КПСети связи и системы коммутации. Курсовой проект по дисциплине Сети связи и системы коммутации на тему Проектирование местной сети связи в ГазимуроЗаводском районе Забайкальского края
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
2 Выбор технологии передачи данных 2.1 Технология передачи данных DWDM Плотное спектральное уплотнение DWDM (densewavelength- divisionmultiplexing) — это современная технология передачи большого числа оптических каналов по одному волокну, которая лежит в основе нового поколения сетевых технологий. В настоящее время телекоммуникационная индустрия претерпевает беспрецедентные изменения, связанные с переходом от голосо-ориентированных систем к системам передачи данных, что является следствием бурного развития Internet технологий и разнообразных сетевых приложений. С крупномасштабным развертыванием сетей передачи данных происходит модификация самой архитектуры сетей. Именно поэтому требуются фундаментальные изменения в принципах проектирования, контроля и управления сетями. В основе нового поколения сетевых технологий лежат многоволновые оптические сети, базирующиеся на плотном волновом мультиплексировании DWDM (densewavelength- divisionmultiplexing). Самым важным параметром в технологии плотного волнового мультиплексирования бесспорно является расстояние между соседними каналами. Стандартизация пространственного расположения каналов нужна, уже хотя бы потому, что на ее основе можно будет начинать проведение тестов на взаимную совместимость оборудования разных производителей. Сектор по стандартизации телекоммуникаций Международного союза по электросвязи ITU-T утвердил частотный план DWDM с расстоянием между соседними каналами 100 ГГц (нм), (табл. 1). В тоже время большие дебаты продолжаются вокруг принятия частотного плана с еще меньшим расстоянием между каналами 50 ГГц (нм). Без понимания того, какие ограничения и преимущества имеет каждый частотный план, операторы связи и организации, планирующие 16 наращивание пропускной способности сети, могут столкнуться со значительными трудностями и излишними инвестициями. Рисунок 2.1 - Сетка 100 ГГц. В таблице справа показаны сетки частотного плана 100 ГГц с различной степенью разреженности каналов. Все сетки кроме одной 500/400 имеют равноудаленные каналы. Равномерное распределение каналов позволяет оптимизировать работу волновых конвертеров, перестраиваемых лазеров и других устройств полностью оптической сети, а также позволяет легче выполнять ее наращивание. 2.2 Технология передачи данных PDH Плезиохронная цифровая иерархия (PDH) является основной транспортной технологией для построения цифровых сетей общего пользования (телефонных, передачи данных и др.). Основой этой иерархии является 32-канальный первичный цифровой поток Е1 со скоростью 2048 Кбит/с (система ИКМ-30/32). С помощью мультиплексирования четырех цифровых потоков более низкого порядка образуются системы более высокого порядка – система ИКМ-120 со скоростью 8 Мбит/с, система ИКМ-480 17 (стандартный цифровой поток Е3) со скоростью 34 Мбит/с, система ИКМ- 1920 со скоростью 144 Мбит/с. Системы PDH были первоначально разработаны для медных кабелей (витая пара и коаксиальные кабели). Однако для оборудования PDH были разработаны и волоконно-оптические интерфейсы. Достоинствами технологии PDH являются ее широкое распространение на сетях связи общего пользования, достаточно низкая стоимость оборудования, экономическая эффективность для организации низкоскоростных магистральных сетей, возможность использования существующих линейно-кабельных сооружений, в том числе симметричных кабелей связи. К недостаткам технологии PDH следует отнести сложность ввода и вывода цифровых потоков (необходимость многократного мультиплексирования и демультиплексирования), ограниченная пропускная способность иерархии, отсутствие средств управления сетью, нестандартность некоторых скоростей передачи, невозможность создания самовосстанавливающихся сетей. 2.3 Технология передачи данных SDH Одной из наиболее используемых телекоммуникационных технологий, для построения сетей связи, является цифровые системы передачи (ЦСП) принадлежащие к синхронной цифровой иерархии (SDH). Системы SDH обладают существенными преимуществами по сравнению с системами предшествующих поколений, позволяют более полно реализовывать возможности волоконно-оптических и радиорелейных линий, создавать гибкие надежные, удобные для эксплуатации, контроля и управления сети, при гарантии высокого качества связи. Сравнивая технологию SDH с технологией РDH, можно выделить следующие особенности технологии SDH: 18 • предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование. Элементы первичной сети SDH используют для синхронизации один задающий генератор, как следствие, вопросы построения систем