Проектирование инфокоммуникационной оптической сети связи железной дороги

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Резервирование каналов на участках информационной оптической сети связи

Для повышения надежности функционирования дорожной сети используют резервирование по схеме 1+1 или 1:1 по разнесенным трассам, которые формируются в процессе использовании кольцевой топологии данной сети (рисунок 7), и аналогичное резервирование терминального оборудования. Пример организации такого резервирования представлен на рисунке 10. В сетях отделений дороги используются плоские кольцевые сети (рисунок 8).

 

Рисунок 6 – Обобщенная схема соединений между станциями на дорожном уровне без резервирования

 

Рисунок 7 – Схема соединений между станциями на дорожном уровне с учетом резервирования

Рисунок 8 – Схема соединений между станциями на отделенческом уровне с учетом резервирования

 

Пример расчета числа каналов для участка ОУ1 – ОУ2:

6k2+5k3= 6·K2·(E1+3/2·E0)+ 5·K3·(E1+3/2·E0)= 6·600·(E1+3/2·E0)+ 5·1200·(E1+3/2·E0) =3600·E1+5400·E0+6000·E1+9000·E0 =9600·E1+14400·E0

Пример расчета числа каналов E1 для участка ОУ1 – ОУ2:

14400 E0\30=480 E1

480 E1+9600 E1=10080 E1

10080 E1\63=160 STM1

Таблица 2 – Типы и количество каналов на каждом из участков железной

    дороги с учетом резервирования

№	Участок	Сумма	Расчет числа каналов при K1=200; K2=600; K3=1200	Количество Е1	Количество STM-1
1	ОУ1(ДУ) - ОУ2	6k2+4k3	8400 E1+12600 E0	8820 E1	140
2	ОУ1 – ОУ3	5k2+5k3	9000E1+13500 E0	9450 E1	150
3	ОУ1 – ОУ4	7k2+7k3	12600E1+18900 E0	13230 E1	210

 

 Окончание таблицы 2

4	ОУ2 – ОУ6		4k2+4k3		7200 E1+10800 E0		7560 E1		120
5	ОУ2 – ОУ7		2k2+k3		2400E1+3600 E0		2520 E1		40
6	ОУ3 – ОУ4		3k2+4k3		6600E1+9900 E0		6930 E1		110
7	ОУ3 – ОУ7		2k2+k3		2400E1+3600 E0		2520 E1		40
8	ОУ4 – ОУ5		4k2+3k3		6000E1+9000 E0		6300 E1		100
9	ОУ5 – ОУ6		4k2+3k3		6000E1+9000 E0		6300 E1		100
10		ОУ1 – ст.2		2k1		400Е1+600Е0		420Е1		7
11		ОУ3 – ст.3
12		ОУ3 – ст.4
13		ОУ3 – ст.8
14		ОУ4 – ст.5
15		ОУ4 – ст.6
16		ОУ5 – ст.8
17		ОУ6 – ст.9
18		ст.2-ОУ3
19		ст.4-ст.5
20		ст.6-ст.7
21		ст.8-ст.9
22		ОУ1 – ст.1		k1		200Е1+300Е0		210Е1		4
23		ОУ2 – ст.11
24		ОУ2 – ст.12
25		ОУ6 – ст.10
26		ОУ7 – ст.13
27		ОУ7 – ст.14
28		ст.13-ОУ3
29		ст.1-ОУ4
30		ст.11-ОУ6

 

 

 

1.5 Выбор технологии и оборудования  передачи данных

информационной оптической сети связи

 

Технология WDM/DWDM.Технология WDM (Wavelength Division Multiplexing) позволяет создавать гибкие разветвленные оптические сети с практически неограниченными возможностями роста полосы пропускания. Ее суть заключается в том, что по

 одному оптическому  волокну одновременно передаются  несколько информационных каналов  на разных длинах волн, что  позволяет максимально эффективно  использовать возможности оптического  волокна.

Первые системы WDM имели два канала в окнах 1330 и 1550 нм. Затем появились 4-канальные системы, с расстоянием между каналами 8-10 нм в окне 1550 нм. В последствии появилась технология плотного волнового мультиплексирования DWDM (Dense WDM) с 8, 16, 32, 64 каналами.

