Волоконно-оптические системы связи

1



Содержание



Введение 

1 Выбор и обоснование проектных решений 

1.1 Трасса кабельной линии передачи 

1.2 Характеристика оконечных и промежуточных пунктов 

1.3 Обоснование и расчет уровня ТКС

1.4 Выбор и характеристика транспортной системы 

1.4.1 Транспортные системы SDH

1.5 Выбор оптического кабеля 

1.6 Расчет предельных длин участков регенерации 

1.7 Схема организации связи 

1.7.1 Общие положения 

1.7.2 Схема организации связи с ВОСП SDH 

2 Расчет параметров ВОЛП 

2.1 Расчет быстродействия ВОЛП 

2.2 Расчет вероятности ошибок ПРОМ

2.3 Расчет порога чувствительности ПРОМ 

2.4 Расчет затухания соединителей ОВ 

2.5 Расчет распределения энергетического потенциала 

3 Организация управления сетью связи 

3.1 Общие положения 

3.2 Сеть управления электросвязью 

3.3 Функции управления 

3.3.1 Общие функции управления 

3.3.2 Управление сообщениями об аварийных ситуациях 

3.3.3 Конфигурирование элементов и сети 

3.3.4 Управление конфигурацией 

3.4 Управление оборудованием и сетью связи фирмы Alcatel 

3.4.1 Система управления Alcatel 

3.4.2 Рабочая станция 1353 ЕМ 

3.4.3 Конфигурирование элементов и сети 

3.4.4 Маршрутизация 

3.5 Организация служебных каналов 

4 Синхронизация цифровой сети 

5 Надежность оптической линии передачи 

5.1 Термины и определения по надежности 

5.2 Расчет параметров надежности 

6 Технико-экономическое обоснование 

6.1 Цель проекта 

6.2 Вид расчета 

6.3 Расчет капитальных затрат 

6.4 Тарифы и цены 

6.5 Расчет тарифных доходов 

6.6 Расчет годовых эксплуатационных расходов 

Заключение

Список использованной литературы 




Введение



В настоящее время ускорение технического прогресса невозможно без совершенствования средств связи, систем сбора, передачи и обработки информации. В вопросах развития сетей связи во всех странах большое внимание уделяется развитию систем передачи и распределения (коммутации) информации.

Наиболее широкое распространение в последнее время получили многоканальные телекоммуникационные системы (ТКС) передачи с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), работающие по волоконно-оптическим кабелям (ОК).

В настоящее время волоконно-оптическая связь широко применяется не только для организации телефонной связи, но и для кабельного телевидения, видеотелефонии, радиовещания, передачи данных и т.д.

Дальнейшему развитию методов и аппаратуры волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) способствуют уникальные свойства волоконно-оптических линий связи (ВОЛС):

	- малые затухание и дисперсия оптических волокон (ОВ);

	- гибкость в реализации требуемой полосы пропускания;

	- широкополосность;

	- малые габаритные размеры и масса ОВ и ОК;

	- невосприимчивость к внешним электромагнитным полям;

	- отсутствие искрения при обрывах, коротком замыкании и ненадёжных контактах;

	- допустимость изгиба световода под малым радиусом;

	- низкая стоимость материала световода;

	- возможность использования ОК, не обладающих электропроводностью и индуктивностью;

		- высокая скрытность связи;

		- высокая прозрачность ОВ;

		- возможность постоянного усовершенствования системы связи по мере появления источников с улучшенными характеристиками.

Кроме того, отечественными и зарубежными фирмами разработана и продолжает разрабатываться широкая номенклатура волоконных световодов и оптических кабелей для ВОСП различных предназначений и структур. Для широкополосных систем дальней связи, в частности магистральных, изготавливаются кабели с одномодовыми волокнами, т.е. волокнами, в которых распространяется лишь основной тип колебаний. Здесь одновременно предъявляются и наиболее высокие требования по снижению затухания и дисперсионных искажений. Изготавливаются волокна, обеспечивающие сохранение поляризации в распространяющемся оптическом излучении.

Такие кабели, предназначенные для магистральной связи, весьма сложны в изготовлении и относительно дороги. Кроме того, их использование предусматривает сочетание с лазерными передающими оптическими модуляторами (ПОМ), к которым также предъявляются повышенные требования в отношении спектральной чистоты излучения, высокой стабильности всех характеристик излучения и т.д. Например, АО “Самарская оптическая кабельная компания” для использования на Взаимоувязанной сети связи (ВСС) производит оптические кабели ОКЛ, кабели ОКГТ-4, встраиваемые в грозозащитный трос и самонесущие кабели ОКС-26. В них используется оптические волокна фирмы Corning – крупнейшего производителя ОВ в мире.

В последнее время на ВСС широко внедряются ТКС синхронной цифровой иерархии (СЦИ, англ. SDH), работающих также по ВОЛС.

SDH – это набор цифровых структур, стандартизированных с целью транспортирования нужным образом адаптированной нагрузки по физическим цепям. В SDH реализуется комплексный процесс перемещения информации, включающей в себя не только передачу сигналов, но и глубокую автоматизацию функций контроля, управления и обслуживания (ОАМ – Operation, Administration and Manaqement).

SDH разработана с учетом недостатков РDH и по сравнению с последней имеет следующие преимущества:

1) Возможность передачи широкополосных сигналов, предполагаемых в будущем. 

2) Синхронизация сети и синхронная техника мультиплексирования.

3) Использование синхронной схемы передачи с побайтным мультиплексированием.

4) Временное выравнивание за счет побайтового двухстороннего стаффинга.

5) При мультиплексировании осуществляется синхронизация под входные сигналы.

6) Возможность плезиохронной работы при необходимости. В этом случае стаффинг осуществляется за счет двустороннего побитового выравнивания.

7) SDH удачно сочетается с действующими системами РDH и позволяет существенно улучшить управляемость и эффективность этих сетей.

8) Мультиплексирование с использованием техники указателей (пойнтеров). Фазовые соотношения между циклом SТМ и полезной нагрузкой записывается с помощью указателей. Таким образом, доступ к определенному каналу возможен за счет использования указателя.

9) Возможность ввода/вывода компонентных сигналов на любом пункте.

10) Встроенная система оперативного переключения сокращает потребности в аппаратуре, улучшает производительность и надежность сети, позволяет выполнять кросс- коммутацию потоков на различных уровнях согласно планируемой конфигурации сети, а также ускоряет процедуры восстановления сети в аварийных ситуациях.

11) SDH обеспечивает надежную трассу передачи системой указателей, которая способствует безупречной работе даже в случае, когда узлы несинхронизированы. Для стыковки сигналов РDH применяется юстификация по битам. Все это вместе гарантирует исключительно низкий коэффициент ошибок по битам.

12) Кольцевые сети SDH обеспечивают экономичное резервирование маршрута и оборудования без сложных схем резервирования сети.

13) Высокая надежность и самовосстанавливаемость сети с использованием резервирования и автоматического переключения в обход поврежденного участка за счет полного мониторинга сети и использования кольцевых топологий.

14) Простота перехода с одного уровня SDH на другой. Структура мультиплексированного сигнала SТМ – N идентична структуре сигнала SТМ-1. Скорости транспортировки сигналов SТМ – N определяются умножением базовой скорости 155,52 Мбит/с на N, поэтому при мультиплексировании не требуется формирования нового цикла.

15) Гибкая структура цикла предоставляет возможность для наращивания пропускной способности системы.

16) Прозрачность сети SDH для передачи любого трафика, обусловленная использованием виртуальных контейнеров.

17) Возможность прямого преобразования электрического сигнала в оптический без сложного линейного кодирования. Управление за счет контроля количества ошибок на различных участках передачи информации. 

18) Единый всемирный стандарт для производителей оборудования, высокий уровень стандартизации SDH технологий и стандартизованный линейный код NRZ обеспечивают совместимость мультиплексного и линейного оборудования разных фирм – изготовителей.

19) Предоставление услуг по требованию, обеспечиваемое гибкими элементами сети и эффективным управлением сетью.

20) Сокращение издержек технической эксплуатации (ТЭ) и технического обслуживания (ТО) вследствие широких возможностей сетевого управления в системах SDH. Управление функциями передачи, резервирования, оперативного переключения, ввода/вывода и контроля на каждой станции и во всей транспортной системе осуществляется программно и дистанционно по каналам, встроенным в цикл STM, полная автоматизация процессов эксплуатации сети SDH, радикально повышает её гибкость и надежность, а также качество связи.

Наличие служебных битов в составе передаваемых структур позволяет:

	- контролировать их прохождение по сети и обеспечивать качество услуги “абонент-абонент”;

	- контролировать состояние элементов сети;

	- организовать управление сетью (реконструкция, самовосстановление при авариях), что создает предпосылки для достижения её высокой надежности и живучести.

Таким образом, на сетях связи всех уровней на ВОЛС некоторое время будут совместно находиться на эксплуатации ВОСП РDH и SDH. Такое положение сохранится до полного вытеснения систем РDH системами SDH. Поэтому на данном этапе развития ВСС весьма важным является умение проектировать цифровые оптические линии передачи и оценивать качество их функционирования. 




1 Выбор и обоснование проектных решений



1.1 Трасса кабельной линии передачи



Исходя из задания на ДП волоконно-оптическая линия связи должна быть построена способом подвески ОК на опорах высоковольтной линии передачи.

Такое решение принято на основании следующих особенностей сооружения ВОЛС по линиям электропередачи (ЛЭП) по сравнению с традиционным способом прокладки кабеля в грунт:

-уменьшение сроков строительства;

-отсутствие необходимости отвода земель и согласования с землепользователями, центральными и местными административными органами;

-уменьшение количества повреждений в районах городской застройки и промышленных зон;

-снижение капитальных и эксплуатационных затрат в районах с тяжелыми грунтами.

Трасса ВОЛС определяется наличием существующих линий электропередачи.

Трасса волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) разделяется на десять регенерационных участка (РУ):

РУ – 1 Волгоград – р. п. Городище - 15,9 км

РУ - 2 Городище – Иловля - 79,9 км.

РУ – 3 Иловля – Фролово - 74,1 км

РУ – 4 Фролово – Михайловка - 53,6 км

РУ – 5 Михайловка – Даниловка - 85,7 км

РУ – 6 Даниловка -Котово - 61,8 км

РУ – 7 Котово – Камышин - 60,2 км

РУ – 8 Камышин – Дубовка - 146 км

РУ – 9 Дубовка – Котлубань - 52,6 км

РУ – 10 Котлубань – Волгоград - 53,6 км.

Общая протяженность трассы составляет 683,4 км.

Трасса проектируемой ВОСП пересекает следующие естественные препятствия, электрифицированные и не электрифицированные железные дороги; магистральные автомобильные дороги; асфальтированные и грунтовые дороги; линии связи; трубопроводы и нефтепроводы; садоводческие постройки; огороды; реки, овраги.

