Проектування первинної мережі зв’язку на основі обладнання синхронної цифрової ієрархії

   Разом                    134                 91               156             181              39              71

 

 

 

 

 На основі аналізу таблиці  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.

Кільцева топологія. Об'єднання шести вузлів у кільце вимагає застосування мультиплексорів рівня STM-4 (4 х 63 = 252 первиннихих цифровихих потока зі швидкістю передачі 2 048 кбіт/с), тому що на мережі є чотири вузли (A, B, C, D) з кількістю вводимих/виводимих цифрових потоків більше 63 (STM-1). Недолік такого рішення полягає в завищенні рівня мультиплексорів у вузлах E й F (по кількості вводимих/виводимих потоків у цих вузлах досить мультиплексорів рівня STM-1). Перевагою такого рішення може бути тільки стовідсоткове резервування всіх, а не тільки необхідних цифрових потоків.

Радіально-кільцева топологія. Оскільки тільки два вузли мережі (вузли Е и F) мають менше 63 первинних цифрових потоків, то кільце повинне мати у своєму складі 4 мультиплексори рівня STM-4 й одну радіальну гілку (якщо вузли Е и F зв'язані між собою безпосередньо  або дві радіальні гілки (якщо вузли Е и F підключаються до кільця порізно - Е к С, a F до D і не зв'язані між собою безпосередньо).

Радіальні гілки (ділянки) вимагають  топології «точка -точка» типу «плоске  кільце» або системи захисту  типу «1+1». При цьому точка, що контактує  з кільцем  або мультиплексор зв'язку повинен бути мультиплексором уведення/виведення, а не термінальним мультиплексором, з метою забезпечення перемикання цифрового потоку з кільцевого маршруту на радіальний.

Тому при першому  варіанті рішення буде потрібно чотири мультиплексори рівня STM-4 і три мультиплексори рівня STM-1, а при другому - на один мультиплексор рівня STM-1 більше.

B ряді випадків (наявність  вільних слотів для кросу-комутатора) роль мультиплексора зв'язку може  грати мультиплексор кільцевого вузла, що зменшує надійність мережі, але приводить до економії одного (перший варіант) або двох (другий варіант) мультиплексорів зв'язку

Рисунок 2.16 - Радіально - кільцева топологія з однією гілкою та мультиплексором зв'язку

 

Рисунок 2.17 - Радіально – кільцева топологія з однією гілкою без мультиплексора зв’язку

 

Рисунок 2.18 - Радіально – кільцева топологія з двома гілками без мультиплексора зв’язку

 

Чарункова топологія. Перетворимо отриману в підрозділі 1.1 кільцеву топологію в чарункову шляхом додавання сегмента CD .

Чарункова мережа складається  із двох чарунок і містить шість  вузлів з мультиплексорами рівня STM-N. У розглянутому прикладі у вузлах А, В, С и D мережі знаходяться мультиплексори рівня STM-4, а у вузлах Е и F - рівня STM-1.

Відзначимо, що саме таке розташування мультиплексорів саме й дозволяє організувати чарунки  з різними швидкостями цифрових потоків. У противному випадку при  курсовому проектуванні будемо застосовувати радіально-кільцеву топологію з мультиплексорами різного рівня або ж виберемо варіант побудови мережі з мультиплексорами одного рівня (кільцева або чарункова топології).

 

 

 

 

Представлена структура  приводить до мінімальної кількості необхідних мультиплексорів різних рівнів при найбільшій надійності. Питання захисту тут вирішуються шляхом напрямку цифрових потоків по двох непересічних маршрутах зі співпадаючими кінцевими точками мережі, наприклад по маршрутах А→В і A→C→D→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  .

 

 

 

Таблиця - 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  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, де введені такі позначення: «Х» - основні канали; «Р» - резервні канали; «-» - потоки, що не проходять по сегментах мережі.

 

 

Використовуючи таблицю 1.3 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 2.4, де введені такі позначення: «Х» - основні  канали; «Р» - резервні канали; «-» - потоки, що не проходять по сегментах мережі.

