Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование системы управления и контроля сетевыми элементами транспортной сети связи

Реферат

Объектом исследования является проектируемый участок Западно - Сибирской железной дороги и Красноярской железной дороги Кемерово - Топки - Новокузнецк - Аскиз.

Целью данной курсовой работы является получение навыков проектирования системы управления, изучение функциональной и информационной архитектуры сети управления, произведение расчетов показателей ошибок каналов доступа, оптических трактов и мультиплексных секций, определение коэффициента простоя сети управления.

В ходе выполнения курсового проекта использовалась программа Microsoft Office Word 2007, для разработки схем - Microsoft Office Visio 2003.

Введение

Существует необходимость развития и модернизации транспортной сети связи.

Непринятие мер по модернизации остановит развитие сетей, приведёт к критическому состоянию с износом оборудования. В результате через несколько лет сеть перестанет в полной мере выполнять свои функции и удовлетворять растущие потребности ОАО "РЖД".

Общие принципы развития первичной транспортной сети приводятся в «Концепции развития первичной сети связи ОАО РЖД».

Целью Концепции является определение основных принципов, направленных на выполнение задач. Основная стратегическая задача развития заключается в резком увеличении пропускной способности сети связи и создания базы для её дальнейшего роста в перспективе. При этом должны обеспечиваться высокое качество и надёжность предоставляемых услуг. Эта задача основана на следующих факторах:

а) внедрение новой системы корпоративного управления ОАО "РЖД";

б) развитие корпоративной и региональной информатизации;

в) развитие автоматизации ряда технологических процессов железнодорожного транспорта;

г) развитие и существенное расширение участков скоростного движения (с продолжением этого развития в перспективе), развитие высокоскоростного движения;

д) усиление требований к безопасности движения (возрастание террористических угроз и др.).

Перечисленные факторы определяют основную стратегическую задачу развития, заключающуюся в резком увеличении пропускной способности сети связи и создания базы для её дальнейшего роста в перспективе. При этом должны обеспечиваться высокое качество и надёжность предоставляемых услуг.

Технологическое развитие должно базироваться на следующих общих принципах:

а) развитие должно быть поэтапным;

б) реализация каждого последующего этапа должна производиться без нештатных перерывов действующих связей;

в) развитие должно носить инновационный характер;

г) развитие должно учитывать мировые тенденции.

Регламентирующими документами по связи в РФ являются федеральные законы, постановления правительства и приказы Роскомнадзора и Минкомсвязи России.

Федеральные законы включают в себя:

а)Федеральный закон от 26.07.2006 № 149-ФЗ "Об информации, информационных технологиях и о защите информации";

б)Федеральный закон от 07.07.2003 № 126-ФЗ "О связи";

в)Федеральный закон от 27.12.2002 № 184-ФЗ "О техническом регулировании".

Наиболее оптимальным предоставляется вариант совместного использования оборудования SDH и WDM. Системы DWDM могут использоваться для передачи больших потоков информации, которые не требуют выделения на промежуточных узлах. Системы SDH и CWDM будут использоваться для передачи низкоскоростных потоков информации.

В качестве основного решения предлагается создание оптической транспортной платформы на базе технологии WDM, с использованием двух ее разновидностей: 1) плотного мультиплексирования с разделением по длинам волн (DWDM); 2) неплотного мультиплексирования с разделением по длинам волн (CWDM).

Такое решение, широко распространенное во всем мире и в нашей стране, позволяет многократно увеличить пропускную способность оптических линий, причем

постепенно по мере необходимости и без прерывания действующих связей. В настоящее время WDM является единственной технологией, удовлетворяющей этим требованиям.

1. Определение категорий промежуточных станций и сетевых узлов

По заданию на курсовую работу дан участок Западно - Сибирской железной дороги и Красноярской железной дороги, Кемерово - Топки - Новокузнецк - Аскиз.

Проектируемый участок изображен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Проектируемый участок железной дороги

Таблица 1.1 - Категории и взаимное расположение станций проектируемого участка

Название станции	Расстояние между смежными станциями, км	Категория станции	Класс Станции
Кемерово	-	Крупная участковая станция., Отделение дороги	3
Ишаново	13	Крупная участковая, грузовая	4
Топки	30	Крупная участковая, грузовая	1
Нацмен	25	Малая участковая промежуточная	5
Плотниково	19	Малая участковая промежуточная	5
Раскатиха	32	Малая участковая промежуточная	5
Ленинск-Кузнецкий 1	17	Малая участковая промежуточная	2
Байкаим	17	Малая участковая промежуточная	2
Ленинск-Кузнецкий 2	8	Малая участковая промежуточная	1
Полысаево	4	Крупная участковая	5
Проектная	6	Крупная участковая	2
Мереть	8	Малая участковая промежуточная	3
Белово	12	Крупная участковая, грузовая	1
Бочаты	20	Малая участковая промежуточная	2
Артышта 2	26	Малая участковая промежуточная	5
Трудоармейская	18	Малая участковая промежуточная	5
Красный камень	19	Крупная участковая	3
Черкасов камень	17	Малая участковая промежуточная	1
Прокопьевск	9	Малая участковая промежуточная	1
Зеньково	10	Малая участковая промежуточная	3
Спиченково	8	Малая участковая промежуточная	4
Калачево	13	Малая участковая промежуточная	5
Новокузнецк-Сортировочный	11	Малая участковая промежуточная	1
Новокузнецк	5	Крупная участковая, грузовая	1
Томусинская	28	Крупная участковая
Мыски	16	Малая участковая промежуточная	4
Междуреченск	20	Средняя участковая, грузовая	3
Ортон	65	Малая участковая промежуточная	4
Шора	54	Малая участковая промежуточная	4
Бирикчуль	50	Средняя участковая, грузовая	4
Аскиз	56	Крупная участковая, грузовая	3

На станции Кемерово находятся: Дистанция пути; Дистанция СЦБ; Дистанция электроснабжения; Дистанция гражданских сооружений; Ремонтное вагонное депо; Пассажирское вагонное депо.

