Проектирование ГТС на базе SDH

Продолжение таблицы 15

АТС5 (A)	АТС1 (F)	7	Осн.	7		7		7		7			7
			Рез.											7
	АТС2 (В)	8	Осн.	8
			Рез.				8		8		8	8		8
	АТС3 (Е)	9	Осн.	9		9		9		9
			Рез.									9		9
	АТС4 (С)	10	Осн.	10		10
			Рез.						10		10	10		10
	АМТС (D)	9	Осн.	9		9		9
			Рез.								9	9		9
	УСС (F)	2	Осн.	2		2		2		2			2
			Рез.											2
АМТС (D)	АТС1 (F)	5	Осн.							5			5
			Рез.		5		5		5					5
	АТС2 (В)	7	Осн.	7						7			7		7
			Рез.				7		7
	АТС3 (Е)	7	Осн.							7
			Рез.		7		7		7			7		7
	АТС4 (С)	8	Осн.	8		8				8			8		8
			Рез.						8
	АТС5 (А)	9	Осн.							9			9		9
			Рез.		9		9		9
	УСС (F)	1	Осн.							1			1
			Рез.		1		1		1					1
УСС (F)	АТС1 (F)	1	Осн.
			Рез.
	АТС2 (В)	1	Осн.	1											1
			Рез.				1		1		1	1
	АТС3 (Е)	2	Осн.	2		2		2		2					2
			Рез.									2
	АТС4 (С)	2	Осн.	2		2									2
			Рез.						2		2	2
	АТС5 (А)	2	Осн.												2
			Рез.		2		2		2		2	2
	АМТС (D)	1	Осн.	1		1		1							1
			Рез.								1	1
Суммарное число цифровых потоков  Е1 передаваемых по участкам кольца				132	112	118	118	118	118	118	118	118	110	112	124

 

На  участке кольца А→В передается максимальное количество цифровых потоков Е1 (S_треб) = 132. С учетом коэффициента запаса на развитие сети (K_р = 1.4-1.5), необходимое число цифровых потоков Е1 (S_н) будет равно:

S_н= 1,4×132 = 185 потоков Е1.

 

Тип синхронного транспортного  модуля выбирается с учетом стандартных  уровней STM.

Если 0 < S_н £ 63, то выбираем  STM-1; 

 63 < S_н £ 252, то - STM-4;

 252 < S_н £ 1008, то - STM-16.

 

Следовательно для построения нашей сети выбираем STM-4.

 

 

5.3. Выбор типа оптического кабеля

Выбор типа оптического кабеля зависит  от следующих факторов:

• требуемого числа оптических волокон в кабеле;
• используемой оптической системы передачи;
• от условий прокладки кабеля (в кабельной канализации, в грунт, под водой, по опорам ЛЭП и т. д.);

 

При реализации кольцевой структуры  используется не менее 4 оптических волокон (2 основных и 2 резервных). Общее число  волокон определяется исходя из емкости  цифровых линейных трактов, необходимости  резервирования и т. д.

Для соединения мультиплексоров системы  SDH, как правило, используются одномодовые волоконно-оптические кабели. Достоинством этих кабелей является возможность передачи информации с высокой скоростью и большие длины регенерационных участков (более 100 км). Использование на ГТС одномодовых оптических кабелей с большим числом волокон дает возможность получить мощные пучки СЛ, избегая применения линейных регенераторов.

 

Выбор типа кабеля зависит от расстояния между узлами первичной сети. При  организации первичной сети на территории города и расстоянии между узлами не более 40 км можно использовать одномодовые ОК, работающей на длине волны λ = 1.3 мкм, при этом затухание составляет β_1.3 = 0.35-0.4 Дб/км. При расстоянии более 40 км целесообразно использовать одномодовые кабели с λ = 1.55 мкм, затухание при этом составляет β_1.55 = 0.10-0.25 Дб/км. Но стоимость данного кабеля будет выше.

 

Максимальное расстояние между мультиплексорами ввода-вывода кольца составляет 20 км. На сети используется STM-4. Определим длину волны, при которой стоимость участка сети будет минимальной, для этого

определим затухание участка кольца при использовании кабеля с длиной волны λ = 1.3 мкм и λ = 1.55 мкм:

В_{уч. l=1.3}= Lmax*b_1.3=20км*0,4 дБ/км =8 дБ;

В_{уч. l=1.55}= Lmax *b_1.55= 20км*0,10 дБ/км =2дБ.

