Размещено на http://www.allbest.ru/

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СВЯЗИ, ИНФОРМАТИЗАЦИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание академической степени магистра

Разработка нейронечеткой модели для эффективности полностью оптической сети телекоммуникации

5А330201 - Компьютерные системы и их программное обеспечение (по отраслям)

Юлдашев Зафар Бахтиярович

Научный руководитель:

стр. преподаватель кафедры

ПОИТ А. Т. Рахмонов

Содержание

телекоммуникация оптический сеть нейронечеткий

Введение

1. Проектирование оптической мультисервисной транспортной сети

1.1 Выбор рационального метода коммутации в маршрутизируемых по длине волны оптических сетях телекоммуникации

1.2 Выбор трассы прокладки ОК

1.3 Выбор оборудования

1.4 Конфигурация мультиплексора

2. Разработка вероятностной и нейронечеткой модели в многоузловом тракте передачи данных полностью оптической сети телекоммуникации

2.1 Вероятностная модель и регулярный метод вычисления вероятностей ошибок в многоузловых трактах передачи данных полностью оптической сети телекоммуникации

2.2 Решение задачи нечеткой многокритериальной маршрутизации в полностью оптической сети телекоммуникации

3. Алгоритм и программа решения задач маршрутизации с нечеткой целью в полностью оптической сети телекоммуникации

3.1 Алгоритм и программа решения задач маршрутизации с нечеткой целью в полностью оптической сети телекоммуникации

3.2 Программа решения задач маршрутизации с нечеткой целью в полностью оптической сети телекоммуникации

Заключение

Список использованной литературы

Аннотация

В данной магистерской работе рассматривается тема «Разработка алгоритма и программного обеспечения для установления системных связей на основе интервального анализа». При решении многих прикладных задач приходится сталкиваться с неопределенностью в исходных данных. Учет таких неопределенностей в практических задачах и ее внедрение виде автоматизации какого-либо процесса является актуальной проблемой сегодняшних дней.

Объект исследования - системы и процессы установления системных связей. Предмет исследования - условия неполноты и недостоверности исходных данных в показателях процессов и систем установления системных связей.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. В ходе выполнения диссертации разработаны интервальные аналоги решения задач линейного программирования симплекс методом, алгоритмы реализации машинной интервальной арифметики для компьютера, разработаны алгоритм и программное обеспечение для установления системных связей на основе интервального анализа.

Annotation

This master's thesis deals with the topic "Development of algorithms and software system for establishing relations based on interval analysis." When dealing with many applications have to deal with the uncertainty in the source data. Accounting for these uncertainties in practical problems and its implementation as the automation of a process is an urgent problem today.

The object of study - systems and processes of establishing systemic linkages. The subject of the study - the conditions of incompleteness and unreliability of the source data in terms of processes and systems to establish systemic connections.

The thesis consists of an introduction, three chapters, conclusion, bibliography. During the interval of the thesis developed counterparts for solving linear programming simplex method, the algorithms of the machine interval arithmetic for the computer algorithm and software system for establishing relations based on interval analysis.

Введение

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

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

Современный этап социально-экономического развития Узбекистана обусловливает потребность в повышении эффективности профессиональной подготовки специалистов с высшим образованием и модернизации всей системы высшего образования. Изменения в сфере высшего образования направлены на повышение готовности выпускников вузов к профессиональной деятельности, а также на создание условий для формирования творческого потенциала студентов, развития активной учебной деятельности, способности к самообучению, саморазвитию, самосовершенствованию, самостоятельности, которые отражены в постановлениях и выступлениях Президента Республики Узбекистан и государственных образовательных стандартах высшего профессионального образования[1-8].

В данной диссертационной работе будет разработана транспортная оптическая сеть.

В настоящее время на сетях телекоммуникаций сложились две тенденции для обеспечения услуг телекоммуникаций. С одной стороны, весь трафик циркулирует в пакетном виде, используя протокол IP поверх различных технологий передачи данных. С другой стороны, транспортные сети телекоммуникации эволюционируют к полностью оптическим, использующим технологию спектрального разделения каналов хWDM.

Общей целью функционирования сетей телекоммуникаций является эффективное обслуживание потребителей связи и предоставление им качественных услуг, т.е. обеспечение QoS. Эту функцию могут обеспечить IP/MPLS сети, но операторам связи также важен фактор увеличения количества услуг, следовательно, и увеличения полосы пропускания каналов связи, эффективного использования этих каналов и коммутационного оборудования, а, кроме того, обеспечение требований живучести транспортных сетей телекоммуникаций. Эти вопросы решает создание оптических транспортных сетей большой емкости с полностью оптическим оборудованием в узлах связи [4].

