передачи различных видов трафика.

Исходные данные

Вариант: 2-10

Схема прокладки кабеля выглядит следующим образом:

Рис.1 Схема №2 прокладки кабеля

Матрица трафика и таблица расстояний представлена в виде:

Рис. 2 Матрица трафика и таблица расстояний

Рис.3 Таблица параметров оптических приемопередатчиков SDH для линейки оборудования BG, производства ECITelecom

. Расчет полосы пропускания трафика

.1      Расчет полосы пропускания для трафика Е1

Полосу пропускания рассчитываем исходя из матрицы трафика. Для данного варианта имеются физические соединения между узлами 1-2,2-3,3-4,4-5,5-6,6-1. В остальных случаях считаем трафик равным нулю.

Расчет производится по логической топологии сети.

Между узлами 1-3 напрямую передается 12 потоков Е1. Так как мы осуществляем передачу с защитой по кольцу, то эти же 12 Е1 передаются по обходному пути как 1-2-3-4-5-6. То же самое проделываем с остальным трафиком Е1.

Рисунок 1 Полоса пропускания для трафика Е1

.2      Расчет полосы пропускания для трафика Ethernet

Для Ethernet трафика расчет производится аналогичным способом. В данном случае трафик передается с помощью контейнеров VC-4. Так, между узлами 1 и 3, 2 и 4, 1 и 5 передается по 1 VC-4, между 3 и 5 передается 7 VC-4, а между 5 и 6 - 4 VC-4. Полученная полоса пропускания для трафика Ethernet представлена на рисунке 2.

Рисунок 1.1 Полоса пропускания для трафика Ethernet

. Расчет общей полосы пропускания и обоснование выбора уровня иерархии SDH

В основу построения системы синхронной цифровой иерархии SDH положены базовые сигнальные единицы, на которых строятся системы Американской и Европейской иерархий: 1,5; 2; 6; 8; 34; 45; 140 Мбит/с. Эти единицы получили название трибов. Например, триб Е1 = 2 Мбит/с содержит кадр из 32 каналов.

При передаче информация размещается в виде блоков данных определенной структуры (информационных единиц). При этом единицы верхнего уровня строятся из единиц нижнего уровня. Они упаковываются таким образом, чтобы информацию можно было легко ввести и вывести. Первичные потоки плезиохронной цифровой иерархии PDH упаковываются в первичные контейнеры С-п (С- Container). Имеются следующие типы контейнеров:

С-1 имеет два подтипа. Это контейнер С-11, который переносит поток системы Т1 со скоростью 1,54 Мбит/с, и контейнер С-12 для переноса потока Е1 со скоростью 2,048 Мбит/с.

С-2, имеющий модификации С-21 для переноса информационных единиц потока Т2-=6,312 Мбит/с и С-22 для переноса сигнальной информации для потока 8,448 Мбит/с;

С-3, имеющий модификации С-31 для переноса информации со скоростью 34,368 Мбит/с и С-32 для переноса информации со скоростью 44,736 Мбит/с.

С-4 - для переноса информации со скоростью 139,264 Мбит/с.

Порядок формирования из этих контейнеров модуля показан на рис.2.2, где кроме уже рассмотренных приведены следующие блоки:n (TributaryUnitGroup) - группа трибных блоков, формируемых путем мультиплексирования трибных блоков нижнего уровня (п = 2, 3);(AdministrativeUnit) - административный блок 4-го уровня;(AdministrativeUnitGroup) - группа административных блоков.

Рис. 2.1 Схема мультиплексирования PDH трибов в технологии SDH (редакция ETSI 1992 г.)

Существует, как видно из рис. 2.1, только один путь формирования модуля STM-1 из информационной единицы потока Е1. Это путь Е1 -С-12- VC-12-TU-12-TUG-2-- TUG-3 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-N.

Для переноса первичные контейнеры снабжаются служебными заголовками. Они содержат информацию, необходимую для маршрутизации контейнера, а также текущую информацию, собираемую по мере прохождения контейнера через сеть. Таким образом, формируются виртуальные контейнеры - VC. Они также имеют модификации: VC-1 - V-11, V-12; VC-2 - V-21, V-22; VC-3 - V-31, V-32.

