Курсовая работа: Проектирование оптической сети

-0-
Федеральное агентство связи
Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики
Межрегиональный центр переподготовки специалистов
Курсовая работа
По дисциплине: Цифровые системы передачи
Выполнил: Зайков В.К.
Группа: ЗБЗ-81
Вариант: 02
Проверил: Гавриленко О.Б.
Новосибирск, 2022 г
-1-
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Техническое задание
1. Определение на географической карте мест расположения узлов связи
в населенных пунктах и предполагаемых трасс прокладки кабельных
линий
2 Расчет требуемых эквивалентных ресурсов транспортной сети
3 Представление вариантов топологий транспортной сети
4 Представление на схемах рассмотренных вариантов топологий
5 Итоговые расчеты ресурсов на каждом из участков сети
6 Определение требуемых видов мультиплексоров и их количества
7 Выбор аппаратуры и кабельной продукции
8 Выбор способов защиты: линий связи, секций передачи, соединений
трактов, аппаратуры
9 Расчет участков передачи одноканальных оптических сигналов
10 Конфигурации мультиплексоров
11 Разработка схемы организации связи
12 Разработка схемы синхронизации транспортной сети
13 Разработка схемы управления транспортной сетью
14 Выбор необходимых контрольно-измерительных приборов
15 Расчет потребления электроэнергии оборудованием транспортной
сети и выбор источника электропитания
16 Схема прохождения цепей в ЛАЦ
Заключение
Список литературы
2
3
4
5
7
9
10
12
13
18
19
22
25
26
28
29
31
32
33
34
-2-
ВВЕДЕНИЕ
Основу транспортной системы составляют волоконно-оптические системы
передачи с технологическими решениями SDH. Эти системы передачи
соединяют не только национальные узлы связи, но и международные. Внедрение
различных оптических систем передачи с волоконно-оптическими и
атмосферными линиями связи определено высокой помехоустойчивостью,
широкой полосой пропускания сигналов, большими расстояниями передач,
относительно низкой стоимостью каналов и другими факторами. Задачей
курсового проекта является построение участка оптической мультисервисной
транспортной сети. Транспортные сети являются частью первичных или
вторичных сетей, а сети доступа, как правило, охватывают часть вторичных
сетей и стыки с абонентскими устройствами.
В курсовом проекте рассматриваются вопросы построения сетей на базе
SDH, что даёт возможность подробно познакомиться с оборудованием
различных иностранных производителей, закрепить теоретические знания,
полученные в лекционном курсе.
-3-
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на курсовой проект по дисциплине «Цифровые системы передачи»
Вариант № 2
1. Разработать участок оптической мультисервисной транспортной сети
между пунктами А, Б, В, Г, Д, выбрать структуру сети с учетом возможности
защиты информации. Выбрать оптический кабель, системы передачи и
оборудование. Рассчитать участки передачи. Разработать схемы: организации
связи, синхронизации, управления и прохождения оптических и электрических
цепей в ЛАЦ. Привести комплектацию оборудования.
№№
П/П
1
2
3
4
2. Направления передачи и информационная нагрузка
Направления передачи
Информационная нагрузка
Е1
Е3
Е4 STM-1 Eth 100 Eth 1000
А-Б
10
1
2
А-В
7
1
2
2
1
А-Г
4
1
3
А-Д
11
3
2
Наименования пунктов:
А – Омск
Б – Таврическое
В – Павлоградка
Г – Одесское
Д – Полтавка
3.
3.1.
3.2.
3.3.
Дополнительные указания:
Подключение к источникам синхросигналов в пункте А.
Узлы управления сетью находятся в пункте А.
Узел для разработки схемы прохождения оптических и электрических
цепей в ЛАЦ А.
-4-
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ КАРТЕ МЕСТ
РАСПОЛОЖЕНИЯ УЗЛОВ СВЯЗИ В НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТАХ И
ПРЕДПОЛАГАЕМЫХ ТРАСС ПРОКЛАДКИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
При прокладке кабельной линии предпочтение отдается направлению
вдоль автодорог, либо вдоль железных дорог на расстоянии не менее 20м от
железной дороги. Это обусловлено необходимостью круглогодичного
обслуживания кабельной линии. Оптический кабель может также быть подвешен
на опорах ЛЭП, на опорах контактной или сигнальной сети железных дорог. В
городах оптический кабель прокладывается в подземную кабельную
канализацию, в коллекторах, в метрополитене, подвешивается на опоры ЛЭП, на
опоры городского освещения, на опоры контактных сетей электротранспорта и
на стояки радиофикации. Строительные длины кабеля (4-8км) сращиваются в
оптических муфтах. Муфты должны защитить сростки на длительный срок от
всех неблагоприятных факторов (механических повреждений, влаги,
деформаций от температурных перепадов и т.д.).
Копия карты автодорог района проектирования оптической транспортной
сети представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1. 1 - Копия карты автодорог района
проектирования оптической транспортной сети
-5-
2 РАСЧЕТ ТРЕБУЕМЫХ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ РЕСУРСОВ
ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ
Расчет требуемых эквивалентных ресурсов транспортной сети (скорости
цифровых потоков, числа оптических каналов, числа волокон в кабеле) в
направлениях согласно ТЗ может производиться отдельно для цифровых потоков
пользователей и оптических каналов технологий DWDM и CWDM.
Под эквивалентными ресурсами оптической транспортной сети следует
понимать:
- Эквивалентное число потоков 2.048 Мбит/с в системах передачи SDH с
учетом схемы мультиплексирования этих потоков в VC-12 (1 поток), VC-3 (21
поток через VC-12 или 16 потоков через мультиплексирование PDH в
34,368Мбит/с), VC-4 (63 потока через VC-12 или 64 потока через
мультиплексирование PDH в 139,264Мбит/с). Определение эквивалента потоков
на скорости 2.048Мбит/с необходимо для определения уровня иерархии STM-N
(N=1, 4, 16, 64, 256) на участке между узлами сети. Эквивалентные ресурсы сети
SDH представить количеством STM-1 по каждому направлению.