 

Таблиця 2.4 - Розрахунок кількості потоків, що проходять по сегментах шляху

Шлях передавання		Кількість потоків	Сегменти шляху
			AB	BD	DC	CA	DF	FE	EC
AB		40	X	P	P	P	–	–	–
AD		48	X	X	P	P	–	–	–
AF		4	X	X	–	P	X	P	P
AE		10	P	P	–	X	P	P	X
AC		32	P	P	P	X	–	–	–
BD		40	P	X	P	P	–	–	–
BF		8	P	X	–	P	X	P	P
BE		3	X	P	–	X	P	P	X
BC		40	X	P	P	X	–	–	–
DF		25	–	–	P	–	X	P	P
DE		8	–	–	P	–	X	X	P
DC		60	P	P	X	P	–	–	–
FE		14	–	–	P	–	P	X	P
FC		20	–	–	P	–	P	X	X
EC		4	–	–	P	–	P	P	X
Разом	основний		135	185	60	85	45	42	37
	резервний		150	185	271	200	51	54	59
	Всього		285	370	331	285	96	96	96

 

Отримана таблиця  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 , тому що вона при мінімальній кількості мультиплексорів (чотири мультиплексори рівня STM-4 і два - рівні STM-1 задовольняє умові по резервуванню первинних цифрових потоків.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 РОЗРАХУНОК ДОВЖИНИ ДІЛЯНОК РЕГЕНЕРАЦІЇ Й КІЛЬКОСТІ РЕГЕНЕРАТОРІВ

 

3.1 Рекомендації з вибору типу оптичного волокна

 

У загальному випадку, при  виборі типу оптичного волокна варто  керуватися таблицею А.1 (ITU-T G.957), що визначає відповідний інтерфейс мультиплексора (код застосування) залежно від орієнтовної довжини регенераційної секції.

Типові параметри оптичних волокон, що відповідають рекомендаціям ITU-T G.652, 653, 654, 655 наведені в таблиці Б.1.

Для одномодових волокон, що відповідають рекомендаціям ITU-T G.652 (SMF - single mode fiber), довжина хвилі з нульовою дисперсією, находиться в проміжку між довжинами хвиль 1300 нм й 1324 нм, так що це волокно оптимізовано для області 1310 нм. Однак, волокна, що відповідають рекомендаціям G.652, можуть також використовуватися і в області 1550 нм, для якої максимальне значення дисперсії порівняно велике.

Для волокна, що відповідає рекомендаціям ITU-T G.653 (волокно зі зсувом дисперсії в область довжин хвиль 1,55 - DSSMF - Dispersion Shifted Single Mode Fiber), припустимий діапазон довжин хвиль, що відповідають нульової дисперсії волокна, находиться в межах 1500 нм й 1600 нм, так що волокно є оптимізованим в області 1550 нм.

Волокна зі зсувом хвилі відсічення, що відповідають рекомендаціям ITU-T G.654, мають довжину хвилі нульової дисперсії біля точки 1300 нм і зсунуту точку відсічення. Волокно мінімізоване за рівнем втрат біля точки 1550 нм й оптимізовано для використання в діапазоні 1500 - 1600 нм.

Необхідно відзначити, що для високошвидкісних ліній передавання домінуючим фактором обмеження довжини ділянки регенерації є дисперсія. При застосуванні оптичного кабелю зі стандартними одномодовими волокнами (SMF) із ростом швидкості передачі від 155 Мбіт/с до 2500 Мбіт/с буде мати місце різке зменшення довжини ділянки регенерації. Тому застосування DSSMF у порівнянні з SMF дозволяє істотно збільшити довжину ділянки регенерації по широкосмужності, тому що довжина хвилі нульової дисперсії для DSSMF зсунута в середину робочого діапазону 1,55 мкм.

Також у сиcтемах SDH можливе застосування оптичного волокна з ненульовою зсунутою дисперсією (NZDSSMF - Non - Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), що відповідає рекомендаціям G.655 (відсутнє у таблиці А. 1). Це необхідно, якщо передбачається можливість подальшого розвитку мережі за рахунок переходу в майбутньому до використання технології спектрального ущільнення DWDM.

Особливістю даного типу волокна в порівнянні з DSSMF (G.653) є  те, що довжина хвилі нульової дисперсії  винесена за межі робочого діапазону довжин хвиль у вікні 1,55 мкм, але в порівнянні з SMF (G.652) воно має істотно низьке значення дисперсії у вікні 1,55 мкм.

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Рекомендації з розрахунку довжини ділянок регенерації й кількості регенераторів

 

При проектуванні лінії  зв’язку на основі волоконно-оптичного кабелю повинні розраховуватися 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 a_ок (дБ/км) - кілометричне загасання в оптичному волокні;

a_нз (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;

a_pз (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)

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.