Принцип передачи сигналов нескольких передатчиков по одному волокну с использованием DWDM отражен на рисунке 5. Сигналы разных длин волн, генерируемые несколькими оптическими передатчиками, объединяются мультиплексором в многоканальный составной оптический сигнал, который далее распространяется по оптическому волокну. При необходимости используются транспондеры, которые переносят сигнал передатчика на нужную длину волны. Объединение оптических сигналов происходит в пассивных устройствах. Потому на выходе мультиплексора устанавливается оптический усилитель, чтобы поднять мощность передатчика до нужного уровня. При больших длинах линий связи могут дополнительно устанавливаться промежуточные усилители.

Рисунок 9 – Типовая транспортная сеть на основе технологии DWDM

На приемной стороне установлен демультиплексор, который принимает составной сигнал, выделяет из него исходные каналы разных длин волн и направляет их на соответствующие приемники. Возможна также установка мультиплексоров ввода-вывода в промежуточных узлах. В технологии DWDM повышение пропускной способности волоконно-оптической линии связи происходит не путем увеличения скорости передачи в едином составном канале, а путем увеличения числа каналов (длин волн), применяемых в системах передачи.

Для того чтобы оборудование и компоненты систем DWDM были взаимозаменяемы и могли взаимодействовать между собой, необходимо использовать стандартный набор частот, на которых ведется передача сигналов. Стандарт ITU-T G.692 определяет стандартный набор частот – частотный план систем DWDM. Он представляет собой набор стандартных частот, на основе базовой частоты 193100 ГГц. Стандартные частоты располагаются выше и ниже этой частоты с частотным интервалом в 50 ГГц. В таблице 4 показана структура частотного плана DWDM с указанием стандартизированной частоты и соответствующей ей длины волны. При этом средний шаг между длинами волн

составляет 0,4 нм. Стандартные длины волн расположены в оптических диапазонах «С» и «L» – по 80 в каждом. Помимо этого, каждый диапазон разделен на два поддиапазона – синий и красный с более высокими и более низкими частотами соответственно.

Таблица 3 – Стандартный канальный план G.692

		Частота, ТГц	Длина волны, нм
С – диапазон	Синий поддиапазон	196,10	1528,77
		196,05	1529,16
		196,00	1529,55
		…	…
		193,80	1546,91
		193,75	1547,31
		193,70	1547,71
	Красный поддиапазон	193,65	1548,11
		193,60	1548,51
		193,55	1548,91
		…	…
		191,80	1563,04
		191,75	1563,45
		191,70	1563,86
L – диапазон	Синий поддиапазон	190,90	1570,41
		190,85	1570,82
		190,80	1571,24
		…	…
		188,60	1589,56
		188,55	1589,99
		188,50	1590,41
	Красный поддиапазон	188,45	1590,83
		188,40	1591,25
		188,35	1591,67
		…	…
		186,60	1606,60
		186,55	1607,03
		186,50	1607,46

 

Применение технологии DWDM позволяет операторам связи использовать одну волоконно-оптическую линию связи для организации нескольких «виртуальных волокон». Несомненно, намного удобнее использовать одно волокно вместо нескольких, так как не используются лишние оптические усилители, а также проще проводить мониторинг и обслуживание сети. Также операторам выгодно сдавать в аренду не оптические кабели или волокна, а отдельные длины волн. При существовании разветвленной сети DWDM можно при помощи оптических кроссконнекторов сконфигурировать ее таким образом, чтобы получить прозрачный оптический канал, соединяющий удаленных абонентов. Тем самым решается вопрос организации волоконно-оптической линии связи, ведь платить за аренду такого канала будет намного выгоднее, чем строить новую линию.

Еще одно преимущество DWDM связано с возможностью передачи по одному волокну на разных длинах волн самых разных видов трафика – кабельное

 телевидение, телефония, передача данных, «видео по требованию»  и т. д. Притом разные виды трафика  никак не влияют друг на  друга, и теоретически не существует  ограничения на их комбинацию.

