Принципи побудови первинних мереж на основі SDH

 

На основі аналізу таблиці 2.2.1. можна зробити попередні висновки про доцільність застосування тієї або іншої топології мережі й про рівень застосовуваних мультиплексорів у вузлах мережі (остаточний вибір рівня мультиплексорів можливий тільки після розрахунку кількості основних і резервних потоків, що приходяться на кожен сегмент мережі, а такий розрахунок можна провести тільки після вибору топології мережі). Для цього розглянемо три варіанти топології: кільцеву, радіально-кільцеву і чарункову.

Топологія “кільце”широко використовується для побудови мереж SDH перших двох рівнів ієрархії (рис. 2.2.1).

 

Рисунок  2.2.1 - Топологія „кільце”

 

Основна перевага цієї топології – легкість організації резервування, завдяки наявності в синхронних мультиплексорах двох пар оптичних каналів приймання/передавання, які дають можливість формування подвійного кільця із зустрічними потоками.

Рисунок 2.2.2 - Кільцева топологія

Об'єднання шести вузлів у кільце вимагає застосування5мультиплексорів рівня STM-4 (4х63=252 первинних цифровихпотока зі швидкістю передачі 2 048 кбіт/с), тому що на мережі є 6 вузлів (A, B, C, D, E іF) з кількістю вводимих/виводимих цифрових потоків більше 63 (STM-1).

Представлена структура приводить до мінімальної кількості необхідних мультиплексоріводного рівня при найбільшій надійності. Питання захисту тут вирішуються шляхом напрямку цифрових потоків по двох непересічних маршрутах зі співпадаючими кінцевими точками мережі, наприклад по маршрутах B→A →C→F→D→E→B, B→E →D→F→C→A→B.

Для розрахунку кількості потоків, що проходять по сегментах шляху, вибираємо основні й резервні шляхи проходження цифрових потоків у проектованій мережі. Обрані шляхи наведені в таблиці 2.2.2.

 

Таблиця 2.2.2 - Основні й резервні шляхи проходження цифрових потоків

Шлях передавання	Основний шлях	Резервний шлях
AB	A – B	A – C – D – B
AD	A – B – D	A – C – D
AF	A – B – D – F	A – C – E – F
AE	A – C – E	A – B – D – F – E
AC	A – C	A – B – D – C
BD	B – D	B – A – C – D
BF	B – D – F	B – A – C – E – F
BE	B – A – C – E	B – D – F – E
BC	B – A – C	B – D – C
DF	D – F	D – C – E – F
DE	D – F – E	D – C – E
DC	D – C	D – B – A – C
FE	F – E	F – D – C – E
FC	F – E – C	F – D – C
EC	E – C	E – F – D – C

 

Використовуючи  таблицю 2.2.2 необхідно розрахувати кількість основних і резервних потоків, що проходять по сегментах мережі. Відзначимо, що в структурі мережі, що розглядається, резервні цифрові потоки проходять по маршрутах у межах однієї чарунки.

Розрахунок кількості потоків, що проходять по сегментах шляху, наведений у таблиці 2.2.3, де введені такі позначення: «Х» - основні канали; «Р» - резервні канали; «-» - потоки, що не проходять по сегментах мережі.

 

Таблиця 2.2.3-Розрахунок кількості потоків, що проходять посегментах шляху

Шлях передавання		Кількість потоків	Сегментишляху
			AB	BD	DC	CA	DF	FE	EC
AB		20	X	P	P	P	–	–	–
AD		24	X	X	P	P	–	–	–
AF		2	X	X	–	P	X	P	P
AE		4	P	P	–	X	P	P	X
AC		16	P	P	P	X	–	–	–
BD		20	P	X	P	P	–	–	–
BF		4	P	X	–	P	X	P	P
BE		2	X	P	–	X	P	P	X
BC		30	X	P	P	X	–	–	–
DF		10	–	–	P	–	X	P	P
DE		6	–	–	P	–	X	X	P
DC		28	P	P	X	P	–	–	–
FE		6	–	–	P	–	P	X	P
FC		8	–	–	P	–	P	X	X
EC		2	–	–	P	–	P	P	X
Разом	основний		78	50	28	52	22	20	16
	резервний		72	100	142	98	22	24	28
	Всього		150	150	170	150	44	44	44

