Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО

«ДВГУПС»

Кафедра: «АТиС»

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Проектирование первичной цифровой сети связи на участке Ушумун-Белогорск»

Выполнил: Цыс Д.Е.

Проверил: Шевцов А.Н.

Хабаровск

2015 г.



Содержание

• Введение
• 1. Описание проектируемого участка линии
• 2. Топология сети
• 3. Выбор марки оптического кабеля
• 4. Выбор системы передачи по оптическому кабелю
• 5. Расчет длины регенерационного участка
• 6. Разработка схемы организации связи
• 7. Разработка схемы конфигурации сети
• 7.1 Мультиплексоры с функцией вставки и выделения (ADM 1/1, ADM-4/1)
• 7.2 Мультиплексор ввода/ выделения - SMS-600V
• 7.3 Мультиплексоры SMS-150C
• 8. Проектирование сети синхронизации
• 8.1 Конфигурация цепей синхронизации при отсутствии аварии и при различных авариях
• 8.2 Расчет стабильности генератора
• 9. Выбор схемы управления сетью
• 10. Расчет надежности оптической магистрали
• 10.1 Расчет интенсивности отказов и среднего времени наработки на отказ тракта
• 10.2 Расчет вероятности безотказной работы
• 10.3 Расчет коэффициента готовности
• 11. Расчет помехозащищенности цифровой линии передачи
• 11.1 Расчет допустимой вероятности ошибки в проектируемом линейном тракте
• 11.2 Расчет ожидаемой помехоустойчивости проектируемой цифровой линии передачи
• 12. Сметно-финансовый расчет
• Заключение
• Список литературы
• оптический кабель сеть магистраль


Введение

В настоящее время связь - один из наиболее быстро развивающихся элементов инфраструктуры общества. Телекоммуникационные технологии как самостоятельное понятие возникли в середине века, но уже сейчас наблюдается их проникновение во все сферы человеческой деятельности. Не осталась в стороне от этого процесса и транспортная система нашей страны.

Волоконно-оптическая система передачи (ВОСП)-это проводная система передачи, в которой все виды сигналов передаются по волоконно-оптическому кабелю. По комплексу своих параметров (скорость передачи, помехоустойчивость, защищенность сведений) ВОСП является наилучшей системой передачи.

Быстрое и широкое внедрение ВОСП обусловлено рядом преимуществ данных систем.

Основные преимущества ВОСП следующие:

1. Широкая полоса пропускания (полоса пропускания оптического диапазона 187,5 ТГц);

2. Низкое значение коэффициента затухания оптического кабеля в широкой полосе частот, что позволяет обеспечивать большие длины регенерационных участков, значительно сократить или исключить ретрансляторы;

3. Высокая защищенность от внешних электромагнитных помех (оптическая связь не восприимчива к любым внешним и перекрестным электромагнитным помехам, не генерирует собственные электрические шумы);

4. Неограниченные запасы сырья для производства ОВ (кварц) , малая металлоемкость и отсутствие дефицитных материалов (медь, свинец) в оптическом кабеле;

5. Малые размеры и масса ОК, что снижает затраты на его транспортировку и прокладку;

6. Высокая защищенность от несанкционируемого доступа в связи с малой интенсивностью рассеиваемого излучения;

7. Высокая надежность и безопасность, обусловленная отсутствием коротких замыканий;

8. Пригодность прокладки ОК по существующим трассам, возможность при совершенствовании технологии оптической передачи наращивания пропускной способности уже проложенного ОК.



1. Описание проектируемого участка линии

Участок Ушумун-Белогорск, Забайкальской железной дороги состоит из станций:

-Белогорск

-Украина

-Серышево

-О.п.Зейский

-Арга

-Михайло-Чесноковская

-Свободный

-Усть-Пера

-О.п.Юхта

-Бузули

-О.п.Дом отдыха

-Ледяная

-О.п.Джатва

-О.п.Селеткан

-Шимановская

-Петруши

-Берея

-Мухинская

-О.п.Переселенческий

-Ту

-Сиваки

-Ушумун

Расстояние между станциями:



Рис.1 Расстояние между станциями Белогорск-Ушумун.

Эксплуатационная длина участка составляет 264 км.

Географическое положение

Проектируемая ВОЛП будет проходить на территории Амурской области. Территория Амурской области преимущественно гористая, расположена между Становым хребтом (высота до 2313 м) на севере и рекой Амур на юге. Параллельно Становому хребту проходит цепь хребтов: Янкан, Тукурингра, Соктахан, Джагды. Вдоль восточной границы протягиваются хребты: Селемджинский, Ям-Алинь, Турана. На севере области расположена Верхнезейская равнина, на юге центральной части -- Амурско-Зейская равнина, на юге -- Зейско-Буреинская равнина.