На станции Топки находятся: Эксплуатационное локомотивное депо; Ремонтное локомотивное депо; Ремонтное вагонное депо.

На станции Белово: Эксплуатационное локомотивное депо; Эксплуатационное вагонное депо; Дистанция пути; Дистанция СЦБ; Дистанция электроснабжения; Ремонтное вагонное депо; Ремонтное локомотивное депо.

На станции Новокузнецк находятся: Эксплуатационное локомотивное депо; Дистанция пути; Дистанция СЦБ; Дистанция электроснабжения; Пассажирское вагонное депо. На станции Аскиз: Дистанция пути; Дистанция СЦБ

На остальных станциях располагается пост ЭЦ.

2. Выбор оборудования связи. Размещение оборудования вдоль оптоволоконной линии. Формирование мультиплексных секций, оптических трактов, усилительных участков оптической системы

Выбор оборудования связи

ADM является ключевым оборудованием для построения транспортной сети WDM. Оптические ADM представляют собой многофункциональные системы, объединяющие в себе функции не только передачи, но и коммутации. Они могут быть «без перестройки» и ROADM «с перестройкой». Реконфигурация ROADM в 3 раза компактнее, в 4 раза дешевле и в 3 раза меньше потерь оптической мощности.

ROADM обладает следующими функциями:

а) силекции и перестройки номиналов длин волн;

б) изменение значений номиналов длин волн;

в)динамическое управление оптической мощности лазеров;

г)контроль уровня оптического излучения приема оптических модулей за счет изменений коэффициента усиления оптических усилителей;

д)мониторинг состояния всех оптических каналов.

Мультиплексор ввода-вывода выбираем ROADM PL-1000RО. Мультиплексор PL-1000RO предлагает гибкие возможности маршрутизации по длинам волн, подходящие для следующих топологий сетей DWDM: кольцо, шина, ядро и края. Функциональные возможности перестраиваемого оптического мультиплексирования изделия PL-1000RO производства компании PacketLight реализованы на базе передовой технологии следующего поколения WSS (коммутация спектральных каналов).

Мультиплексор PL-1000RO перестраивается динамическим образом для ввода/вывода определенных длин волн в любом узле сети и позволяет изменение пропускной способности сетевого узла необходимым образом. Кроме того, изделие производит автоматическое выравнивание и стабилизацию мощности вводимых и транзитных спектральных каналов. Мультиплексор PL-1000RO оснащается эрбиевым волоконно-оптическим усилителем EDFA для усиления и эффективной передачи DWDM-сигналов на большие расстояния.

Цветные интерфейсы обозначаются по следующему алгоритму: nwx-Y,Z;

где n - число оптических каналов;

w - длина мультиплексной секции;

x - число секций ретрансляции;

Y - уровень КОО;

Z - тип оптического волокна (2 - G.652, 3 - G.653, 4 - G.655);

Для DWDМ оборудования: 16804-STM16,4.

Для CWDM оборудования: 4800- STM4,4.

Характеристики:

а) Гибкость введения/выведения спектральных каналов;

б) Автоматическое уравнивание мощности оптического излучения;

в) Ввод/вывод от 1 до 40 каналов (задается пользователем);

г) Поддержка 48 каналов в стандартном окне прозрачности ОВ (C-Band);

д) Топологии «кольцо» и «шина»;

е) Разнос каналов: 100 ГГц;

ж) Мониторинг оптической мощности для всех каналов;

з) Встроенный оптический канал мониторинга для дистанционного управления;

и) Потребляемая мощность не более,10Вт;

к) «1+1» резервирование;

л) Поддерживает все оптические и медные клиентские интерфейсы: STM1/4/16, OC-3/12/48, FE/GbE, 1/2/4G FC, 3G HD-SDI/HD-SDI/SD-SDI/DVB-ASI

Выбор каналообразующего оборудования с цветными интерфейсами

Система передачи NG SDH.

Эзан (NEC): SpectralWave U-Node BBM представляет собой мультисервисную платформу, поддерживающую оптическую передачу на уровне STM1/STM4/STM16/STM64.

Эта модель оснащаются трибутарными интерфейсами Е1, Е3, Е4, а так же портами Fast и Gigabit Ethernet. Данное оборудование может использоваться в качестве кросс-коммутатора уровня VC-12 и VC 4. В линейных модулях могут быть установлены интерфейсы, допускающие непосредственное подключение к системам DWDM.

Основные особенности:

а)поддержка различных топологий резервирования: 1+1 MSP, 2/4-Fiber MS-SPRing и SNCP;

б)гибкость полосы обеспечивается технологией GFP и VCAT;

в)поддержка пакетных колец (RPR);

г)интегрированный оптический усилитель мощностью до 44 дБм;

д_наличие специализированного регенератора оптического сигнала (U-Node REG);

е)интегрированное управление с помощью систем управления INC-100MS и Qport;

ж)совместимость интерфейсных плат с другими устройствами семейства SpectralWave U-Node;

з)возможность интеграции с системами WDM («цветные интерфейсы»).

Таблица 2.1 - Технические характеристики SpectralWave U-Node BBM

Резервирование сети
STM-64/16	2/4 волоконное кольцо MS-SPRing
STM-64/16/4/1	SNCP w/non-intrusive Линейное MSP
Каналы пользователя
Е1, Е2, F1	V.11 64 кбит/с со/противо-направленный
Байты D4-D12	V.11 576 кбит/с со/противо-направленный
Число портов	6
Емкость кросс-коннекта
512 x 512 VC-4 (80 Гбит/с)
Сцепка VC-4-4c, VC-4-16c
4032 x 4032 VC-12
Управление
Интерфейс локального терминала	Windows PC 19200 Бит/с, RS-232C
Интерфейс NMS	Qnx, Qecc
Физический интерфейс	Ethernet (10Base-T);DCCr (D1-D3); DCCm (D4-D12)
Протокол	TL1/OSI;TL1/OSI через TL1/IP
Внутренняя cлужебная связь
Интерфейс головных телефонов	4-х проводной, 200 Ом, несимметричный
Интерфейс телефонного аппарата	2-х проводной, 600 Ом, несимметричный
Интерфейс внешней служебной связи
Интерфейс головных телефонов	4-х проводной, 200 Ом, несимметричный
Интерфейс телефонного аппарата	2-х проводной, 600 Ом, несимметричный

Графическое представление транспортной сети NG SDH

Модель транспортной сети SDH представлена тремя самостоятельными по своей организации уровнями: уровень среды передачи; уровень трактов (маршрутов передачи информации); уровень каналов (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Транспортная сеть NG SDH

а) Уровень среды передач

В качестве основной среды передачи используется ВОЛС. Волоконная линия делится на секции: мультиплексная и секция регенерации.