Поскольку, как  в первом, так и во втором случае, затухание участка не превышает  значение перекрываемого затухания 28 дБ, целесообразно использовать λ = 1.3 мкм.

Для построения сети выберем  оптический кабель для городских линий связи марки ОК-50, предназначенный для прокладки в телефонной канализации, трубах, блоках и коллекторах ручным и механизированным способом и работы в стационарных условиях. Кабель ОК-50-2-3-4 линейный с четырьмя градиентными волокнами с диаметром сердцевины 50 мкм, помещенными вместе с упрочняющими нитями в пластмассовую трубку, скрученными вокруг сердечника, выполненного из стеклопластика или скрученных стальных проволок, помещенных в поливинилхлоридную или полиэтиленовую оболочку, со сплошным гидрофобным заполнением межмодульного пространства по всей длине, в общей оболочке из полиэтилена, с коэффициентом затухания до 3 дБ/км

 

5.4. Выбор конфигурации мультиплексоров ввода --вывода

Для выбора конфигурации мультиплексора для того или иного узла кольца, воспользуемся технической характеристикой  и комплектацией мультиплексора SM – 1/4 фирмы Siemens. При этом для каждого узла необходимо определить:

• количество модулей вставки (выделения потоков 2 Мб/с – Е1.2);
• тип мультиплексора М-155 или М-622;
• тип модуля оптического линейного тракта.

 

Как следует из технического описания, для стыковки мультиплексора М-155 (STM-1) с ОК, можно использовать два типа модулей оптического линейного тракта - Opt. 155 Мб (SH) или Opt. 155 Мб (LH). Модуль Opt. 155 Мб (SH) предназначен для коротких линий (λ = 1.3 мкм) и перекрывает затухание 28 Дб. Opt. 155 Мб (LH) предназначен для длинных линий (λ = 1.55 мкм) и также перекрывает затухание 28 Дб. Для мультиплексора М-622 также имеются два типа модулей оптического линейного тракта:

• Opt. 622 Мб (SH) - λ = 1.3 мкм, В £ 24 Дб;
• Opt. 622 Мб (LH) - λ = 1.55 мкм В £ 24 Дб.

Учитывая тип используемого  STM (STM-4) и выбранную длину волны (λ = 1.3 мкм) выбираем соответствующий модуль оптического линейного тракта Opt. 622 Мб (SH).

 

Перечень  модулей, устанавливаемых в мультиплексор:

1. UCU – микроконтроллер;

2. SN4 – матрица временного коммутатора;

3. LAD – сигнализации и жесткий диск;

4. ОНА – модуль служебных каналов(возможно резервирование 1+1), обеспечивает организацию следующих каналов:

• 2 канала 64 kb/s, в соответствии с ITU – T G.703;
• 4 канала стыка V.11, со скоростями 64, 192 или 576 kb/s;
• один 2-проводных интерфейс служебной связи;
• два 4-проводных Е&М интерфейса;
• один интерфейс РАВХ,
• один вызывной интерфейс.

5. ЕI.2 Mb/s – модуль электрического ввода/вывода потоков 2 Mb/s в соответствии с ITU – T G.703. На одном модуле можно выделить до 21 потока  2Mb/s. Возможно резервирование модулей в режиме N+1.

6. Opt. 622 Mb (SH) – модуль оптического линейного тракта STM-4  для коротких линий, длина волны 1300 nm, перекрываемое затухание до 24 db.

7. М622– модуль мультиплексора 622.

Модули UCU, SN4, LAD являются неотъемлемой частью мультиплексора SM – 1/4 и устанавливаются на каждом узле.

 

Число модулей EI.2 рассчитывается для каждого узла кольца по формуле:

_{Количество  модулей ЕI.2 для мультиплексора А (АТС5):}

N_EI.2 = En= 3 Аналогично рассчитываем для других станций. Результаты расчетов сведем в таблицу 15. На рисунке 23 представлена структурная схема модуля ADM А для АТС 5.

 

Таблица 15. Количество модулей EI.2 для мультиплексоров станций.