Климат

Умеренный климатический пояс. Муссонный дальневосточный климат. Средняя температура января: -30.2°С. Средняя температура июля: +20.8°С.

Административно-хозяйственная структура железнодорожного участка.

Управление Забайкальской железной дороги находится в г.Чита.

План трассы проектируемого участка представлен в рис.1 графического материала.



2. Топология сети

При однонаправленном кольце каждый входной поток направляется вокруг кольца в двух направлениях, а на приемной стороне, осуществляется выбор лучшего сигнала. Для построения кольца используются два волокна. Передача по всем основным путям происходит в одном направлении (например, по часовой стрелке), а по всем резервным - в противоположном (деление на основной и резервный пути здесь является условным, так как они оба равноправны). Поэтому такое кольцо называется однонаправленным.

Рис.2 Топология «Однонаправленное кольцо».



3. Выбор марки оптического кабеля

При выборе типа оптического кабеля следует отдавать предпочтение кабелям со стандартным волокном, обеспечивающим работу систем STM-1/16.Согласно заданию рабочая длина волны 1,55 мкм. Так как участок электрифицирован, то целесообразно применить самонесущий кабель для подвески на опорах контактной сети. Выбираем кабель «Трансвок» ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5).

ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5) - самонесущий оптический кабель с внешней оболочкой из полиэтилена, с защитными покровами из арамидных нитей, внутренней оболочкой из полиэтилена, сердечником, состоящим из 4 оптических и 2 заполняющих модулей с номинальным диаметром 2,4 мм, скрученных вокруг стеклопластикового прутка, с 12 одномодовыми оптическими волокнами со смещенной дисперсией, соответствующими рекомендациям МСЭ-Т G.652 и с 4 одномодовыми оптическими волокнами со смещенной ненулевой дисперсией, соответствующих рекомендациям ITU-Т G.655. Кабель предназначен для подвески на опорах контактной сети и линий автоблокировки железных дорог, на опорах линий электропередачи (ЛЭП) до 110 кВ и воздушных линиях связи и эксплуатации при температуре окружающей среды от минус 60⁰С до плюс 70⁰С.



Таблица 1. Характеристики оптического волокна.

Таблица 2. Основные технические параметры оптического кабеля ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5).

Параметры
Число оптических волокон	16
Номинальный диаметр Ск, мм	7,8
Наружный диаметр, мм	14
Длительное допустимое растягивающее усилие, кН	10
Удельная масса, кг/км	154
Строительная длина, м	4000



4. Выбор системы передачи по оптическому кабелю

Расчет требуемого числа каналов.

Таблица 3. Расчет необходимого количества потоков

Номер по порядку	Станция	Количество потоков Е1, Выделяемых на станции
1	Белогорск	16
2	Украина	4
3	Серышево	16
4	О.п.Зейский	4
5	Арга	4
6	Михайло Чесноковская	4
7	Свободный	16
8	Усть-Пера	4
9	О.п.Юхта	4
10	Бузули	16
11	О.п.Дом отдыха	4
12	Ледяная	16
13	О.п.Джатва	4
14	О.п.Селеткан	4
15	Шимановская	16
16	Петруши	4
17	Берея	4
18	Мухинская	16
19	О.п.Переселенческий	4
20	Ту	4
21	Сиваки	4
22	Ушумун	4
Общее количество потоков Е1, выделяемых на станции	172

На основании рассчитанного общего числа потоков Е1 производится выбор типа системы передачи.

Для STM-1 - 63 потока Е1;

для STM-4 - 252 потока Е1;

для STM -16 - 1008 потока Е1.

Для рассматриваемого участка пути требуемое количество потоков Е1 равно 172, следовательно, выбираем систему передачи типа STM-4 со скоростью передачи 622,08 Мбит/с.



5. Расчет длины регенерационного участка

Величина в основном определяется двумя факторами: потерями и дисперсией в оптическом волокне.

Длина регенерационного участка, определяемая затуханием линии, рассчитывается по формуле

, км (1)

где П - энергетический потенциал аппаратуры, дБ (24дБ);

- потери в разъемном соединении (коннекторе); используются для подключения приемника и передатчика к оптическому кабелю (0,3 дБ);

- потери в неразъемных соединениях, дБ (0,01-0,03 дБ), выберем 0,02дБ

- коэффициент ослабления оптического волокна, дБ/км (0,22дБ/км);

- строительная длина оптического кабеля, км (4).

(2)

Дисперсионные явления в волоконном световоде приводят к появлению межсимвольной интерференции, для уменьшения которой необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:

(3)

где В - скорость передачи информации;

- уширение импульса в кабеле длиной 1 км.