Секция регенерации - сегмент сети, где представляется возможным помимо усиления сигнала до нормированной величины обеспечить восстановление его формы и временных соотношений.

Мультиплексная секция - логическое соединение между приемопередающим оборудованием, в котором производится сборка и разборка синхронных транспортных модулей.

В курсовой работе мультиплексная секция типа MS-L (80км).

По линии NG SDH передаются циклические сигналы длиной 125 мкс и информационная структура - синхронный транспортный модуль.

б) Уровень трактов

Уровень трактов сети SDH представлен двумя плоскостями: высокого и низкого порядков.

Виртуальные контейнеры высокого и низкого уровней представляют собой циклические цифровые ёмкости, предоставляемые под загрузку информационными данными с подходящими скоростями. Виртуальные контейнеры низкого порядка могут объединяться для размещения в виртуальные контейнеры высокого порядка. Понятие “виртуальности” этим цифровым блокам присвоено из-за специальных данных, называемых заголовками, в которых прописывается уникальный маршрутный идентификатор для адресного переноса каждого контейнера через транспортную сеть от источника информации до получателя.

в) Уровень каналов

Уровень каналов сети SDH обеспечивает интерфейсы для пользователей транспортной сети. Учитывая, что транспортная сеть SDH является частью первичной сети связи, на уровне каналов производится согласование с вторичными сетями (пользователями), например, с телефонными сетями через потоки цифровых данных 2,048 Мбит/с (обозначается Е1), с компьютерными сетями Ethernet на скоростях передачи 10, 100 и 1000 Мбит/с через сцепки виртуальных контейнеров и протоколы согласования (LAPS - Link Access Procedure SDH, GFP - Generic Framing Procedure). Создание и поддержка всех соединений в сети SDH и контроль всех функций обеспечиваются системой управления, имеющей сеть выделенных каналов связи и средства протокольного взаимодействия через эти каналы.

Схема транспортной сети заданного участка представлена в приложении А.

3. Характеристики оптоволоконных линий. Выбор сетевой топологий и алгоритмов конфигурации сетевыми топологиями и схем защиты от сбоев и отказов

Выбор оптоволоконных линий

Для стандартизации характеристик оптических волокон Международный Союз Электросвязи (МСЭ) разработал и принял ряд Рекомендаций (G651, G652, G653, G654, G655, G656, G 657).

При выборе оптического кабеля необходимо учитывать основные параметры: тип волокна и его размер, максимальное затухание в зависимости от длины световой волны, минимальная полоса пропускания, хроматическая дисперсия, а так же большое значение имеют и механические характеристики: стойкость к статическим и динамическим растягивающим усилиям, изгибам, осевым закручиваниям, раздавливающим усилиям, ударам и т.п.

Рисунок 3. 1 - Схема оптоволоконного кабеля

Оптические кабели связи должны удовлетворять следующим техническим требованиям и должны выбираться по следующим техническим характеристикам:

1) по условиям прокладки (применения):

а) кабели самонесущие для подвески и эксплуатации на воздушных линиях связи, на опорах электрифицированных железных дорог и на опорах линий автоблокировки (электропередачи - ЛЭП до 10 кВ);

б) кабели для прокладки и эксплуатации в грунте и на речных переходах.

2) по конструкции кабеля:

а)стандартное одномодовое волокно, имеющее длину волны с нулевой (несмещенной) дисперсией около 1310 нм, оптимизированное для использования на длине волны около 1310 нм, которое может быть применено в диапазоне около 1550 нм (рекомендация МСЭ-Т G.652);

б)одномодовое волокно со смещенной (ненулевой) дисперсией; точка нулевой дисперсии в нем смещена в диапазон более длинных волн (1565 - 1570 нм), (рекомендация МСЭ-Т G.655). Волокна могут одновременно работать как в третьем (1530 - 1565 нм), так и в четвертом (1565 - 1625 или 1565 - 1620 нм) окне прозрачности;

в)сердечники: профилированный с заложенными в пазы волокнами, оптические модули в виде трубок со свободно уложенными волокнами, ленточного типа, пучкового типа; микромодульного типа и др.;

г)водоблокирующие материалы, предотвращающие продольное распространение влаги;

д)оболочки, бронепокровы в соответствии с их функциональным назначением и областью применения должны обеспечивать герметичность и влагостойкость; механическую защиту; стойкость к избыточному гидростатическому давлению; защиту от грызунов; нераспространение горения;

е)номинальная строительная длина кабеля, указанная в технической документации производителя, должна быть не менее 2 км (кроме станционных кабелей);

На данном участке выбрали ВОК с волокнами Corning LEAF соответствующего рекомендации G.655.