- Эквивалентное число виртуально сцепленных контейнеров в сети SDH,
т.е. VC-m/n-Xv (например, VC-12-Xv, где X=1…..63, см. табл.1.1). Определение
этого вида эквивалента также необходимо в сети SDH для определения уровня
иерархии STM-N, но для нагрузок со скоростными режимами, которые не
вписываются оптимально в скоростные режимы VC-12, VC-3 и VC-4. В этом
определении эквивалента скорости передачи сцепленных контейнеров
необходимо учитывать ту максимальную скорость для пользовательской
нагрузки, которую способны обеспечить виртуальные контейнеры. Например,
реально VC-12 при синхронном побайтовом размещении данных нагрузки
поддерживает максимальную скорость 2,176Мбит/с. Эквивалентные ресурсы
сети SDH со сцепкой виртуальных контейнеров представить эквивалентным
количеством STM-1 по каждому направлению.
- Эквивалентное число оптических каналов OCh определяется отдельно
для систем передачи CWDM и DWDM. В это число должны входить рабочие и
резервные OCh, т.е. каналы для защиты оптических соединений.
Системы передачи CWDM применяют на местных и внутризоновых сетях,
как правило, с однопролётными участками без промежуточной регенерации и
усиления сигналов, но возможно использование мультиплексоров OADM.
Эквивалентное число каналов OСh между двумя терминальными оптическими
мультиплексорами или между OADM не превышает 18 OCh согласно
рекомендации G.694.2 МСЭ-Т. Каждый канал OCh может переносить трафик на
скорости от 100Мбит/с (FastEthernet) до 1,25Гбит/с (GbEthernet) или 2,52,7Гбит/с (STM-16, OTU-1).
Канальные транспондеры могут выполнять
функции коммутаторов-концентраторов нагрузки пользователей, например, один
канал OCh (на скорости 100Мбит/с) может пропустить статистически
сконцентрированную нагрузку от 2-х портов FastEthernet.
Системы передачи DWDM применяются на магистральных транспортных
сетях и на сетях типа «Метро» с однопролетными и многопролетными участками
с оптическими усилителями и мультиплексорами ROADM. Эквивалентное число
-6-
каналов на каждом участке между мультиплексорами может быть от 32 OCh и до
нескольких сотен согласно рекомендации G.694.1 МСЭ-Т. Каждый канал OCh
может переносить трафик на скорости от 2,5Гбит/с до 43Гбит/с (в перспективе
до 100-120Гбит/с).
При выполнении курсовой работы на этапе определения эквивалентных
ресурсов транспортной сети можно не учитывать концентрирующие свойства
компонентных портов для трафика пакетной передачи. В дальнейшем это
облегчит выбор необходимого оборудования. После выбора оборудования
можно будет учесть концентрирующие возможности компонентных
интерфейсов и скорректировать эквивалентный ресурс.
- Эквивалентное число волокон в оптическом кабеле определяется исходя
из того, что для внутризоновой сети их число должно быть не менее 20, для
магистральной не менее 24.
Таблица 2.1. Суммарный эквивалент нагрузки по направлениям для
транспортной сети SDH и оптической сети WDM
№ п/п
Направление
1
А-Б
2
А-В
3
А-Г
4
А-Д
Информационная нагрузка и её эквивалент
E1
10
VC-12
7
VC-12
4
VC-12
11
VC-12
E3
21
VC-12
E4
FastE
GbE
84 VC-12
1
VC-4
21
VC-12
63
VC-12
STM-1
Суммарный эквивалент
2
84 VC-12
126 VC-12
84 VC-12
7
VC-4
STM-1
OCh
2
2 (STM-1)
12
5 (STM-1) + 1 (GbE)
3
3 (STM-1)
3
3 (STM-1)
Из таблицы видно, что отдельные направления передачи в транспортной
сети можно организовать через различные ресурсы: одноканальной оптической
передачей в сети SDH (STM-4, STM-16) и многоканальной оптической передачей
информационных потоков в каналах OCh.
-7-
3 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ ТОПОЛОГИЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ
Рассмотрим варианты топологии: «линейная цепь» и «кольцо.
Рисунок 3.1 - Топология транспортной сети «линейная цепь»
Таблица 3.1 - Эквивалентная емкость в сети с соединением «линейная цепь»
Направление
1
2
3
4
А-Б
Б-В
В-Г
А-Д
Итого
п.А
для
Эквивалентная
рабочая емкость
Длина
кабеля, км
STM-1
OCh
17
15
3
3
11
9
3
3
60
50
46
150
20
14
612
(с учетом
защиты)
Выбор защиты, Эквивалентная
SDH/WDM
емкость
с
учетом
защиты
1+1
STM-1
OCh
17
15
3
3
11
9
3
3
20
14
-8-
Рисунок 3.2 - Топология транспортной сети «кольцо»
Таблица 3.2 - Эквивалентная емкость в сети с соединением «двунаправленное
двух волоконное кольцо»
Направление
Эквивалентная
рабочая емкость
Длина
Выбор защиты, Эквивалентная
кабеля, км SDH/WDM
емкость
с
учетом
защиты
STM-1
OCh
А-Б
Б-В
В-Г
Г-Д
20
18
6
3
14
12
6
3
60
50
46
135
5 Д-А
0
0
20
14
1
2
3
4
Итого
п.А
для
STM-1
OCh
40
40
40
40
28
28
28
28
150
40
28
441
40
28
2F MS-SPRing/
OMS-DPRing
Уровень STM для всех мультиплексоров ADM в кольце определяется
максимальным потоком на одном из его участков.
-9-
4 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ НА СХЕМАХ РАССМОТРЕННЫХ ВАРИАНТОВ
ТОПОЛОГИЙ
В соответствии с рисунками и таблицами п.3 представлены схемы двух
вариантов рассматриваемых топологий транспортной сети с учетом
эквивалентных ресурсов и ресурсов для защиты линий и соединений.
Пунктирными линиями показаны резервные ресурсы (оптический кабель,
оптические каналы и цифровые тракты).