Современные информационные системы анализа больших массивов информации или управления сложными процессами невозможно представить без элементов искусственного интеллекта. Методы интеллектуального анализа данных позволяют строить нейронечеткие модели эффективности полностью оптической сети телекоммуникации.

Подобные модели используются в широком классе интеллектуальных информационных систем, особенно в экспертных системах (ЭС), основным элементом которых является база знаний -- модель, представленная множеством систематизированных правил, описывающих закономерности в рассматриваемой предметной области. Поэтому проектирование баз знаний является важной задачей при разработке экспертных систем.

Проведенный анализ возможностей нейронечётких модели формирования баз знаний показал, что качество обучения нечеткой нейронной сети (ННС) в значительной степени зависит от выбора количества нечетких гранул для входных лингвистических переменных (ЛП). Исследованию в этой области посвящены работы таких ученых как Заде JI.A., Ванг П.П., Рознер Б.С., Студлер Дж., Парми Дж., Хоффман Д., Поспелов Д.А., Аверкин А.Н., Финн В.К., Кобринский Б.А., Загоруйко Н.Г., Ярушкина Н.Г., Паклин Н.Б., Батыршин И.З., Глова В.И., Аникин И.В., Исмагилов И.И., Катасёв A.C. и др. Однако, несмотря на это, многие вопросы разработки нейронечеткой модели эффективности полностью оптической сети телекоммуникации недостаточно рассматривались.

Таким образом, актуальной задачей является разработка эффективных алгоритмов, методики и реализующего ее программного комплекса преднастройки и оптимизации параметров нечёткой нейронной сети для формирования баз знаний нейронечеткой модели эффективности полностью оптической сети телекоммуникации. Решению этой задачи посвящено настоящее исследование.

Объект исследования: нейронечеткие модели эффективности полностью оптической сети телекоммуникации.

Предмет исследования: методы и алгоритмы построения функций принадлежности и кластеризации экспериментальных данных.

Цель работы: разработка нейронечеткой модели эффективности при создании оптимальной надежной, устойчивой и эффективной полностью оптической сети телекоммуникации, повышение точности аппроксимации экспериментальных данных при обучении нечеткой нейронной сети.

Научная задача: разработка методики, формальных алгоритмов и программного комплекса преднастройки и оптимизации параметров нечеткой нейронной сети.

Достижение цели и решение задачи потребовало:

* анализа эффективности методов интеллектуального анализа данных и стратегий получения знаний для экспертных систем;

* анализа существующих методов решения задачи выделения значений лингвистической переменной (задача нечеткого гранулирования информации);

* разработки нейронечеткой модели эффективности полностью оптической сети;

* разработки алгоритма выбора оптимальной формы и начальных параметров функций принадлежности нечетких гранул;

* программной реализации алгоритмов преднастройки и оптимизации параметров нечёткой нейронной сети;

* оценки эффективности работы методики;

* эксперимента по формированию баз знаний экспертных систем с учетом преднастройки и оптимизации параметров нейронечеткой модели.

Методы исследования - методы математического моделирования, кластерного анализа, нечёткой логики, искусственных нейронных сетей, мягких вычислений. В качестве инструментальных средств использовалась среда математического моделирования и программный комплекс формирования баз знаний экспертных систем «Нечеткая нейронная сеть».

Постановка задачи. Существующие технологии полностью оптических сетей базируются на технологии спектрального уплотнения каналов. Разница между ними заключается в способе построения оптических узлов связи, методе обработки трафика в этих коммутаторах/маршрутизаторах и используемых протоколов установления связи и распределения потоков информации.

Крупные оптические сети с канальной коммутацией статичны за неимением эффективных адаптивных алгоритмов маршрутизации и не учитывают всплесковый характер Интернет трафика. Полностью оптические пакетные сети учитывают параметры трафика, но их создание затруднительно из-за сложности построения полностью оптических пакетных коммутаторов большой емкости со скоростями обработки пакетов быстрее, чем линейная оптическая скорость.

Научная новизна работы заключается в следующем:

* разработан метод и алгоритм нейронечеткой модели эффективности полностью оптической сети применимый в условиях поставленной задачи;

* разработан алгоритм выбора формы и настройки начальных параметров ФП нечетких гранул входных лингвистических переменных.