3) по требованиям к электрическим характеристикам

Характеристики оптических волокон приведены в таблице 1;

Таблица 3.1 Характеристики оптического волокна

Параметр	Значение параметра
Фирменное обозначение	LEAF
Тип волокна	NZDSF+
Соответствие стандарту ITU-T	G.655
Рабочие окна прозрачности, мкм	1,53/1,56
Затухание, дБ/км: на длине волны, мкм: 1,31 l,383 (максимум ОН) 1,55 в окне, мкм: 1,285 ? 11,33 l,525 ? 1,565/1,575;1,565 ? 1,625	<0,5 <1,0/0,6 <0,25 Н/п 0,3/0,25
Прирост затухания при температуре от ?60 до +55/85?С, дБ	-/<0,05
Область ненулевой дисперсии, мкм, более	1,53
Хроматическая дисперсия на длине волны 1,55 нм, пс/(нм?км):	5
Изменение дисперсии в окне 1,55 мкм, пс/ (нм? км)	2,0?6,0
Дисперсия поляризованной моды PDM, псV/км, менее	0,2
Дисперсия PDM для протяженной линии, пс/V/км, менее	0,08
Вид профиля показателя преломления	Трезубец
Групповой показатель преломления: длине волны, мкм 1,55	1,469

4) по механическим характеристикам - стойкость

а )к растяжению;

б) к раздавливанию;

в) к изгибу;

г) к вибрационной нагрузке;

5) по надежности

а) срок службы оптических кабелей должен быть не менее 25 лет;

б) срок хранения в полевых условиях под навесом должен быть не менее 10 лет, в отапливаемых помещениях не менее 15 лет;

6) по условиям монтажа и эксплуатации -

а) кабель должен обеспечивать возможность его прокладки и монтажа при температуре до 10С (внутриобъектовые - не ниже 5С);

б) допустимый радиус изгиба волокна при монтаже должен быть не более 3 мм.

Выбор топологии

Управление алгоритмами конфигурации сетевых топологий и схем защиты от сбоев и отказов

Отказоустойчивое пакетное кольцо RPR (Resilient Packet Ring) стало решением, позволяющим избавиться от проблем нестыковки NGSDH с современным пакетным трафиком. Эта технология была призвана адаптировать специфику передачи современного пакетного трафика к системам передачи кольцевой топологии, в том числе и к NGSDH.

Как следует из названия, в основе RPR лежит использование систем передачи кольцевой топологии, чем и достигается близкая связь с технологией SDH. Как и в SDH, RPR использует двойное кольцо с передачей информации навстречу друг другу (рисунок 3.2). RPR формирует три типа пакетов, передаваемых по сети:

а)Пакеты данных (DATA)

б)Пакеты управления (CONTROL)

в)Пакеты глобального управления (FAIRNESS)

RPR наиболее эффективная транспортная технология для развертывания пакетных и TDM служб. Вдобавок RPR основана на кольцевой топологии, поэтому она может быть легко адаптирована к существующим линиям оптического кабеля, где используется SDH.

802.17 определяет свой уровень контроля доступа к среде передачи (MAC), который не зависит от физического уровня и среды передачи. RPR может поддерживать множество скоростей; 1G, 2.5G и 10G -- стандартные скорости. 1G транспорт использует Gigabit Ethernet на физическом уровне. 2,5G транспорт использует STM-16, а 10G использует STM-64 или 10 GbE на физическом уровне.

Сети на RPR оборудовании Adtran могут предоставлять:

а)TDM услуги

б)Выделенные линии E1, STM-1

в)Передача синхросигнала качества Stratum 3

г)Ethernet услуги

д)Интерфейсы 10/100 Base-T, 100 BaseFX и 1000 Base-X

е)Высокая плотность логических суб-портов на основе тегов VLAN и меток MPLS

ж)Выделенные линии Ethernet (EPL)

з)Служба прозрачных LAN (TLS)

Защита транспортных сетей связи от отказов, сбоев и повреждений, прежде всего, предусматривает защиту сетевых ресурсов мультиплексных, регенерационных секций, усилительных участков, маршрутов - трактов высокого и низкого порядков, главного оптического тракта, оптических каналов, виртуальных каналов при пакетной передаче, оптического волокна и оборудования.

На практике с целью защиты секций и трактов применяются две основные схемы резервирования сетевых ресурсов:

а) «1 + 1» ? один рабочий тракт (секция) непрерывно дублируется вторым трактом (секцией). При аварии рабочий селектор на приеме подключает резервный тракт (секцию).

б) «1:1» ? одна рабочая секция (тракт) непрерывно дублируется второй секций (трактом), по которому в нормальном режиме функционирования сети транслируется дополнительный служебный трафик, который сбрасывается при аварии основной рабочей секции (тракта). В курсовом проекте была выбрана топология отказоустойчивого пакетного кольца RPR с защитой типа 1+1.

Рисунок 3.2 - Топология Resilient Packet Ring с защитой 1+1

4. Установка конфигурации сетевых элементов транспортной сети связи. Основные эксплуатационные данные, агрегатные и трибные интерфейсы оборудования

Oсновным элементом сети SDH является мультиплексор. Обычно он оснащен некоторым количеством интерфейсов PDH и SDH: например, интерфейсами PDH на 2 и 34/45 Мбит/с и интерфейсами SDH STM-1 на 155 Мбит/c и STM-4 на 622 Мбит/c. Интерфейсы мультиплексора SDH делятся на агрегатные и трибные. Трибные интерфейсы часто называют также интерфейсами ввода/вывода, а агрегатные -- линейными. Эта терминология отражает типовые топологии сетей SDH, где имеется ярко выраженная магистраль в виде цепи или кольца, по которой передаются потоки данных, поступающие от пользователей сети через порты ввода/вывода (т. е. втекающие в агрегированный поток: tributary дословно означает «приток»).

Мультиплексоры SDH обычно делят на терминальные (Terminal Multiplexor, TM) и ввода/вывода (Add-Drop Multiplexor, ADM). Разница между ними состоит не в составе портов, а в положении мультиплексора в сети SDH. Терминальное устройство завершает агрегатные каналы, мультиплексируя в них большое количество каналов ввода/вывода (трибутарных). Мультиплексор ввода/вывода транзитом передает агрегатные каналы, занимая промежуточное положение на магистрали (в кольце, цепи или смешанной топологии). При этом данные трибутарных каналов вводятся в агрегатный канал или выводятся из него. Агрегатные порты мультиплексора поддерживают максимальный для данной модели уровень скорости STM-N, например мультиплексор STM-4 или STM-64.