Рисунок 4. 1 - Распределение ресурсов транспортной сети в соединениях
«линейная цепь»
- 10 -
Рисунок 4. 2 - Распределение ресурсов транспортной сети в соединениях
«двунаправленное кольцо»
5 ИТОГОВЫЕ РАСЧЕТЫ РЕСУРСОВ НА КАЖДОМ ИЗ УЧАСТКОВ
СЕТИ (ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА, ОПТИЧЕСКИЕ КАНАЛЫ, СТАНДАРТНЫЕ
ЦИФРОВЫЕ ПОТОКИ СООТВЕТСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ)
Таблица 5.1 - Итоговые расчеты эквивалентной ёмкости в соединениях
«линейная цепь»
Направления
А-Б
Б-В
В-Г
А-Д
Число
кабельных
линий
Число
рабочих
волокон
Число
резервных
волокон
Число
рабочих
OCh
Число
резервных
OCh
Тип
системы
передачи
Число
эквивалентных
цифровых
потоков
Число
эквивалентных
резервных
цифровых
потоков
Уровень
цифровой
системы
передачи
2
2
2
11
0
CWDM
17
0
STM-
16 OCh
STM-1
CWDM
15
16 OCh
STM-1
CWDM
3
4 OCh
STM-1
CWDM
3
4 OCh
STM-1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
9
3
3
0
0
0
64
0
STM16
0
STM-4
0
STM-4
- 11 -
Из табл. 5.1 можно заключить, что возможно использование соединений
«линейная цепь» с системами передачи SDH или CWDM. Однако для высокой
надежности соединений требуется использование дополнительного оптического
кабеля, удвоенного количества агрегатных интерфейсов SDH или применение
автоматических оптических коммутаторов волокон в системах CWDM и вместе с
этими системами нужно использование аппаратуры цифровой передачи (SDH и
Ethernet). Эти решения (на основе SDH и дополнительных кабельных линий или
на основе CWDM и дополнительных кабельных линий) могут оказаться
экономически невыгодными, прежде всего, из-за большой стоимости линейнокабельных сооружений.
В решении для топологии «кольцо» может использоваться только одна
кабельная линия, но это не влияет на качество защиты секций передачи и
соединений (цифровых и оптических). Однако требуется другая организация
соединений, которая может привести к увеличению ресурсов за счет резервных
соединений в двунаправленном кольце (табл. 5.2).
Таблица 5.2 - Итоговые расчеты эквивалентной ёмкости в соединениях
«двунаправленное 2-х волоконное кольцо»
Направления
А-Б
Число
кабельных
линий
Число
рабочих
волокон
Число
резервных
волокон
Число
рабочих
OCh
Число
резервных
OCh
Тип
системы
передачи
Число
эквивалентных
цифровых
потоков
Число
эквивалентных
резервных
цифровых
потоков
Уровень
цифровой
системы
передачи
1
2
0
14
14
DWDM
20 STM-1
20 STM-1
STM-64
20 STM-1
20 STM-1
STM-64
20 STM-1
20 STM-1
STM-64
20 STM-1
20 STM-1
STM-64
20 STM-1
20 STM-1
STM-64
32OCh
Б-В
1
2
0
14
14
DWDM
32OCh
В-Г
1
2
0
14
14
DWDM
32OCh
Г-Д
1
2
0
14
14
DWDM
32OCh
Д-А
1
2
0
14
14
DWDM
32OCh
Двунаправленное 2-х волоконное кольцо с переключением секции
мультиплексирования, где каждая секция кольца содержит 2 волокна (одно для
передачи ТХ и одно для приема RX), то в каждом волокне половина каналов
будет использоваться в рабочем режиме, в то время как другая половина будет
использоваться как резерв. Т.е. при выбранном способе защиты, для
окончательного определения уровня STM в кольце, максимальное количество
потоков необходимо удвоить.
- 12 -
6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ВИДОВ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ И ИХ
КОЛИЧЕСТВА
В транспортной сети кольцевого типа используются только
мультиплексоры ADM одного иерархического уровня. Например, ROADM с
соответствующими транспондерами в оптической сети или ADM STM-64 в сети
SDH. Их общее количество равно количеству узлов связи (в рассматриваемом
примере 5 ROADM или 5 ADM).
В транспортной сети «линейная цепь» требуются терминальные
мультиплексоры и мультиплексоры ввода-вывода, возможно, различных
иерархических уровней.
Например, в узле Д при использовании топологии «линейная цепь»
необходимо установить 1 терминальный мультиплексор STM-4 или один
оптический TM. При этом мультиплексор должен иметь 2 агрегатных выхода
(для обеспечения защиты 1+1).
В узле А потребуется один ADM уровня STM-64. При этом мультиплексор
должен иметь 4 агрегатных интерфейса (при использовании защиты 1+1). В
направлении А-Д используем
интерфейсы U-4.2. В направлении А-Б
интерфейсы L-64.2. Разные интерфейсы в зависимости от направления позволят
снизить расходы на оборудование.
Таблица 6.2 - Определение количества и видов мультиплексоров
Варианты топологий,
технологий и число
мультиплексоров
Линейная
цепь
Кольцо
SDH,
всего 5
WDM,
всего 5
SDH,
всего 5
WDM,
всего 5
Проектируемые узлы оптической транспортной сети
А
Б
В
Г
Д
ADM: 1
STM-64
OADM:1
ADM: 1
STM-64
OADM:1
ADM: 1
STM-16
OADM:1
ADM: 1
STM-64
ROADM:1
ADM: 1
STM-64
ROADM:1
ADM: 1
STM-64
ROADM:1
ТМ:1
STM-4
Оптический
TM: 1
ADM: 1
STM-64
ROADM:1
ТМ:1
STM-4
Оптический
TM: 1
ADM: 1
STM-64
ROADM:1
Общее количество мультиплексоров для двух разных топологий
одинаково. При этом при использовании топологии «линейная цепь» требуется
удвоенное количество агрегатных портов для обеспечения защиты 1+1, а так же
расход кабеля выше за счет резерва. Поэтому предпочтение отдаем кольцевой
структуре соединений.