Все переходы и пересечения выполняются в соответствии с электрическими и механическими расчетами на существующих опорах ВЛ 220кВ. Расположение ВОК в пролетах выше фазных проводов и, соответственно, габарит по вертикали от ВОК до пересечения больше, чем между линейными проводами и инженерными сооружениями, перечисленными выше.

Спуск с опор ВЛ и заходы в здания производятся в соответствии с правилами проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 110 кВ и выше, [1].

Подробное описание проектируемой трассы ВОЛС возможно только после натурного обследования.



1.2 Характеристика оконечных и промежуточных пунктов



Существующая внутризоновая сеть Волгоградской области построена по радиальному принципу с преимущественным тяготением трафика от районов к областному центру. Исходные данные на строительство сети SDH разработаны с учетом переключений существующих внутризоновых каналов связи и их увеличением для нужд внутризоновой сети Волгоградской области с организацией кольца Волгоград – Городище – Иловля – Фролово – Михайловка – Даниловка – Котово – Камышин – Дубовка – Котлубань – Волгоград.

По проектируемой трассе расположены два города областного подчинения (г. Михайловка, г. Камышин) и два районных центра (р. п. Даниловка, г. Котово), в которых сосредоточены предприятия, такие как Себряковский цементный завод, Камышинский х/б комбинат, Кузнечно-литейный завод, Котовский завод электролампового оборудования, предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции (мясомолочного животноводства, зерна, овощей), предприятия пищевой промышленности и нефтегазодобывающей промышленности.

В перечисленных районах сосредоточено 443,8 тыс. населения.



Обоснование и расчет уровня ТКС



На существующих ВОЛС внутризоновой сети Волгоградской области предусмотрена замена оборудования ПЦИ типа ФК-34, ФК-35 на оборудование СЦИ уровня STM-4, переносимого с ГТС г. Волгограда с частичным их дооборудованием и постановкой двух новых мультиплексоров в объеме линейных, станционных и энергосооружений.

Мультиплексоры типа Alcatel 1651, снимаемые с ГТС г. Волгограда в соответствии со схемой организации связи предусматривается установить на АМТС г. Волгограда и в зданиях РУС р. п. Городище, р. п. Иловля, г. Фролово, г. Михайловка, р. п. Даниловка, г. Котово.

В высвобождаемых с сети ГТС г. Волгограда мультиплексорах 1651 SM, оптимизированных на длину волны 1,33 мкм., при их переносе на внутризоновую сеть предусматривается замена агрегатных плат на агрегатные платы, оптимизированные на длину волны 1,55 мкм. Исключение составляет участок ВОЛС Волгоград – Городище протяженностью 15, км, на котором агрегатные платы в мультиплексорах Alcatel1651, оптимизированные на длину волны 1,33 мкм не заменяется. 

Для определения необходимого числа каналов при проектировании используем методику кольцевой сети или линии передачи, соединяющей несколько АТС, при неизвестных количествах каналов (или потоков 2 Мбит/с) между АТС.

На участке ВОЛС Камышин – Дубовка протяженностью 146 км проектом предусматривается установка двух новых мультиплексоров типа Alcatel 1660, в состав которых входят оптические усилители, позволяющие перекрыть затухание, вносимое ОК.

Для ввода-вывода трибутарных потоков Е1, превышающих количество 63Е1, в г.г. Волгограде и Михайловке также предусматривается установка мультиплексоров типа Alcatel 1641, переносимых из г. Волгограда. 

Для организации каналов т. ч. и каналов n х 64 кбит/с для нужд корпоративной сети ОАО "Волгоградэлектросвязь" и для предоставления услуги аренды каналов сторонним юридическим лицам и операторам проектом предусматривается разбивка потоков Е1 с помощью функций кросс-коннекции.



1.4 Выбор и характеристика транспортной системы



Схема распределения потоков разработана с учетом расширения ГТС и СТС Волгоградской области, организации потоков для мультиплексорной сети ПД ОАО "Волгоградэлектросвязь", для каналов радиовещания, для сетей сторонних операторов и перспективы развития внутризоновой сети.

Для организации на внутризоновой сети синхронного кольца предусматривается оборудование SDH уровня STM-4 со скоростью передачи 622 Мбит/С по схеме резервирования 1+1. В качестве оборудования предусматривается оборудование мультиплексоров типа Alcatel 1651, Alcatel 141.

Для исключения строительства НРП в связи с большой протяженностью участка Камышин – Дубовка (L=146 км) предусматривается в РУС Камышин и РУС Дубовка установить новые мультиплексоры OPTINEX-1660SM с входящими в их состав оптическими усилителями.


1.4.1 Транспортные системы SDH

Новые возможности цифровых коммутаторов и технических средств транспортной среды (возможность реализации мощных транспортных сетей на базе ВОЛС и мультиплексоров SDH: терминальных, ввода/вывода, с кросс-коммутацией) с перспективой увеличения пропускной способности без существенной реконструкции, способность SDH к глубокой автоматизации и контролю элементов сети и качества услуг, а также к автоматическому и программному управлению сложными конфигурациями.

Достижения современной техники коммутации и передачи сместили акценты в распределении затрат. Стоимость канало-километра стремительно снижается, а стоимость точки коммутации если не растет, то снижается значительно меньшими темпами. С другой стороны, появление SDH и мощных мультиплексоров с кросс-коммутацией превратили сеть передачи по сути в распределённый коммутатор.

Транспортная сеть или система (ТС) может охватывать участки зоновых линий передачи. ТС органически объединяет сетевые ресурсы, которые выполняют функции передачи информации, контроля и управления (оперативного переключения, резервирования и т.д.). ТС является базой для всех существующих и планируемых служб интеллектуальных, персональных и других сетей. Информационной нагрузкой ТС SDH являются сигналы PDH. Аналоговые сигналы предварительно преобразуются в цифровую форму с помощью имеющегося на сети аналого-цифрового оборудования. Универсальные возможности транспортирования разнородных сигналов достигаются в SDH благодаря использованию принципа контейнерных перевозок. В ТС SDH перемещаются не сами сигналы нагрузки, а новые цифровые структуры – виртуальные контейнеры, в которых размещаются сигналы нагрузки. Сетевые операции с контейнерами выполняются независимо от их содержания. После доставки на место и выгрузки из виртуальных контейнеров (VC) сигналы нагрузки обретают исходную форму. Поэтому ТС SDH является прозрачной для любых сигналов.

ТС SDH содержит информационную сеть и систему обслуживания [6].

Таблица 1.1 – Соответствие слоёв SDH с информационными структурами.



Слои

Информационные структуры

Каналы





Контейнеры С

Тракты

низшего порядка

Виртуальные контейнеры VC-12, VC-2





Субблоки TU и их группы TUG



высшего порядка

Виртуальные контейнеры VC-3, VC-4



Административный блок AU

Среда

передачи

Секции

Синхронные транспортные модули STM



Физическая среда







Рисунок 1.1 – Послойное строение сети SDH



Архитектура информационной сети представляет собой функциональные слои, связанные между собой отношениями клиент-слуга. Все слои выполняют определённые функции и имеют стандартизированные точки доступа. Каждый слой оснащён собственными средствами контроля и управления и может создаваться и развиваться независимо. На рисунке 1.1 показано послойное строение сети SDH, а в таблице 1.1 – соотношение указанных слоёв с информационными структурами SDH. Указанное свойство SDH облегчает эксплуатацию сети и позволяет достичь наиболее высоких технико-экономических показателей. Сеть SDH содержит три топологически независимых слоя: каналов, трактов и среды передачи. Создание сетевых конфигураций, контроль и управление отдельными станциями и всей информационной сетью осуществляется программно и дистанционно с помощью системы обслуживания SDH. Система решает задачи обслуживания современных сетей связи: оптимизирует эксплуатацию аппаратуры разных фирм-производителей в зоне одного оператора и обеспечивает автоматическое взаимодействие зон разных операторов. Система обслуживания делится на подсистемы. Доступ к каждой SDH-подсистеме осуществляется через главный в этой подсистеме (шлюзовый) узел или станцию SDH.

В слое среды передачи находятся самые крупные структуры SDH: синхронные транспортные модули (STM), представляющие собой форматы линейных сигналов. Они же используются на интерфейсах сетевых узлов.

На рисунке 1.2 показаны циклы STM-1 и VC-4. Административный блок AU-4 образуется по алгоритму



C-4 + POH = VC-4, 				 VC-4 + AU PTR = AU-4,



где 	POH – трактовый заголовок VC-4;

AU PTR – указатель административного блока.




Рисунок 1.2 – Структура цикла STM-1 и фрагменты отображения AU-4 на STM



Цикл STM имеет период повторения 125 мкс и изображен в виде прямоугольной таблицы из 9 рядов и 270 столбцов (9 х 270 = 2430 элементов). Каждый элемент соответствует объёму информации 1 байт (8 бит) и скорости транспортирования 64 Кбит/сек, а вся таблица – скорости передачи первого уровня SDH:



64 х 2430 = 155 520 кбит/сек = 155,520 Мбит/сек.



Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы: секционный заголовок (SOH), который состоит из заголовка регенерационной секции RSOH (первые три ряда) и заголовка мультиплексной секции MSOH (последние 5 рядов) и указателя административного блока (AU-указателя), т.е. указателя позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбец отводятся для нагрузки.

Для организации соединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-12. VC – блочная структура с периодом повторения 125 мкс или 500 мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый VC состоит из поля нагрузки C-n и трактового заголовка POH (рисунок 1.5).





STM-1=(((E1+<байты>+VC-12_POH+TU-12_PRT)x3TUG-2)x7TUG-3+NPI+ +FSTUG-3)x3VC-4+VC-4_POH+FSVC-4+AU-4_PTR)x1AUG+RSOH+MSOH

STM-1 = (32E1+2байты+1VC-12_POH+1TU-12_PRT)*3TUG-2)*7TUG-3+3NPI+ +15FS_TUG-3)*3VC-4+9VC-4_POH+18FS_VC-4+9AU-4_PTR)*1AUG+3*9RSOH+5*9MSOH .

Рисунок 1.3 – Пример формирования STM-1



На рисунке 1.3 приведён пример логического формирования модуля STM-1 из потоков E1 2 Мбит/с по схеме Европейского института стандартов в области связи (ETSI), а на рисунке 1.4 – схема группообразования по схеме ETSI, 

где	TU – субблок;

TUG – группа субблоков;

AUG – группа административных блоков;

FS – балласт, фиксированное пустое поле;

NPI – индикация нулевого показателя.




Рисунок 1.4 – Схема группообразования по ETSI



В проекте по результатам расчётов количества организуемых каналов выберем уровень STM-4 и аппаратуру фирмы Alcatel.