В качестве каналообразующего оборудования (КОО) будем использовать системы NG STM-4 для регионального уровня и NG STM-16 для дорожного уровня, которые поддерживают следующие интерфейсы:

а) NG STM-4 - E1, STM-1, FE (FastEthernet);

б) NG STM-16 - E1, STM-1/4, FE; 1Gb (GigabitEthernet), 10GE, 40GE.

Выберем необходимое оборудование для системы управления от производителя. Технические характеристики выбранного каналообразующего оборудования приведены в таблицах 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1 - Технические характеристики оборудования уровня STM-16 фирмы Морион

Тип характеристики	Функциональные возможности
Тип оборудования	Мультиплексор CMM-2G5
Интерфейсы	SFP до 6xSTM-16, до 30xSTM-4 и/или STM-1,SFP до 20х10/100BaseTx, до 3х100BaseFx, до 15х1000BaseX/1000BaseT,до 273хE1, до 3хЕ3
Центральная длина волны	WDM - 1310, 1550 нм,CWDM - 1471,1491,1511,1531,1551,1571,1591,1611 нм
Синхронизация	STM-1/4/16 (T1), 2 Мбит/сек (Т2), 2 МГц (Т3), сигнал внутреннего генератора
Матрица кросс-коммутации	Неблокируемая коммутационная матрица 44.78 Гбит/с (288x288 VC-4) до уровня VC-12
Ethernet через SDH	GFP, LCAS, VCAT
Резервирование трафика	Защита линии на уровне мультиплексной секции MSPРезервирование трактов в подсети SNCP
Аппаратное резервирование	Резервирование коммутационной матрицы, модуля синхронизации, интерфейсов Е1
Управление полосой пропускания	Гарантированная полоса пропускания - отсутствие статистического накопления в системах передачи Ethernet через SDH

Таблица 4.2 - Технические характеристики оборудования уровня STM-4 фирмы Alcatel

Тип характеристики	Функциональные возможности
Тип оборудования	Мультиплексор CMM-622
Интерфейсы	SFP - до 2 плат 2xSTM-4 и/или STM-1, SFP - до 4х10/100BaseTx и 1х100BaseFx или 1х1000BaseT/X, до 84хE1, до 3хЕ3
Центральная длина волны	WDM - 1310, 1550 нм, CWDM - 1471,1491,1511,1531,1551,1571,1591,1611 нм
Синхронизация	STM-1/4 (T1), 2 Мбит/сек (Т2), 2 МГц (Т3), сигнал внутреннего генератора
Матрица кросс-коммутации	Неблокируемая коммутационная матрица 44,78 Гбит/с (288x288 VC-4) до уровня VC-12
Ethernet через SDH	GFP, LCAS, VCAT
Резервирование трафика	Защита линии на уровне мультиплексной секции MSP Резервирование трактов в подсети SNCP
Аппаратное резервирование	Резервирование коммутационной матрицы, модуля синхронизации, интерфейсов Е1
Управление полосой пропускания	Гарантированная полоса пропускания - отсутствие статистического накопления в системах передачи Ethernet через SDH

Для соединения оптической платформы и КОО используют цветные интерфейсы или устанавливают трансиверы (приемопередатчики), которые преобразуют рабочую длину волны КОО в сетку частот WDM.

Цветные интерфейсы обозначаются по следующему алгоритму: nwx-Y,Z

где n - число оптических каналов;

w - длина мультиплексной секции;

x - число секций ретрансляции;

Y - уровень КОО;

Z - тип оптического волокна.

Таким образом, для соединения КОО STM-16 c оборудованием плотного спектрального уплотнения каналов DROADM цветные интерфейсы будут иметь обозначение 16804-STM16,4; для соединения КОО STM-4 c оборудованием грубого спектрального уплотнения каналов СOADM цветные интерфейсы будут иметь обозначение 4800- STM4,4.

5. Функциональная архитектура TMN. Функциональные модули, интерфейсы взаимодействия

Транспортная сеть связи не может нормально функционировать без эффективного управления ее ресурсами. Согласно Рек. ITU-T М.3010 TMN является самостоятельной сетью, отдельно существующей от информационной сети связи.

Объектами управления TMN являются телекоммуникационные ресурсы.

При проектировании, определении размеров и границ сети TMN используются внешние опорные точки типа m, g, x, а также внутренние f, q, которые служат для определения границ между функциональными блоками внутри сети TMN. Опорные точки определяют уровень требований к интерфейсам TMN и отображают суть взаимодействия между функциональными модулями. Функциональная архитектура TMN представляет собой функциональные модули:

а) операционная система - OSF (Operations System Function);

б) элемент сети связи - NEF (Network Element Function);

в) рабочая станция - WSF (Work Station Function);

г) адаптер - AF (Adapter Function);

Функция адаптера обеспечивает информационный обмен между элементами, поддерживающими и не поддерживающими стандарт TMN. Такой модуль называется Q-адаптер, который подключается к интерфейсу Q3 модуля операционной системы. Выделяют также Х-адаптеры, которые позволяют организовать информационный обмен между операционными системами смежных TMN и системами, несовместимыми с TMN.

Функция медиатора (необязательно) обеспечивает информационный обмен или преобразование форматов данных между операционной системой и сетевыми элементами внутри TMN или вне TMN, между операционной системой и подсистемами, не принадлежащими TMN. Медиаторы такого типа называются Q-медиатор и Х-медиатор, соответственно.

Существует три стандартных интерфейса: TMN - интерфейс Q, указывает, какая часть информации об объекте управления совместно используется; OSF - NEF или OSF - OSF; интерфейс F позволяет подсоединять рабочую станцию к операционным системам WSF - OSF через сеть передачи данных - DCN - TMN; интерфейс Х обеспечивает взаимодействие между смежными TMN и другими системами и сетями, не поддерживающими TMN.

Функциональная архитектура TMN представлена на рисунке 5

.

