Определение топологии проектируемой сети

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатике.

Министерство РФ по связи и информатизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине «Техника мультисервисных систем»

 

 

 

 

                                                                     

 

 

 

Выполнил студент

группы ЗМ – 72 М104039:

Якубовский В.Н.

Проверила:

Терентьева Е.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2012

Содержание.

Введение………………………………………………………………………

Определение топологии проектируемой сети………………………………

Расчет нагрузки на участках сети…………………………………………...

Расчет емкости цифровых линейных трактов между станциями для различного типа защиты (SNCP, MS – SPRing, MSP)…………………………………..

Выбор типа оптического кабеля, привести его описание и технические характеристики………………………………………………………………

Выбор типов линейных интерфейсов на каждом участке и произвести расчет длины участка регенерации. На основание расчета привести схему размещения регенераторов………………………………………………………………..

Комплектация оборудования в каждом пункте…………………………...

Схема организации связи (приложение А)…………………………………

Схема сети синхронизации (приложение Б)……………………………….

Переключение сети на защиту (приложение В)…………………………..

Схема сети управления (приложение Г)……………………………………

Заключение…………………………………………………………………..

Список литературы………………………………………………………….

 

Введение.

Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. Это сильней всего проявляется в росте пропускной способности и гибкости информационных сетей.

Противодействовать растущим объемам, передаваемой информации на уровне сетевых магистралей, можно только привлекая оптическое волокно. И поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Благодаря появлению современных волоконно-оптических кабелей оказались возможными высокие скорости передачи в линейных трактах (ЛТ) цифровых систем передачи с одновременным удлинением секций регенерации до 100 км и более. Производительность таких ЛТ превышает производительность цифровых трактов на кабелях с металлическими парами в 100 и более раз, что радикально увеличивает их экономическую эффективность. Большинство регенераторов оказывается возможным совместить с оконечными или транзитными станциями.

Быстрое развитие телекоммуникационных сетей и необходимость существенного увеличения объема, надежности и экономичности передачи цифровых сигналов привели к коренным изменениям в практике построения и использования интегральных цифровых сетей.

Телефонизация неразрывно связана с развитием первичной сети, изменением топологии местных телефонных сетей общего пользования, их цифровизацией и внедрением новых технологий АТМ, SDH (Synchronous Digital Hierarchy – синхронной цифровой иерархии). Перспективы развития транспортных сетей заключаются в дальнейшей цифровизации магистральной первичной сети – строительстве волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП), выполненных по технологии синхронной цифровой иерархии (SDH).Системы СЦИ обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспортировать как сигналы существующих цифровых систем, так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппаратура SDH является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления. 

Поэтому внедрение SDH представляет собой качественно новый этап развития цифровой сети связи. 
Определение топологии проектируемой сети.

В курсовом проекте осуществляется прокладка волоконно-оптического кабеля.

В данном проекте трасса прокладки кабеля не выбирается, однако следует знать, что при выборе трассы прокладки кабельной линии предпочтение отдается направлению вдоль автодорог, либо вдоль железных дорог на расстоянии не менее 20м от ж.д. Это обусловлено необходимостью круглогодичного обслуживания кабельной линии. Оптический кабель может также быть подвешен на опорах ЛЭП, на опорах контактной или сигнальной сети железных дорог. В  городах оптический кабель прокладывается в подземную кабельную канализацию, в коллекторах, в метрополитене, подвешивается на опоры ЛЭП, на опоры городского освещения, на опоры контактных сетей электротранспорта и на стояки радиофикации. Строительные длины кабеля (4-6км) сращиваются в оптических муфтах. Муфты должны защитить сростки на длительный срок от всех неблагоприятных факторов (механических повреждений, влаги, деформаций от температурных перепадов и т.д.)

Если все потоки, указанные в таблице 1 технического задания, направляются к одному сетевому узлу, то это внутризоновая сеть. Сетевой узел, на который направляются все потоки, является областным центром.

От сетевых узлов  прокладываются отдельные  защищенные кабельные линии к узлам связи крупных городов (областных или республиканских центров).

Топология сети и расстояние между пунктами указаны в исходных данных.

 

 

 

 

Расчет нагрузки на участках сети.

Под расчетом нагрузки имеется в виду расчет эквивалентных ресурсов оптической транспортной сети.