Таблица 1.2 – Технические параметры аппаратуры SDH уровня STM – 4

Параметры

Обозначение по G.957

1651 SM

Alcatel

Уровень передачи, дБм

S-4.1

8 15



L-4.1

+2 3



L-4.2

+2 3



V(JE)-4.3

-5 +1

Длина волны, мкм

Продолжение таблицы 1.2

S-4.1

1,3







L-4.1

1,3



L-4.2

1,35



V(JE)-4.3

1,55

Чувствительность приемника при Кош = 1010, мкм

S-4.1

-28



L-4.1

-28



L-4.2

-28



V(JE)-4.3

-36

Затухание регенерационного участка, дБ

S-4.1

0 - 12



L-4.1

10 - 24



L-4.2

10 - 24



V(JE)-4.3

10 - 30

Уровень перегрузки приемника, дБм

S-4.1

-8



L-4.1

-8



L-4.2

-8



V(JE)-4.3

-8

Дисперсия S – R на уровне 1 дБ, пкс/нм

S-4.1

46



L-4.1

300



L-4.2

3000



V(JE)-4.3

3000

Тип источника излучения

S-4.1

FP



L-4.1

InGaAs – APD



L-4.2

InGaAs – APD



V(JE)-4.3

InGaAs – APD

Тип оптического детектора

S-4.1





L-4.1

Ge – APD



L-4.2

Ge – APD



V(JE)-4.3

InGaAs – APD



	Alcatel 1660 SM представляет собой компактный мультиплексор ввода/вывода (ADM) и небольшой узел кросскоммутации с портами STM-1, STM-4 и STM-16, матрицей высокого уровня (НО) 96х96 VC4 и матрицей низкого уровня (LO) 64x64 эквивалента STM-1. При использовании в качестве сетевого узла в кольце STM-4 это устройство поддерживает отличные возможности доступа к сигналам 2 Мбит/с (до 756 трактов 2 Мбит/с на 300-миллиметровой стойке). Alcatel 1660 SM поддерживает множество различных конфигураций, включая кросс-коннект 64х64 STM-1. Alcatel 1660 SM может терминировать два независимых друг от друга кольца STM-16 с различными механизмами защиты ANC-P или MS-SPRing, а также с представлением доступа к 32-м компонентным потокам STM-1. Интерфейсы STM-16 с нормированной длинной волны оптического излучения ("colored") могут использоваться для прямого сопряжения с оборудованием DWDM без промежуточных адаптеров длин волн. Все системные блоки могут дублироваться для повышения надежности. Для коммутации АТМ и IP-маршрутизации Alcatel 1660 SM использует карту коммутации /маршрутизации с пропускной способностью 2,5 Гбит/с (на одной полке можно использовать две таких карты). 




Выбор типа оптического кабеля



Выбор ОК для проектируемой ВОЛС осуществляется, исходя из следующих основных требований [10]:

1) Число ОВ в оптическом кабеле и их тип – одномодовые, градиентные, многомодовые – определяются требуемой пропускной способностью с учетом развития сети на период 15 – 20 лет, выбранной системой передачи (транспортной системой), схемой организации линейного тракта (однокабельная однополосная) и с учетом резервирования.

2) Затухание и дисперсия ОВ в ОК, зависящие от излучения, должны обеспечивать заданную (или максимальную) длину РУ и высокую экономичность ВОСП и ВОЛС, которые должны конкурировать с существующими системами передачи на базе симметричных и коаксиальных кабелей.

3) Защитные покровы и силовые элементы ОК должны обеспечивать необходимую защиту ОВ от механических повреждений и воздействий, достаточную надежность работы ОК. Кабель должен допускать прокладывание примерно такое же, как и большинство электрических кабелей.

4) Кабель должен с малым затуханием, достаточной легкостью и за приемлемый отрезок времени сращиваться в муфтах ОК и соединяться с помощью разъемов в полевых и станционных условиях.

5) Механические и электрические свойства ОК должны соответствовать их конкретному применению и условиям окружающей среды, включая стойкость к воздействию статических и динамических нагрузок, влаги, содержанию ОК под избыточным воздушным давлением для обеспечения достаточной надежности работы в течение проектируемого срока эксплуатации ОК.

6) Отдельные световоды в кабеле должны быть различимы для их идентификации.

Оценивая параметры и конструкцию ОК применительно к различным звеньям сети связи, при проектировании ВОЛС для внутризоновой связи используем градиентные ОВ на длине волны 1,3 мкм, кабель типа ОКСН 10.01.022. 

При выборе ОК с определенным видом ОВ (одномодовым) оценим соответствие пропускной способности ОВ, зависящей от его дисперсионных свойств, скорости передачи ВОСП в линейном тракте.

В транспортных системах SDH фирмы Alcatel в качестве линейного используется код без возврата к нулю NRZ, поэтому скорости передачи цифрового сигнала в линейном тракте равны скоростям передачи STM соответствующего уровня.



1.5 Одномодовые ОВ



В одномодовых ОВ межмодовая дисперсия отсутствует (передается одна мода). Уширение импульса обусловлено хроматической дисперсией, которую разделяют на материальную и волноводную.

Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью групповой скорости моды от частоты и определяется профилем показателя преломления ОВ.

В нормальных условиях материальная дисперсия преобладает под волноводной. Обе компоненты могут иметь противоположный знак и различаются зависимостью от длины волны. Это позволяет, оптимизируя профиль показателя преломления, минимизировать общую дисперсию ОВ на заданной длине волны за счет взаимокомпенсации материальной и волноводной дисперсией.

Для одномодовых ОВ в паспортных данных указывается нормированная среднеквадратичная дисперсия (  = 6 пс/(нмкм)), которая с ненормированной величиной связана выражением


 = 10-3    н, нс/км,		 	 (1.1)



где  - ширина полосы оптического излучения, нм, определяется из справочных данных соответствующего источника излучения;  =5 нм

Тогда  = 10-6  5  10-9  6  10-12 = 0,003 нс/км (1.2)



1.6 Расчет предельных длин участков регенерации



Известно, что длина регенерационного участка ВОСП определяется двумя параметрами: суммарным затуханием РУ и дисперсией сигналов ОВ /7/.

Длина РУ с учетом только затухания оптического сигнала, то есть потерь в ОВ, устройствах ввода оптического излучения (как правило, потерь в разъемных соединениях), неразъемных соединениях (сварных соединениях строительных длин кабеля) можно найти из формулы [2]:



Ару = Э =   lру + Ар  nр + Ан  nн , дБ,				(1.3)



где 	Ару – затухание оптического сигнала на регенерационном участке, дБ;

Э - энергетический потенциал системы передачи, дБ,

 - коэффициент затухания ОВ, дБ /км,

lру - длина регенерационного участка, км,

Ар, Ан - затухание оптического сигнала на разъемном и неразъемном соединениях, дБ

nр, nн - количество разъемных и неразъемных соединений ОВ на регенерационном участке.

В этой формуле количество неразъемных соединений ОВ на длине регенерационного участка равно:


nн = ,



где	lс - строительная длина ОК.

Подставив количество неразъемных соединений на регенерационном участке в уравнение (1.3), получим:



Э =   lру + Ар  nр + Ан , 

Э =   lру + Ар  nр +  lру - Ан ,,

lру  = Э - Ар  nр + Ан .



Отсюда можно выразить длину регенерационного участка



lру = .



Современные технологии позволяют получать затухания Ар  0,5 дБ, Ан  0,1 дБ. Кроме того, на регенерационном участке количество разъемных соединений nр = 2.

Тогда можно найти максимальную и минимальную длины регенерационных участков с учетом потерь на затухание в ОВ, потерь в устройствах ввода/вывода оптического сигнала (в разъемных соединителях), потерь в неразъемных сварных соединениях при монтаже строительных длин кабеля 



lру max  = , км, 			(1.4)


где Эз - энергетический (эксплутационный запас) системы, необходимый для компенсации эффекта старения элементов аппаратуры и ОВ, Эз = 6 дБм,





25 – 6 – 0,5  2 + 0,3

0,15 + 0,3/2lру max  = = 61 км



При проектировании оптической линии передачи SDH энергетический потенциал ВОСП рассчитывается как разность уровней передачи и минимального уровня приема.

При расчете минимальной длины регенерационного участка результат может получиться с отрицательным знаком. Это означает, что минимальная длина РУ равна нулю.

Как было отмечено выше, длина регенерационного участка ВОСП зависит также и от дисперсии сигнала в ОВ. Максимальная длина РУ с учетом дисперсионных свойств ОВ рассчитывается по следующей формуле:



lру max  =  , км,						(1.5)



где  - дисперсия сигнала в ОВ, определенная для одномодового ОВ,

В` – скорость передачи цифрового сигнала в линейном тракте





0,03  10-9  622,080  106

0,25lру max  = =133,9 км



Из рассчитанных максимальных длин по формулам (1.4) и (1.5) в проекте выбираем наименьшее значение, равное 61 км.

Затухание, рассчитанное по формуле



Ару max =   lру max , дБ ,


должно быть не больше допустимого затухания на РУ.

Ару max = 0,03  10-9  61 = 1,83  10-9 дБ



1.7 Схема организации связи



1.7.1 Общие положения

Схема организации связи разрабатывается на основе размещения ОП, ОРП, НРП, технических возможностей аппаратуры и технического задания с целью получить наиболее экономичный вариант организации необходимого числа каналов ТЧ, ОЦК или цифровых потоков более высокого порядка между соответствующими населенными пунктами или АТС (МТС), если строится городская сеть.

В процессе разработки схемы организации связи решены вопросы организации цифровой связи, служебной связи, телеконтроля и телемеханики. Кроме того, на схеме организации связи показаны количество систем передачи (транспортных систем), распределение каналов, тип аппаратуры оконечных и промежуточных пунктов, сервисного оборудования.



1.7.2 Схема организации связи с ВОСП SDH

На сетях связи РФ часто используется следующие сетевые структуры (топологии) [12]:

- цепочечная (линейная) сетевая структура с вводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.5);

- кольцевая структура с вводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.6).

На внутризоновой сети в настоящее время используются цепочечные структуры. Разновидностью цепочечной структуры является структура “точка-точка” без ввода/вывода компонентных сигналов между оконечными пунктами.




 

ОМ-4

 2 М

34 М

140 М

STM-1

 Х

 Х



 Х

 Х

 Х

 Х

 

МВВ-4

 

МВВ-4

 

ОМ-4







 2 М

34 М

140 М

STM-1

 2 М

34 М

140 М

STM-1





------ Резервная (опция) 

Х - Регенераторы (опция)

ОМ-4 - Оконечный мультиплексор 4-го уровня

МВВ-4 - Мультиплексор ввода-вывода 1-го уровня



Рисунок 1.5 - Цепочечная (линейная) сетевая структура



На рисунках 1.5 и 1.6 приняты следующие обозначения:

КС – компонентные сигналы,

В, З – восточный и западный порты мультиплексора ввода/вывода.

На внутризоновой сети используются цепочечные и кольцевые структуры.

Линейная цепь, показанная на рисунке 1.5, является самой простой по структуре, но требует универсальных мультиплексоров ввод/вывода с встроенными устройствами оперативного переключения. Такие мультиплексоры, работающие на высоких агрегатных скоростях (например, STM-4), производятся фирмой Alcatel.