Рисунок 5 - Функциональная архитектура TMN

6. Информационная модель взаимодействия между сетевыми элементами. Протоколы взаимодействия. Концепция «менеджер - агент»

Ключевыми элементами информационной архитектуры являются управляющие и управляемые объекты при объектно-ориентированном подходе и концепции менеджер - агент - управляемый объект М - А - МО. Менеджер и агент могут быть представлены в виде отдельных модулей или в виде специальной программы. Менеджер формирует для агента директивы типа «создать, удалить, выполнить, получить, установить». Получив запрос, агент выполняет необходимую команду, как правило, названия команд совпадают.

После исполнения команд агент посылает в сторону менеджера уведомление об исполнении. Агент - это посредник между менеджером и оборудованием связи. Сведения информационной модели, которую поддерживают менеджер и агент хранятся в информационной базе - MIB того или другого. Все операции управления, находящиеся в рамках взаимодействия менеджер - агент, могут быть представлены в виде примитивов, например, примитив запроса, примитив индикации, примитив ответа, примитив подтверждения. В информационном обмене могут находиться один менеджер, один или несколько агентов или наоборот. Информационная модель, представлена выше на рисунке 5.

При каждом информационном обмене программа-менеджер посылает программе-агенту запрос на выполнение операции управления с помощью протокола CMIP .

В данном случае протокол CMIP применяется как протокол информационного обмена для поддержки операций создания, удаления объектов в MIB_; считывания данных об управляемом объекте и изменения информации управления.

Также используется протокол SNMP, который по своей структуре и принципам организации проще для реализации и практического использования, чем протокол CMIP .

Протокол управления SNMP относятся к протоколам прикладного уровня семиуровневой модели взаимодействия открытых систем. Основное назначение данного протокола состоит в передаче управляющего воздействия от менеджера к агенту, а также передача уведомления/подтверждения о результатах, к которым привело управляющее воздействие. Таким образом, протокол SNMP поддерживает информационную модель TMN, но не является официально признанным протоколом управления в рамках стандартов МСЭ-Т по TMN.

7. Расчет оперативных норм на показатели ошибок каналов, трактов, секций

При вводе в эксплуатацию ЦК PDH после пусконаладочных и ремонтных работ повсеместно применяются экспресс-измерения, которые проводятся в пределах 15 минут, 2-х часов, но не более 7 суток.

Примем длину тракта PDH равной протяженности участка от станции Кемерово до станции Новокузнецк - 335 км. Рассчитаем оперативные приведенные нормы на показатели ошибок ES и SES по формуле:

(7.1)

где-общие расчетные эксплуатационные нормы на показатели ошибок международного соединения для ЦК PDH протяженностью 27500 км;

- время проведения измерений;

- доля оперативных норм на показатели ошибок ЦК PDH.

Измерения проводятся в два этапа, на первом этапе в течение 15 минут:

Если первый этап завершится успешно, то ЦК принимается в эксплуатацию. Если нет, то проводится измерение в течение одних суток (2 этап):

Необходимо учесть, что проведение измерений производится после пусконаладочных и ремонтных работ, для этого используется коэффициент проводимых измерений (равный 0,5). Тогда, приведенные нормы, с учетом :

(7.2)

Далее определим нормативные пороговые значения S1 и S2:

 (7.3)

(7.4)

Если измеренные показатели S>S2, то ПЦК не принимается в эксплуатацию, если S?S1, то ПЦК принимается. Если S1<S?S2, то ПЦК принимается в эксплуатацию условно, то есть необходимо проводить дополнительные измерения в течение 7 суток. Тогда:

На основании этих расчетов и сравнение их с измеренными показателями делается вывод о принятии ПЦК в эксплуатацию.

8. Расчет норм на показатели качества связи при организации ТО оптических трактов и секций. APL, DPL, UPL - предельные значения приемлемого, пониженного и неприемлемого качества передачи при пусконаладочных работах. PAR - предельные значения показателей качества передачи после ремонта

Расчёт норм на показатели качества связи при организации ТО оптических трактов дорожного уровня

Длина тракта 624 км, на участке Кемерово - Аскиз расчёт для 24 часов тракт VC-12

Показатель предельного значения приемлемого качества передачи при пусконаладочных работах APL (при ):

(8.1)

Показатель предельного значения пониженного качества передачи при пусконаладочных работах DPL для тракта рассчитывается по формуле:

(8.2)

Показатель предельного значения неприемлемого качества передачи при пусконаладочных работах UPL для тракта выбирается по таблице предельных значений ES и SES неприемлемого качества - UPL при проведении ТО.

Предельные значения показателей качества передачи после ремонта определяются по формуле:

(8.3)

Произведем расчет по формулам (8.1) - (8.3):

Расчёт норм на показатели качества связи при организации ТО оптических секций, расчет показателей APL, DPL, UPL, PAR

Расчёт норм на показатели качества связи при организации ТО оптических секций дорожного уровня

Эксплуатационные нормы на показатели ошибок ESR для секции STM-16 не применяются.

Рассчитаем нормы на показатели качества связи при организации ТО оптической секции длиной 335 км и времени проведения измерений 24 ч:

Показатель предельного значения приемлемого качества передачи при пусконаладочных работах APL (при ):

(8.4)

Показатель предельного значения пониженного качества передачи при пусконаладочных работах DPL для секции рассчитывается по формуле:

 (8.5)

Показатель предельного значения неприемлемого качества передачи при пусконаладочных работах UPL для секции выбирается по таблице предельных значений ES и SES неприемлемого качества - UPL при проведении ТО.

Предельные значения показателей качества передачи после ремонта определяются по формуле:

(8.6)

Расчёт норм на показатели качества связи при организации ТО оптических секций регионального уровня

Эксплуатационные нормы на показатели ошибок ESR для секции STM-4 не применяются.