Технология DWDM может являться непосредственно физической средой для протоколов передачи данных. Достаточно лишь промодулировать оптическую несущую любым сигналом. Потому возможна передача трафика SDH/СЦИ, ATM/АРП, IP, Ethernet непосредственно поверх.

Siemens SURPASS hiT 7550 – оптический DWDM мультиплексор. Система SURPASS hiT 7550, помимо мультиплексирования длин волн предлагает широкий набор дополнительных возможностей. Среди них:

• оптический диспетчерский канал, который реализует возможности управления оптическими элементами всей сети;
• система аварийного снижения мощности лазера, защищающая персонал от облучения;
• система управления транспортной сетью TMNS.

Данная система позволяет использовать до 160 длин волн и осуществлять двунаправленную передачу информации по паре оптических волокон со скоростью до 1,6 ТБит/с. Притом 80 длин волн находятся в «С» диапазоне и еще 80 – в «L» диапазоне с разнесением между ними в 50 ГГц. Причем процедура мультиплексирования является многоуровневой, начиная от 20 каналов с разносом в 100 ГГц и заканчивая объединением «С» и «L» диапазонов по 80 каналов в каждом. Путем установки различных типов и количества карт оптических мультиплексоров, можно добиваться требуемой конфигурации оборудования. В таблице 5.5 приведено название и назначение используемых модулей в системе SURPASS hiT 7550.

На рисунке 5.5 показаны логические соединения между мультиплексорами DWDM Siemens SURPASS hiT 7550. На схеме показаны модули оптических мультиплексоров и демультиплексоров, а также платы интерфейса оптической линии связи.

Данный рисунок отражает особенность технологии DWDM, которая преимущественно работает по топологии «точка-точка». Платы OLI непосредственно связаны с волоконно-оптической линией связи. Притом плата OLITPNC является предварительным усилителем сигнала в направлении приема, а плата OLITBNC – усилителем в направлении передачи. Основные и резервные сигналы STM-64 от оборудования SDH в направлении передачи поступают на платы оптических мультиплексоров и в направлении приема выводятся с плат оптических демультиплексоров.

 

Таблица 4 – Перечень используемых модулей SURPASS hiT 7550

№	Название	Назначение
	MCU – главный модуль управления.	Осуществляет централизованные функции контроля и управления системой; управление конфигурацией, безопасностью, функционированием, программным обеспечением.
	MIBS – модуль информационной базы  управления	Представляет собой карту памяти, на которой хранится вся конфигурация системы, а также ведется журнал событий. Позволяет производить замену модуля MCU без сбоев в работе системы.
	OSC – модуль оптического диспетчерского  канала	Отвечает за побайтную обработку оптического диспетчерского канала, а также мониторинг некоторых модулей на факт присутствия; обеспечивает прием внешнего сигнала синхронизации; организует служебный канал связи.
	OPA – анализатор оптического функционирования	Измеряет мощность и анализирует состав спектра составного оптического сигнала; участвует в установке предыскажения и оптимизации мощности.
	OLI – модуль интерфейса оптической  линии	Осуществляет усиление и управление основного DWDM сигнала. Представляет собой масштабируемый широкополосный оптический усилитель на основе волокон легированных эрбием. Могут дополнительно использоваться модули накачки OLI PUMP для увеличения мощности сигнала.
	OMD – модули оптического мультиплексора-демультиплксора	Осуществляет разделение составного сигнала на поддиапазоны. Существует ряд разновидностей. В нашем случае будем использовать модуль OMDFC для красного «С» диапазона (1548,11 – 1563,86 нм).
	OM20/OD20 – модули двадцатиканального  оптического мультиплексора/ демультиплексора	Мультеплексируют/демультиплексируют 20 оптических каналов в один с разносом между ними в 100 ГГц. Существует 8 видов данных модулей, различающихся только рабочими длинами волн.
	DCM – модуль компенсации однонаправленной  дисперсии	Противодействует хроматической дисперсии, путем добавления к оптическому тракту волокна компенсации дисперсии (DCF), обладающего противоположной дисперсией по сравнению со всей линией.
	Статив с полками для оборудования	Служит для установки системы и обеспечения ее работы.