- 13 -
7 ВЫБОР АППАРАТУРЫ И КАБЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ
Большинство из представленных на рынке телекоммуникационного
оборудования мультиплексоров имеют гибкие возможности конфигурирования и
позволяют организовать необходимый тип мультиплексора в зависимости от
назначения, защиту не только линейных трактов, но и аппаратных средств.
Изменение конфигурации синхронного мультиплексора осуществляется
путём установки или удаления сменных модулей и переконфигурирования с
помощью интерфейсов управления.
Платформа MHL 3000.
MHL 3000 представляет собой новое поколение мультисервисной и
многофункциональной DWDM оптической транспортной платформы,
позволяющей строить гибкие и масштабируемые оптические сети. Эта
платформа позволяет строить сети разнообразной топологии от простейших
соединений точка-точка до сложных смешанных магистральных и Metro сетей.
MHL 3000 является единой транспортной платформой для приложений:
 Metro DWDM: сети дальностью до 300 км и емкостью до 40 оптических
каналов (С диапазон), линейной, кольцевой и смешанной архитектуры
 Long Haul DWDM: сети дальностью до 1000 км и емкостью до 40
оптических каналов (С диапазон) линейной или древовидной архитектуры
 Extended Long Haul DWDM: сети регионального масштаба дальностью до
2500 км и емкостью до 80 оптических каналов (С диапазон) линейной или
древовидной архитектуры
 Ultra Long haul DWDM: сети национального и международного масштаба
дальностью до 4000 км и более и емкостью до 80 оптических каналов (С
диапазон) линейной и древовидной структуры
Платформа MHL 3000 включает в себя следующие функциональные
элементы:
 Терминальный узел (Terminal multiplexer)
 Линейный усилитель (Line Amplifier)
 Линейный усилитель-эквалайзер (Leveling Amplifier)
 Оптический узел ввода/вывода (Optical Add Drop Module)
 Узел оптической коммутации (Interconnection Node)
Терминальные мультиплексоры используются как оконечные узлы сети
DWDM, они осуществляют мультиплексирование/ демультиплексирование
оптических каналов пользователя в/из общий DWDM сигнал, усиливают его и
направляют в оптическое волокно. В зависимости от приложений терминальные
мультиплексоры могут компоноваться различными типами усилителей
мощности, а также вовсе их не иметь (пассивные Metro DWDM сети).
Линейные усилители, обычно устанавливаемые с шагом 50–150 км,
осуществляют усиление принимаемого DWDM сигнала, и тем самым,
компенсируют потери, вносимые оптическим волокном. Однако, вследствие
неравномерности частотных характеристик усилителей возникает различие в
уровнях сигналов между поднесущими оптических каналов, что может привести
- 14 -
к интерференции между каналами. Для подавления этого эффекта применяются
линейные усилители-эквалайзеры, которые вместе с усилением осуществляют
выравнивание спектра принимаемого оптического сигнала. Кроме этого,
усилитель-эквалайзер осуществляет подавление ASE в свободных оптических
каналах.
Оптические мультиплексоры ввода/вывода осуществляют выделение и
добавление заданного числа оптических каналов из/в DWDM сигнал. В MHL
3000 применяются следующие типы OADM:
 Последовательный фиксированный OADM (FOADM). Осуществляет ввод
и вывод до 24 оптических каналов (с шагом 2 канала) или до 8 оптических
каналов (с шагом 4 канала) за счет использования специализированных
фильтров ввода/вывода, настроенных на фиксированные оптические
каналы.
 Параллельный OADM. Реализуется по принципу двух терминальных
мультиплексоров, установленных спина к спине. Позволяет осуществить
доступ ко всем оптическим каналам, использующимся в системе.
Ввод/вывод и транзитная передача оптических каналов коммутируется на
оптической распределительной панели.
 Конфигурируемый OADM (ROADM). Позволяет осуществить ввод и
вывод любого количества оптических каналов без ограничения на их
взаимное расположение. В основе ROADM лежит принцип Select&Block,
позволяющий осуществить оптическую коммутацию за счет применения
технологии микрозеркал, осуществляющих пропуск или блокирование
оптических каналов.
 Расширенный ROADM (EOADM). Отличается от классического ROADM
тем, что в нем осуществляется коммутация и ввод/вывод оптических
каналов с трех направлений.
Узел оптической коммутации представляет собой расширение
параллельного OADM на 4 направления и позволяет осуществлять коммутацию
между ними и локальный ввод/вывод оптических каналов в любое из этих
направлений.
Платформа MHL 3000 характеризуется исключительной модульностью и
масштабируемостью, что позволяет формировать экономичные решения с
возможностями гибкого дальнейшего расширения по мере развития сети.
Следует отметить, что платформа является полностью оптической, то есть
не имеет электрической шины данных (backplane). Это позволяет использовать
систему для будущих приложений с транспондерами более высокой емкости.
Ниже перечисленные поддерживаемые типы сервисов:
 SDH/CBR:
STM – 1/CBR: 155 Мбит/с
STM – 4/CBR: 622 Мбит/с
STM – 16/CBR: 2.5 Гбит/с
STM – 64/CBR: 10 Гбит/с
STM – 256/CBR: 40 Гбит/с
 Ethernet:
Gigabit Ethernet
- 15 -


2.5 Gigabit Ethernet
10 Gigabit Ethernet (LAN/WAN phy)
40 Gigabit Ethernet
Потоковое видео: 270 Мбит/с
Fiber Channel: 1&2 Гбит/с
ROADM SpectralWave DW4200
DW4200 — это конфигурируемый оптический мультиплексор вводавывода, позволяющий быстро и дистанционно коммутировать оптические
тракты DWDM сети оператора связи.
Рисунок 7.1 - Внешний вид мультиплексора DW4200
При помощи системы управления INC-100MS или локального терминала в
DW4200 можно дистанционно добавить или вывести любую длину волны на
любых узлах сети. Кроме того, DW4200 может выполнять функции оптического
коммутатора ёмкостью до 320 на 320 длин волн, при этом модернизация из
системы ROADM в систему WXC производится с минимальными затратами без
перерыва предоставления услуг.