Виртуальный контейнер 4-го уровня (VC-4) представляет собой поле формата 9x261. Его полезная нагрузка формируется либо из контейнера С-4, либо из нескольких контейнеров низших уровней. На рис. 2.1 представлена схема, иллюстрирующая варианты мультиплексирования (упаковки) PDH-трибов в терминальный контейнер первого уровня (STM-1).

Расчет общей полосы пропускания следует проводить в одних единицах, в нашем случае расчеты производились в потоках Е1.

Для трафика Е1 полоса пропускания равна:

П1-2=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П2-3=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П3-4=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П4-5=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П5-6=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П6-1=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

Для трафика Ethernet:

П1-2=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

П2-3=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

П3-4=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

П4-5=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

П5-6=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

П6-1=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

Общая полоса пропускания равна:

Р1-2=63+882=945 E1

Р2-3=63+882=945 E1

Р3-4=63+882=945 E1

Р4-5=63+882=945 E1

Р5-6=63+882=945 E1

Р6-1=63+882=945 E1

Р5-3=63+882=945 E1

Теперь выбираем уровень иерархии SDH по таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Уровни иерархии SDH

Общая полоса пропускания на участке 1-2-3-4-5-6 равна 945 Е1. STM-4 не удовлетворяет требованиям по пропускной способности, т.к. он может передать только 252 потока Е1. Наиболее подходящее решение - это STM-16 c 1008 Е1.

Но для экономии средств, может быть рассмотрен вариант распределения трафика Ethernet, путем добавления срезки на участке 5-3.

Рисунок 2.2 Полоса пропускания для трафика Ethernet

Для трафика Е1 полоса пропускания равна:

П1-2=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П2-3=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П3-4=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П4-5=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П5-6=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

П6-1=12+7+12+3+2+11+16=63 Е1

Для трафика Ethernet:

П1-2=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

П2-3=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

П3-4=1+1+1=3 VC-4=189 E1

П4-5=1+1+1=3 VC-4=189 E1

П5-6=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

П6-1=7+4+1+1+1=14 VC-4=882 Е1

П5-3=7+4=11 VC-4=693 Е1

Общая полоса пропускания равна:

Р1-2=63+882=945 E1

Р2-3=63+882=945 E1

Р3-4=63+189=252 E1

Р4-5=63+189=252 E1

Р5-6=63+882=945 E1

Р6-1=63+882=945 E1

Р5-3=693 E1

Это позволит выбрать на участке 3-4, и 4-5 STM-4, с возможными 252 потоками Е1, а на участках 1-2,2-3,5-6,6-1 и 5-3 - STM-16.

3. Обоснование выбора топологии сети

Сети SDH строятся с использованием резервных волоконно-оптических трактов и коммутаторов, позволяющих оперативно переключать эти тракты в случае неисправности в одном из каналов. В сети SDH производится постоянный мониторинг параметров ошибки и связности. В случае ухудшения качества связи происходит переключение на резервные мультиплексорные секции. Для обеспечения резервирования в SDH-сетях наиболее часто используется кольцевая топология сети, изображенная на рисунке 3.

трафик сеть передатчик затухание

Рисунок 3 Кольцевая топология SDH-сети: а- штатная работа, б- работа в случае сбоя (пунктирный путь)

Здесь используется два оптических волокна и информация постоянно передается как в прямом, так и в обратном (резервном) направлении (рис. 2.21,о). В случае повреждения происходит реконфигурация сети и создается резервный канал (рис. 3,б). Опять наблюдаем, что для обеспечения надежности сети пришлось пожертвовать более чем половиной ресурса первичной сети SDH. Действительно, дублируя потоки данных по двум направлениям, приходится использовать пропускные возможности сети наполовину. Кроме того, обилие заголовков, идентификаторов стаффинга и сообщений об ошибках также съедает ресурсы. В итоге общий КПД SDH-системы оказывается ниже 45 %. Казалось бы, это слишком расточительно и неконкурентоспособно, однако за счет надежности, четкости работы и простоты контейнерного способа передачи данных SDH-технологии с каждым годом только укрепляют свои позиции.