Исходя из условия отсутствия межсимвольной интерференции, длина регенерационного участка определится:

(4)

где В - скорость передачи информации, Мбит/с;

- уширение импульса, пс/км.

Уширение импульса в одномодовых световодах определяется величиной хроматической дисперсии и рассчитывается по формуле

(5)

где - ширина спектра источника излучения, нм;

D() - хроматическая дисперсия, D() =18 пс/(нм км).

(6)

Целью расчета является определение максимальной длины регенерационного участка при условии одновременного выполнения неравенств 3 и 4.Из расчетов берем наименьшую длину регенерационного участка l_р = 104км.

Исходя из полученного результата, производится расстановка линейных регенераторов на расстоянии не более допустимой длины регенерации на крупных станциях (Мухинская, Бузули).

Регенерационные участки:

Ушумун-Мухинская-76км.

Мухинская-Бузули-87км

Бузули-Белогорск-88км.

6. Разработка схемы организации связи

Первичная сеть связи определяет следующие качественные характеристики: надежность, пропускную способность, управляемость, технико-экономические показатели. Критериями оптимального построения первичных сетей являются стоимость и надежность, причем для ж.д. первичных сетей целесообразно исходить из надежности.

Расширение ВОЛС привело к постепенной замене трехуровневого представления первичных сетей (магистральной, зоновой, местной) к двухуровневой (транспортная или абонентская сети).

Принципы построения первичной сети: сеть должна быть цифровой на всех уровнях; линии передачи необходимо организовывать только на основе стандартных цифровых каналов и трактов; необходимо создать такую структуру первичной сети, чтобы имелась возможность использования ее для любых вторичных сетей общего пользования; топология первичной сети должна экономично реализовывать структуры всех вторичных сетей и быть оптимальной с точки зрения их интеграции; сеть должна обеспечивать возможность существенного расширения пропускной способности для внедрения новых технологий предоставления пользователю новых услуг.

Функциональная сеть строится с использованием следующих модулей.

Мультиплексор ввода/вывода (ADM).ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и терминальный мультиплексор. Он позволяет вводить/выводить соответствующие им каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях, а также осуществлять замыкание канала приема на канал передачи на обеих сторонах ("восточной" и "западной") в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Все это дает возможность использовать ADM в топологиях типа кольца.

Функциональная сеть связи разрабатывается на основе выбранной топологии сети и технических возможностей аппаратуры с целью получить наиболее экономичный вариант организации нужного числа каналов между соответствующими пунктами.

Схема организации связи представлена на листе 3 графического материала.



7. Разработка схемы конфигурации сети

7.1 Мультиплексоры с функцией вставки и выделения (ADM 1/1, ADM-4/1)

ADM рассчитан на выполнение функций мультиплексирования и демультиплексирования, обеспечивая выделение отдельных первичных сигналов из оптического линейного сигнала. С этой целью могут быть установлены, с одной стороны, соединения между первичными портами и линейными портами и, с другой стороны, соединения между двумя линейными портами, как показано на рисунке:

Рис. 3 Работа ADM мультиплексора

В направлении приема, блоки TIU или SIU в первичных портах вставляют первичные сигналы в соответствующие AU/TU и в цикл STM-1 и далее записывают их на шину ADD. SIU на линейных портах также записывают сигналы STM-4 после оптоэлектрического преобразования и обработки на шину ADD.

Данные, поступающие на шину ADD, обрабатываются блоками обработки указателей (PPU) для обеспечения того, чтобы блокам AU и TU, содержащимися в сигналах, назначалась фиксированная позиция. PPU записывают обработанные сигналы STM-1 на шину SYNC.

CMU считывает данные с шины SYNC, выполняет требуемые функции переключения и записывает результат на шину DROP. CMU устанавливает неблокирующие соединения для каналов AU/TU.

Сменные блоки в линейных и первичных портах в заключение считывают данные на шину DROP и обрабатывают их для передачи.

Для генерации и обработки тактовых импульсов используется CCU-X3 в ADM-1/1 и ADM-4/1 (соответственно в SIU-1 или SIU-4). При наличии в сетевом элементе двух CCU-X3 возможно дублирование источника тактовых сигналов.

В мультиплексоре ADM-1/1 блоки SIU-1 используются в линейных портах. В остальном функция совпадает с ранее описанной для ADM-4/1.

Для эксплуатации мультиплексоров с функцией вставки и выделения ADM-1/1 и ADM-4/1 и контроля их работы могут быть использованы интерфейс Q (Q3) и интерфейс PC.

Пример конфигурации для ADM-4/1 приведен на рисунке 4:

Рис.4 Конфигурация ADM 4/1

Количество первичных портов зависит от варианта применения. Максимальное количество ограничено емкостью полки и пропускной способностью шины. ADM-1/1 или ADM-4/1 для установки сменных блоков первичного потока может быть использовано до 12 позиций в полке. Это позволяет осуществлять подачу, например, до 12 первичных потоков STM-1. Возможны также различные комбинации плезиохронных и синхронных первичных интерфейсов.