DW4200 выполнен в стоечном исполнении и в минимальной конфигурации
содержит одну полку, которая позволяет вводить и выводить до 6 длин волн. Для
увеличения количества вводимых и выводимых длин волн можно использовать
полки расширения. Максимальное число длин волн может достигать 40 в одном
диапазоне.
Также DW4200 может работать в качестве линейного усилителя.
Автоматическое выравнивание оптического усиления позволяет легко
наращивать систему путем добавления новых длин волн и узлов без ручной
регулировки усиления и сложных работ по перенастройке системы.
Оптический мультиплексор DW4200 можно использовать на сетях
спектрального уплотнения DWDM. Для соединения с сетями общего
пользования служат клиентские интерфейсы SDH от STM-256 до STM-1,
Ethernet, GbE, 10 GbE, BitRateFree от 100 Мбит/с до 2,7 Гбит/с с
ресинхронизацией и перестраиваемый по λ транспондеру.
Характеристики XDM-500:
 MSPP–платформа для участков доступа городских сетей и опорных
городских сетей
- 16 -
 Доставка любых услуг от 2 Мбит/с до 10 Гбит/с и 80 каналов DWDM
 Неблокирующая матрица 384 STM-1/OC-3 с гранулярностью VC-4/3/12,
 Возможность наращивания от STM 1/OC-3 до STM-64/OC-192
 Компактные размеры: 725 мм высотой, 450 мм шириной, 285 мм
глубиной, подходит для средних и малых предприятий / опорных станций и
шкафов наружной установки
 Поддержка широкого спектра услуг передачи данных, включая Ethernet,
Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, IP, ATM и SAN
 Подходит для ячеистой, многокольцевой, звездной, кольцевой топологий
и топологии точка-точка.
Рисунок 7.2 - Внешний вид базовой полки XDM-500
В качестве оборудования выбираем XDM-500.
Выбор кабельной продукции
Оптический кабель выбираем для прокладки в грунт марки ДПС
производства "Инкаб", г. Пермь ДПС-Н-24А-7кН
Кабели применяются для прокладки в грунт, включая болота и неглубокие
несудоходные реки, в кабельной канализации, трубах, лотках, блоках, тоннелях,
коллекторах, по мостам и эстакадам, между зданиями и сооружениями, внутри
зданий; при наличии особо высоких требований по механической устойчивости.
Рисунок 7.3 - Конструкция ОК марки ДПС
1. Центральный силовой элемент (ЦСЭ) — стеклопластиковый
диэлектрический стержень.
- 17 -
2. Оптическое волокно.
3. Оптический модуль в оболочке из ПБТ, заполненный гидрофобным гелем.
4. Гидрофобный гель.
5. Промежуточная оболочка из полимерного материала.
6. Броня из высокопрочных стальных оцинкованных проволок с нанесенным
гидрофобным гелем.
7. Оболочка из полимерного материала.
8. Броня из стеклопластиковых прутков (ДПД)
Рисунок 7.4 - Типы и технические параметры оптического волокна
- 18 -
8 ВЫБОР СПОСОБОВ ЗАЩИТЫ: ЛИНИЙ СВЯЗИ, СЕКЦИЙ
ПЕРЕДАЧИ, СОЕДИНЕНИЙ ТРАКТОВ, АППАРАТУРЫ
Защита линии может быть обеспечена прокладкой дополнительного
(резервного) кабеля с подключением его волокон к резервным агрегатным
портам мультиплексоров. Также защита линии связи возможна при
использовании отдельных волокон существующих кабельных линий, в том числе
и альтернативных операторов связи. В данном случае защита линии будет
осуществлена за счет отдельных волокон существующих кабельных линий.
В данном курсовом проекте рассматривается защита секции
мультиплексирования, обозначаемая MS-SPRing (Multiplex Section Shared
Protected Rings). Была применена защита в двунаправленном кольце при работе
каждой секции в 2- волоконном режиме. Каждая секция MS содержит два
волокна, в каждом из которых ведется передача STM-N. При такой организации
передачи необходимо иметь половину емкости STM-N свободной от соединений
пользователей. Эта свободная емкость будет использоваться в качестве
защитной.
После устранения повреждения в кольце происходит восстановление
рабочего состояния. Норматив времени на защиту составляет 50 мс. Таким
образом, переключение на резерв только при аварии, увеличивается пропускная
способность.
Рисунок 8.1 – Двунаправленное кольцо с защитой секции MS
Для защиты аппаратуры должны быть предусмотрены резервные блоки в
составе аппаратуры и в составе ЗИП. Защита наиболее ответственных узлов
аппаратуры выполняется, как правило, по схеме 1+1 (кроссовые коммутаторы,
тактовые генераторы, агрегатные интерфейсы и т.д.), т.е. на каждый рабочий
блок приходится резервный блок, который функционально дублирует рабочий
блок. Другие блоки аппаратуры могут иметь резерв не всегда доступный, т.е.
1:N, где N=2, 3, 4…. – число рабочих блоков, на которые приходится только
один резервный блок. В этом случае возможно использование приоритетов
защиты.
- 19 -
9 РАСЧЕТ УЧАСТКОВ ПЕРЕДАЧИ ОДНОКАНАЛЬНЫХ И
МНОГОКАНАЛЬНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
Произведем расчет длины участка регенерации.
Длина регенерационного участка (РУ) определяется двумя основными
параметрами передачи: затуханием и дисперсией информационных сигналов.
Для оценки величины длины участка регенерации могут быть использованы
выражения
L max 
L min 
Amax  M  n   pc
 ок 
 нс
Lстр
Amin  M  n   pc
 ок 
;
 нс
,
Lстр
где:
L max – максимальная проектная длина участка регенерации;
L min – минимальная проектная длина участка регенерации;
Amax – максимальное значение перекрываемого затухания аппаратуры,
обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более
10-10;
Amin – минимальное значение перекрываемого затухания аппаратуры,
обеспечивающее значение коэффициента ошибок не более 10-10;
 нс – среднее значение затухания мощности оптического излучения на стыке
между строительными длинами кабеля на участке (0,04 дБ/км);
Lстр – среднее значение строительной длины на участке регенерации (4 км);
 pc – затухание мощности оптического излучения разъемного оптического
соединителя (0,1 дБ);
 ок – затухание оптического кабеля;
n – число разъемных оптических соединителей на участке регенерации 2 шт.;
М – системный запас ВОЛП по кабелю на участке регенерации (2÷6 дБ).