Рассчитаем нормы на показатели ошибок при организации ТО оптической секции длиной 25 км и времени проведения измерений 24 ч:

Показатель предельного значения приемлемого качества передачи при пусконаладочных работах APL (при ):

 (8.7)

Показатель предельного значения пониженного качества передачи при пусконаладочных работах DPL для секции рассчитывается по формуле:

(8.8)

Показатель предельного значения неприемлемого качества передачи при пусконаладочных работах UPL для секции выбирается по таблице предельных значений ES и SES неприемлемого качества - UPL при проведении ТО.

Предельные значения показателей качества передачи после ремонта определяются по формуле:

(8.9)

9. Разработка схемы управления, администрирования и эксплуатационного контроля сетевыми элементами транспортной сети связи

Выбор системы управления от производителя: тип местного терминала - EM, тип сетевого терминала - NM, интерфейсы управления - взаимодействия, локальные интерфейсы - LAN - Ethernet, встроенные каналы управления. Размещение рабочих станций операторов связи EM, NM. Присвоение адресов, идентификаторов и паролей сетевым элементам

На основе ранее рассмотренных функциональной и информационной моделей транспортной сети, а так же опираясь на построенную схему транспортной сети, разработаем схему управления и мониторинга сетевыми элементами TMN.

Каждому сетевому элементу (NE) DCN - TMN присваивается два адреса:

а)адрес Ethernet - это физический шестибайтовый адрес сетевого элемента. Адрес Ethernet используется только в локальных сетях и не участвует в маршрутизации данных в DCN - TMN, т. к. не содержит информацию о географическом месте нахождения NE;

б)адрес NSAP - пункт доступа к обслуживанию в сети, используется сетевым протоколом в целях маршрутизации данных.

Адрес NSAP однозначно идентифицирует NE в DCN - TMN, т. к. несет информацию о его месте нахождения. Формат и адрес NSAP могут быть фиксированной длины, например формат OSI - DCC составляет 20 байт, формат адреса NSAP Local - Lucent - 10 байт и переменной длины - от 8 до 20 байт. В нашем случае для адресации в DCN - TMN будем использовать NSAP Local - Lucent, который имеет следующую структуру:

в)идентификатор формата адреса - 49 Н - 1 байт;

г)идентификатор области указывает на логическое место NE в сети DCN - TMN, устанавливать не обязательно - 2 байта;

д)идентификатор системы - адрес NE в DCN - TMN - 6 байт;

е)селектор - указатель объекта TMN или система управления - 10Н или объекта управления - 0,1Н;

Данные адреса NSAP представляются в шестнадцатеричной системе счисления.

Данные о присвоении адресов всем сетевым элементам проектируемой DCN - TMN представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Параметры расширенного удаленного доступа

Сетевые узлы	Удаленные сетевые элементы (NE)
	Адрес - NSAP
	Наименование узла	Идентификатор формата	Идентификатор системы	Селектор	Комментарии
Кемерово	ЦТУ	49 Н	000000000001Н	10Н	6 эл.
Ишаново		49 Н	000000000002Н	01Н	8 эл.
Топки		49 Н	000000000003Н	01Н	10 эл.
Нацмен		49 Н	000000000004Н	01Н	13 эл.
Плотниково		49 Н	000000000005Н	01Н	15 эл.
Раскатиха		49 Н	000000000006Н	01Н	17 эл.
Ленинск-Кузнецкий 1		49 Н	000000000007Н	01Н	20 эл.
Байкаим		49 Н	000000000008Н	01Н	22 эл.
Ленинск-Кузнецкий2		49 Н	000000000009Н	01Н	24 эл.
Полысаево		49 Н	00000000000АН	01Н	26 эл.
Проектная		49 Н	00000000000ВН	01Н	28 эл.
Мереть		49 Н	00000000000СН	01Н	30 эл.
Белово		49 Н	00000000000DН	01Н	32 эл.
Бочаты		49 Н	00000000000ЕН	01Н	35 эл.
Артышта 2		49 Н	00000000000FН	01Н	37 эл.
Трудоармейская		49 Н	000000000010Н	01Н	39 эл.
Красный Камень		49 Н	000000000011Н	01Н	42 эл.
Черкасов Камень		49 Н	000000000012Н	01Н	44 эл.
Прокопьевск		49 Н	000000000013Н	01Н	46 эл.
Зеньково		49 Н	000000000014Н	01Н	48 эл.
Спиченково		49 Н	000000000015Н	01Н	50 эл.
Калачево		49 Н	000000000016Н	01Н	52 эл.
Новокузнецк-Сортировочный		49 Н	000000000017Н	01Н	54 эл.
Новокузнецк	ЦТО	49 Н	000000000018Н	10Н	60 эл.
Томусинская		49 Н	000000000019Н	01Н	62 эл.
Мыски		49 Н	00000000001АН	01Н	64 эл.
Междуреченск		49 Н	00000000001ВН	01Н	67 эл.
Ортон		49 Н	00000000001СН	01Н	70 эл.
Шора		49 Н	00000000001DН	01Н	72 эл.
Бирикчуль		49 Н	00000000001EН	01Н	73 эл.
Аскиз	ЦТО	49 Н	00000000001FН	10Н	79 эл.

Рекомендации по проектированию DSN - TMN:

а) базовые топологии информационной транспортной сети и DCN - TMN полностью совпадают;

б) с целью взаимодействия сетевых элементов DCN - TMN в границах одного сетевого уровня данные передаются по встроенным каналам управления - DCC.

для соединения сетевых уровней между собой используются локальные сети и интерфейсы Q-LAN Ethernet;

г) для подключения рабочей станции операторов и администраторов (ПК-сервер) к сети элементов DCN - TMN используется интерфейс взаимодействия F тира RS-232.

Схема управления, администрирования и мониторинга сетевыми элементами транспортной сети связи, представлена в приложении Б.