ADM	A(АТС5)	B(АТС2)	C(АТС4)	D(АМТС)	E(АТС3)	F(АТС1)
Количество модулей NEI.2	3	2	2	2	2	2

 

 

Рисунок 23. Структурная схема модуля ADM А для АТС 5

 

Механическая конструкция

Мультиплексор SM-1/4 поставляется в конструктивах двух разновидностей:

- с двумя рядами модулей, максимальное  количество выделяемых 2 Mb потоков – 252, максимальное количество направлений STM-4- 4;

- с одним рядом модулей, максимальное  количество выделяемых  2Mb потоков – 126, максимальное количество направлений STM-4- 2.

Обе разновидности конструктивов  устанавливаются в статив, стандартизированный  ETSI (2200 mm x 600 mm x 300 mm), причем в одном стативе может быть размещено: три мультиплексора с однорядным расположением модулей, или два мультиплексора с двухрядным расположением модулей, или один однорядный и один двухрядный конструктив.

Для всех узлов кольца выбираем конструкцию  с одним рядом модулей, так как количество выделяемых цифровых потоков меньше, чем  максимально возможное количество выделяемых 2Mb потоков в данной конструкции, и направлений STM-4 – 2 .

 

Способы резервирования оборудования и трафика.

Для модулей  выделения 2 Mb может быть обеспечено резервирование N+1. Для модулей выделения 34 Mb, 140 Mb, модуля электрического стыка STM-1, а также модулей SN и ОНА может быть организовано резервирование 1+1. Переключение на резерв осуществляется автоматически схемой контроля, при этом время переключения составляет 10 мс.

 

С учетом выше изложенных расчетов на рисунке 24 представлена механическая конструкция мультиплексора SM-1/4 с одним рядом модулей для АТС 5. Механическая конструкция остальных мультиплексоров аналогична ADM A.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 24. Механическая конструкция мультиплексора SM-1/4 с одним рядом модулей для АТС 5

 

 

 

 

6. Оценка структурной надежности первичной сети.

 

Надежностью сети связи  будем называть ее свойство, заключающееся  в способности выполнять определенные функции (доставка сообщений) в определенных условиях эксплуатации.

Для сетей связи, являющихся сложными многофункциональными системами, можно выделить два основных аспекта  надежности, которые условимся называть аппаратурными и структурными. Под  аппаратурным аспектом будем понимать проблему надежности аппаратуры, отдельных  устройств и их элементов, входящих в узлы и линии сети. Структурный  аспект отражает функционирование сети в целом в зависимости от работоспособности  или отказов узлов (станций, пунктов) или линий сети, т. е. он связан с  возможностью существования в сети путей доставки информации. В данной работе будем говорить только о структурной  надежности сети.

В этом случае первичная  сеть связи представляется в виде вероятностного графа. Веса элементов  графа (узлов и линий связи) представляются надежностными показателями. Например, коэффициентами готовности – К_г. Под коэффициентом готовности элемента сети понимается вероятность исправного (работоспособного) состояния данного элемента в произвольный момент времени в процессе эксплуатации. Для упрощения расчетов будем предполагать, что элементы сети, с точки зрения воздействующего фактора, являются статистически независимыми.

Коэффициенты надежности участков кольца (К_л4) равны 0,999992 на фиксированную длину участка, равную 4 км. Коэффициент готовности мультиплексора (К_г) равен 0,999992.

 

В качестве показателя оценки структурной надежности будем использовать математическое ожидание числа связей М (Х) на ГТС. Для определения М (Х) воспользуемся следующим алгоритмом.

1. Определим максимальное  число связей на ГТС. Для  этого воспользуемся матрицей М, заполненной в разделе 5.2.

2. Определим списки путей,  которые могут быть использованы  для доставки информации от  УК_i до УК_j сети в нормальных и аварийных условиях.

3. Для каждой сети  связи определим вероятность  связности узлов.

4. Произведем суммирование  значений вероятности связности  для различных узлов сети.

В результате получим абсолютное значение математического ожидания числа связей сети – М(Х). Удобнее  и нагляднее данную величину выразить в относительных единицах. Тогда  величина М(Х)_отн. может быть рассчитана по формуле:

         М(Х)_отн. = (М(Х)/N_max)·100%   , где N_max – максимальное (заданное) число связей в сети при условии, что все элементы сети абсолютно надежны и узлы связаны по принципу «каждый с каждым».