Рисунок 1.6 - Кольцевая сетевая структура



На проектируемом кольце транспортной сети Волгоградской области проектом предусматривается защитный механизм SNCP, обеспечивающий быстродействие и надежность защиты, а также возможность взаимодействия с другими перспективными кольцами при дальнейшем развитии внутризоновой сети.

Переход на другой тип защиты трафика по MS-Spring невозможен по следующим причинам:

	В мультиплексорах СЦИ уровня STM-4 фирмы Alcatel, переносимых с сети ГТС г. Волгограда, механизм поддержки MS-Spring не реализован.

		Переход на МS-Spring потребует задействования дополнительно по 2 волокна в оптическом кабеле на каждом участке сети, что труднореализуемо, так как на участке Камышин – Дубовка в настоящее время ОАО "Волгоградэлектросвязь" выкупило в ВОК ОАО "Ростелеком" только два волокна.

Сеть SDH, охватывающая все районы области, позволяет соединить основные узлы телефонной сети качественными высокоскоростными каналами связи. Сеть SDH используется и как транспортная среда для передачи данных, предоставления услуг широкополосной связи с интеграцией служб (B-ISDN).

Синхронизация сети SDH осуществляется от источника эталонной частоты типа SYSTEM-2000 с рубидиевым генератором. Эталонный генератор обеспечивает относительную нестабильность частоты	



,



где 	f – отклонение частоты задающего генератора от номинала;

fзг – номинальное значение частоты задающего генератора.

Корреляция частоты задающего генератора осуществляется через искусственный спутник Земли от центра Всемирного координирования времени. После подключения городской сети SDH к Транссибирской линии (ТСЛ) синхронизация задающего генератора будет осуществляться выделенной из этой линии тактовой частотой.

Географически эталон частоты (ЗГ) размещается на АМТС.


2 Расчет параметров ВОЛП 



2.1 Расчет быстродействия ВОЛП



Выбор типа ОК может быть оценен расчетом быстродействия системы и сравнением его с допустимым значением.

Быстродействие системы определяется инертностью ее элементов и дисперсионными свойствами ОВ.

Полное допустимое время запаздывания в системе определяется скоростью передачи В`, Мбит/с, способом модуляции оптического излучения, типом линейного кода и определяется по формуле [11]:



tдоп. = , нс ,



где  – коэффициент, учитывающий характер линейного сигнала (вид используемого линейного кода) и равный 0,7 для кода NRZ и 0,35 для всех других кодов.



0,7

622,080

t доп. = =1,13 нс



В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т линейным кодом транспортных систем SDH является код NRZ. 

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП определяется по формуле 



tож.  = 1,111 , нс,



где tпер - быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источника излучения;

tпр - быстродействие приемного оптического модуля (ПРОМ), определяемого скоростью передачи информации и типом фотодетектора (ФД),; 

tов - уширение импульса на длине РУ



tов =   lру , нс



где  - дисперсия, определяемая по формуле (1.1) для одномодового волокна.

Быстродействие ПОМ и ПРОМ СП синхронной иерархии приведено в таблице 2.1.



Таблица 2.1 - Быстродействие ПОМ и ПРОМ

Скорость передачи



Мбит/с



622

 tпер

нс

0,1

 tпр

нс

0,08



Таким образом,



tов = 0,03  10-9  13,39 = 0,402  10-9 нс, 

tож = 1,111  √ 0,12 + 0,082 + 0,4022 = 0,42 нс



Так как tож.  	 tдоп.  , то выбор типа кабеля и длины РУ сделан верно. Величина



t = tдоп.  - tож. , нс 



называется запасом по быстродействию. При достаточно большом его значении можно ослабить требования к компонентам ВОСП.


t = 1,13 – 0,42 = 0,71 нс



При tож.   tдоп.  станционное и линейное оборудование проектируемой ВОСП будут обеспечивать безыскаженную передачу линейного сигнала.



Расчет вероятности ошибок ПРОМ



Вероятность ошибок зависит от отношения сигнал/шум на входе решающего устройства регенератора. Вероятность ошибок, приходящихся на один регенерационный участок, зависит от типа сети (местная, внутризоновая, магистральная) и определяется по формуле [9]:



Р ош.1 = Рош.км  lру ,



где	Рош.км - вероятность ошибок, приходящихся на 1 километр линейного тракта;

lру - длина регенерационного участка, км.

Вероятность ошибок, приходящуюся на 1 км линейного тракта, можно принять равной для внутризоновой сети 1,67  10-10



Рош.1 = 1,67  10-10  13,39 = 2,24  10-9



Если длина проектируемой ВОЛП составит 60,2 км, а длина регенерационного участка 13,39 км, то общее число РУ можно рассчитать по формуле 



13,39nру = 



60,2nру = = 4,5,




Тогда суммарная вероятность ошибок на проектируемой линии передачи будет равна 



Рош.  = nру  Рош. 1, 

Pош  = 4,5  2,24  10-9 = 1,01  10-8



Допустимая вероятность ошибок в канале ВОСП на внутризоновой линии обычно задается равной [11]



Рош.доп.   1,67  10-10  L, 	



где 	L - длина проектируемой линии, км.



Рош.доп.   1,67  10-10  60,2 = 1,01  10-8



При правильном выборе проектных решений соблюдается условие



Рош.   Рош.доп. ,



следовательно, на проектируемой ВОЛП обеспечивается достаточно высокое качество каналов.

Для рассчитанного значения Рош.  защищенность Аз сигнала от помех на выходе канала ВОСП составит 20,7 дБ.

Таким образом, можно найти отношение сигнал/шум 



(Рош.  ) = 100,05Аз ,

(Рош.  ) = 100,05  20,7 = 2,24  1010




Расчет порога чувствительности ПРОМ



Одной из основных характеристик приемника оптического излучения является его чувствительность, т.е. минимальное значение обнаруживаемой (детектируемой) мощности оптического сигнала, при которой обеспечиваются заданные значения отношения сигнал/шум или вероятности ошибок.

Из теории [12] следует, что в условиях идеального приема, то есть при отсутствии шума и искажений для обеспечения вероятности ошибок не хуже 10-9 требуется генерация 21 фотона на каждый принятый импульс. Это является фундаментальным пределом, который присущ любому физически реализуемому фотоприемнику и называется квантовым пределом детектирования. Соответствующая указанному пределу минимальная средняя мощность оптического сигнала длительностью



 = 



называется минимальной детектируемой мощностью (МДМ).

Минимальная средняя мощность оптического сигнала на входе ПРОМ, при которой обеспечиваются заданные отношения сигнал/шум или вероятность ошибок, называется порогом чувствительности.

МДМ можно рассчитать по формуле (5.84) [8], однако существуют приближенные формулы расчета абсолютного уровня МДМ при вероятности ошибок не хуже 10-8 в зависимости от скорости передачи В` в линейном тракте:


-70 + 10,5 lg B` при B`  50 Мбит/с, 

P min = для ЛФД

-70 + 10 lg B` при B`  50 Мбит/с.	

Рmin = - 70 + 10 lg 622,080 = - 42,06 дБ 



Точность расчетов по приведенным формулам достаточная для оценки порога чувствительности ПРОМ.

Зная абсолютный уровень МДМ и максимальный уровень передачи ПОМ, можно получить приближенную оценку энергетического потенциала ВОСП:



Э = Рпер. – Рпр., дБ,





где	Рпр.  Рmin – уровень приема ПРОМ.



Э = - 4 – ( - 34) = 30 дБ



Расчет затухания соединителей ОВ



Уровень оптической мощности, поступающей на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциала системы, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъемных и неразъемных соединителях.

Потери мощности в ОВ нормируются и составляют, например, во втором окне прозрачности 0,7 дБ, а в третьем окне прозрачности 0,1 дБ/км (берутся из паспортных данных ОК) [5].

Потери мощности в неразъемном соединителе нормируются и составляют 0,1 дБм.

Потери в разъемном соединителе нормируются и составляют 0,5 дБм. Потери в разъемном соединителе нормируются определяются суммой /10/.


Ар = , i = 1, 2, 3, 4,



где 	а1 – потери вследствие радиального смещения на стыке ОВ (рисунок 2.1.);

а2 – потери на угловое рассогласование ОВ (рисунок 2.2);

а3 – потери на осевое рассогласование ОВ (рисунок 2.3);

а4 – неучтенные потери.







Рисунок 2.1 – Радиальное смещение ОВ







Рисунок 2.2 - Угловое рассогласование ОВ







Рисунок 2.3 - Осевое рассогласование ОВ



Потери вследствие радиального смещения в одномодовых ОВ рассчитываются по формуле [7]:


а1 = 10 lg [exp(-2 / 2)] , дБ, 



где 	 - величина максимального радиального смещения двух ОВ на стыке ,  = 1,52 мкм;

 - параметр, определяющий диаметр луча,  = 10 мкм.



 - 1,522



 102а1 = 10 lg [exp( )] = 0,1



По результатам расчетов можно заметить, что для ОВ с градиентным профилем показателя преломления оптические потери вследствие радиального смещения выше. Это связано с тем, что их числовая апертура, максимальная по оси, убывает до нуля к периферии сердцевины.

Угловое рассогласование ОВ также приводит к существенным оптическим потерям. В формулы для расчетов указанных потерь, кроме угла рассогласования , входят еще и показатели преломления ОВ и воздуха. Из-за того, что в паспортных данных ОВ не приводятся величины показателей преломления, расчет потерь из–за углового рассогласования вызывает определенные трудности. Поэтому для одномодовых ОВ можно принять а2 = 0,35 дБ. Следует заметить, что одномодовые ОВ более чувствительны к угловому рассогласованию и при одинаковом угле потери в них примерно в два раза выше, чем в многомодовых ОВ.

Оптические потери в разъемных соединителях увеличиваются также в результате осевого рассогласования.

Для расчета потерь из–за осевого рассогласования в одномодовых ОВ можно воспользоваться следующей формулой [1]



а3 = -10 lg (1 – Z tg ) , дБ,


где	Z - максимальное расстояние между торцами ОВ;

d - диаметр ОВ;

 a - апертурный угол.

Для достижения малых величин потерь для одномодовых ОВ можно принять максимальные значения Z = 2,95 мкм,  a = 3,96 





3,36

2  10 -5а3 = -10 lg (1 – 2,95  tg ) = 0,04 дБ 



Неучтенные потери в разъемном соединители можно принять равными а4 = 0,01 дБ.

При существующих технологиях потери в разъемном соединителе не превышают величины



Ар = а1 + а2 + а3 + а4  0,5 дБ,

Ар = 0,1 + 0,35 + 0,04 + 0,01 = 0,5



а в неразъемных соединениях – не более Ар  0,1 дБ.



Расчёт распределения энергетического потенциала



Уровень оптической мощности сигнала, поступающего на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциала ВОСП, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъемных соединителях, потерь мощности в неразъемных соединениях.