Количество фактически доступных портов может превышать число портов, одновременно находящихся в активном состоянии. Это возможно, например, в ситуации, когда отдельные порты используются только для временного переноса нагрузки. При этом они могут вводиться в действие по мере необходимости.

7.2 Мультиплексор ввода/ выделения - SMS-600V

Мультиплексор SMS-600V является неотъемлемой частью семейства оборудования EZAN и NEC синхронной цифровой иерархии.

В конструкции отражаются технологические новшества, поддерживающие международные требования стандартов SDH, и новые требования к телекоммуникационным сетям.

Управление, контроль, конфигурирование и обслуживание мультиплексора осуществляется с местного терминала обслуживания (LCT) или дистанционно через систему управления сетью (NMS).

Параметры SMS-600V:

-интерфейс линии: STM-1;

-составляющий интерфейс: 2048 Кбит/с;

-режим резервирования магистрального сигнала: двунаправленный необратимый;

-источник синхронизации:

а) первый приоритет: западная линия;

б) второй приоритет: восточная линия;

в) третий приоритет: запоминание.

типы резервирования: при отказе линии переключение на резерв магистрального сигнала обеспечивает быстрый отклик сети, позволяющий продолжать без перерыва работу; при отказе линии или узла функция маркера синхронизации поддерживает синхронизацию узлов.

служебный канал:

а) внутренний метод для OW: полный опрос;

б) для служебной линии используется байт заголовка: байт Е1.

удаленный доступ:

а) канал удаленного доступа (встроенный управляющий канал (ЕСС)): DCCr (D1-D3);

б) режим удаленного доступа: стандартный удаленный доступ (удаленный доступ по адресу в LCT).

Пример конфигурация для SMS-600V с функцией ввода/ выделения приведен на рисунке 5:

Рис.5 Конфигурация для SMS-600V с функцией ввода/ выделения

7.3 Мультиплексоры SMS-150C

SMS-150C является мультиплексором синхронной цифровой иерархии третьего поколения, разработанным в качестве составной части серии SDH изделий, выпускаемых NEC. В нем используются функции мультиплексора STM-1, что позволяет обеспечить большую универсальность в сетевых приложениях. Конкретные функции SMS-150C определяются конфигурацией.

В дополнение ко всем SDH сигналам, вплоть до уровня STM-1, SMS-150C также мультиплексирует плезиохронные составляющие сигналы 2М в синхронный линейный сигнал STM-1.

SMS-150C поддерживает следующие режимы работы: линейный режим STM-1 и режим SNC-P STM-1 (подсеть с резервированием пути).

Рис.6 Схема конфигурации SMS-150C

Схема конфигурации сети представлена на листе 4 графического материала.



8. Проектирование сети синхронизации

Элементы сетей требуют синхронизации, так как передаваемый ими оптический сигнал является синхронным. Однако потеря синхронизации сетевыми элементами СЦИ не приводит к возникновению проскальзываний. Это обусловлено тем фактом, что полезная нагрузка в СЦИ передается асинхронно. Для идентификации начала кадра СЦИ используют указатели. Несовпадение скоростей передачи и приема вызывает изменение в указателе.

Допустим, передающий сетевой элемент (CЭ) работает быстрее приемного, тогда последний создает отрицательное выравнивание указателя и сдвигает полезную нагрузку вперед на один байт (8 бит). Т.о. приемный СЭ подстраивается под передающий без потери информации. Аналогично, если передающий СЭ более медленный, чем приемный, вводится положительное выравнивание указателя на один байт.

Однако выравнивание указателя может привести к возникновению джиттера и вандера в передаваемом сигнале. Джиттер - быстрое(>10 Гц ) изменение фазы сигнала ( “дрожание фазы “). Вандер - медленное (<10Гц) изменение фазы сигнала (“дрейф фазы”). Избыточный джиттер может привести к потере кадровой синхронизации. Избыточный вандер может вызвать проскальзывание на оконечном оборудовании.

Поэтому целью синхронизации сетей СЦИ является ограничение числа выравниваний указателя, осуществляемых СЭ СЦИ. Это достигается использованием более стабильных тактовых генераторов на всей сети.

Сеть СЦИ проектируется для работы в псевдосинхронном режиме, когда не все задающие генераторы в сети синхронизированы от одного и того же ПЭГа, но каждый ПЭГ должен соответствовать стандарту ЕСЭ 300-462-6 (по заданию высшим источником синхронизации является ПЭГ г.Хабаровск).