Что следует понимать под эквивалентными ресурсами оптической транспортной сети?

- Эквивалентное число потоков 2.048Мбит/с (Е1) в системах передачи SDH с учетом схемы мультиплексирования этих потоков в VC-12 (1 поток), VC-3 (21 поток через VC-12, VC-4 (63 потока через VC-12). Определение эквивалента потоков на скорости 2.048Мбит/с необходимо для определения уровня иерархии STM-N (N=1, 4, 16, 64, 256) на участке между узлами сети. Эквивалентные ресурсы сети SDH представить количеством STM-1 по каждому направлению.

- Эквивалентное число виртуально  сцепленных контейнеров в сети SDH, т.е. VC-m/n-Xv (например, VC-12-Xv, где X=1…..63, см. табл.1.1). Определение этого вида эквивалента также необходимо в сети SDH для определения уровня иерархии STM-N, но для нагрузок со скоростными режимами, которые не вписываются оптимально в скоростные режимы VC-12, VC-3 и VC-4. Эквивалентные ресурсы сети SDH со сцепкой виртуальных контейнеров представить эквивалентным количеством STM-1 по каждому направлению.

При выполнении курсового проекта на этапе определения эквивалентных ресурсов транспортной сети выражаем цифровые потоки в контейнеры VC-12, пользуясь при этом таблицей эквивалентных чисел VC-12.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 – Эквивалентное число VC-12, требующееся для передачи потоков

Потоки, согласно ТЗ	Емкость, занимаемая потоком в кадре STM-N	Эквивалентное количество VC-12, занимаемое потоком
Е1	VC-12	1
Е3	VC-3	21
FE	VC-3-2v или VC-12-42v	42
GE	VC-4-7v	441
STM-1	STM-1	63

В проекте требуется определить эквивалентные ресурсы сети, требующиеся для передачи нагрузки каждого направления.

После произведенные расчеты по всем направлениям заносятся в таблицу 3

Таблица 3 – Рассчитанный эквивалентный ресурс сети для передачи нагрузки по направлениям:

Тип ЦП   Направления	Е1	Е3	100BaseX (FE)	1000BaseX (GE)	STM-1	Эквивалентное число VC-12
А-Г	25		1		1	130
А-Б	28	2				70
А-Е	32			1		473
А-Д	41	1				62

 

После расчета эквивалентный ресурсов сети по направлениям, необходимо рассчитать эквивалентный ресурс на участках сети, для определения уровня STM.

 

 

 

 

Расчет емкости цифровых линейных трактов между станциями для различного типа защиты (SNCP, MS – SPRing, MSP).

1.Выбор уровня STM на каждом участке сети. Выбор типа и фирмы-производителя оборудования и его краткое техническое описание.

2.Выбрать тип защиты  на участках сети с учетом  расчета нагрузки и возможностей оборудования.

  Для определения уровня STM следует показать пути прохождения нагрузки всех направлений по участкам сети (рисунок 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Пути прохождения нагрузки всех направлений по участкам сети.

Так как задана радиально-кольцевая сеть, данная сеть разбивается на кольцевой и линейный участок, для каждого из которых производится свой расчет.

Расчет эквивалентных ресурсов в кольцевом участке будет зависеть от типа защиты в нем. Следует произвести расчет для 2-х типов защиты в кольце: MS-SPRing и SNCP.

Расчет эквивалентных ресурсов кольцевого участка сети в случае защиты SNCP.

При расчете эквивалентных ресурсов кольца с защитой SNCP нужно учесть потоки всех направлений, проходящих через кольцо. При этом нагрузка всех участков сети будет одинакова и равна сумме эквивалентных ресурсов всех направлений, проходящих через кольцо.

 

 

В рассматриваемом примере потоки всех 4-х направлений проходят через кольцевой участок сети, а значит эквивалентная емкость кольца с защитой SNCP будет равна:

VC-12.

Данная нагрузка не превышает емкости STM – 16, а значит, именно уровень STM – 16 будет выбран для работы на данном участке сети.

Расчет эквивалентных ресурсов кольцевого участка сети в случае защиты MS-SPRing.

При данном типе защиты вся емкость участков кольца делится между каналами 2-х типов: каналами передачи обычной нагрузки и каналами защитного переключения. Таким образом, нагрузка на каждом участке кольца в нормальном режиме работы  (без аварий) не может превышать половины емкости STM-N.