 

Отримана таблиця 2.2.3 підтверджує правильність вибору рівнів мультиплексорів у вузлах мережі. Таким чином, у результаті проведеного аналізу можливих топологій проектованої мережі, вибираємо мережу з чарунковою топологією, що показана на рисунку 2.2.3, тому що вона при мінімальній кількості мультиплексорів 4 мультиплексорів рівня STM-4  і 2 мультиплексорів  рівня STM-1 задовольняє умові по резервуванню первинних цифрових потоків.

 

3 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

3.1 Розрахунок довжини ділянок регенерації й кількості регенераторів

3.1.1 Вибір  типу оптичного волокна

Усі основні типи ООВ, їх параметри і характеристики описані в двох групах стандартів. По-перше, в стандартах Міжнародної електротехнічної комісії (IEC) серії IEC 60793-1, а також в Рекомендаціях Сектора Стандартизації Телекомунікацій Міжнародного Союзу Електрозв'язку(ITU - T) серії G.65х.

Ми не розглядатимемо положення першої групи стандартів, оскільки ООВ розглядаються там переважно як електротехнічні вироби, тоді як в документах ITU - T простежується відношення до ООВ як до направляючої системи для передачі інформації.

 

G.652	Характеристики одномодового оптичного  волокна і кабелю
G.653	Характеристики одномодового оптичного волокна в кабелю зі зміщеною дисперсією
G.654	Характеристики одномодового оптичного волокна і кабелю зі зміщеною довжиною  хвилі  відсічки
G.655	Характеристики одномодового оптичного волокна і кабелю з ненульовою зрушеною  дисперсією
G.656	Характеристики одномодового оптичного  волокна і кабелю з ненульовою дисперсією для широкосмугових транспортних мереж
G.657	Характеристики одномодового оптичного волокна і кабелю, не чуттєвого до втрат на макро-вигинах, для використання в мережах доступу

 

Кожна Рекомендація описує певний тип ООВ, фізичний сенс його параметрів і технічні вимоги до них, з урахуванням підрозділу на окремі види.

В даний час ITU-T визначило чотири типи одномодових волокон з різними конструкціями – Рекомендації G.652, G.653, G.654 і G.655.

Волокно G.652 звичайне одномодове волокно для широкого використовування, називається волокном з оптимальними параметрами на 1310 нм і також називається волокном з незміщеною дисперсією.  По показнику заломлення перетину серцевини підрозділяється на два типи: із злагодженою оболонкою і із стислою оболонкою. У них приблизно однакові властивості. Перший тип простіше у виготовленні,  але володіє порівняно великим загасанням на макровигинах і мікровигинах, а другий великі втрати на з'єднаннях.

Волокно G.653 називається волокном із зміщеною дисперсією або волокно оптимізоване на 1550нм. Шляхом підбору профілю показника заломлення в перетині, точка нульової дисперсії цього типу волокна зміщується у вікно 1550нм, з мінімальним коефіцієнтом загасання. Це дає можливість використовувати його у високошвидкісних лініях наддалекої оптичної передачі.

Волокно G.654 це одномодове волокно із зміщеною довжиною хвилі відсічення. Цей тип волокна створений для зменшення втрат на 1550нм. Точка нульової дисперсії у нього біля 1310нм. Дисперсія на 1550нм порівняно велика, порядку 18пс/(нм×км). Для зменшення впливу дисперсії треба використовувати лазер з однією подовжньою модою. Волокно G.654 головним чином використовується в підводних лініях зв'язку з дуже великою відстанню між регенераторами.

Волокно G.655 це одномодове волокно з ненульовою зміщеною дисперсією, подібний волокну G.653 і  має невелику дисперсію біля 1550нм для подолання ефекту чотирьоххвильового змішування при DWDM передачі. Добре підходить для DWDM систем.