Требования выдвигаемые к зоновым сетям связи не могут быть удовлетворены сетями с древовидной и звездообразной топологией, т.к. именно на этом уровне риск повреждения кабеля и как следствие перерыва связи очень велик. По этой причине, соединения между отдельными станциями удваиваются и направляются по различным путям прохождения сигнала. Соединение станций, показанное на рисунке 3.1, образует кольцо.

Рисунок 3.1 Одинарное кольцо

Соединение внутри кольца устанавливается, путем информирования соответствующей станции, какая часть STM-N сигнала (какой тайм-слот), будет использована для установления соединения.

Проблема перерыва связи в результате обрыва кабеля может быть решена созданием второго кольца, при этом передается та же самая информация, но в противоположном направлении.

Рисунок 3.2 Двойное кольцо

Так как при такой конфигурации, каждая станция принимает и передает одну и ту же информацию с двух направлений (горячий резерв), то при обрыве на линии, станции остается лишь переключить трафик на резервный путь. Это должно производится автоматически и так быстро, чтобы полная работоспособность кольца сохранялась.

Рисунок 3.3 Разорванное двойное кольцо

Если такое повреждение, как обрыв кабеля, восстанавливается сетью самостоятельно, то эта сеть называется самовосстанавливающейся. Подобные самовосстанавливающиеся топологии могут применяться и на сетях связи большой протяженности.

4. Расчет затухания на участках исходя из таблицы расстояний

Рассчитаем затухание на каждом участке сети по формуле:

β = L*α (дБ) (4.1)

где L - длина участка логической сети км; α - коэффициент затухания Дб/км. Также нужно учесть запас в 3 дБ на каждом участке. Коэффициент затухания для длины волны 1,3нм равен 0,38дБ/км, а для 1,55нм равен 0,2 дБ/км.

Для участка 1 (12 км):

,38*12=4,56 дБ+3 дБ=7,56 дБ

,2*12=2,4 дБ+3 дБ=5,4 дБ

Для участка 2 (13 км):

,38*13=4,94 дБ+3 дБ=7,94 дБ

,2*13=2,6 дБ+3 дБ=5,6 дБ

Для участка 3 (16 км):

,38*16=6,08 дБ+3 дБ=9,08 дБ

,2*16=3,2 дБ+3 дБ=6,2 дБ

Для участка 4 (42 км):

,38*42=15,96 дБ+3дБ=18,96 дБ

,2*42=8,4 дБ+3 дБ=11,4 дБ

Для участка 5 (12 км):

,38*12=4,56 дБ+3 дБ=7,56 дБ

,2*12=2,4 дБ+3 дБ=5,4 дБ

Для участка 6 (12 км):

,38*12=4,56 дБ+3 дБ=7,56 дБ

,2*12=2,4 дБ+3 дБ=5,4 дБ

Для участка 7 (42+16=58 км)

,38*58=22,04 дБ+3дБ=25,04 дБ

,2*58=11,6 дБ+3дБ=14,6 дБ

Сведем результаты в таблицу:

Таблица 4.1 Затухание на участках сети с учетом эксплуатационного запаса

Теперь рассчитаем бюджет передатчика. Он определяется по формуле:

Бп=Дп - Чmin                                                                                 (4.2)

где Дп - диапазон передатчика, Чmin- минимальная чувствительность приемника.

Используем таблицу параметров оптических приемопередатчиков SDH уровня STM-16 и STM-4.

Таблица 4.3 Таблица параметров оптических приемопередатчиков SDH уровня STM-16 и STM-4

Бюджеты передатчиков равны:

Для OTR4_S3

+28= 13 дБ

Для OTR4_L3

+28= 25 дБ

Для OTR4_L5

+28= 25 дБ

Для OTR16_S3

+ 18 = 13дБ

Для OTR16_L3

-2 + 27 = 25 дБ

Для OTR16_L5

2 + 28 = 26 дБ

Результаты вычислений сведены в таблицу 4.4

Таблица 4.4 Бюджет передатчиков

. Обоснование выбора оптического передатчика

Исходя из произведенных выше расчетов, на участках 1,2,5,6,7 должны быть выбраны оптические передатчики для STM-16, а на участках 3,4 - для уровня STM-4.