* предложена методика повышающая эффективность формирования баз знаний для использования в механизмах вывода экспертных систем;

Теоретическая значимость:

* разработаны алгоритмы преднастройки и оптимизации параметров нейронечеткой модели формирования баз знаний экспертных систем.

* предложена методика, повышения точности аппроксимации экспериментальных данных при обучении нечеткой нейронной сети;

Практическая ценность диссертационной работы заключается в разработке и реализации программного комплекса методики, позволяющего повысить эффективность анализа статистических данных и формирования системы нечётко-продукционных правил баз знаний экспертных систем.

На защиту выносятся следующие результаты:

· алгоритмы преднастройки и оптимизации параметров нейронечёткой модели формирования баз знаний экспертных систем;

· нейронечеткой модели эффективности полностью оптической сети телекоммуникации;

· методика преднастройки и оптимизации параметров нейронечёткой модели формирования баз знаний экспертных систем;

· программный комплекс, реализующий предложенную методику.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 80 страницах машинописного текста, содержит рисунки, таблицы, состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы из 19 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы проводимых исследований, сформулирована цель работы, приведена структура диссертации.

Во первой главе рассматривается выбор рационального метода коммутации в маршрутизируемых по длине волны оптических сетях телекоммуникации.

Во второй главе рассматриваются вопросы и проблемы формирования баз знаний интеллектуальных человеко-машинных систем поддержки принятия решений. Описывается используемая в работе нейронечеткая модель. Актуализируется необходимость повышения эффективности нейронечеткой модели при формировании баз знаний. Ставится задача по разработке методики и алгоритмов преднастройки и оптимизации параметров нечеткой нейронной сети. Предложена вероятностная модель гипотетического тракта передачи данных. Обосновано существование импликативной формы условной вероятности и неравенств, устанавливающих предельные величины условной вероятности. Разработан регулярный метод вычисления вероятностей некорректированной ошибки кодирования в многоузловых ТПД.

В третьей главе разработаны алгоритм и программа решения задач маршрутизации с нечеткой целью в полностью оптической сети телекоммуникации.

1. Проектирование оптической мультисервисной транспортной сети

1.1 Выбор рационального метода коммутации в маршрутизируемых по длине волны оптических сетях телекоммуникации

Полностью оптические пакетные сети учитывают параметры трафика, но их создание затруднительно из-за сложности построения полностью оптических пакетных коммутаторов большой емкости со скоростями обработки пакетов быстрее, чем линейная оптическая скорость.

В таблице 1.1 приведены сравнительные параметры трех видов оптической коммутации. Отсюда видно, что оптическая коммутация блоков наиболее оптимальна для применения на оптических транспортных сетях телекоммуникации [1].

Таблица 1.1

Сравнение технологий полностью оптических сетей

Виды оптической коммутации	Коэффициент использования полосы пропускания	Задержка установки (setup)	Скорость запросов на коммутацию	Потери на синхронизацию	Адаптирование трафика
Оптическая коммутация каналов	Низкий	Высокая	Низкая	Низкие	Низкое
Оптическая коммутация пакетов	Высокий	Низкая	Быстрая	Высокие	Высокое
Оптическая коммутация блоков	Высокий	Низкая	Средняя	Низкие	Высокое

Технология оптической коммутации блоков OBS (Optical Burst Switching) сочетает положительные качества оптической коммутации каналов и оптической коммутации пакетов [1]. К тому же, используя в качестве линий связи DWDM каналы, а в узлах сети OBS фотонные коммутаторы, осуществляющие коммутацию сигнала без его преобразования в электронную форму, OBS сети вобрали все преимущества технологии коммутации длин волн. Так же в узлах присутствуют конверторы несущих частот оптических сигналов. При этом узлы сети OBS не оснащены оптическими буферами. В сети OBS блоки данных формируются на входе в сеть и разбираются на выходе из сети. В сетях IP-over-OBS блок, формируемый на границе сети, может состоять из множества IP-пакетов и содержать несколько мегабайт данных. Каждый блок предваряется собственным сигнальным сообщением, называемым «пакетом начала блока» (BurstHeadPacket - ВНР). ВНР продвигается по сети прямо перед передачей блока для резервирования пути или оптических частот, подвергаясь оптико-электронному преобразованию на каждом узле сети, в то время как сам блок данных передается по сети в оптическом виде без преобразований. Анализ источников по тематике исследуемой проблемы показал, что производительность сети оптической коммутации блоков во многом зависит от таких факторов, как:

1. быстродействие фотонного коммутатора в узлах сети и его архитектура;

2. канальная емкость оптических DWDM-линий;

3. наличие оптической памяти (FDL) в узлах сети;

4. алгоритмы занятия оптических путей, а так же алгоритмы сопряжения сети OBS с существующими пакетными сетями;

5. алгоритмы распределения информационных потоков [5].