Расчет производится отдельно для каждого участка кольцевой сети.

Эквивалентная емкость кольца с защитой MS-SPRing будет равна:

Как видно из расчетов, нагрузка на двух участках сети (III и IV) превышает предельную нагрузку 2-х волоконного кольца уровня STM-16 c защитой 2F-MS-SPRing. А значит, при данном типе защиты потребуется организация кольца уровня STM-64.

Тогда будем использовать кольцо с защитой трафика SNCP, из-за экономических соображений.

Рассчитаем нагрузку на линейном участке.

В данном случае линейным является участок Д-Г (участок 4). Так как участок Д-Г входит в участок А-Г, то в пункте Д необходимо установить транзитное оборудование.

 

Тогда:

Данная нагрузка не превышает емкости STM-4, а значит, именно уровень STM-4 будет выбран для работы на данном участке сети. Поэтому до пункта Д данные будут передаваться в общем трафике при помощи системы передачи уровня STM -16, а после пункта Д при помощи системы передачи уровня    STM-4.Способ защиты, применяемый для линейной топологии: защита секции мультиплексирования 1+1 (1:1).

Тип и фирма-производитель оборудования и его краткое техническое описание.

В данной курсовой работе будем использовать оборудование фирмы «Натекс» типа FlexGain FOM10GL2:

                                                                 Особенности:

                                                            • Линейная скорость до 10 Гбит/с 
• Поддержка STM-1/4/16/64 
• Возможность работы в линейных и кольцевых топологиях 
• Полнодоступная матрица кросс-коммутации STM-64 
• Возможности кросс-коммутации: 4STM-64*4STM-16; 8STM-16; 4STM-16+16STM-1/4 
• Широкий набор SFP оптических интерфейсов 
• MSP, SNCP, MS-SPRING - схемы резервирования трафика 
• 1+1 аппаратное резервирование блоков питания, модулей кросс-коммутации и синхронизации, оптических                 и                                                          и энергетических интерфейсов

 • Поддержка механизмов GFP, LCAS, RSTP 
• Поддержка функций L2 switch 
• SNMP-управление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технические характеристики

Оптические интерфейсы
Уровень SDH	STM-1/4/16/64
Линейная скорость	155 Мбит/с, 622 Мбит/с, 2,5 Гбит/с  и 10 Гбит/с
Соответствие	G.707, G.957 МСЭ-Т
Тип оптического приемо-передатчика	SFP
Код применения	S1.1, S4.1, S16.1, S64.1 (до 15 км)  L1.1, L4.1, L16.1, S64.2 (до 40 км)  L1.2, L4.2, L16.2, S64.3 (до 80 км)
Рабочая длина волны	1310/1550 нм
Функции SDH
Защита трафика	SNCP, MSP, MS-SPRING
Резервирование	1+0, 1+1, N+1
Синхронизация	2 МГц (T3), STM-N (T1), 2 Мбит/с (Т2), Т4, режим Holdover
Матрица кросс-коммутации	полнодоступная 70 Гб (448х448 VC-4) HO и 5 Гб (2016x2016 VC-12) LO
Другие функции	GFP инкапсуляция G.7041/Y1303, G.7042/Y1305, LCAS, VCAT
Интерфейс Е1
Количество интерфейсов	21 на модуле ввод/выделение  до 200 Е1 (8 модулей)
Тип разъема	SCSI-100
Импеданс	120 Ом
Скорость	2048 кбит/с ±50 ррм
Линейный код	HDB3
Соответствие	G.703 МСЭ-Т
Фазовые флуктуации	G.742 и G.823 МСЭ-Т
Интерфейс Fast Ethernet
Количество интерфейсов	6 на модуле, встроенный switch Layer2 (6xFE/L2)  8 на модуле без реализации switch Layer2 (8xFE/T)  2 на модуле с распределением трафика по 6 направлениям (2хFE/A)
Тип интерфейса	10/100BaseT в соответствии с 802.3 и 802.3u
Тип разъема	RJ-45 розетка
Поддержка услуг	EPL, EVPL, ESR, CoS, QoS, VLAN, BRL
Поддержка протоколов	RSTP, RPR
Соответствие	802.1q, 802.1p, 802.1w
Интерфейс Gigabit Ethernet
Количество интерфейсов	2 на модуле (прозрачный режим)
Тип интерфейса	1000BaseSX/LX, 1000BaseZX
Тип разъема	оптический SFP
Полоса пропускания в STM	2 ... 7 VC-4
Режим	Half/Full Duplex, Flow control
Соответствие	802.3u
Дополнительные модули и интерфейсы
STM-1е (155 Мбит/с)	электрический интерфейс
E3/DS3 (34/45 Мбит/с)	3 интерфейса на модуле
Оптические предусилители	-35 ... -10 дБм
Оптический усилитель	-6 ... +3 дБм
Компенсаторы дисперсии	4, 6, 8 и 10 дБ
Электропитание и энергопотребление
Напряжение постоянного тока	-36 ... -72 В
Потребляемая мощность	не более 650 Вт
Условия эксплуатации
Температурный режим	0 ... +60°С
Относительная влажность	5 ... 95%
Габариты
Шасси (ВхШхГ)	566х447х299 мм