Для фильтрации (подавления) блужданий (МОВИ) и дрожаний (ДВИ) фазы в линях связи используемый ведомый задающий генератор (ВЗГ)-по заданию два ВЗГ в г.Белогорск и г.Тында. Выходы ВЗГ соединяются непосредственно с входом мультиплексора. В качестве источников опорных сигналов для мультиплексоров используются следующие источники синхросигналов:

-внешний опорный синхросигнал от ВЗГ на-2048 МГц (входной сигнал ТЭ)

-смежный поток данных STM-16 или STM-1 (входной сигнал Т1)

-внутренний кварцевый генератор сетевого элемента (мультиплексора)

Алгоритм автоматического перехода на резервные уровни синхронизации при линейной структуре построения сети связи в пределах участка работает при следующих допущениях:

- способ прокладки кабеля ВОЛС участка - по опорам контактной сети и в грунте;

- степень надежности ПЭГ и ВЗГ гарантированно выше надежности сетевого элемента.

Исходя из перечисленного, наиболее вероятной причиной пропадания синхросигнала на сети будет в порядке убывания:

- неисправность или обрыв кабельной магистрали;

- выход из строя сетевого элемента;

- выход из строя ПЭГ или ВЗГ.

Схема синхронизации изображена на листе 5 графического материала.



8.1 Конфигурация цепей синхронизации при отсутствии аварии и при различных авариях

Таблица 4 Конфигурация цепей синхронизации в нормальном режиме.

№ пп	Пункт установки оборудования ОТС	КС	Сэ сети ОТС	ADM -4/1	ВЗГ	ПЭГ
	Хабаровск
1	Белогорск
2	Украина
3	Серышево
4	О.п. Зейский
5	Арга
6	Михайло-Чесноковская
7	Свободный
8	Усть-Пера
9	О.п.Юхта
10	Бузули
11	О.п.Дом отдыха
12	Ледяная
13	О.п.Джатва
14	О.п.Селеткан
15	Шимановская
16	Петруши
17	Берея
18	Мухинская
19	О.п.Переселенческий
20	Ту
21	Сиваки
22	Ушумун
	Тында



Таблица 5. Реконфигурация цепей синхронизации при аварии ПЭГ.

№ пп	Пункт установки оборудования ОТС	КС	Сэ сети ОТС	ADM -4/1	ВЗГ	ПЭГ
	Хабаровск
1	Белогорск
2	Украина
3	Серышево
4	О.п. Зейский
5	Арга
6	Михайло-Чесноковская
7	Свободный
8	Усть-Пера
9	О.п.Юхта
10	Бузули
11	О.п.Дом отдыха
12	Ледяная
13	О.п.Джатва
14	О.п.Селеткан
15	Шимановская
16	Петруши
17	Берея
18	Мухинская
19	О.п.Переселенческий
20	Ту
21	Сиваки
22	Ушумун
	Тында



Таблица 6. Реконфигурация цепей синхронизации при аварии ПЭГ и первого ВЗГ.

№ пп	Пункт установки оборудования ОТС	КС	Сэ сети ОТС	ADM -4/1	ВЗГ	ПЭГ
	Хабаровск
1	Белогорск
2	Украина
3	Серышево
4	О.п. Зейский
5	Арга
6	Михайло-Чесноковская
7	Свободный
8	Усть-Пера
9	О.п.Юхта
10	Бузули
11	О.п.Дом отдыха
12	Ледяная
13	О.п.Джатва
14	О.п.Селеткан
15	Шимановская
16	Петруши
17	Берея
18	Мухинская
19	О.п.Переселенческий
20	Ту
21	Сиваки
22	Ушумун
	Тында



Таблица 7 Реконфигурация цепей синхронизации при аварии ПЭГ и второго ВЗГ.

№ пп	Пункт установки оборудования ОТС	КС	Сэ сети ОТС	ADM -4/1	ВЗГ	ПЭГ
	Хабаровск
1	Белогорск
2	Украина
3	Серышево
4	О.п. Зейский
5	Арга
6	Михайло-Чесноковская
7	Свободный
8	Усть-Пера
9	О.п.Юхта
10	Бузули
11	О.п.Дом отдыха
12	Ледяная
13	О.п.Джатва
14	О.п.Селеткан
15	Шимановская
16	Петруши
17	Берея
18	Мухинская
19	О.п.Переселенческий
20	Ту
21	Сиваки
22	Ушумун
	Тында



Таблица 8 Реконфигурация цепей синхронизации при аварии ПЭГ и двух ВЗГ.