По широкополосности:
LВ 
4,4  105
,
  (0,5 )  В
где:
 – результирующая дисперсия одномодового оптического волокна пс / нм  км ;
0,5 – ширина спектра источника излучения на уровне мощности, равной
половине максимальной ( 0,5  0,2 ширины спектра одномодовых лазеров ,
которая указывается для уровня – 20дБм от максимума излучаемой мощности.),
нм;
В – широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому
тракту, МГц.
- 20 -
Критерием окончательного выбора аппаратуры или кабеля является
выполнение соотношения: LВ  L max с учетом требуемой способности ВОЛП на
перспективу развития.
Пример расчета для интерфейса L-64.2а участок А-Б:
L max 
L min 
Amax  M  n   pc
 ок 
 нс
Lстр
Amin  M  n   pc
 ок 

 нс

Lстр
 2   26  5  4  0,1
 80,9 км ;
0,04
0,22 
4
 2   9  5  4  0,1
 24.3 км
0,04
0,22 
4
Таблица 9.1 – Результаты расчета числа регенераторов на секции
Интерфейс
L-64.2а
Длина участка регенерации, км
24- 81
Направления
А-Б
Длина секции, км
60
Б-В
50
L-64.2а
24- 81
В-Г
46
L-64.2а
24- 81
Г-Д
135
V-64.2a
72-129
Д-А
150
V-64.2a
72-129
На участке Д-А и Г-Д потребуется установка регенератора, поэтому
применяемый интерфейс будет L-64.2а.
Хроматическая дисперсия секции находится из соотношения
Dхр   хр L
Для волокна тип 1 (G652) на волне 1550нм значение хроматической дисперсии
составляет 16,0 пс/нм×км
Пример расчета для участка А-Б
Dхр   хр L  16  60  960 пс
Таблица 9.2 – Результаты расчета хроматической дисперсии
Направления
Длина секции, км
Dхр , пс
А-Б
60
960
Б-В
50
800
В-Г
46
736
Г-Д
67+68
1088
Д-А
75+75
1200
Максимальная
дисперсия
1600
- 21 -
Компенсаторы хроматической дисперсии ни на одной из секций
мультиплексирования не требуются.
При использовании системы WDM необходим расчет OSNR.
Важнейшей задачей проектирования является оценка соотношения
сигнал/помеха в каждом волновом канале. Величина этого соотношения зависит
от выбранного режима мощности передатчика, совокупного числа волновых
каналов, длин волн, типа стекловолокна и его протяженности. Оптические
помехи в каналах могут накапливаться и возрастать на выходе каждого
усилителя. Это требует установки через определенное расстояние регенераторов,
которые исключат дисперсионные искажения и накопленные помехи в каждом
отдельном канале.
Минимальный уровень мощности на входе усилителя для одного канала
определяется формулой
Pch min  OSNR  a s  NF  10 lg M ус  56дБ
NF - коэффициент шума усилителя, (5-6)дБ
M ус - число оптических усилителей
56-58 дБ - шум спонтанной эмиссии
as - усиление оптического усилителя
Максимальный уровень мощности на выходе усилителя многоволновой системы
передачи для одного из N каналов определяется соотношением
Pch max  P max  10 lg N
где
N – число оптических каналов.
P max - допустимый уровень мощности не должен превышать +17дБм при
использовании стекловолокна стандарта G.652.
- 22 -
10 КОНФИГУРАЦИИ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ XDM-500
Рисунок 10.1 - Конфигурация мультиплексора для узла А
Рисунок 10.2 - Конфигурация мультиплексора для узла Б
- 23 -
Рисунок 10.3 - Конфигурация мультиплексора для узла В
Рисунок 10.4 - Конфигурация мультиплексора для узла Г
- 24 -
Рисунок 10.5 - Конфигурация мультиплексора для узла Д
- 25 -
11 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ СВЯЗИ
Рисунок 11.1 - Схема организации связи
- 26 -
12 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ
Синхронизация в транспортной сети необходима для устранения потерь
информации из-за проскальзываний, которые возникают из-за колебаний
тактовых частот генераторов цифрового оборудования (узлы электронной
коммутации, цифровые системы передачи).
Синхронизация сетей SDH производится от первичного эталонного
генератора (ПЭГ) со стабильностью частоты не хуже 10-11. Для устранения
накопления фазовых дрожаний применяют вторичные задающие генераторы
(ВЗГ) со стабильностью частот не хуже 10-9 в сутки.
Блок синхрогенератора позволяет подключать следующие сигналы
внешней синхронизации:
 тактовые частоты компонентных потоков 2 Мбит/с (Т2),
 тактовая частота от агрегатных портов STM (T1),
 тактовая частота от компонентных потоков STM (T1),
 тактовая частота 2048 кГц от внешнего генератора (Т3).
Суммарное количество используемых источников синхросигнала не более
шести. Стабильность частоты в режиме удержания 10 6 ( 0,37  10 6 для блока с
термостабилизацией), в режиме автогенерации: 4,6  10 6 .
Указанные синхросигналы, кроме последнего, работающего в режиме
автоколебания, должны быть синхронизированы от первичного или вторичного
источников эталонных сигналов.
Выбор источника синхросигнала в аппаратуре программируется и
осуществляется автоматически. При этом возможен автоматический выбор
наилучшего по качеству источника синхронизации среди нескольких (как
правило, не менее трех). Если источники синхронизации имеют одинаковое
качество, то должен быть запрограммирован приоритет использования.
Уровень качества тактового сигнала, используемого для генерации линии
STM-N, показывается байтом S1 (ITU-T G.704).
Существуют правила распространения синхросигнала:
1. Выбранное качество синхросигнала мультиплексор обязан передать на все
выходы.
2. Качество в обратном направлении присваивается «не использовать».
3. Выбор синхросигнала из сигналов с равным качеством делается по
приоритету (p).
Таблица 12.1 - Показатели качества синхросигнала
Уровень
качества
Q1
Q2
Q3
Содержимое
байта
xxxx0010
xxxx0100
xxxx1000
Число
Q4
xxxx1011
В
Q5
xxxx0000
0
-
Q6
xxxx1111
F
-
2
4
8
Показатель
стабильности
1 * 10 -11
1 * 10 –9 в сутки
2 * 10 –8 в сутки
4.6 * 10 -6
Источник
Сигнала
ПЭГ(G.811)
ВЗГ(G.812)
ВЗГ(G.812)
ГСЭ(holdover
или free run)
Качество
неизвестно
Не использовать
- 27 -
Рисунок 12.1- Схема сети синхронизации
Первым приоритетом обычно устанавливается сигнал синхронизации,
поступающий от ПЭГ по самому короткому и качественному маршруту, где по
пути следования синхросигнала установлено как можно меньше промежуточных
ВЗГ.
Вторым приоритетом для основного оборудования узла или станции может
служить сигнал синхронизации, поступающий от ПЭГ по другому маршруту,
чем сигнал первого приоритета.
ВЗГ и ГСЭ могут принимать синхросигналы 3-го и 4-го приоритетов и т.д.
Последним из приоритетов в любом оборудовании синхронизации является
собственный генератор, работающий в режиме запоминания частоты
синхросигнала (holdover) и свободных колебаний (free run). Приоритетом можно
запретить использование входа синхронизации.
Приоритеты назначаются в каждом узле и в процессе ручной или
автоматической реконфигурации сети синхронизации остаются неизменными.
Число возможных приоритетов может быть от 1 до15.
- 28 -
13 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТЬЮ
Управление блоками мультиплексора осуществляет системный контроллер
при помощи контроллеров плат, расположенных в каждом блоке оборудования.
Управление и мониторинг сигналов от полки расширения осуществляется через
шину Futurebus (IECB). Подключение к сети TMN через интерфейсы QB3 и F
(некоторые версии поддерживают QB2). Подключение Q3 осуществляется при
помощи AUI и сети Ethernet 10Base2. Интерфейс F реализован в виде порта RS232C.
Рисунок 13.1 - Схема управления сетью
- 29 -
14 ВЫБОР НЕОБХОДИМЫХ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ПРИБОРОВ
Основное назначение тестера - измерение мощности оптического
излучения на выходе волоконно-оптической системы, определения затухания в
ней и на отдельных компонентах кабельной системы и их соединениях. В
настоящее время на российском рынке представлены измерительные приборы
для волоконной оптики от десятков производителей; большинство из них
иностранного производства. Параметры источников и приемников приведены в
табл. 14.1 и 14.2.
Таблица 14.1 - Сравнительные
оптического излучения
характеристики
некоторых
источников
Производитель
"Перспективные
технологии"
ЛОНИИР
КБВП
Wavetek
ANDO
EXFO
Марка
ПТ10ХY
Алмаз11
FOD 2107
OLS-6
AQ4251
FOT 700
Тип источника
Лазер
Лазер
Лазер
Лазер
Лазер
Лазер
Длина волны, нм
850, 1310, 850,
1550
1550
1550
1310, 1550 1310, 1550 1310, 1550
Уровень
выходного
сигнала, дБ
? -6
? -3
-3
-7
-7
Нестабильность
выходного
уровня, дБ
0,1
0,1
0,05
Н/д
0,05 (за 5
0,1 (за 8 ч)
мин)
Ширина спектра
?5
излучения, нм
?5
Н/д
Н/д
?5
?5
Время
непрерывной
работы от одного 30
комплекта
источников, ч
30
24
Н/д
15
Н/д
1310,
-4
Габариты, мм
120х60х22 195х100х41 150х90х30 185х95х49 265х88х43 235х125х60
Масса, г
200
500
300
500
450
860
Таблица 14.2 - Сравнительные характеристики некоторых измерителей
оптической мощности
Производитель
"Перспективные
технологии"
ЛОНИИР
КБВП
W&G
EXFO
Марка
ПТ2000
ПТ2010
Алмаз21
FOD 1202
OLP 18
FOT
10A
Тип приемника
InGaAs
InGaAs
InGaAs
InGaAs
InGaAs
Ge
Динамический
+3- -60
+10- -70
+3- -60
+3- -60
+26- -60
+6- -60
- 30 диапазон, дБ
Погрешность
измерения
относительных
уровней, дБ
0,2
0,13
0,2
0,25
0,13
0,2
Возможность
усреднения
+
+
+
-
-
Н/д
800-1600
800-1600
800-1600
Н/д
800-1600
Н/д
Основная
относительная
погрешность
0,5
измерения
на
длине
волны
калибровки, дБ
0,25
0,5
Н/д
Н/д
Н/д
Возможность
усреднения
результатов
измерения
-
+
-
-
-
-
Наличие
порта
RS232 для связи с компьютером
+
-
-
-
-
Время
?
50 ?
40
непрерывной
(комплект (комплект
работы от одного
40
аккумуаккумукомплекта
ляторов)
ляторов)
батарей, ч
Н/д
12
Н/д
Габариты, мм
120х60х22
120х60х22
195х100х41
150х90х30
185х95х49
Н/д
Масса, г
200
200
Н/д
300
500
Н/д
Диапазон
волн, нм
длин
Для работы в диапазонах 800, 1300, 1700 нм подходят тестеры с
приемниками на основе InGaAs. Они более чувствительны, чем германиевые
фотоприемники, и, как правило, обеспечивают большой динамический диапазон.
Дополнительное преимущество фотоприемников на тройных структурах в том,
что у них более гладкая спектральная зависимость чувствительности, и их можно
использовать во всем спектральном диапазоне, а не только на длинах
калибровки. Это свойство приобретает особую актуальность в связи с развитием
систем со спектральным уплотнением.
- 31 -
15 РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ОБОРУДОВАНИЕМ
ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ И ВЫБОР ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Проектируемое оборудование питается постоянным током от аппаратуры
электропитания. Следовательно, для аппаратуры электропитания найдём
суммарный постоянный ток в каждом XDM, учитывая, что Uпит = 48 или 60 В,
потребляемая мощность не более 1300 Вт.