синхронизации становятся особенно важными; • предусматривают прямое мультиплексирование и демультиплексирование потоков РDH, так что на любом уровне иерархии SDH можно выделять загруженный поток РDH без процедуры пошагового демультиплексирования. Процедура прямого мультиплексирования называется также процедурой ввода-вывода; • опирается на стандартные оптические и электрические интерфейсы, что обеспечивает лучшую совместимость оборудования различных фирм– производителей; • позволяет объединить системы РDH европейской и американской иерархии, обеспечивает полную совместимость с существующими системами РDH и, в то же время, дает возможность будущего развития систем передачи, поскольку обеспечивает каналы высокой пропускной способности для передачи ATM, MAN, HDTV и т.д.; • обеспечивает лучшее управление и самодиагностику первичной сети. Большое количество сигналов о неисправностях, передаваемых по сети SDH, дает возможность построения систем управления на основе платформы TMN. Технология SDH обеспечивает возможность сколь угодно разветвленной первичной сетью из одного центра. Иерархия SDH включает в себя несколько уровней STM. В качестве примера использования уровней в сети SDH на рис.1.5.1 показана первичная сеть SDH, включающая кольца магистральной сети, построенной на потоках STM-16, региональных сетей, построенных на потоках STM-4, и локальных сетей с потоками STM-1. Выбор кольцевой топологии обусловлен широкими возможностями резервирования и получил большое распространение в практике внедрения SDH. 19 В процессе внедрения технологии SDH на первом этапе вероятно появление комбинированных сетей SDH/PDH. Технология SDH внедряется обычно в виде "островов", объединенных каналами существующей первичной сети. На втором этапе "острова" объединяются в первичную сеть на основе SDH. В результате на современном этапе необходимо не только рассматривать технологию SDH, но и ориентироваться на изучение комбинированных сетей и процессов взаимодействия SDH и PDH. Выделим общие особенности построения синхронной иерархии: • поддержка в качестве входных сигналов каналов доступа только трибов(прим. от trib, tributary - компонентный сигнал, подчинённый сигнал или нагрузка, поток нагрузке) PDH и SDH; • трибы должны быть упакованы в стандартные помеченные контейнеры, размеры которых определяются уровнем триба в иерархии PDH; • положение виртуального контейнера может определяться с помощью указателей, позволяющих устранить противоречие между фактом синхронности обработки и возможным изменением положения контейнера внутри поля полезной нагрузки; • несколько контейнеров одного уровня могут быть сцеплены вместе и рассматриваться как один непрерывный контейнер, используемый для размещения нестандартной полезной нагрузки; Для технологии SDH также необходимо выбрать топологию построения линии связи. Поскольку в данном проекте требуется организовать линию связи только между несколькими пунктами, расположенными последовательно, то приоритетной будет топология "связи – радиально- узловая ". Такая топология является наиболее простым примером базовой топологии SDH-сети. Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров (ТМ) как по схеме без резервирования канала приёма/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный оптические агрегатные выходы. При 20 выходе из строя основного канала сеть в считанные десятки миллисекунд автоматически переходит на резервный. Таким образом, анализируя все вышесказанное, следует вывод, что для данного курсового проекта подходит технология передачи данных SDH и топология "связи – радиально-узловая". 3. Топологии сети связи 3.1 Обзор топологий сети связи Различают несколько способов построения сетей связи: полносвязный (принцип «каждый с каждым»), радиальный, радиальноузловой, кольцевой и комбинированный. Способы построения сетей представлены на рисунке 3.5. Рисунок 3.5 – способы построения сети связи При полносвязном способе построения (рисунке 3.5, а) между всеми узлами существует непосредственная связь. В этом случае при повреждениях или перегрузках на отдельных участках возможна организация обходной связи через транзитное соединение, однако такой способ построения сети является наиболее дорогостоящим. При радиальном способе построения сети (рисунке3.5, б) связь между узлами осуществляется через один центральный узел. Это резко сокращает общее число пучков соединительных линий (СЛ), но при этом отсутствует возможность создания обходных путей. Такой способ может быть использован при построении сети на сравнительно небольшой территории. 