Составим таблицу (таблица 2.2) с исходными данными для расчета распределения энергетического потенциала по длине ВОЛП. Для транспортных систем SDH в технических данных приводятся обычно два уровня передачи: Рпер.mах и Рпер.min. При малых длинах РУ, при проектировании городских сетей рекомендуется выбирать уровень Рпер.min. и работу на длине волны 1,3 мкм, что исключает перегрузку приемных усилителей.

В случае, когда нет необходимости использовать промежуточные регенерационные пункты, рекомендуется выбирать режим работы ПОМ с оптическим усилителем и ПРОМ – с оптическим предусилителем.



Исходные данные для расчета распределения энергетического потенциала

Параметры

Обознач.

Ед. изм.

Значение 

1 Уровень мощности передачи

Рпер.

дБм

- 4

2 Минимальный уровень мощности приема

Рпр.min

дБм

-34

3 Энергетический потенциал ВОСП

Э

дБ

25

4 Длина РУ

lру

км

61??

5 Строительная длина ОК

lc

км

2

6 Количество строительных длин ОК на РУ

nc

шт.

2

7 Количество разъемных соединителей на РУ

nр

шт.

2

8 Затухание оптического сигнала на разъемном соединителе

Ар

дБ

0,5

9 Количество неразъемных соединений на РУ

nн

шт.

3

10 Затухание оптического сигнала на неразъемном соединении

Ан

дБ

0,1

11 Коэффициент затухания ОВ



дБ

0,35



Кольцевая внутризоновая сеть Волгоградской области охватывает Волгоград – Городище – Иловлю – Фролово – Михайловку – Даниловку – Котово – Камышин – Дубовку - Волгоград. Расчет приводится для участка Камышин - Котово.

Рассчитывается уровень приема в Котово, общее затухание на оптической соединительной линии Камышин - Котово, а также уровни оптического сигнала после каждого соединения. Уровень передачи оптического сигнала Рпер. = - 4 дБм.

Уровень сигнала после первого разъемного соединителя (РС)



Рр1 = 	Рпер - Ар = - 4,0 – 0,5 = - 4,5 дБм.



Уровень сигнала после первого неразъемного соединителя (НС) станционного оптического кабеля и линейного ОК


Рр1 = 	Рр1 - Ан = - 4,5 – 0,1 = - 4,6 дБм.



Рассчитаем уровни сигнала НС с интервалом 2 км 



Рн2 = Рн1 - lc   - Ан = - 4,6 – 2  0,7 – 0,1 = - 6,1 дБм.

…………………………….

Рн3 = Рн2 - lc   - Ан = - 6,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 7,6 дБм.

Рн4 = Рн3 - lc   - Ан = - 7,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 9,1 дБм.

Рн5 = Рн4 - lc   - Ан = - 9,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 10,6 дБм.

Рн6 = Рн5 - lc   - Ан = - 10,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 12,1 дБм.

Рн7 = Рн6 - lc   - Ан = - 12,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 13,6 дБм.

Рн8 = Рн7 - lc   - Ан = - 13,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 15,1 дБм.

Рн9 = Рн8 - lc   - Ан = - 15,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 16,6 дБм.

Рн10 = Рн9 - lc   - Ан = - 16,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 18,1 дБм.

Рн11 = Рн10 - lc   - Ан = - 18,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 19,6 дБм.

Рн12 = Рн11 - lc   - Ан = - 19,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 21,1 дБм.

Рн13 = Рн12 - lc   - Ан = - 21,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 22,6 дБм.

Рн14 = Рн13 - lc   - Ан = - 22,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 24,1 дБм.

Рн15 = Рн14 - lc   - Ан = - 24,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 25,6 дБм.

Рн16 = Рн15 - lc   - Ан = - 25,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 27,1 дБм.

Рн17 = Рн16 - lc   - Ан = - 27,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 28,6 дБм.

Рн18 = Рн17 - lc   - Ан = - 28,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 30,1 дБм.

Рн19 = Рн18 - lc   - Ан = - 30,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 31,6 дБм.

Рн20 = Рн19 - lc   - Ан = - 31,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 33,1 дБм.

Рн21 = Рн20 - lc   - Ан = - 33,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 34,6 дБм.

Рн22 = Рн21 - lc   - Ан = - 34,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 36,1 дБм.

Рн23 = Рн22 - lc   - Ан = - 36,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 37,6 дБм.

Рн24 = Рн23 - lc   - Ан = - 37,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 39,1 дБм.

Рн25 = Рн24 - lc   - Ан = - 39,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 40,6 дБм.

Рн26 = Рн25 - lc   - Ан = - 40,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 42,1 дБм.

Рн27 = Рн26 - lc   - Ан = - 42,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 43,6 дБм.

Рн28 = Рн27 - lc   - Ан = - 43,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 45,1 дБм.

Рн29 = Рн28 - lc   - Ан = - 45,1 - 2  0,7 – 0,1 = - 46,6 дБм.

Рн30 = Рн29 - lc   - Ан = - 46,6 - 2  0,7 – 0,1 = - 48,1 дБм.

Рн31 = Рн30 - lc   - Ан = - 48,1 - 0,2  0,7 – 0,1 = - 48,34 дБм.



Уровень сигнала после второго РС на АТС – Котово



Рр2 = 	Рн3 - Ар = - 48,34 – 0,5 = - 48,84 дБм.



Уровень сигнала после второго РС - уровень приема на АТС - Котово 



Рпр = Рр2 = - 48,84 дБм.



Общее затухание на оптической СЛ АТС-Камышин – АТС–Котово составляет 



Ару = Рпер – Рпр = - 4 – (- 48,84) = - 44,84 дБм.



По результатам расчетов можно сделать вывод, что затухание на оптической СЛ значительно меньше энергетического потенциала ВОСП, равного Э= 25 дБм. Эксплутационный запас системы можно принять аз = 6 дБм.

Для транспортных систем SDH в технических данных приводятся максимальный уровень приема. Рассчитанный уровень приема не должен быть больше максимально возможного уровня приема, но он не должен быть ниже минимально возможного уровня приема


Рпр.min  Рпр  Рпр.maх .



Аналогичные расчеты выполняются для всех других СЛ. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.3.



Результаты расчетов распределения энергетического потенциала

Параметр

Ед. изм.

Камышин-Котово

Ару

дБм

- 44,84

Рпр

дБм

- 48,84

lру

км

60,2



Уровни оптического сигнала в точках приема больше минимально возможного и меньше максимально возможного уровней, приводимых в технических данных ВОСП.


3 Организация управления сетью связи



3.1 Общие положения



Сетевое управление оказывает существенное влияние на качество передаваемых сигналов, развитие услуг сетей связи и на структуру элементов сети [3].

Системы управления транспортной сетью SDH должна обеспечивать оперативное администрирование и эксплуатационное управление сетью, а именно:

конфигурирование сети;

сбор и обработку информации о всех элементах сети;

сбор статистики;

диагностику оборудования и программного обеспечения сети;

локализацию и исправление неисправностей;

предоставление отчетов о работе сети.

В состав программно-аппаратного комплекса входят следующие системы управления:

Alcatel OPTINEX 1354 RM: система управления региональной транспортной сетью SDH.

Alcatel OPTINEX 1353 SH: система управления сетевыми элементами

Alcatel OPTINEX 1320 CT/NX: терминал управления сетевыми элементами

Система управления региональной транспортной сетью SDH Alcatel OPTINEX 1354 RM (Regional Network Manager) позволяет операторам связи управлять соединениями по всему каналу (end – to – end) в региональных сетях SDH.

Вместе с системой управления сетевыми элементами 1353SH оборудование 1354 RM предназначено для управления подсетями, состоящими из разнообразных элементов сетей SDH, такими, как мультиплексоры ввода – вывода, линейные системы, регенераторы, радиорелейное оборудование и системы цифрового кроссового переключения 4/3/1 и 4/4.

Система управления сетевыми элементами Alcatel OPTINEX 1353 SH предназначена для управления сетевыми элементами (Element Manager), производимых компанией Alcatel мультиплексоров ввода – вывода, кросс – коннекторов, WDM, синхронных систем передачи, радиорелейных и проводных систем SDH/PDH.

Терминал управления сетевыми элементами Alcatel OPTINEX 1320 CT/NX предназначен для управления сетевыми элементами в местном или дистанционном режиме.

В качестве аппаратного средства предусматривается переносной компьютер PC – notebook под управлением ОС Microsoft NT. Подключается к сетевым элементам через последовательные порты.



3.2 Сеть управления электросвязью



В современном деловом окружении с высокой конкуренцией управление сетью становится критически важным средством операторов сетей. В рекомендации МСЭ-Т М.3010 изложены общие принципы планирования, функционирования и технического обслуживания сети управления электросвязью (Telecommunications Management Network - TMN). Целью TMN является управление сетями электросвязи, а основным принципом – обеспечение организационной структуры сети для взаимодействия различных типов операционных систем и аппаратуры электросвязи с использованием стандартных протоколов и интерфейсов [13].

В процессе взаимодействия TMN и сети электросвязи операционные системы OS осуществляют обработку всей информации, необходимой для выполнения функций управления.




Рисунок 3.1 - Уровни управления сетью связи



Рабочие станции обеспечивают пользовательский интерфейс, посредством которого обслуживающий персонал взаимодействует с сетью управления.

Сеть передачи данных предназначена для организации связи между сетевыми элементами, операционными системами и другими компонентами TMN.

Система управления сетью строится иерархически и имеет 5 уровней (рисунок 3.1):

сетевых элементов;

управления сетевыми элементами;

управления сетью;

управления обслуживанием;

административного управления.

Уровень управления элементами включает в себя:

- контроль и отображение параметров работы;

- техническое обслуживание;

- тестирование;

- конфигурирование применительно к отдельным элементам или некоторым их подмножествам.

Уровень сетевого управления охватывает всю сеть, контролируя подмножества сетевых элементов в их взаимосвязи между собой и управляя всеми сетевыми ресурсами. Уровень управления обслуживанием, в отличие от всех нижележащих уровней, которые непосредственно связаны с сетью, т.е. с техническими средствами, направлен к пользователю. Здесь принимаются решения по предоставлению и прекращению услуг, ведётся соответствующее планирование и учёт и т.п. Ключевым фактором на этом уровне является обеспечение качества обслуживания.

Уровень административного управления обеспечивает функционирование компании оператора сети связи. Здесь решаются организационные и финансовые вопросы, осуществляется взаимодействие с операторами других сетей связи.



3.3 Функции управления



3.3.1 Общие функции управления

В аппаратуре управления встроенные каналы управления ЕСС используются для связи с сетевыми элементами NE и имеют следующие функции [13]:

- запрос и приём сообщений о сетевых параметрах, таких, как размер пакета, временные промежутки, качество сервиса и.д.;

- формирование маршрутизации сообщения между узлами в каналах передачи данных DCC (байты D1 – D12 секционного заголовка SOH);

- менеджмент сетевых адресов (возможное преобразование форматов адресов);

- запрос и приём сообщений о сетевом статусе DCC для данного узла;

- возможность разрешать или запрещать доступ к DCC.