10. Разработка схемы подсистемы TMN - сети ТСС. Адаптеры, шлюзы. Управление алгоритмами переключений на резервные источники ТСС и синхротрассы

Архитектура ТСС представляет собой и построена по иерархическому принципу. Верхний уровень занимает первичный эталонный генератор, от которого получают сигнал ТСС все ведомые задающие генераторы путем передачи синхросигналов от одного к другому. Нижний уровень занимают собственные задающие генераторы сетевых элементов

Все сетевые элементы укомплектованы собственными задающими генераторами для работы, которых используется синхросигнал «выделить» из линейного сигнала SDH и WDM. В случае потери синхросигнала, собственные задающие генераторы переходят в режим удержания частоты, а через 2,5 часа в режим свободной генерации.

При проектировании ТСС необходимо выполнить следующие условия:

- рационально разместить внешние задающие генераторы;

- предусмотреть основные и резервные синхротрассы;

- исключить замкнутые петли синхронизации.

ITU-T определяет способы подключения источника опорного сигнала ПЭГ к проектируемой сети ТСС. Такие подключения ПЭГ были проведены на основе моделирования работы сети ТСС и должны удовлетворять следующим требованиям:

- поддержки уровня качества синхросигнала;

- времени переключения на резервный источник синхронизации;

- увеличения надежности ТСС, путем укорочения длины цепи, уменьшения числа сетевых элементов.

Способы подключения:

1) Подключение проектируемой ТСС непосредственно к ПЭГ - сеть относится к 1-му классу. Структура такой сети состоит из последовательного соединения до 10 ведомых задающих генераторов (ВЗГ) и до 60 собственных задающих генераторов (СЗГ).

2) Подключение проектируемой сети ТСС к ПЭГ через ВЗГ - сеть ТСС относится ко 2-му классу. Структура сети состоит из последовательного соединения до 6 ВЗГ и до 30 СЗГ, между двумя смежными ВЗГ - не более 20 СЗГ.

3) Подключение проектируемой сети ТСС к ПЭГ через мультиплексор SDH или DWDМ - сеть 3-го класса, структура которой состоит из последовательного соединения до 6 ВЗГ и до 20 СЗГ.

4) Подключение проектируемой сети ТСС к ПЭГ через ЦСП PDH - сеть относится к 4-му классу, в нее включается последовательно до 6 ВЗГ и 2 СЗГ между ними.

Сеть ТСС представляет собой отдельную самостоятельную сеть, которая поддерживает транспортную сеть связи ОАО «РЖД». Синхронная транспортная сеть на основе SDH/WDM имеет сложную систему синхронизации, обеспечение и поддержка параметров которой является сложной задачей. При проектировании сети ТСС основным моментом является решение вопроса распределения и выбора синхросигналов от множества источников и, прежде всего, внешних задающих генераторов, количество которых при принудительном методе синхронизации составляет десятки для различных классов ТСС. Схема ТСС - подсистемы TMN, представлена в приложении В.

Рисунок 10 - Структура подсистемы TMN - управления ТСС

11. Расчет коэффициента простоя телекоммуникаций на проектируемом участке

Методика определения времени простоя транспортной сети связи по запросу оператора ЦТО, ЦТУ заключается в следующем:

При существующей при эксплуатации стратегии восстановления, начинающегося с момента обнаружения отказа - «авария», коэффициент готовности для секции рассчитывается по формуле:

К_Гсек = Р_ВОК, (11.1)

где Р_ВОК - вероятность повреждения ВОК;

вероятность отказа мультиплексора, оптического усилителя;

N - число мультиплексоров и оптических усилителей в пределах секции.

N = 4.

Вероятность повреждения ВОК в течение года рассчитывается по формуле:

, (11.2)

где Т_э = 8760 ч. - эксплуатационный период;

Т_вВОК = t_рег + t_рВОК + t_п время восстановления повреждения ВОК;

t_рВОК = 6,5 ч. - среднее время ремонта ВОК, t_п = 5 ч. - среднее время подъезда РВБ для участка Кемерово - Новокузнецк, t_п = 4 ч. - среднее время подъезда РВБ для участка Новокузнецк - Аскиз, t_рег = 10 с. - среднее время регистрации повреждения;

_ВОК = 0,3371 - нормированная плотность повреждения ВОК на 100 км в течение года.

Плотность повреждения ВОК действующей секции определяется по формуле:

, (11.3)

где L_сек длина проектируемой секции.

Вероятность отказа мультиплексора и оптического усилителя рассчитывается по уравнению:

, (11.4)

где Т_вМ,ОУ = t_рег + t_рМ,ОУ + t_п - время восстановления отказа мультиплексора либо оптического усилителя;

t_рМ,ОУ = 0,5 ч. среднее время ремонта мультиплексора или оптического усилителя, t_п = 1 ч. - среднее время подъезда РВБ, t_рег = 5,15 с. - среднее время регистрации отказа;

_М,_ОУ = 1/Т_0М, Т_0М время наработки до первого отказа, Т_0М 15 лет, Т_0ОУ 10 лет.

При линейных топологиях, в т.ч. «плоское кольцо», К_Г сетевого уровня рассчитывается по формуле:

(11.5)

где К_Гj коэффициент готовности j-ой секции;

m - количество секций на сетевом уровне.

Коэффициент готовности сетевого уровня для двухволоконного «пространственного кольца» определяется по выражению:

(11.6)

Коэффициент простоя и время простоя проектируемой транспортной сети рассчитывается по формуле:

К_п = (1 - К_Гсеть); (11.7)

Т_п = К_пТ_э, ч. (11.8)

Общесетевой коэффициент готовности вычисляется:

(11.9)

Приведем пример расчета для секции дорожного уровня Кемерово - Новокузнецк.

Нормативное значение К_г для эксплуатируемого участка транспортной сети:

Т_вВОК =6,5+5+0,0027 = 11,5 ,ч

Т_вМ,ОУ = (0,5+0,0014+5) =5,501, ч

Коэффициент готовности дорожного уровня равен:

Коэффициент готовности регионального уровня равен:

Общесетевой коэффициент готовности для линейной топологии равен:

Коэффициент простоя и время простоя проектируемой сети:

К_п = (1 -0,999999846) = 0,00000015

Т_п = 0,0000001548760 = 0,00135 , ч

Остальные расчеты приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1 -...