№ пп	Пункт установки оборудования ОТС	КС	Сэ сети ОТС	ADM -4/1	ВЗГ	ПЭГ
	Хабаровск
1	Белогорск
2	Украина
3	Серышево
4	О.п. Зейский
5	Арга
6	Михайло-Чесноковская
7	Свободный
8	Усть-Пера
9	О.п.Юхта
10	Бузули
11	О.п.Дом отдыха
12	Ледяная
13	О.п.Джатва
14	О.п.Селеткан
15	Шимановская
16	Петруши
17	Берея
18	Мухинская
19	О.п.Переселенческий
20	Ту
21	Сиваки
22	Ушумун
	Тында

8.2 Расчет стабильности генератора

Нарушения синхронизации в системе СЦИ приводят к смещениям указателей. Рассмотрим, как это связано с основным параметром синхросигнала - ошибкой временного интервала и рассчитаем требуемую стабильность генератора по заданному времени возникновения одного смещения указателей.

Рис. 7 Ошибка временного интервала

Время, необходимое для передачи одного бита, составляет:

,c, (7)

где В=- скорость передачи информации, бит/с.

Поскольку смещение указателей административного блока предусматривает смещение трех байтов или 24 битов, то одно смещение указателей составляет временной сдвиг (ошибку временного интервала - ОВИ):

ОВИ = 24t_б=241,60810^-9=3,85910^-8, с, (8)

Тогда стабильность генератора (рассинхронизация сети) определится:

, 9)

где t_с=1,07 - время возникновения одного смещения,(выбирается согласно заданному варианту) ,Мбит/с.

f =

В результате расчета можно сделать вывод, что требуемая стабильность генератора должна быть не хуже, чем 10^-11.

9. Выбор схемы управления сетью

Система управления магистральной цифровой сети связи на участке представляет собой централизованную систему, построенную в соответствии с существующей иерархической структурой управления железнодорожным транспортом, и состоящей из следующих основных компонентов: регионального (дорожного) центра управления (РЦУ) и распределенных элементов доступа к цифровой сети связи.

Система управления магистральной цифровой сети связи ОАО «РЖД» предназначена для обеспечения эффективного функционирования всех участков сетей связи, входящих в состав взаимоувязанной сети связи, рационального использования и развития связных ресурсов в целях наилучшего удовлетворения нужд Федерального железнодорожного транспорта в услугах связи. При этом должно обеспечиваться скоординированное экономически эффективное управление сетями связи, находящимися в ведении различных операторов в повседневных условиях и централизованное управление всеми связными ресурсами железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях.

На линии для управления элементами сети в пределах дороги существует региональный центр управления, расположенный в Управлении железной дороги, который должен выполнять следующие функции:

- осуществлять оперативное руководство управлением и эксплуатацией зоны магистральной сети связи и вторичных сетей связи;

- обеспечивать создание и ведение банка данных, содержащего сведения обо всех связных ресурсах дороги;

- обеспечивать учет ресурсов сетей дороги и планирование их использования в чрезвычайных условиях;

- обеспечить в рамках зоны ответственности взаимодействие с другими операторами сетей связи, а также согласование и координацию действий нескольких операторов по управлению сетями связи при их заинтересованности;

- осуществлять оперативный контроль за состоянием работы сетей связи в пределах дороги;

- проводить техническое обслуживание установленного оборудования магистральной сети и оборудования центра;

- руководить проведением регламентных и аварийно- восстановительных работ;

- обеспечивать поддержку сетевого программного обеспечения, разработку и ведение базы данных;

- обеспечивать сбор статических данных и анализ функционирования сетей связи дороги с целью подготовки предложений по их совершенствованию;

- осуществлять непосредственное управление участками МЦСС дороги;

- обеспечивать потребителей услуг железнодорожной связи ресурсами зоны магистральной сети связи для проведения сеансов связи с требуемым качеством;

- осуществлять контроль магистральных каналов, трактов, включая анализ производительности, перераспределение трафика;

- планировать мероприятия по подготовке сетей связи к функционированию в чрезвычайных ситуациях;

- обеспечить информационную безопасность системы управления магистральной цифровой сети связи на участке.

Управление сетью внутри дороги осуществляется по DataCommunicationsChannel (DCC- встроенный канал связи).

В случае выхода из строя оборудования или кабельных магистралей РЦУ в Управлении железной дороги, функция управления сетью на участке осуществляется с помощью переносного крафт-терминала с соответствующим программным обеспечением. Базовая линейная бригада выезжает до сетевого элемента (мультиплексора) и через интерфейс RS-232 подключает крафт-терминал к транспортной сети для дистанционного управления.

Схема подключения оборудования в РЦУ представлена на рисунке 10.

Рис. 8 Схема подключения оборудования в РЦУ

Программное обеспечение ITM-SC обеспечивает функции управления сетевыми элементами. ITM-SC - это централизованная система управления, способная в различных конфигурациях контролировать работу до 200 сетевых элементов. Система в реальном времени позволяет пользователю обслуживать, конфигурировать и контролировать как сетевые элементы SDH, так и их отдельные компоненты.