На все события, требующие фиксации во времени, ставится временная метка с разрешением в 1 секунду. Время фиксируется по показанию локального таймера сетевого элемента NE.

Другие общие функции, например, защита на различных уровнях или обеспечение безопасности, дистанционный вход в сеть, загрузка и модификация программного обеспечения, в настоящее время гарантируются производителем SDH оборудования.



3.3.2 Управление сообщениями об аварийных ситуациях

Наблюдение за сообщениями об аварийных ситуациях включает в себя обнаружение сообщений об авариях и сохранение сообщений о тех событиях и условиях, которые сопутствовали их появлению. Управление сообщениями об аварийных ситуациях поддерживает следующие функции:

	- автономное сообщение о всех сигналах возникновения аварийной ситуации;

	- разрешение или запрет на автономное сообщение о всех сигналах возникновения аварийной ситуации;

	- запись моментов возникновения таких сигналов в регистровом файле. Регистры могут быть считаны по запросу или периодически.



3.3.3 Управление рабочими характеристиками

Осуществляется сбор данных о таких рабочих характеристиках системы, как:

	- коэффициентов ошибок по секундам с ошибками ESR;

	- коэффициентов ошибок по секундам с ошибками, пораженным ошибками SESR;

	- коэффициентов ошибок по блокам с фоновыми ошибками BBER.


3.3.4 Управление конфигурацией

Основное назначение защитного (резервного) переключения – подключить резервное устройство вместо основного устройства. Функциями управления конфигурацией являются:

	- включение/выключение ручного режима защитного переключения;

	-включение/выключение принудительного режима защитного переключения;

	- включение/выключение блокировки;

	- запрос/установка параметров автоматического защитного переключения APS (Automatic Protection Switch).



3.4 Управление оборудованием и сетью связи фирмы Alcatel



3.4.1 Система управления Alcatel

В системе управления фирмы Alcatel выделяют:

- элемент сети,

- посредник,

- операционную систему,

- рабочую станцию.

При наличии трактов передачи SDH между различными элементами сети функцию посредника выполняет контролер узла связи с дистанционным интерфейсом управления.

Функциями системы управления с дистанционным интерфейсом являются:

- проверка состояния оборудования на аварийность;

- проверка соединений в конфигурациях;

- административная функция безопасности (имя и пароль оператора);

- сервисная память о всех событиях в оборудовании;

- контроль за характеристиками;

- установка программного обеспечения оборудования в энергозависимую память без прерывания передачи.

Кроме собственных адресов отдельные элементы сети передают данные об информационных сигналах, маршрутизацию которых они выполняют, о конфигурации сети, например, о подключении портов и состояниях коммутационной системы, а также о результатах текущего контроля. Таким образом, в централизованной базе данных содержится вся информация о маршрутизации трактов в сети.

В системах управления фирмы Alcatel используются стандартные программы MS-DOS/WINDOWS в качестве операционной системы, 1353 ЕМ в качестве рабочей станции, а оборудование SDH – в качестве элементов сети.

Элементы сети, то есть станции, оборудованные аппаратурой Alcatel Telecom, управляются локально посредством персонального компьютера, подключенного через интерфейс F рабочего терминала. Через интерфейс Q3 возможно подключение к системе TMN вышележащего уровня. Посредник (или контролер) оборудования SDH спроектирован как модуль диалога с персональным компьютером, чтобы обслуживать, активизировать и выявлять, устранять неполадки в работе оборудования.



3.4.2 Рабочая станция 1353 ЕМ

Система 1353 ЕМ является системой управления элементами сети и предназначена для использования с оборудованием связи фирмы Alcatel Telecom.

Благодаря специальному программному обеспечению каждого элемента сети, 1353 ЕМ обрабатывает информацию, поступающую из различных сетевых элементов NE через локальную вычислительную сеть (LAN) или через интерфейсы Х25 (рисунок 3.2). Кроме того, пользователю предоставляется возможность обмена информацией с сетевым элементом.




Рисунок 3.2 - Основная эксплуатационная рабочая станция 1353 ЕМ



На рисунке 3.3 показана взаимосвязь рабочей станции и сети связи.




Рисунок 3.3 - Основная эксплуатационная рабочая станция внутри используемой сети



Оператор может визуально отобразить все статусы оборудования в реальном масштабе времени, а также может использовать дистанционное управление, поддержку и конфигурирование оборудования.

Подобный обзор дополняет или заменяет такие устройства отображения, как индикаторные лампы и табло.

Основная рабочая станция может следить за оборудованием PDH и SDH посредством интерфейсов Q3 и QВ3 соответственно.

Рабочая станция 1353 ЕМ имеет следующие возможности:

- управление локальное и дистанционное авариями и статусом NE;

- конфигурация обслуживания;

- графическое отображение соединений;

- администрирование;

- наблюдение за сетью PDH и SDH;

- память технического обслуживания;

- поиск неисправности;

- обслуживание элементов сети.





Рисунок 3.4 - Организация программного обеспечения для рабочей станции 



По программному обеспечению рабочая станция 1353 ЕМ включает в себя (рисунок 3.4):

	- интерфейс Q3, подключенный к локальной сети передачи данных по протокам Х25;

	- интерфейс QВ3, подключенный к локальной сети Ethernet;

	- специальное программное обеспечение Super Mediation (рисунок 3.13);

	- специальное программное обеспечение для конфигурации и хранения сообщений о событиях;

	- программное обеспечение NOCTAS, сконфигурированное для мультиплексорного окружения SM.

Специальная программа Super Mediation состоит из семи следующих частей :

1) Инициализация, используемая при загрузке 1353 ЕМ, инициирует диалог между 1353 ЕМ и различным оборудованием.

2) Диспетчер. Эта часть направляет все сообщения, приходящие от интерфейсов, к части Super Mediation (управление конфигурацией, управление авариями).

3) Управление конфигурацией. Эта часть управляет текущими файлами конфигурации наблюдаемого оборудования и соответствующими справочными файлами конфигурации. С помощью справочного файла сетевой элемент NE, потерявший свою конфигурацию, может быть сконфигурирован автоматически.

4) Управление авариями. Эта функциональная часть принимает спонтанные аварийные и статусные сообщения от всего оборудования и сохраняет их в таблице аварий с целью их посылки по запросу.

5) Медленный опрос. Он регулярно контролирует статус и присутствие в сети оборудования с интерфейсами Q3 и QВ3.

6) Управление администрированием. Эта часть управления доступом к рабочей станции и терминалам посредством загрузки административных функций управления пользователями и их правами доступа и разрешением выдачи справки из файла, хранящего команды регистрации и выхода из системы.

7) Управление командами оператора. Эта часть хранит команды, выполняемые пользователями на местных и удаленных терминалах.

Структура программного обеспечения рабочего терминала 1353 ЕМ (местного или удаленных):

- F интерфейс (обмен сообщениями);

- интерфейс PC-NFS Ethernet (передача файлов между терминалом и рабочей станцией);

- интерфейс WINDOWS;

- программное обеспечение NOCTAS (программное обеспечение удаленного терминала RT)





Рисунок 3.5 - Организация программного обеспечения Super Mediation




На рисунках 3.6 и 3.7 показана организация программного обеспечения местного (LT) и удаленного (RT) терминалов.





Рисунок 3.6 - Организация программного обеспечения местного терминала





Рисунок 3.7 - Организация программного обеспечения удаленного терминала


3.4.3 Конфигурирование элементов и сети

Управление конфигурацией включает в себя выполнение следующих процессов:

- проверка и обработка модификаций конфигурации оборудования;

- загрузка и выгрузка информации о конфигурации (по требованию пользователя);

-автоматическая конфигурация выполняется в случае потери конфигурации или в случае конфигурации оборудования по умолчанию;

Для каждого оборудования система управления конфигурацией имеет дело:

		- со справочными файлами. Они содержат версию, которая была загружена с удаленного терминала 1353 ЕМ. Эта версия используется для автоматической конфигурации в случаях потери конфигурации или в случае конфигурации по умолчанию;

			- с текущими файлами. Они содержат информацию о конфигурации работающей системы. Данные файлы конфигурации модифицируются автоматически в случае возникновения изменений или в случае модификации оператором.

Все эти файлы хранятся на рабочей станции. В процессе работы интерфейс оператора SM позволяет производить конфигурацию сети в соответствии с выбором пользователя. Это достигается удалением или модификацией некоторого количества управляемого оборудования.

Администратор вводит адреса в приложение 1353 ЕМ “Network Configurations” (Сетевая конфигурация).

В случае потери конфигурации автоматическая конфигурация может быть выполнена только в том случае, если оборудование разблокировано.

Терминал взаимодействует с системой управления конфигурацией с целью получения текущей конфигурации оборудования.

Когда оборудование заблокировано, его конфигурация может быть модифицирована только оператором 1353 ЕМ.

Заблокированное оборудование может быть автоматически сконфигурировано с помощью справочной конфигурации, хранимой на рабочей станции 1353 ЕМ.

Во время процедуры блокировки файл текущей конфигурации сравнивается с файлом справочной конфигурации. Если для оборудования не существует файла справочной конфигурации, то пользователь может подтвердить текущую конфигурацию (и затем она становится справочной конфигурацией).



3.4.4 Маршрутизация

Маршрутизация каналов связи осуществляется администратором сети с его рабочего места программой сетевого управления 1353 ЕМ:

- вначале активизируется система;

- осуществляется вход в операционную систему набором пароля и идентификацией профиля оператора;

- осуществляется вход в WINDOWS;

- отыскивается файл в хронологии оборудования (сети) и осуществляется вход в него;

- осуществляется непосредственно маршрутизация.

Если производится работа с файлом хронологии оборудования, то на экране появляются две таблицы. 

Первая таблица отображает реальное состояние данного типа оборудования (ADM, ТM), а другая содержит сообщения об авариях, происшедших между двумя командами оператора. В первой таблице содержатся все данные для маршрутизации. Если же производится работа с файлом хронологии сети, то по всему вышесказанному добавляется графическое распределение терминалов на сети. Тогда в первой таблице содержатся графы первичных потоков 2; 34; 140; 155 Мбит/с. Эти потоки (порты) можно открывать и закрывать, увеличивать или уменьшать их количество. Также можно изменить конфигурацию сети, выбрав один из режимов работы мультиплексоров ADM.

На схеме распределения терминалов возможно включение действующих терминалов сети, то есть соединение между двумя какими – либо терминалами поддерживается некоторое время, а потом разрывается. Это позволяет использовать ресурсы сети более эффективно. В таблице аварий отображены все аварии и их статус (срочная, малосрочная, несрочная). Здесь можно сразу запустить команду и устранить аварию. Список аварий может быть распечатан. Существует также широкий набор дополнительных видов услуг, которые вводятся на сети по требованию пользователя.