Теперь важным вопросом является поиск эффективных алгоритмов установления канала связи, обеспечение дифференцированных сервисов для поддержки различных требований QoS.

Пути решения задачи

На рисунке 1.1 схематично изображена архитектура OBS сети с пограничным электронным уровнем и оптический базовый уровень без буферизации [2].

Рис. 1.1 АрхитектураOBSсети

По сути, оптическая блочная коммутация отождествляется с канальной коммутацией, что дает возможность внедрения OBSна оптическую DWDMсеть без значительных преобразований. В качестве протокола эффективной маршрутизации может использоваться протокол GMPLS, который позволяет устанавливать оптические соединения на уровне 1.

Разработано несколько протоколов установления канала связи: TellandWait (TW), TellandGo (TG), JustinTime (JIT), JustEnoughTime (JET) идр. Наиболее распространенный и обладающий низкими задержками - протокол JET. Основная идея блочной коммутации JET проиллюстрирована на Рис. 1.2. [1]



Рис. 1.2 Временное смещение протокола JET

Источник посылает управляющий пакет (BHP), вслед за которым через время t_oc>h*д+ST осуществляется передача блока (h - количество промежуточных узлов,д-время обработки заголовка блока между узлами, ST-время реконфигурации коммутации). Поскольку блок буферизирован в источнике (в электронной форме), то нет необходимости применять оптическую память в промежуточных узлах для задержки блока на время обработки управляющего кадра.

Отличительной особенностью JET является использование отложенного резервирования, то есть канал в исходящей линии промежуточного узла занимается начиная с момента t_Б - предположительного времени поступления оптического блока, а не с момента t_oc - времени окончания обработки управляющего пакета.

Исходящий канал занимается до момента t_Б + L, где L - длина оптического блока. Подразумевается, что в JET управляющий пакет содержит информацию не только о длине блока данных, но и времени смещения Т_смещ.

Использование отложенного резервирования позволяет уменьшить вероятность потерь (и увеличивает коэффициент использования исходящих каналов)без использования каких-либо буферов [5].

QoS схемы применяются для селекции блоков (исходных или конкурирующих) при установлении соединения. Рассмотрим некоторые методы управления соединением между двумя блоками:

- Фрагмент первый и управление перебросом (SFDP) - конкурирующий блок получает соединение. Исходный блок разбивается и его заголовок может быть переброшен, если альтернативный порт свободен, в противном случае он теряется.

- Перебрасывание первое и управление вставкой (DFDP) - конкурирующий блок перебрасывается на альтернативный порт, если такого нет, конкурирующий блок теряется.

- Перебрасывание первое, управление фрагментом и вставкой (DFSDP) - конкурирующий блок перебрасывается на свободный порт, в противном случае исходный блок фрагментируется и его заголовок вставляется, пока передается конкурирующий блок [3].

Таблица 1.2

Управление QoS при различных конфликтах

Состояние	Приоритет исходных блоков	Приоритет конкурирующих блоков	Долго ожидающие блоки	Политика управления
1	Высокий	Высокий	конкурирующий	DFSDP
2	Высокий	Низкий	конкурирующий	DFDP
3	Низкий	Высокий	конкурирующий	SFDP
4	Низкий	Низкий	конкурирующий	DFSDP
5	Высокий	Высокий	исходный	DFDP
6	Высокий	Низкий	исходный	DFDP
7	Низкий	Высокий	исходный	SFDP
8	Низкий	Низкий	исходный	DFDP

При реализации такой политики QoS уменьшается количество потерь пакетов, а, следовательно, увеличивается качество предоставляемых услуг.

На основе изложенного ранее можно сделать следующие выводы:

1. Оптимальным решением для оптических транспортных сетей телекоммуникаций является технология коммутации оптических блоков, которая сочетает в себе достоинства полностью оптической пакетной и канальной коммутации.