По расчетам видно, что бюджет передатчика (БП) OTR16 для S3 равен 13 дБ, для L3 - 25 дБ, для L5 -26 дБ. А бюждет передатчика OTR4 для S3 равен 13 дБ, для L3 - 25 дБ, и для L5 - 25 дБ.

Бюджет линии (БЛ) для 1 участка равен: на длине волны 1,3 нм - 7,56 дБ, на длине волны 1,55 нм - 5,4 дБ. БЛ не должен превышать БП. В данном случае, БЛ 1 участка не превышает БП OTR16_S3, поэтому выбираем именно этот передатчик.

Для 2 участка на длине волны 1,3 нм БЛ = 7,94 дБ, а на длине волны 1,55 нм БЛ = 5,6 дБ, что не превышает 13 дБ, поэтому выбираем OTR16_S3.

Для 3 участка при длине волны 1,3 нм БЛ = 9,08 дБ, а при длине волны 1,55 нм БЛ = 6,2 дБ, что меньше 13 дБ, значит берем передатчик OTR4_S3.

Для 4 участка БЛ для 1,3 нм равен 18,96 дБ, для 1,55 нм - 11,4 дБ. Используем передатчик OTR4_L3.

Для 5 участка БЛ на длине волны 1,3 нм равен 7,56 дБ, на длине волны 1,55 нм - 5,4 дБ. Поэтому выбираем передатчик типа OTR16_S3.

Для 6 участка БЛ на длине волны 1,3 нм равен 7,56 дБ, на длине волны 1,55 нм - 5,4 дб, следовательно выбираем передатчик типа ОТR16_S3.

Для 7 участка БЛ на длине волны 1,3 нм равен 25,04 дБ, на длине 1,55 нм - 14,6 дБ. Поэтому выбираем передатчик типа OTR16_L5

Полученная схема прокладки оптического кабеля с указанным затуханием и выбранными оптическими передатчиками представлена в приложении А.

6. Выбор схемы синхронизации сети

Синхронизация - это средство поддержания работы всего цифрового оборудования в сети связи на одной средней скорости. Для цифровой передачи информация

преобразуется в дискретные импульсы. При передаче этих импульсов через линии и узлы связи цифровой сети все ее компоненты должны синхронизироваться. Синхронизация должна существовать на трех уровнях: битовая синхронизация, синхронизация на уровне канальных интервалов (time slot) и кадровая синхронизация.

Опорным узлом в данной схеме был выбран узел 6, который синхронизируется от GPS/ГЛОНАСС с качеством PRC. Узел 5 синхронизируется от узла 6 по Line A первым приоритетом, а в случае обрыва связи - по Line B. Аналогично все остальные узлы синхронизируются с узлом 6 выбирая первым приоритетом самый короткий путь, а дальше по степени увелечения пути.

В случае выхода из строя GPS/ГЛОНАСС на узле 6, и превышения времени удержания синхронизации в режиме Hold over, предусмотрен альтернативный источник, с которым начинает синхронизироваться узел 3. В этом случае остальные узлы также синхронизируются по одной из подключенных линий, отдавая предпочтения самому короткому пути.

Схема синхронизации сети с указанием основного и альтернативного источника приведена в приложении С.

. Расчет количества и определение типа требуемых интерфейсов

Расчет интерфейсов осуществляется по матрицам трафика для Е1 и Ethernet:

Таблица 7.1 Матрица трафика потоков Е1 для узлов 1-6

Таблица 7.2 Матрица трафика интерфейсов Ethernet, nxVC-4, EOS для узлов 1-6

Количество потоков Е1 на каждый узел находится суммой потоков, идущих от этого узла к остальным.