3.5 Организация служебных каналов



Материал по организации служебной связи в оптических системах передачи PDH имеется в литературе, приведенной в списке использованных источников, здесь приводиться информация только по транспортным системам SDH. Секционный заголовок SDH, и трактовые заголовки РОН виртуальных контейнеров цикла STM-N имеют достаточно большую резервную емкость, которая используется для формирования различных служебных каналов. Общий объем заголовка составляет 9  9 + 9 = 90 байт (рисунки 3.8 и 3.9). Использование каждого байта эквивалентно созданию канала со скоростью передачи 64 кбит/с. 

Все служебные байты заголовка могут быть разделены на три типа:

- байты, которые не могут быть использованы пользователями SDH оборудования;

- байты, которые специально предназначены для использования в служебных целях или для создания служебных каналов; к ним относятся, например, каналы передачи данных для регенерационной секции DCCR (D1 D2 D3), имеющие совокупную скорость передачи 192 кбит/с и каналы передачи данных для мультиплексной секции DCCм (D4 – D12), имеющие совокупную скорость передачи 576 кбит/с; кроме этого, существуют еще четыре байта – Е1, Е2 и F1, зарезервированные для создания четырех каналов со скоростью передачи 64 кбит/с каждый, из них канал Е1 используется как канал служебной связи на регенерационных секциях, канал Е2 – как канал служебной связи на мультиплексной секции, а канал F1 – как служебный канал пользователя; байты национального использования, к которым пользователь имеет доступ, но функции которых не регламентированы.

Последние две группы байтов могут быть сгруппированы для создания служебных каналов и скоммутированы на внешние интерфейсы, к которым может подключаться пользователь SDH оборудования. 



9

RSOH

MSOH

9























B1





E1





F1





D1





D2





D3





Указатель административного блока_ 

B1

B2

B2

K1





K2





D4





D5





D6





D7





D8





D9





D10





D11





D12

















E1







Рисунок 3.8 - Секционный заголовок




Рисунок 3.9 – Трактовый заголовок




4 Синхронизация цифровой сети



Коммутационное оборудование сети SDH должно иметь интерфейсы для подключения внешней синхронизации 2048 кГц.

В основу синхронизации проектируемой сети SDH в соответствии с рекомендациями ETSI G.803 положен принцип «ведущий – ведомый», при котором синхронизация аппаратуры, имеющей внутренний генератор, осуществляется синхросигналом, полученным от генератора с более высокой стабильностью и точностью установки частоты.

Генераторы элементов сети, т. е. генераторы, входящие в мультиплексное оборудование проектируемой ВОЛС, подвергаются последовательной принудительной синхронизации. Последним приоритетом синхронизации в мультиплексном оборудовании является собственный задающий генератор, работающий в системе удержания, при котором запоминается частота сети принудительной синхронизации.

Синхронизация проектируемой транспортной сети SDH Волгоградской области осуществляется от первичного эталонного генератора ПЭГ ОАО "Ростелеком", установленного в Котлубани.

Сигнал синхронизации от ПЭГ передается в линейном потоке STM – 4 на внешний вход Т3 мультиплексора 1651 SM сети SDH ОАО "Ростелеком", установленного в здании АМТС г. Волгограда и далее с внешнего выхода Т4 (2048 кГц) подается на внешний вход Т3 сетевого элемента 1651 SM проектируемой внутризоновой сети SDH через аппаратуру разветвления сигналов синхронизации.




5 Надежность оптической линии передачи



5.1 Термины и определения по надежности



Под надежностью элемента (системы) понимают его способность выполнять заданные функции с заданным качеством в течение некоторого промежутка времени в определённых условиях. Изменение состояния элемента (системы), которое влечёт за собой потерю указанного свойства, называется отказом.

Надёжность работы ВОЛП – это свойство волоконно-оптической линии обеспечивать возможность передачи требуемой информации с заданным качеством в течение определённого промежутка времени [1].

ВОЛП в общем случае может рассматриваться как система, состоящая из двух совместно работающих сооружений – линейного и станционного. Каждое из этих сооружений при определении надёжности может рассматриваться как самостоятельная система.

В теории надёжности используются следующие понятия:

- отказ – повреждение ВОЛП с перерывом связи по одному, множеству или всем каналам связи;

- неисправность – повреждение, не вызывающее закрытия связи, характеризуемое состоянием линии, при котором значения одного или нескольких параметров не удовлетворяют заданным нормам;

- среднее время между отказами (наработка на отказ) – среднее время между отказами, выраженное в часах;

- среднее время восстановления связи – среднее время перерыва связи, выраженное в часах;

- интенсивность отказов – среднее число отказов в единицу времени (час);

	- вероятность безотказной работы – вероятность того, что в заданный интервал времени не возникнет отказ;

- коэффициент готовности – вероятность нахождения линии передачи в исправном состоянии в произвольно выбранный момент времени;

- коэффициент простоя – вероятность нахождения линии передачи в состоянии отказа в произвольно выбранный момент времени.

Многоканальные ТКС относятся к восстанавливаемым системам, в которых отказы можно устранять.

Одно из центральных положений теории надёжности состоит в том, что отказы рассматривают в ней как случайные события. Интервал времени от момента включения элемента (системы) до его первого отказа является случайной величиной, называемой временем безотказной работы. Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой вероятность того, что время безотказной работы будет менее t, обозначается q(t) и имеет смысл вероятности отказа на интервале (0… t). Вероятность противоположного события – безотказной работы на этом интервале – равна



P(t) = 1 – q(t).



Удобной мерой надёжности элементов и систем является интенсивность отказов (t), представляющая собой условную плотность вероятности отказа в момент времени t, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями (t) и P(t) существует взаимосвязь



P(t) = exp .



В период нормальной эксплуатации (после приработки, но ещё до того, как наступит физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна (t)  . В этом случае 


P(t) = exp (-t).



Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы находят как математическое ожидание случайной величины



tср = . 				(5.1)



Оценим надёжность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть



P1(t) ; P2(t) ; … Pn(t) -



вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени (0…t), n - число элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведёт к отказу всей системы (такой вид соединения элементов называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных её элементов



Рсист =.		(5.2)



где	сист =— интенсивность отказов системы;

 i — интенсивность отказов i – го элемента. 

Среднее время безотказной работы системы равно


tср. сист = . 					(5.3)



К числу основных характеристик надёжности восстанавливаемых элементов и систем относится коэффициент готовности



Кг = ,					 (5.4)



где	 tв сист - среднее время восстановления элемента (системы). 

Коэффициент готовности соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.



5.2 Расчёт параметров надёжности



В соответствии с выражением (5.2) интенсивность отказов оптической линии передачи определяют как сумму интенсивностей отказов ОРП (ОП) и кабеля



сист =  орп  n орп + каб  L,



где  орп , каб - интенсивности отказов соответственно ОРП (ОП) и одного километра кабеля;

n орп , n нрп - количество соответственно ОРП (ОП);

каб - интенсивность отказов одного километра кабеля;

L - протяженность оптической линии передачи. 



сист = 4  10-8 + 5  10-8  683,4 = 3,46  10-5



1


Среднее время безотказной работы оптической линии передачи определим по формуле (5.3) 



tсист =7,93 года 



Вероятность безотказной работы в течение заданного промежутка времени 



Рсист =



рассчитаем по формуле (5.2) для t1 = 24 часа (сутки), t2 = 168 часов (неделя), t3 = 720 часов (месяц) и t4 = 8760 часов (год).



Р = exp ( - 3,46  10-5 24) = 0,999 

Р = exp ( - 3,46  10-5 168) = 0,994

Р = exp ( - 3,46  10-5 720) = 0,975

Р = exp ( - 3,46  10-5 8760) = 0,73



По результатам расчётов построим график зависимости вероятности безотказной работы оптической линии передачи от времени Рсист (t).






Рсист



0,999



0,994





0,975





0,73



8760

год

720

168

24

t



Рисунок 5.1 - Зависимость вероятности безотказной работы оптической линии передачи от времени Рсист(t).



Коэффициент готовности оптической линии передачи рассчитывают по формуле (5.4), рассчитав предварительно среднее время восстановления связи



tв. сист = ( орп  n орп  tв. орп + каб  L  tв. каб ) /сист ,



где	tв. орп, tв. каб - время восстановления соответственно ОРП (ОП) и кабеля;



tв сист = (4  10-8  10 + 5  10-8  683,4  5)/ (3,46  10-5) = 197,83  10-5.



Значения необходимых для расчётов параметров приведены в таблице 7.1.




Таблица 5.1 – Параметры надежности элементов ВОЛП

Наименование элемента

ОРП (ОП)

SDH

Оптический 

Кабель

, 1/час.







4  10-8

5  10-8 на 1 км

tв, ч.

0,1

5,0



Далее для линий передачи кольцевой топологии определяем, во сколько раз уменьшается время восстановления (время простоя) при резервировании . Предположение, что кольцо состоит из одной линии и разбито на n единичных участков между двумя соседними станциями, обслуживающими ближайших по отношению друг к другу пользователей (рисунок 5.1).

Интенсивность отказов единичного участка определяется по формуле



 ед. уч. =  орп  n орп + каб  L,



где	n орп = 2 – количество ОРП на одном единичном участке.

Среднее время безотказной работы единичного участка равно



tср. ед. уч. =,



3,46  10-5tср. ед. уч. = = 0,29  10-5 ,



а коэффициент готовности единичного участка равен



Кг ед. уч = ,	



где tв. ед. уч – время восстановления единичного участка без резервирования, которое рассчитывается по следующей формуле




орп  nорп  tорп + каб  L  tв каб

ед.учtв. ед. уч. = ,	



4  10-8 10  0,1 + 5 10-8  5 683,4



3,46 10-5 tв. ед. уч. = = 4,94  10-5 , 



3,46  10-5



0,29  10-5 + 4,94  10-5 Кг.ед.уч. = = 0,66  10-5




6 Технико - экономическое обоснование



6.1 Цель проекта



Усовершенствование систем связи внутри предприятия путем замены оборудования PDH типа ФК-34, ФК-35 на проектируемое оборудование SDH фирмы Alcatel. Получение коммерческой прибыли от предоставления аренды потоков E1 заинтересованным сторонним организациям. 



6.2 Вид расчета 



Расчет экономического эффекта на начальной стадии проектирования.



Расчет капитальных затрат



Затраты на приобретение оборудования сведены в таблице 6.1.



Таблица 6.1 - Локальная смета затрат на станционное оборудование

Наименование

Стоимость,

тыс. руб.

Кол-во,

шт.

Сумма,

тыс. руб.

Мультиплекор Alcatel

OPTINEX 1660 SM 

 739,530

 2

 1479,060

Система управления сетью

Alcatel OPTINEX 1354 RM

2382,210

1

2382,210

Система управления сетевыми элементами Alcatel OPTINEX 1353 SH

2382,210

1

2382,210

Терминал управления

сетевыми элементами Alcatel OPTINEX 1320 CT/NX

311,190

1

311,190

Неучтенное оборудование 

10% от его стоимости 





655,467

Итого 





7210,137

Тара и упаковка 0,5% 

от итоговой стоимости 





36,05

Транспортные расходы 4% 

от итоговой стоимости





288,405

Складские расходы 1,2% 

от итоговой стоимости 





86,522

Всего по смете





7621,114



Таблица 6.2 - Локальная смета затрат на линейное оборудование

Наименование

материалов

Единица

измерения

Количество

Сумма затрат,

тыс. руб.