2. Использование эффективных алгоритмов занятия оптических путей повышает производительность оптической сети телекоммуникаций. В сети OBSтаким алгоритмом может являться протокол JET, который удовлетворяет требованиям по доступности длин волн и вероятности потерь оптических блоков.

3. Оптические транспортные сети с коммутацией блоков поддерживают механизмы QoS. Предложенная политика управления улучшает качество функционирования оптической транспортной сети за счет уменьшения числа потерь и задержек пакетов.

4. Применение технологии OBS увеличивает живучесть оптической транспортной сети телекоммуникаций, увеличивает пропускную способность сети, а также упрощает построение оптических узлов и снижает их стоимость.

1.2 Выбор трассы прокладки ОК

Исходя из полученного задания, на географической карте определяем месторасположение узлов связи и трассы прокладки кабеля. Полученные данные из карты: протяженность пролетов, пересечения кабельной трассы с реками, автодорогами, Ж/Д занёсены в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

Характеристика трассы

Параметры	А-Б	Б-В	В-Г	Г-Д	Д-Е	Е-Ж	всего
Протяженность, км	60,448	65,817	56,135	82,6	134,57	119,89	514,46
Пересечения с реками	20	15	16	11	25	21	108
Пересечения с автодорогами	8	7	7	11	16	13	62
Пересечения с ж/д	3	2	3	1	4	0	13

Топология кольцо.

Топология линейная цепь.

Расчет требуемых эквивалентных ресурсов

Эквивалентное число контейнеров VC-12 определяется из соотношений:

- E1 эквивалентно VC-12

- E3 эквивалентно VC-3 = 21*VC-12

- E4 эквивалентно VC-4 = 63*VC-12

- S1 эквивалентно STM-1 = 63*VC-12

Для Ethernet виртуальная сцепка:

- Eth-100 эквивалентно 49*VC-12

- Eth-1000 эквивалентно 7*VC-4

Результаты расчетов нагрузки занесены в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Определения суммарного эквивалента нагрузки по направлениям для транспортной сети SDH

Направления передачи	VC-12	VC-3	Feth	STM-1	? STM-1
А-Б	10	2	98VC-12	-	3
А-В	11	3	49VC-12	1	3
А-Г	13	1	-	-	1
А-Д	12	2	49VC-12	1	3
А-Е	10	3	49VC-12	-	2

Выбор топологии транспортной сети

Рассмотрим два типа топологии: «радиальное кольцо» и «кольцо».

1. «линейная цепь». Данная топологи показана на рисунке 1.3.



Рисунок 1.3 Топология транспортной сети «линейная цепь»

Для данной топологии рассчитана эквивалентная нагрузка на каждом пролете. Произведен пересчет нагрузки и длины кабеля, учитывая выбранную защиту «1+1», наиболее подходящую в данном случае. Полученные данные сведены в таблицу 1.5.

Таблица 1.5

Эквивалентная емкость в сети с соединением «линейная цепь»

А-Б	Б-В	В-Г	Г-Д	Д-Е
напр	STM-1	напр	STM-1	напр	STM-1	напр	STM-1	напр	STM-1
А-Е А-Д А-Г А-В А-Б	2 3 1 3 3	А-Е А-Д А-Г А-В	2 3 1 3	А-Е А-Д А-Г	2 3 1	А-Е А-Д	2 3	А-Е	2
	12		9		6		5		2
STM-16	STM-16	STM-16	STM-16	STM-16

2. При использовании топологии «кольцо» трасса пройдет как показано на рисунке 1.4.



Рисунок 1.4 Топология транспортной сети «кольцо»

Для данной топологии рассчитываем эквивалентную нагрузку на каждом пролете. Произведен пересчет нагрузки и длины кабеля, учитывая выбранную защиту «MSSpring», наиболее подходящую в данном случае. Полученные данные сводим в таблицу 1.6.

Таблица 1.6

Эквивалентная емкость в сети с соединением «кольцо»

А-Е	Е-Д	А-Б	Б-В	В-Г
напр	STM-1	напр	STM-1	напр	STM-1	напр	STM-1	напр	STM-1
А-Е А-Д	2 3	А-Д	3	А-Б А-В А-Г	3 3 1	А-В А-Г	3 1	А-Г	1
	5		3		7		4		1
STM-16	STM-16	STM-16	STM-16	STM-16

При выборе защиты SNCP необходимо учитывать прохождение всей нагрузки через каждый пункт. При этом потребуется использовать STM более высокого уровня (STM-16). Поэтому с целью экономии выбираем защиту MS-Spring.