Количество потоков Е1

узел: 19

узел: 15

узел: 25

узел: 12

узел: 25

узел: 30

Количество требуемых интерфейсов GigabitEthernet

узел: 2

узел: 1

узел: 2

узел: 1

узел: 3

узел: 1

Таблица 7.3 Количество требуемых потоков Е1 и интерфейсов ЕоS

. Обоснование выбора оборудования

Оборудование SDH линейки BG представлено 3-х типов: BG20, BG30 и BG64.

Рисунок 8.1 Компактная полка BG-20B

Базовая Конфигурация:

-        ADM1/4 MultiADM

         6 FEEoSпортов (L1, L2, MPLS-TP)

-        21 x E1 порт

Таблица 8.1 BG-20 - Модули расширения

Рисунок 8.2 Полка BG-30B

- Миниатюрная STM1/4/16 платформа

         Полная защита всех модулей

         Различные топологииP-P, Chain, Ring, Multi-Ring

Варианты компоновки полки

         BG-30B - 1U с 3-мя слотами

         BG-30E - 2U дополнительный модуль.

Коммутационная ёмкость:

         16 x VC4 в ADM1/4 конфигурации (XIO1&4)

         64 x VC4 в ADM16 конфигурации (XIO16)

Интерфейсы - SDH, PDH, Ethernet и PCM

Модернизация SDH «в поле»

Таблица 8.2 BG-30B - Карты трафика

Таблица 8.3 Количество требуемого оборудования.

. Составление IP-плана для подсистемы управления сетью

Для составления IP-плана указываем для узлов 1-6 сеть, в которой они будут находиться. И каждому из узлов присваиваем DCC IP адрес. Для первого узла это 192.168.10.1, для второго 192.168.10.2, доя третьего 192.168.10.3, для четвертого 192.168.10.4 и ля пятого и шестого 192.168.10.5 и 192.168.10.6 соответственно. Для каждого из них маской является 255.255.255.0. Очевидно, что сетью к которой они все пренадлежат будет 192.168.10.0.

Первый узел будет являться шлюзовым. Обозначим его адрес GW 10.1.1.1. Маска у него также 255.255.255.0. Основной компьютер будет находиться в той же подсети, с адресом 10.1.1.2.

При прописании статической маршрутизации, нам необходимо добиться чтобы информация от главного компьютера поступала в сеть 192.168.10.0. Для этого не главном компьютере прописываем команду «ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 10.1.1.1». Эта запись указывает компьютеру, что при необходимости попасть на один из адресов подсети 192.168.10.0 необходимо передавать пакеты на адрес 10.1.1.1.

Логическая схема установки оборудования с указанными IP адресами представлена в придожении В.

Заключение

В данной курсовой работе мы построили транспортную сеть на технологии SDH.

Сети SDH заняли прочное положение в телекоммуникационном мире. Сегодня они составляют фундамент практически всех крупных сетей - региональных, национальных и международных. Это положение еще более укрепилось в результате появления технологии спектрального мультиплексирования DWDM, поскольку сети SDH могут легко интегрироваться с этим новым типом оптических магистралей с поддержкой очень высоких скоростей в сотни гигабит в секунду. В магистральных сетях с ядром DWDM сети SDH будут играть роль сети доступа, т. е. выполнять те же функции, которые сети PDH играют по отношению к SDH.

Технологии SDH свойственны, конечно, и недостатки. Сегодня чаще всего говорят о ее неспособности динамически перераспределять пропускную способность между абонентами сети - свойстве, обеспечиваемом пакетными сетями. Значимость этого недостатка будет возрастать по мере увеличения доли и ценности трафика данных по отношению к стандартному голосовому.

Список использованных источников

1. Иванова Т.И. Корпоративные сети связи. - М.: Эко - Трендз, 2001 - 425 с

.Конверторы 2004. Каталог оборудования. Ксерокопия №631

.Т.И. Ромашова. Цифровая система коммутации Si2000V5. Учебное пособие. СибГУТИ, Новосибирск, 2005. -95с

.Мультисервисный абонентский концентратор как средство перехода к мультисервисным сетям следующего поколения. Отчет по НИРС. Ксерокопия №624.-101с.