Выбираем ЭПУ, рассчитанную на ток более 27А – УЭПС-2К 48/40-22. В
каждом узле проектируемой сети находится по 1 мультиплексору, то,
следовательно, в каждом узле будет установлено по 1 установке УЭПС-2К 48/4022.
Рисунок 15.1 - Внешний вид УЭПС-2К 48/40-22
Устройства УЭПС-2К предназначены для электропитания аппаратуры
связи различного назначения номинальным напряжением 24, 48 или 60 В
постоянного тока в буфере с аккумуляторной батареей или без нее и
представляют собой модульную электропитающую установку, собранную в
блочном каркасе-крейте.
УЭПС имеет возможность ввода 380/220 В. В состав источника входят
аккумуляторные батареи (емкость до 150 А/ч). Аккумуляторы герметизированы.
Аккумуляторы резервные, включаются в работу в случае прерывания
электроэнергии. Частота питающего напряжения 50 Гц ± 2,5 Гц. Пульсация
выходного псофометрического напряжения ± 2 мВ.
При известном токе потребления определяется допустимое электрическое
сопротивление провода
R0=Uдоп/I,
где Uдоп≤1В, I – величина электрического тока (А), потребляемого аппаратурой.
Сопротивление R0 зависит от длины провода (l, м), удельного
сопротивления (ρ, Ом×мм2/м), площади сечения (S, мм2) и от температуры
окружающей среды (как правило, если провода находятся на открытой
атмосфере):
R0=ρ×l/S.
Приведенное соотношение позволяет определить площадь сечение провода S.
Длина провода обусловлена местом расположения источника тока и
аппаратуры связи и может составлять от 2-3м до 100-150м.
- 32 -
16 СХЕМА ПРОХОЖДЕНИЯ ЦЕПЕЙ В ЛАЦ
Рисунок 15.1 - Схема прохождения цепей в ЛАЦ
- 33 -
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В итоге выполнения курсового проекта были решены инженернотехнические и проектные задачи, определённые индивидуальным заданием.
В качестве архитектуры сети с учётом возможности защиты информации
было выбрана топология «кольцо». Выбранный кабель марки ДПС-Н-24А-7кН
полностью удовлетворяет требованиям к кабелям, прокладываемым в грунт, и
имеет сертификат соответствия ГК РФ по связи и информатизации.
Согласно техническому заданию для транспортировки заданного числа
потоков по транспортной сети были использованы мультиплексоры фирмы ECI
XDM и произведена их комплектация в каждом пункте. После чего была
разработана схема организации сети связи. Затем были рассмотрены основные
принципы синхронизации и построена схема синхронизации сети. После чего
была составлена схема управления, произведён выбор оборудования
электропитания. В заключение для самого нагруженного пункта А представлена
схема ЛАЦ.
- 34 -
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методические указания к курсовому проекту «Проектирование
оптической мультисервисной транспортной сети». URL: do.sibsutis.ru
(Дата обращения: 12.04.2022г.) – доступ для студентов дистанционного
обучения СибГУТИ
2. URL: http://incab.ru/ (Дата обращения: 21.05.2022г.)
3. Винокуров В.М. Цифровые системы передачи [Электронный ресурс]:
учебное пособие/ Винокуров В.М.— Электрон. текстовые данные.—
Томск: Томский государственный университет систем управления и
радиоэлектроники,
2012.—
160
c.—
Режим
доступа:
http://www.iprbookshop.ru/13999— ЭБС «IPRbooks»
4. Попов Г. Н. Телекоммуникационные системы передачи PDH и SDH. Ч.2.
Основы построения SDH [Текст : электронный ресурс] : учеб. пособие / Г.
Н. Попов ; Сиб. гос. ун-т телекоммуникаций и информатики. Новосибирск : Веди, 2007. - 286 с. - Загл. с титул. экрана. - Электрон.
версия
печ.
публикации
.
Режим
доступа:
http://ellib.sibsutis.ru/ellib/2012/411_TC_PDH_SDH.pdf, по паролю.
5. Телекоммуникационные цифровые системы передачи [Электронный
ресурс] : учеб.пособие / Э. А. Кудрявцева, О. Б. Гавриленко ; Сиб. гос. ун-т
телекоммуникаций и информатики. - Новосибирск : [б. и.], 2005. - 103с. Режим доступа: http://ellib.sibsutis.ru/ellib/sd2/Kudravtseva.rar, по паролю.
6. Мультиплексорное оборудование цифровых систем передачи PDH
[Электронный ресурс] : учеб.пособие / Э. А. Кудрявцева, О. Б. Гавриленко
; Сиб. гос. ун-т телекоммуникаций и информатики. - Новосибирск : [б. и.],
2005.
89с.
Режим
доступа:
http://ellib.sibsutis.ru/ellib/sd2/Kudravtseva_PDH.rar, по паролю.
7. Попов Г. Н. Телекоммуникационные системы передачи PDH и SDH [Текст
: электронный ресурс] : учеб. пособие: В 2 ч. Ч. 1. Основы построения PDH
/ Г. Н. Попов ; Сиб. гос. ун-т телекоммуникаций и информатики. - 2-е изд. Электрон. дан. (1 файл). - Новосибирск : СибГУТИ, 2006. - 262 с. - Загл. с
титул. экрана. - Электрон. версия печ. публикации. - Режим доступа:
http://ellib.sibsutis.ru/ellib/2013/456_Telekom_ _Sistemy _.pdf, по паролю.
8. Кудрявцева Э. А. Проектирование реконструкции участка первичной сети
ВСС с использованием цифровых телекоммуникационных систем
[Электронный ресурс] : метод. указания по выполнению курс. проекта / Э.
А. Кудрявцева, Е. Г. Струкова ; Сиб. гос. ун-т телекоммуникаций и
информатики. - Новосибирск : СибГУТИ, 2005. - 64 с - Режим доступа:
http://ellib.sibsutis.ru/ellib/2005/Kudryavzeva.rar, по паролю.