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

Определение требуемых видов мультиплексоров и их количества

В транспортной сети, построенной на соединениях типа «линейная цепь» требуются только терминальные мультиплексоры и, возможно, различных иерархических уровней.

В транспортной сети кольцевого типа используются только мультиплексоры ADM одного иерархического уровня. Их общее количество равно количеству узлов связи.

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

В данной диссертационной работе выбрана кольцевая топология, она выигрывает по сравнению с «линейной цепью». Главными преимуществами кольцевой структуры является ее высокая надежность и живучесть такой сети. Возможность применения различных видов защиты соединения в кольце.

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

1.3 Выбор оборудования

Модули интерфейсов SDH оборудования OptiX 2500+ фирмы HUAWEI включают оптические интерфейсы STM-16, STM-4, STM-1 и электрический интерфейс STM-1. Модуль интерфейсов SDH используется для приема и передачи оптико-электрических сигналов на уровнях STM-1, STM-4 и STM-16. Кроме того, он обеспечивает такие функции, определяемые в рекомендациях ITU-T G.783, как обработка заголовков секции и обработка заголовков тракта высокого уровня, выравнивание указателей, а также предоставление источника синхросигналов для блока синхронизации. Структура функций системы OptiX 2500+ показама на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 Структура функций системы OptiX 2500+

1. Синхронный модуль оптических интерфейсов STM-16 (S16)

Данный модуль обеспечивает оптические интерфейсы S-16.1, L-16.1, L-16.2, а также оптические интерфейсы V-16.2, U-16.2 через оптический усилитель на волокне, легированном эрбием (EDFA). Кроме того, он обеспечивает оптические интерфейсы в соответствие с требованиями DWDM, так что при подключении OptiX 2500+ к системе DWDM блок преобразования длины волны больше не требуется.

Обеспечивает один модуль оптических интерфейсов STM-16 S16.

Параметры оптических интерфейсов приведены в Таблице 5 и 6.

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

Tаблица 2-6 Емкость кросс-коммутации и емкость доступа оборудования OptiX 2500+

Емкость кросс-коммутации и емкость доступа, обеспечиваемые оборудованием OptiX 2500+ ниже:

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

Tаблица 1.7

Параметры оптических интерфейсов G.691 STM-16

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

Tаблица 6

Параметры оптических интерфейсов G.691 STM-16

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

Выбор типа оптического кабеля и описание его конструкции

В данной диссертационной работе выбираем тип оптического волокна NZDS.

Характеристика кабеля ОКА - М6П - 10/8 - 0,22/0,25 - 20/6 приведена в таблице 1.7.

Кабели, предназначенные для подвески на опорах линии связи, контактной сети железных дорог, линий электропередач на напряжение до 110В,во всех типах грунта.

Таблица 1.7

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

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

Маркировка: ОКА-МNT-XX-YY-Z₁/Z_2,

где ОК - оптический кабель

А - силовой элемент - арамидные нити

M - модульная конструкция

N - количество элементов в повиве

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

XX - тип оптического волокна

YY - предельное значение затухания, дБ/км

Z₁ - количество оптических волокон

Z₂ - количество служебных жил

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

Обоснованный выбор способов защиты

Кольцевая транспортная сеть может иметь ряд вариантов по организации защиты трафика пользователей в однонаправленном и двунаправленном кольцах. При этом различают защиту секций мультиплексирования и защиту соединений подсети (защиту отдельных трактов). В данной диссертационной работе 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 1.6 Двунаправленное кольцо с защитой секции MS

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

Расчет длины участка регенерации

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

L _макс - максимальная проектная длина участка регенерации;

L _мин - минимальная проектная длина участка регенерации.

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

, ,

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

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

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

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

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

n - число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;

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

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

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

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

Интерфейс V-16.2:

,

,

Интерфейс L-16.2:

,

,

Проверка полученного по допустимой дисперсии:

D_хр=135,2*5,8=784,16 пс/нм*км

D_хр=99,2*5,8=575,36 пс/нм*км

Найденные величины хроматической дисперсии попадают в диапазон (табл. 1.5 и 1.6).

1.4 Конфигурация мультиплексора

Наименование и номера посадочных мест модулей MX ADM OptiХ 2500+ приведено в таблице 1.8. Козины мультиплексоров, с необходимыми модулями, на каждой станции приведены на рисунках 1.7-1.12.