На единицу

Всего

Кабель оптический

ОМЗК 10-01-0,22-8

км

683,4

42210

28846,314

Тара, 1% от стоимости линейного оборудования

 

0,01



288,463

Транспортные

расходы 4% от стоимости линейного оборудования







0,04



1153,852

Итого по смете







30288,629



Сводный сметный расчет строительства ВОЛС представлен в таблице 6.3. 

Таблица 6.3 - Сводный сметный расчет

Наименование объектов

и затрат

 Сметная стоимость 

строительства, тыс. руб.

 Общая 

сметная

стоимость,

тыс. руб.



 СМР

Оборудо-

вание

 Прочие

затраты



 1

 2

 3

 4

 5

Станционное оборудование

Линейное оборудование

1905,278

7572,155

7621,114

30288,629





Временные здания и

сооружения (3,8 % от СМР) 





360,142

360,142

Резерв средств на

непредвиденные расходы

(3% от СМР)





294,323

294,323

Проектно-изыскательские

работы (10 % от СМР) 





947,743

947,743

Отчисление в дорожный фонд (2,5% от стоимости объектов и затрат) 





39,805

39,805

Отчисление в фонд НИОКР (1,5 % от стоимости объектов и затрат)





39,805

39,805

Итого 







39565,639

Затраты, связанные с уплатой НДС 20% ???







7913,128

Всего







47478,767



6.4 Тарифы и цены



Тариф за использование одного потока E1, а также за разовое подключение сведены в таблицу 6.4.



Таблица 6.4 - Тариф на использование потоков E1 

Наименование

 Единица 

измерения

 Значение 

Показателя

Тариф за разовое подключение потока E1

 руб. 

 3000

Аренда потока E1 в месяц

 руб.

 77000



6.5 Расчет тарифных доходов



Расчет доходов производится на основании объема услуг связи (предоставляемых в аренду потоков Е1) и тарифов на услуги связи на 2008 год



,



где  - объем платных услуг i вида;

 - месячный тариф за пользование цифровым каналом 2,048 Мбит/с по зоновым связям (101-200 км.), q = 77000 руб.



Д = 40 х 77000 х 12 = 36960 тыс. руб.


Кроме того существует разовая плата за организацию цифровых каналов (за подключение). Эта плата составляет 3000 руб. за организацию одного потока Е1 соответственно за 40 потоков 120 тыс. руб. Тогда доход за первый год эксплуатации составит 37080 тыс. руб.



6.6 Расчет годовых эксплуатационных расходов



Расчет эксплуатационных расходов производится по следующим статьям затрат:

- заработная плата (основная и дополнительная) – З;

- отчисления на социальные нужды – Осн;

- амортизационные отчисления – А;

- затраты на электроэнергию – Рэн;

- материалы и запасные части – Рмзч;

-прочие производственные, транспортные, управленческие и хозяйственные расходы – Рпр.

1) Расчет годового фонда заработной платы и отчислений на социальные нужды

Для расчета годового фонда заработной платы необходимо определить численность эксплуатационного штата. Расчет численности штата на обслуживание линейных и станционных сооружений приведен на основании норматива численности производственного штата для предприятий связи ОАО “Ростелеком” по формуле







где - норматив на обслуживание оборудования чел/час;

	 -количество обслуживаемого оборудования;

	-месячный фонд рабочего времени, час;

	-коэффициент отпусков равен 1,08.



Общие затраты времени определим по таблице 6.5



Таблица 6.5 – Общие затраты времени

 Наименование 

видов работ

Единица измерения

Норматив на единицу Нi (чел./час),

Количество

Ni

Всего (HiNi)

(чел/час)

 Обслуживание мультиплексоров

шт.

0,15

10

1,5

 Обслуживание 1 км кабеля

км

5,6

 683,4

3827,04

 Итого







3828,54



Тогда численность штата равна



T = х 1,08 = 23,49 ≈ 24 человека



Годовой фонд заработной платы вычисляется по формуле 







где Р - численность штата;

- среднемесячная заработная плата одного работника.



З = 24 х 6500 х 12 = 1872000 руб.



Отчисления на социальные нужды производятся в размере 38,5% от годового фонда заработной платы 




Осн = 0,385 х 1872000 = 720720 руб.



Годовой фонд заработной платы с отчислением во внебюджетные фонды



Зпл = З + сн = 1872000 + 720720 = 2592720 руб.



2) Расчет суммы амортизационных отчислений



Расчет суммы годовых амортизационных отчислений производят на основании сборника “Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства РФ” по формуле







где  - норма амортизационных отчислений;

- среднегодовая стоимость основных фондов (приравнивается к капитальным затратам по этой статье).

аi =6,7% для оптоволоконной линии связи;

аi=12,5 для оптоволоконных систем связи.



12,5 х 7621,114 + 6,7 х 30288,629



100А = = 2981,977





3) Затраты на электроэнергию 



Р= N x W x T x t, руб.


где N – количество вводимых мультиплексоров ;

W - мощность потребляемая мультиплексором;

Т – тариф за электроэнергию (0,64руб. за 1кВт) ;

t– время работы станции в год (8760 часов при том, что станция работает круглосуточно)

Тогда затраты на электроэнергию в год составят:



Р= 10 х 120 х 0,64 х 8760 = 6727,680 тыс. руб. 



4) Затраты на материалы и запчасти составляют 5% от капитальных затрат



М= 47478,767 х 0.05 = 2373,938 тыс. руб.



5) Прочие затраты составляют 1,5 % от капитальных затрат:



П = 47478,767 х 0.015 = 712,182 тыс. руб.



Годовые эксплуатационные расходы перечислены в таблице 6.5.



Таблица 6.6. Годовые эксплуатационные расходы

Виды затрат

 Сумма, тыс. руб.

Фонд заработной платы и отчисления в

социальный налог 

2592,72

Амортизационные отчисления

2981,977

Затраты на электроэнергию

 6727,68

Затраты на материалы и запчасти

2373,938

Прочие затраты

 712,182

 Итого

 15388,497




6.7 Счет прибылей и убытков



Далее в таблице 6.7 представлен счет прибылей и убытков



Таблица 6.7 - Счет прибылей и убытков

Показатели

Годы

 Всего



2003

 2004

 2005

 2006

 2007

 2008



Тарифные до-ходы, млн. руб.



37,080

36,960

36,960

36,960

36,960

184,92

Эксплуатационные расходы 

млн. руб.



15,388

15,388

15,388

15,388

15,388

76,94

Прибыль 

от реализации

млн. руб.



21,69

21,57

21,57

21,57

21,57

107,98

Налог на прибыль(24%)



5,21

5,18

5,18

5,18

5,18

25,93

Чистая прибыль



16,48

16,39

16,39

16,39

16,39

82,04




Заключение



Проблема быстрой передачи обширных массивов информации на значительные расстояния приобретает особую актуальность в связи с возрастающей потребностью современного общества в обмене информацией. Волоконно-оптические системы передачи PDH значительно повышают качество и экономичность информационных услуг.

Развитие технологий скоростных телекоммуникаций на основе PDH привело к созданию новой цифровой технологии SDH, ориентированной на использование волоконно-оптических кабелей в качестве среды передачи информации со скоростями, достигающими 40 Гбит/с.

Принципы SDH предусматривают организацию универсальной транспортной системы, охватывающей все участки сети (от местных до магистральных) и выполняющей функции передачи, резервирования, оперативного переключения, ввода и выделения потоков информации в промежуточных пунктах, контроля и управления сетью.

Технология SDH рассчитана на транспортирование сигналов всех цифровых иерархий (Европейской, Американской и Японской) и всех действующих и перспективных служб связи как с синхронным (SТМ), так и с асинхронным способами (АТМ) переноса информации, то есть является всемирно прозрачной и перспективной.

Аппаратурная реализация SDH существенно отличается от традиционной, когда отдельно создавалась аппаратура линейного тракта, преобразовательная, контроля, резервирования и т.п. В SDH используются универсальные аппаратурные комплекты (синхронные мультиплексоры и аппаратура оперативного переключения), в которых совмещаются перечисленные функции. В сочетании с последними достижениями техники ЭВМ и микроэлектроники это резко сокращает объем и стоимость аппаратуры и требуемых помещений, работы по монтажу и настройке и т.д.

В аппаратуре SDH легко реализуются прогрессивные сетевые конфигурации – кольцевые, разветвленные и другие, которые обеспечивают высокую гибкость и надежность сети. Такие конфигурации создаются, контролируются и управляются программными средствами на единой аппаратной базе.

В результате обеспечивается полная автоматизация процессов эксплуатации сети SDH, радикально повышающая ее гибкость и надежность, а также качество связи.

В настоящее время использование SDH является единственным перспективным решением для первичной сети, альтернативы которому нет.



	
Список использованных источников



1 Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник / И.И. Гроднев, А.Г. Мурадян, Р.М. Шарафутдинов и др. – М.: Радио и связь, 1993. - 265 с.

2 Волоконно–оптические системы передачи: учебник для ВУЗов / М.М. Бутусов, С.М.Верник и др.; Под ред. В.Н. Гомзина. - М.: Радио и связь, 1992. - 416 с.

	3 Волоконно-оптические системы связи на ГТС: Справочник. Берлин Б.З. и др. - М.: Радио и связь, 1994. - 172 с.

4 Гауэр, Дж. Оптические системы связи. - М: Радио и связь, 1989. - 502 с.

5 Корнилов И.И. Цифровая линия передачи: учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию по курсу МСП. - Самара: ПГАТИ, 1998. - 125 с.

6 Многоканальные системы передачи: учебник для ВУЗов / Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др.; Под ред. Н.Н. Баевой и В.Н. Гордиенко. - М.: Радио и связь, 1997. - 560 с.

7 Оптические системы передачи: учебник для ВУЗов / Б.В.Скворцов, В.И.Иванов, В.В. Крухмалев и др.; Под ред. В.И.Иванова. – М.: Радио и связь, 1994. - 224 с.

8 Проектирование волоконно–оптических линий связи: уч. пособие по дипломному и курсовому проектированию для специальностей 2305 и 2306 / В.А. Бурдин и др. - Самара: ПИИРС, 1992. - 148 с.

9 Руководящий технический материал по применению систем и аппаратуры синхронной цифровой иерархии на сети связи РФ. - М.: ЦНИИС, 1994. - 50 с.

10 Строительство кабельных сооружений связи: Справочник / Д.А. Барон, И.И. Гроднев и др. - М . Радио и связь, 1988. - 768 с.

11 Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи: учебник для ВУЗов / В.А. Андреев и др.; Под ред. Б.В. Попова. - М.: Радио и связь, 1995. - 200 с.

12 Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. - М. Эко – Трендз, 1997. - 148 с.

13 Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи. - М: Техносфера, 2006. - 495 с.