21 На большой территории сеть связи чаще всего строится по радиально- узловому способу (рис. 1.4, в). В этом случае связь организуется через узлы связи двух и более классов. Кольцевой способ построения сети (рисунке 3.5, г) предусматривает возможность осуществления связи между узлами как по часовой, так и против часовой стрелки. В этом случае при повреждении на определенном участке сеть полностью сохраняет свою работоспособность. Кроме того, используется сравнительно небольшая общая протяженность линий связи. При комбинированном способе построения сети (рисунке 3.5, д) узлы 1 класса соединяются между собой по полносвязной схеме или по кольцевому принципу. В этом случае выход из строя одной узловой станции не нарушает работу всей сети. 3.2 Выбор топологии построение сети связи Структурно-топологическое построение сетей связи предполагает моделирование сети, ее представление количественными показателями через соответствующие параметры, а также описание состава, конфигурации, взаимосвязи отдельных элементов и принципов установления связи. Многогранность такого описания сети связи обусловливает наличие целого ряда характеристик, которые можно объединить в три основные группы: характеристики функционирования, экономические и морфологические. Характеристики функционирования сетей связи раскрывают протекающие в них процессы передачи информации, позволяют определить основные вероятностно-временные параметры сетей. Экономические характеристики показывают затраты, необходимые на строительство и эксплуатационное обслуживание сетей связи, а также доход, который может быть получен от эксплуатации сетей. Морфологические (структурно-топологические) характеристики дают описание состава и построения сетей связи, характера взаимосвязи между 22 коммутационными центрами различных типов, а также способов распределения каналов по ветвям и направлениям связи. В эту группу характеристик входят структура, топология. Необходимо отметить, что под структурой в общем случае понимается модель, необходимая для описания процессов или объектов путем выделения в них элементов и определения существенных устойчивых связей между ними. При этом структуры могут быть организационными, техническими, функциональными, организационно штатными и т. д. В рамках рассмотрения основ построения телекоммуникационных систем и сетей под структурой сети связи будем понимать характеристику, описывающую взаимосвязь входящих в нее коммутационных центров независимо от их фактического расположения и трасс прохождения линий связи на местности. Структура сети служит для отображения потенциальных возможностей сети по распределению информации между ее отдельными пунктами. С этой целью на структурах сетей показываются КЦ, на которых может осуществляться распределение потоков информации, и ветви сети, раскрывающие схему связи между этими КЦ. Многочисленность факторов, определяющих специфику построения различных сетей связи, ведет к многообразию их структур. Основой для построения сети связи любой сколь угодно сложной структуры являются так называемые элементарные структуры. Принято выделять элементарные структуры двух типов: радиальная элементарная структура; кольцевая (петлевая, шлейфовая) элементарная структура. количеством элементов (узлов) и количеством связывающих ветвей (линий) М: для радиальной элементарной структуры И > 2, М = N — 1; для кольцевой элементарной структуры N > 3, М = И. 23 Признаком отличия структур одного типа может служить количество входящих в них узлов И. При этом говорят: элементная элементарная структура радиального типа; элементная элементарная структура кольцевого типа. Другим определяющим параметром элементарной структуры является число ветвей, инцидентных (принадлежащих) каждому. узлу. Так, для радиальной элементарной структуры характерным является Рисунок 3.6 – Топологии построения сети связи наличие единственного узла, которому инцидентны N — 1 ветви, остальным же узлам этой элементарной структуры инцидентна лишь одна ветвь. Для кольцевой элементарной структуры характерно то, что любому узлу всегда инцидентны две ветви. На базе элементарных структур строятся более сложные. При использовании только радиальных элементарных структур могут быть созданы, например, древовидные. Для сетей связи древовидной структуры сохраняется то же соотношение основных параметров, что и для радиальной элементарной структуры. Между каждой парой узлов такой структуры существует только один путь для установления связи. Другими словами, древовидная сеть — сеть односвязная. Частными случаями ее являются узловая сеть с иерархическим построением и соподчинением узлов, звездообразная с одним узлом и линейная сеть. 24 Рисунок 3.7 – Виды древовидных сетей связи В узловой сети с иерархическим построением и соподчинением ее узлов имеется узел высшего класса, называемый корневым, с которым соединяются узлы первого класса (уровня). К узлам первого класса подсоединяются узлы второго, третьего (и т. д.) класса. Кольцевая элементарная структура является базой для построения сложных структур, которые в общем случае можно разделить на полно связные структуры и неполно связные структуры. Сеть полно связной структуры — сеть, соединение узлов в которой производится по принципу каждый с каждым» и которая характеризуется следующим соотношением основных параметров: где М — количество ветвей, И — количество коммутационных центров. где М — количество ветвей, И — количество коммутационных центров. Рисунок 3.8 – Виды кольцевых топологий Схема полной топологии выполняется, как правило, на карте и обеспечивает привязку элементов сети связи (КЦ, линий связи) к местности. 25 На ней указываются особенности прохождения трасс линий связи, места расположения станций, ретрансляционных пунктов (усилительных пунктов) и т. д. Кроме того, на схеме полной топологии могут указываться объекты, не являющиеся элементами сети связи, но имеющие значение при ее эксплуатации: пункты снабжения, резерв средств связи, ремонтные органы и др. Для решения отдельных задач по строительству и эксплуатации сети связи могут использоваться полные топологии отдельных участков данной сети, называемые частными топологиями этих участков. Частная топология составляется по тем же правилам, что и полная. При этом возникает дополнительная возможность детализации отдельных сведений, необходимых конкретному исполнителю при решении поставленной перед ним задачи. К частным топологиям, например, относятся топологии абонентских сетей, развертываемых от оконечных КЦ на территории размещения пунктов управления или в населенных пунктах. В ряде случаев часть элементов сети связи может размещаться на летно- подъемных средствах. Объемное расположение и взаимосвязь элементов сети связи, а при необходимости и характер их перемещения можно описать с помощью стереологии этой сети. Формами представления стереологии могут служить изометрическая схема, схемы проекций сети на горизонтальную и вертикальную плоскости или описание координат размещения элементов сети и их взаимосвязи. Таким образом, стереология дает представление о пространственном расположении и перемещении элементов сетей связи. Рассмотренные характеристики дают общее представление о сети связи, которая имеет ряд отличительных свойств. Свойство сети связи — существенная черта данной сети, обусловливающая ее отличие от других сетей связи или сходство с ними и проявляющаяся при ее функционировании. Основными свойствами сети связи являются ее связность, структурная живучесть, пропускная способность, надежность и др. 26 Сеть связи называется связной, если в ней может быть найден хотя бы один прямой или транзитный путь для установления связи между каждой парой узлов связи. Сеть называется h-связной, если любые два узла связаны независимыми путями, число которых не менее h., например, сеть является двусвязной (h = 2), так как имеет два независимых пути от первого узла к третьему: а — b, с — d. Понятие связности чаще относится не ко всей сети связи, а к заданным узлам, а, и а, (h- связность), а также к множеству путей, обладающих заданным свойством. При этом можно вводить ограничение по рангу. Таким образом для данного проекта будет использована топология построения сети связи – радиально-узловая, т.к эта топология более надёжна, проста и не требует больших затрат при строительстве. 27 4 Выбор трассы и способа прокладки прокладки ВОЛС Трассу для прокладки оптического кабеля выбирают, исходя из условий обеспечения минимальной протяженности, выполнения наименьшего объема работ при строительстве, возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ, удобства обслуживания. Трасса должна иметь наименьшее количество препятствий, удорожающих и усложняющих строительство. Рисунок 3.1 – Карта Газимуро-Заводского р-на 28 Трассы магистральных и внутризоновых ВОК выбираются, как правило, вдоль автодорог общегосударственного или регионального характера, а при их отсутствии вдоль автодорог областного и местного значений. При отсутствии дорог трассы ВОК, при соответствующем обосновании, должны проходить по землям несельскохозяйственного назначения или по сельскохозяйственным угодьям худшего качества. При этом необходимо обходить места возможных затоплений, обвалов, промоин почвы, с большой плотностью поселения грызунов. В условиях Сибири, Дальнего Востока и Севера, где дорожная сеть развита слабо, оптические кабели допускается прокладывать в отдалении от дорог. Геологические характеристики трассы: Максимальная скорость ветра … м/с; Максимальная температура +35˚С; Абсолютно минимальная температура -50˚С; Среднегодовое количество осадков не более 350-400 мм/год; Среднегодовая температура -6˚С; Согласно маршруту, будет построена трасса ВОЛС вдоль федеральной дороги, Длинна трасы будет составлять 57 км, без регенерационных участков. |