 

3.1. 2 Розрахунок  довжини ділянок регенерації й кількості регенераторів

При проектуванні лінії зв’язку на основі волоконно-оптичного кабелю розраховуються окремо довжина ділянки регенерації по загасанню ( ) і довжина ділянки регенерації по широкосмужності ( ), тому що причини, що обмежують граничні значення й незалежні.

У загальному випадку необхідно розраховувати дві величини довжини ділянки регенерації по загасанню:

- максимальна проектна довжина ділянки регенерації;

- мінімальна проектна довжина ділянки регенерації.

Максимальна довжина ділянки регенерації. Для оцінки величини максимальної довжини ділянки регенерації й можуть бути використані наступні вирази:

;

,

де aок (дБ/км) - кілометричне загасання в оптичному волокні;

aнз (дБ) - загасання потужності оптичного випромінювання нероз'ємного оптичного з'єднувача на стику між будівельними довжинами кабелю (втрати в нерознімному з'єднанні);

(км) - значення будівельної довжини  кабелю;

apз (дБ) - загасання потужності оптичного випромінювання рознімного оптичного з'єднувача (втрати в рознімному з'єднанні);

n - кількість рознімних оптичних з'єднувачів;

(пс/(нм·км)) - сумарна дисперсія одномодового  оптичного волокна;

, (нм) - ширина спектра джерела випромінювання;

В (МГц) – швидкість передачі цифрових сигналів в оптичному тракті;

М (дБ) - експлуатаційний запас (2-6 дБ);

- енергетичний  потенціал.

Енергетичний потенціал розраховується по формулі

, дБм,                                     (3.1.1)

де  - рівень потужності оптичного випромінювання на передачі, дБм;

- мінімальна  чутливість приймача – мінімальне  значення рівня потужності оптичного  випромінювання на вході приймача, при якому забезпечується коефіцієнт  помилок не більше 1·10-10 к кінцю терміну служби апаратури.

Визначення рівня потужності оптичного випромінювання, тобто , здійснюють по формулі

, дБм,                           (3.1.2)

де - середня потужність випромінювання - рівень середньої потужності оптичного сигналу на виході джерела випромінювання;

- зниження  рівня середньої потужності, що  залежить від характеру сигналу (для коду NRZ, що застосовується  в апаратурі SDH, 3 дБ).

Мінімальна довжина ділянки регенерації. Для оцінки величини мінімальної довжини ділянки регенерації може бути використаний вираз

,

де - мінімальне перевантаження - максимальний рівень потужності оптичного випромінювання на вході приймача, при якому забезпечується коефіцієнт помилок не більше 1·10-10 до кінця терміну служби апаратури.

При проектуванні бажано обирати апаратуру або кабель з такими технічними даними ( , ), що забезпечують виконання співвідношення

.                                    (3.1.3)

Це забезпечує запас по широкосмужності на ділянці регенерації на перспективу розвитку.

Кількість регенераційних пунктів, що не обслуговуються (НРП):

                                (3.1.4)

де - відстань між вузлами мережі - регенераційними пунктами, що обслуговуються, - ОРП). Зворотні дужки в (3.4) означають закруглення до більшого цілого.

Проведемо розрахунок довжини ділянки регенерації й кількості регенераторів для лінії зв’язку між  різними вузлами мережі зв’язку.

В курсовому проекті використовується одномодове оптичне волокно із такими параметрами:

, на довжині хвилі 1550 нм, будівельна довжина – 2 км (обраний код застосування L-16.3 потаблиці А.1 і оптичне волокно, що відповідає рекомендаціям G.653). Рівень SDH мультиплексорів – STM-16 (2488,320Мбіт/с)

Параметри оптичного передавача й приймача SDH мультиплексора STM-16 (обрані по таблиці А.4): середня потужність передачі: +3 дБ; чутливість приймача при коефіцієнт помилок 10-10: - 27 дБ; максимальний припустимий рівень на вході: +3 дБ; ширина спектра джерела випромінювання: 0,7нм.