Система ITM-SC обеспечивает возможность создания резервных ресурсов в узлах, а также обслуживает структуры базы данных по текущим и предыдущим аварийным сигналам и по конфигурации всех сетевых элементов сети SDH в области ее действия. Система также обеспечивает возможность дозагрузки программного обеспечения новых СЭ в удаленные сетевые элементы сети SDH с одного центрального процессора. Связь между ITM-SC и элементами сети SDH осуществляется через шлюзовые сетевые элементы.

Система ITM-SC способна выполнять следующие функции:

- обеспечение сетевых элементов данными, необходимыми для надлежащего выполнения работы. Они хранятся в базе данных ITM-SC. Пользователь может изменять их и, используя эти новые данные, вносить изменения в конфигурацию элементов сети;

- регулировка (конфигурация) трафика путем конфигурирования элементов кросс-коммутации внутри управляемых элементов сети SDH (система ITM-SC хранит записи обо всех схемах кросс - коммутации управляемых сетевых элементов);

- обработка аварийных сигналов и событий (для предотвращения снижения качества обслуживания и устранения возможных неисправностей необходимо постоянно наблюдать за состоянием элементов сети, а также всех ее составляющих частей);

- контроль качества предусматривает непрерывное наблюдение за параметрами оборудования SDH;

- возможности тестирования (управление тестированием обеспечивает правильное функционирование как элементов сети SDH в пределах области действия ITM-SC, так и самой системы управления ITM-SC);

- обеспечение безопасности - это защита от несанкционированного доступа (данная функция также предоставляет возможность операторам определить круг своих задач в этой области, т.к. доступ к ITM-SC и рабочим станциям могут получить только авторизированные пользователи посредством кода доступа пароля, а приоритеты определяются администратором системы);

- средства поддержки заказчика (ITM-SC обладает целым рядом функциональных возможностей, которые предусматривают автоматизацию выполнения сложных задач и обычно осуществляются посредством многочисленных однообразных операций);

- услуги на уровне управления сетью для ITM-NM (ITM-SC может осуществлять управление элементами и в автономном режиме, и в качестве промежуточного устройства между элементами сети SDH и системой управления сетью, используя услуги ITM-SC, может автоматически устанавливать соединения «точка-точка», так называемые «трейлы», и контролировать состояние всей сети, используя информацию о событиях и аварийных сообщениях).

Схема управления сетью приведена на листе 6 графического материала.



10. Расчет надежности оптической магистрали

Проблема обеспечения надежности весьма актуальна для волоконно-оптических систем передачи (ВОСП), предназначенных для больших объемов информации и имеющих большую длину участков регенерации, т.е. более протяженные участки обслуживания. Поэтому очень важно предварительно рассчитать их надежность с тем, чтобы обеспечить требуемые показатели в процессе эксплуатации аппаратуры ВОСП, особенно если она отечественная, то есть имеет менее надежную по сравнению с зарубежной элементную базу и, как правило, не предусматривает защитного переключения.

В нашей стране и за рубежом обычно используют ЦСП для уплотнения оптического кабеля. Согласно рекомендациям G.821 и G.921 МСЭ-Т качество ЦСП по критерию ошибок делят на три категории:

- связь приемлемая с К_ош<10^-6;

- связь некачественная 10^-6< К_ош<10^-3 (фиксирование отказового состояния в аппаратуре);

- связь неприемлемая с Кош > 10^-3 (фиксирование отказового состояния, аварии в аппаратуре).

Существуют различные стратегии технического обслуживания ВОСП, основанные на использовании при восстановлении неисправности тех или иных категорий.

Показатели надежности:

- надежность объекта - его свойство сохранять во времени и устанавливаемых пределах значения всех параметров, характеризующих качество передачи информации в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования;

- комплексный показатель надежности - коэффициент готовности К_г, определяющий вероятность работоспособности объекта в произвольный момент времени (кроме планируемых периодов, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается);

- безотказность - свойство системы передачи (СП) непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Ее характеризуют два показателя:

а) наработка на отказ Т_о - среднее время между отказами системы (элемента), ч.;

б) интенсивность отказов Л - среднее количество отказов в единицу времени, 1/ч;

- для восстановления объектов одним из важнейших свойств, составляющих надежность, является ремонтопригодность - приспособленность СП к предупреждению неисправности, обнаружению ее характера и устранению последствий путем проведения ремонтных работ и технического обслуживания (характеризуется средним временем восстановления V, затрачиваемым на обнаружение, поиск, причины и устранение последствий отказа, ч.);

- для обеспечения высокого коэффициента готовности при расчете надежности ВОСП удобно в качестве комплексного показателя надежности выбрать коэффициент простоя К_п, определяющий вероятность того, что система окажется в неработоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов.