Таблица 1.8

модули MX ADM OptiХ 2500+

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

Пункт А.

В пункт заводится следующая нагрузка:

· Потоков Е₁ =56;

· Потоков Е₃ =11;

· Потоков STM-1 =2;

· Потоков FE =5.

Рисунок 1.7 Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. А

Пункт Б.

В пункте Б выводится следующая нагрузка:

· Потоков Е₁ =10;

· Потоков Е₃ =3;

· Потоков FE =2.

Рисунок 1.8 Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. Б

Пункт В.

В пункте В выводится следующая нагрузка:

· Потоков Е₁ =11;

· Потоков Е₃ =3;

· Потоков STM-1 =1;

· Потоков FE =1.

Рисунок 1.9 Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. В

Пункт Г.

В пункте Г выводится следующая нагрузка:

· Потоков Е₁ =13;

· Потоков Е₃ =1.

Рисунок 1.10 Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. Г

Пункт Д.

В пункте Д выводится следующая нагрузка:

· Потоков Е₁ =12

· Потоков Е₃ =2

· Потоков STM-1 =1

· Потоков FE =1

Рисунок 1.11 Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. Д

Пункт Е.

В пункте Е выводится следующая нагрузка:

· Потоков Е₁ =10

· Потоков Е₃ =3



Рисунок 1.12 Конструктив МХ OptiX 2500+ на ст. Е

Таблица 1.9

Комплектация мультиплексоров в пунктах

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

Схема организации связи

Схема организации связи изображена на рисунке 1.13.



Рисунок 1.13 Схема организации связи

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

Схема

Подобные документы

• Сети ЭВМ и телекоммуникации

  Достоинства компьютерных сетей. Основы построения и функционирования компьютерных сетей. Подбор сетевого оборудования. Уровни модели OSI. Базовые сетевые технологии. Осуществление интерактивной связи. Протоколы сеансового уровня. Среда передачи данных.
  
  курсовая работа [2,7 M], добавлен 20.11.2012
  

• Разработка лабораторного комплекса по дисциплине "Сети и телекоммуникации" на базе программного продукта Riverbed Modeler

  Проектирование и моделирование линейной вычислительной сети многоэтажного здания. Улучшение производительности LAN посредством VLAN. Настройка QoS в существующей сети. Проектирование Wireless Lan и управление доступом к среде передачи. Описание симуляции.
  
  дипломная работа [2,6 M], добавлен 10.07.2017
  

• Сети ЭВМ и телекоммуникации

  Взаимодействие уровней в процессе связи, его эталонная модель для открытых систем. Функции уровней модели OSI. Сетезависимые протоколы, а также протоколы, ориентированные на приложениях, их сравнительное описание и использование в современных сетях.
  
  реферат [361,5 K], добавлен 16.04.2015
  

• Межбанковские телекоммуникации. Информационная система "Аптека"

  Всемирная межбанковская система SWIFT, особенности ее деятельности в России. Цели создания SWIFT и основные этапы ее развития. Преимущества и недостатки сети. Системы банковских телекоммуникаций. Системы электронной почты. Разработка базы данных "Аптека".
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.07.2014
  

• Проектирование локальной вычислительной сети на основе технологии беспроводной передачи данных по стандарту 802.11ac

  Анализ цели проектирования сети. Разработка топологической модели компьютерной сети. Тестирование коммутационного оборудования. Особенности клиентских устройств. Требования к покрытию и скорости передачи данных. Виды угроз безопасности беспроводных сетей.
  
  дипломная работа [3,3 M], добавлен 22.03.2017
  

• Эксплуатация мультисервисной сети

  Анализ применяемых технологий в мультисервисных сетях. Сосуществование сетей АТМ с традиционными технологиями локальных сетей. Характеристика сети передачи данных РФ "Электросвязь" Кемеровской области. Схема организации сети передачи данных, каналы связи.
  
  дипломная работа [642,3 K], добавлен 02.11.2010
  

• Основы передачи дискретных сообщений

  Современные средства связи и их характеристика. Разработка структуры сети передачи данных. Выбор типа доступа. Основные уровни модели OSI, технология доступа. Выбор оборудования, характеристики сервера. Расчет стоимостных показателей для прокладки сети.
  
  курсовая работа [411,7 K], добавлен 22.04.2013
  

• Использование Интернет в изучении иностранных языков

  Компьютерные телекоммуникации в системе среднего образования. Преимущества Интернет как средства обучения. Его дидактические возможности в обучении письменным и устным видам речевой деятельности. Формирование грамматического навыка с помощью сети.
  