 

 

 

 

 

Выбор типа оптического кабеля, привести его описание и технические характеристики.

При выборе кабельной продукции необходимо точное определение способа прокладки кабеля (в грунт, в кабельную канализацию, на подвеску и т.д.). Также при выборе поставщика кабельной продукции нужно учитывать географическое положение проектируемого объекта, наличие автомобильных и железных дорог между поставщиком кабеля и объектом строительства, т.к. это определяет время и стоимость доставки кабеля.

В данной курсовой работе будем использовать оптический кабель типа ОМЗКГМ-10-0,1-0,22-8-(7,0).

Кабель оптический ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0)

ОМЗКГМ - оптический кабель магистральный и внутризоновый многомодульный с центральным силовым элементом из стеклопластикового стержня, вокруг которого скручены модули, содержащие до 12 оптических волокон каждый, и кордели; с полиэтиленовой  оболочкой, броней из круглых стальных оцинкованных проволок и защитным шлангом из полиэтилена.

Применяется для прокладки в грунтах всех категорий, за исключением подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях.  
 
 

 

 

 

Преимущества кабелей ОМЗКГМ:

- высокая надёжность в эксплуатации, хорошая влагозащищённость;  
- повышенная стойкость к механическим воздействиям;  
- высокая стабильность при критических колебаниях климатических факторов;  
Конструкция:  
1. Центральный силовой элемент – стеклопластик или стальной трос 
2. Модули  с оптическими волокнами 
3. Гидрофобный заполнитель в модулях и между модулями и оболочкой 
4.  Полиэтиленовая оболочка  
5. Броня из круглых стальных оцинкованных проволок 
6. Защитный шланг из полиэтилена  
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И МОНТАЖА:

- Температурный диапазон эксплуатации — от минус 40.С до плюс 70.С 
-  Кабели предназначены для монтажа и прокладки ручным и механизированным способами при температуре не ниже минус 10.С 
-  Допустимый радиус изгиба при монтаже не менее 20 номинальных диаметров кабеля при эксплуатации и не менее 250 мм при прокладке и монтаже 
- Срок службы кабелей, не менее — 25 лет 
- Кабели стойки к воздействию плесневых грибов, росы, дождя, инея, соляного тумана, солнечного излучения, к повреждению грызунами. 
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

* Наружный диаметр кабеля ( в зависимости от конструкции), — 13,7 – 17,6 (мм) 
* Номинальный вес ( в зависимости от конструкции) — 319 – 351 (кг/км) 
* Кабель устойчив к растягивающим усилиям, — от 4,0 до 20,0 (кН) 
* Коэффициент затухания, на длине волны 1550 нм — 0,21 дБ/км 
* Количество волокон в модуле — от 4 до 16 
* Общее количество волокон от 4 до 144 
* Электрическое сопротивление наружной оболочки (броня – земля) не менее 2000 МОм/км.

ОБОЗНАЧЕНИЕ КАБЕЛЯ:    

 ОМЗКГМ-10-01-0,22-4…144 (7,0) кабель оптический магистральный и внутризоновый: О-оптический, М-магистральный, З-зоновый, К-канализация, Г-грунт, М-многомодульный, 10-диаметр модового поля, 01–центральный силовой элемент из стеклопластика, 0,22–коэффициент затухания , 4…144–количество волокон, 7,0 –допустимое растягивающее усилие 

 

 

 

Выбор типов линейных интерфейсов на каждом участке и произвести расчет длины участка регенерации. На основание расчета привести схему размещения регенераторов.

Оптический интерфейс выбирается для каждого участка сети.

Чтобы определиться с типом интерфейса необходимо рассчитать максимальную и минимальную длину участка регенерации для интерфейса типа S и типа L.

В данной курсовой работе будут использоваться следующие  оптические интерфейсы: L-16.2; L-4.2; S-16.1.

Таблица 4. Исходные данные.

Обозначение	Величина
Э2	1÷3 дБ
nрс	4
αрс	0,3 дБ
αок	0,22 дБ/км
αнс	0,06 дБ
	4 км

Таблица 5. Исходные данные.

Обозначение	L-16.2	L-4.2	S-16.1
Рперmax	3 дБм	2дБм	0 дБм
Рперmin	-2 дБм	-3 дБм	-5 дБм
Рчувст	-27 дБм	-28 дБм	-18 дБм

 

Произведем расчет длины регенерационного участка для оптического интерфейса  L-16.2:

Максимальная длина регенерационного участка

, где

тогда,

Минимальная длина регенерационного участка

, где 

тогда

Произведем расчет длины регенерационного участка для оптического интерфейса  S-16.1:

Максимальная длина регенерационного участка при

Минимальная длина регенерационного участка

при

Произведем расчет длины регенерационного участка для оптического интерфейса  L-4.2:

Максимальная длина регенерационного участка при

 

 

Минимальная длина регенерационного участка

при

 В конце выбора линейных интерфейсов и расчет длины регенерационного участка для линейных интерфейсов необходимо представить таблицу с указанием типа оптического интерфейса, работающего на каждом участке сети:

Таблица 6. Оптические интерфейсы, работающие на участках сети.

Участок сети	Длина участка, км	Тип оптического интерфейса
А-Б	16	S-16.1
А-Е	78	L-16.2
Б-Д	92	L-4.2
Д-Г	54	L-4.2
Д-Е	106	L-16.2

 

Схема размещения регенераторов.

 

        

 

Комплектация оборудования в каждом пункте.

Комплектация оборудования будет происходить в корзине на базе миниатюрной мультисервисной платформе XDM-100, которая имеет вид:

Схема XDM-100.

I1	I2	I3	I4
I5	I6	I7	I8
MXC-100		A1	A2
MXC-100		B1	B2

MXC-100 – плата управлением синхронизацией, питанием, коммутацией.

I1÷ I8 – разные платы.

А1, А2, В1, В2 – оптические платы.

Так как оборудование не имеет интерфейса Е3, то потоки Е3 будут загружены в модуль STM-1.

На кольцевом участке все пункты имеют одинаковую комплектацию, т.е. пункты А, Б, Е, Д будут иметь следующий вид.

Схема комплектации оборудования пунктов А, Б, Е, Д.

PIM 2М-63	PIM 2М-63	PIM 140-155	PIM 140-155
PIM 8Е	PIM 1G
MXC-100		SAM
MXC-100		SAM

 

Так же в пункте Д, как и в пункте Г будет скомплектовано следующие оборудование.

Схема комплектации оборудования пунктов Д и Г.

PIM 2М-21	PIM 2М-21	PIM 8Е	PIM 140-155
MXC-100		SAM
MXC-100		SAM

 

Заключение.

В курсовом проекте был разработан технический проект по строительству ВОЛП.

Исходя из данного числа каналов, была выбрана система передачи

FlexGain FOM10GL2 фирмы «Натекс» уровня STM-16,STM-4.

Разработана схема организации связи, на которой указаны оконечные пункты, и установленные в них мультиплексоры.

В проекте был выбран оптический кабель марки ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0),

характеристики которого были приведены.

На основе произведенных расчетов (максимальной и минимальной длин регенерационного участка) были размещены регенерационные пункты (регенераторы).

Рассмотрен вариант переключения сети на защиту при обрыве между пунктами (рассмотрено отдельно переключение нагрузки на защитный путь и переключение сети синхронизации ).

Разработана схема сети управления.

 

Список литературы.

Лекции по курсу «Построение транспортных оптических сетей»

http://www.u-sk.ru/products/1338/

http://www.optimant.ru/catalog2/part297/id2414/

http://ockc.ru/wp-content/std/gost21/GOST21.406-88.pdf