Коэффициент простоя однозначно связан с коэффициентом готовности:

К_п =1-К_г

Он характеризует безотказность (через Л) и ремонтопригодность (через V).

Требуемые показатели качества и надежности для магистральной первичной сети (СМП) ВСС РФ с максимальной протяженностью L_m = 12500 км (без резервирования) приведены в таблице 8.

Таблица 9 Показатели качества и надежности для СМП

Показатель надежности	Оборудование линейного тракта СМП
Коэффициент готовности, Кг	>0,920
Среднее время между отказами, ч	>40
Время восстановления, ч	Для НРП: < 2,500 ч Для ОРП: < 0,500 ч Для кабеля: < 10,000 ч

10.1 Расчет интенсивности отказов и среднего времени наработки на отказ тракта

Для определения интенсивности отказов линейного тракта определяют сумму интенсивностей отказов НРП, ОРП и кабеля:

Л_СИСТ=Л_НРП•Q_НРП+Л_ОРП•Q_ОРП+Л_КАБ•L (10)

где Л_НРП - интенсивности отказов НРП; Л_ОРП - интенсивности отказов ОРП; Q_НРП - количество НРП; Q_ОРП - количество ОРП; Л_КАБ - интенсивность отказов одного километра кабеля; L - протяженность магистрали, км.

Таблица 10 Интенсивности отказов элементов

Наименование элемента	НРП	ОРП	Кабель
Л, 1/ч	3•10-8	10-7	5•10-8 на1 км
V(СЦИ), ч	2,5	0,5	<10,0

Среднее время безотказной работы линейного тракта определяют по формуле:

(11)

Так как Т_0СИСТ должно быть выражено в годах, то получим:

(12)

10.2 Расчет вероятности безотказной работы

Вероятность безотказной работы в течение заданного промежутка времени t1=24 (сутки), t2 = 720 (месяц) и t3 = 8760ч (год) находят по формуле

(13)

10.3 Расчет коэффициента готовности

Коэффициент готовности рассчитывается по формуле.

(14)

где V_СИСТ - среднее время восстановления связи системы.

Среднее время восстановления связи системы определяется по формуле

(15)

Исходя из данных, приведенных в таблице 11.1 коэффициент готовности для систем связи:

_m >0,920 для L_m = 12500 км.

Рассчитанный коэффициент готовности больше требуемого, можно сделать вывод, что расчетный коэффициент готовности удовлетворяет требуемым показателям качества и надежности для первичной магистральной сети.



11. Расчет помехозащищенности цифровой линии передачи

11.1 Расчет допустимой вероятности ошибки в проектируемом линейном тракте

Переходные помехи и собственные шумы корректирующих усилителей регенераторов приводят к появлению цифровых ошибок в сигнале на входе приемной станции.

Каждая ошибка после декодирования в тракте приема оконечной станции приводит к быстрому изменению величины аналогового сигнала, вызывая неприятный для абонента щелчок в телефоне.

Экспериментально установлено, что заметные щелчки возникают при ошибках в двух старших разрядах кодовой группы ИКМ сигнала (первый разряд определяет знак, второй участвует в выборе первого номера сегмента). Качество связи считается удовлетворительным, если в каждом из каналов ТЧ наблюдается не более одного щелчка в минуту. Если частота дискретизации 8000 Гц, то по линейному тракту передается за 1 минуту 8000•60=480000 кодовых групп и опасными в отношении щелчков являются 2•480000=960000 старших разрядов. Если считать, что вероятность ошибки для любого символа одинакова, то вероятность ошибки для всего линейного тракта при условии, что за минуту не более одного из 960000 символов будет зарегистрировано ошибочно, должна быть:

При длине переприемного участка по ТЧ 2500 км допустимая вероятность ошибки на 1 км тракта составит:

С целью обеспечения более высокого качества передачи ITU-T рекомендовал при разработке цифровых систем руководствоваться нормой вероятности ошибки на 1 км цифрового линейного тракта 1•10^-10 , 1/км.

В этом случае допустимая вероятность ошибки для проектируемого линейного тракта длиной L определяется формулой:

(16)

11.2 Расчет ожидаемой помехоустойчивости проектируемой цифровой линии передачи

Помехоустойчивость цифровой линии передачи оценивается вероятностью возникновения ошибки при прохождении сигнала через все элементы цифрового линейного тракта.

Ошибки в регенераторах возникают практически независимо друг от друга, поэтому вероятность ошибки в цифровом линейном тракте можно определить как сумму вероятностей ошибок по отдельным участкам:

(17)

где р_ош.i- вероятность ошибки i-ro регенератор...