  курсовая работа [35,5 K], добавлен 17.09.2015
  

• Модернизация локально вычислительной сети Администрации города Вологды

  Технологии высокоскоростной передачи данных в локальных сетях. Расчет информационных потоков. Выбор сетевых стандартов. Разработка структуры сети, схемы прокладки кабелей. Выбор аппаратного и программного обеспечения. Разработка системы защиты информации.
  
  дипломная работа [555,3 K], добавлен 19.01.2017
  

• Разработка имитационной модели транспортной сети

  Разработка компьютерных моделей, позволяющих рационально организовать потоки в железнодорожной сети. Составление списков входных и выходных параметров имитационной модели железнодорожной транспортной сети. Реализация алгоритма, листинг программы.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 05.09.2009
  

• Разработка топологии нейронной сети для прогнозирования выбора тяжелых токарных станков

  Математические модели, построенные по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей, их программные или аппаратные реализации. Разработка нейронной сети типа "многослойный персептрон" для прогнозирования выбора токарного станка.
  
  курсовая работа [549,7 K], добавлен 03.03.2015
  

• Разработка и тестирование программно-аппаратного модуля сбора данных в беспроводных сенсорах сетях

  Разработка программно-аппаратного модуля, предназначающегося для сбора и анализа собранных данных в беспроводной сенсорной сети. Изготовление макета устройства. Внесение собираемых данных в базу. Расположение протокола MQTT в модели OSI приложения.
  
  дипломная работа [3,9 M], добавлен 18.11.2017
  

• Разработка интерфейса социальной сети "Ученые Украины"

  Понятие социальной сети, определение основных целей и задач ее создания, распространенность и значение в современном обществе. Модели влияния в социальных сетях. Выбор средств проектирования и программная реализация, разработка и реализация интерфейса.
  
  дипломная работа [1,5 M], добавлен 11.09.2012
  

• Наблюдение за передачей данных в сети организации с помощью средств оценки безошибочности передачи данных

  Беспроводные и проводные системы передачи данных. Методы обеспечения безошибочности передачи данных в сетях. Оценка зависимости показателей эффективности. Снижение вероятности появления ошибки сбора данных в соответствии с предъявленными требованиями.
  
  дипломная работа [309,0 K], добавлен 14.10.2014
  

• Связь с помощью сетей телекоммуникации

  Выделенный канал. Скорость доступа. Стоимость доступа. Стоимость оборудования и подключения. Использование телефонных линий Dial-Up. Модем или посредник между компьютерами. Использование бытовой электрической сети для доступа в Интернет. Intranet.
  
  контрольная работа [56,8 K], добавлен 25.12.2004
  

• Разработка и исследование имитационной модели локальных вычислительных сетей

  Обеспечение правильной работы и обслуживания сети посредством разработки и исследования имитационной модели локальной вычислительной сети. Анализ основных проблем: организационная структура, расположение, испытание, проверка сети и экономическая выгода.
  
  дипломная работа [606,9 K], добавлен 14.10.2010
  

• Представление текстовой и графической информации в электронном виде

  Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: цели и задачи обработки информации, аппаратные средства её реализации. Функции управления ЭВМ, их программные составляющие (память, интерфейс, средства обработки). Многопроцессорные вычислительные системы.
  
  курсовая работа [2,1 M], добавлен 17.12.2009
  

• Проектирование локальной вычислительной сети предприятия

  Локальная вычислительная сеть, узлы коммутации и линии связи, обеспечивающие передачу данных пользователей сети. Канальный уровень модели OSI. Схема расположения компьютеров. Расчет общей длины кабеля. Программное и аппаратное обеспечение локальной сети.
  
  курсовая работа [55,0 K], добавлен 28.06.2014
  

• Модель сети массового обслуживания

  Разработка событийной модели сети массового обслуживания дискретной системы, преобразование ее в программно-реализуемую форму. Детерминированный тест для проверки правильности модели. Выполнение пробных прогонов разработанной программной модели.
  
  контрольная работа [1,3 M], добавлен 17.03.2013
  

• Вычислительные сети

  Общие сведения о вычислительных сетях, история их появления. Локальные и глобальные сети. Пакет как основная единица информации вычислительной сети. Главные способы переключения соединений. Методы организации передачи данных между компьютерами.
  
  презентация [611,9 K], добавлен 25.11.2012
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам