Проектированике озоновых колец

ВСТУП

Початок використання цифрових технологій у мережах передачі даних пов'язано з ІКМ, а саме, з системами цифрової телефонії на основі кабельних мереж зв'язку,які використовували для передачі голосу.

Першою комерційної цифровою системою передачі голосу, що використовує ІКМ і методи мультиплексування з часовим поділом каналів, вважають систему компанії BellSystem (США), встановлену в Чикаго в 1962 році. Система давала можливість передавати 24 голосових каналу по мідному кабелю, прокладеному між офісами компанії BellSystem. Кожний голосовий канал використовував швидкість передачі 64 кбіт/с, всі канали об'єднувалися за допомогою мультиплексора в єдиний потік двійкових даних зі швидкістю 1536 кбіт/с, а з урахуванням службового каналу (8 кбіт/с) цей потік набував швидкість 1544 кбіт/с. Він, завдяки подальшій стандартизації, і став відомий як канал DS1 або Т1, прийнятий далі в США за перший (або первинний) рівень мультиплексування для систем цифрової телефонії. Це був час появи ЕОМ третього покоління (IBM System 360, 1963 рік), що принесли з собою концепцію каналу введення/виводу з розвиненою системою мультиплексорів

введення/виводу, що використовуються для організації комерційних комп'ютерних систем цифрової передачі даних, а також для об'єднання комп'ютерів у локальні мережі.

Однак тільки стрімкий розвиток мікропроцесорної техніки і технології, яка зародилася в 1971 році з появою першого мікропроцесора компанії Intel, зробило можливим реальне впровадження цифрової техніки в телекомунікаційні системи і призвело до широкого поширення і розвитку комп'ютерних мереж, що дали вторинний потужний імпульс розвитку мереж передачі даних на основі ІКМ .

Мережеві комп'ютерні технології, розроблені спочатку на основі ЕОМ загального призначення, або мейнфреймів, ось уже близько 15 років застосовуються для об'єднання в мережу персональних комп'ютерів, або ПК. Широке використання мережевих технологій стало доступно тільки тоді, коли продуктивність і функціональні можливості мікропроцесорів виросли на стільки, щоб задовольнити високі вимоги з управління мережею зв'язку.

Мережеві цифрові технології розвивалися до останнього часу паралельно для глобальних і локальних мереж. Технології глобальних мереж були спрямовані в основному на розвиток цифрових телефонних мереж, що використовуються для передачі голосу. Технології локальних мереж - навпаки, використовувалися, в основному, для передачі даних.

Розвиток цифрових телефонних мереж ішов по лінії ущільнення каналів, як за рахунок мультиплексування низькошвидкісних первинних каналів Т1, так і за рахунок використання більш раціональних методів модуляції, наприклад, використання диференціальної ІКМ і її модифікацій, що дозволили застосовувати для передачі голосового сигналу швидкості 32, 16 і 8 кбіт/с.

Розвиток схем мультиплексування призвело до виникнення трьох цифрових ієрархій з різними (для різних групп країн) рівнями стандартизованих швидкостей передачі або каналів: DS2 або Т2/Е2, DS3 або ТЗ / ЕЗ, DS4 або Т4/Е4. Ці ієрархії, названі плезиохронна (тобто майже синхронними) цифровими ієрархіями PDH (ПЦИ), широко використовувалися і продовжують використовуватися як в цифровій телефонії, так і для передачі даних.

Розвиток технологій швидкісних телекомунікацій на основі PDH призвело до появи останнім часом двох найбільш значних нових цифрових технологій: синхронної оптичної мережі SONET (ВОК), і синхронної цифрової ієрархії SDH (СЦІ), іноді розглядаються як єдина технологія SONET / SDH, яка розширила діапазон використовуваних швидкостей передачі до 40 Гбіт/с. Ці технології були орієнтовані на використання волоконно-оптичних кабелів (ВОК) в якості середовища передачі.

Технології локальних мереж, орієнтованих на передачу даних, а не голосу, розвивалися не по лінії ущільнення каналів, а по лінії збільшення смуги пропускання каналів передачі даних, необхідної для передачі не тільки текстових, але і графічних даних, а зараз і даних мультимедіа. У результаті використовувані на початковому етапі розвитку мережеві технології ARCnet, Ethernet і TokenRing, що реалізують швидкості передачі 2-16 Мбіт/с в напівдуплексний режим і 4-32 Мбіт/с в дуплексному режимі, поступилися місцем новим швидкісним технологіям: FDDI, FastEthernet і 10OVG-Any LAN, що використовують швидкість передачі даних 100 Мбіт/с і орієнтованих здебільшого також на застосування ВОК. Апофеозом цього розвитку мабуть буде нова технологія 1 Гбіт / с Ethernet.

У даному дипломному проекті у відповідності з  технічним завданням, необхідно спроектувати синхронний лінійний тракт SDHз топологією «кільце - кільце», яка повинна з'єднувати міста Дніпропетровської області: Дніпропетровськ, Дніпродзержинськ, Жовті Води, Кривий Ріг. А також міста Запорізької області:Запоріжжя, Енергодар,Мелітополь, Оріхів.

Технологія SDH орієнтована  на використання волоконно-оптичних кабелів, в яких передача практично не підлягає дії електромагнітних завад, що надає мережі надійність та самовідбудову. Тому, як середовище передачі проектуємої лінії зв'язку, візьмемо волоконно-оптичний кабель.

1 ВИБІР ТРАСИ ПРОКЛАДАННЯ ЛІНІЇ ПЕРЕДАЧ

1. Вимоги до траси

Метою даного дипломного проекту є створення сучасної телекомунікаційної мережі і організація якісного зв'язку для передачі інформації різних видів між населеними пунктами областей.

Трасу для прокладки  оптичного кабелю вибирають виходячи з наступних  умов:

• мінімальної довжини між кінцевими пунктами ( з урахуванням прокладки вздовж шосейних доріг);
• виконання найменшого обсягу робіт при будівництві;
• можливості максимального застосування найбільш ефективних засобів індустріалізації й механізації будівельних робіт;
• зручності експлуатації споруджень і надійності їхніх робіт.

У процесі ознайомлення із трасою особлива увага повинне  бути звернене на складні ділянки: річкові  переходи; перетинання автомобільних, залізничних і трамвайних  шляхів, трубопроводів; прокладку кабелю по мостах, тунелям, у заболочених місцях, на скельних і гористих ділянках, у населених пунктах. На підставі цих даних потім вибирають найбільш оптимальні плани прокладки ОК на різних ділянках траси, деталізують технологію будівництва ВОЛС, становлять календарний план провадження робіт по ділянках з урахуванням трудомісткості операцій, розраховують потреба машин і механізмів, визначають пункти можливого розміщення кабельних площадок і приміщень для проведення вхідного контролю ОК. Крім того, вирішуються питання організації службового зв'язку за допомогою радіостанцій УКВ діапазону.

При складанні  проекту траси прокладки кабелю повинні враховуватися максимальна  надійність роботи лінії і зручність  її експлуатації. Відповідно до цього  при виборі траси варто віддавати  перевагу напрямкам, що мають закінчене горизонтальне й вертикальне планування доріг, проїздів, вулиць, тротуарів, удосконалені дорожні покриття й асфальтовані тротуари. Необхідно враховувати також розташування інших підземних споруджень, якось: газопроводу, водопроводу, каналізації, теплопроводу й ін. Оскільки більшість цих споруджень прокладаються на глибині більшої, ніж кабельні лінії, вони безпосереднього впливу на роботу кабельних ліній не роблять. Однак при пристрої або ремонті цих споруджень, що пов'язане з розкопуванням землі по трасі, кабельна лінія може бути ушкоджена як засобами розкопування при провадженні робіт, так і при  наступному осіданні ґрунту, якщо при засипанні траншів ґрунт не було ущільнено. Всі інші вимоги, що стосуються вибору траси прокладки, що враховують при проектуванні кабельної лінії.

Траса кабельної  лінії повинна вибиратися з урахуванням  найменшої витрати кабелю, забезпечення його схоронності при механічних впливах, забезпечення захисту від  корозії, вібрації, перегріву й від  ушкоджень сусідніх кабелів електричною дугою при виникненні КЗ на одному з кабелів. При розміщенні кабелів варто уникати перехрещуванні їх між собою, із трубопроводами й ін.

2. Характеристика траси лінії передачі

На рисунку 1.1 зображено траса проектуємої мережі яка проходить в Дніпропетровській області через наступні міста:

Дніпропетровськ –A,

Дніпродзержинськ –B,

Жовті Води –C,

Кривий Ріг  –D.

В Запорізькій  області траса проходить через  наступні міста:

Запоріжжя – E,

Енергодар – F,

Мелітополь  – G,

Оріхів – H.

Характеристика траси приведена в таблиці 1.1

Рисунок 1.1 – Траса проектуємої мережі.

Таблиця 1.1- Характеристика траси

Траса проходить  певну відстань у кабельній каналізації  в містах:Дніпропетровськ (3.8 км),  Дніпродзержинськ (2.1 км),  Жовті Води (1.5 км), Кривий Ріг (3 км), Запоріжжя (4 км), Енергодар (2 км), Мелітополь (2.2 км), Оріхів (1.8 км). Далі пролягає в траншеї уздовж доріг європейського, міжнародного та регіонального значения.

Прокладка кабелю в кабельній каналізації може здійснюватися як ручним, так і  механізованим способом з використанням  пристосувань для прокладки ОК.

Прокладка кабелю по зайнятих каналах здійснюється в поліетиленових трубах ГП-1Т-32,11НТ-40 заздалегідь прокладених у цих каналах. Застосування поліетиленової трубки захищає кабель від ушкоджень при прокладці інших кабелів. Прокладка в поліетиленові трубки проводиться безпосередньо вручну, з бухти, установлених біля колодязя па пересувному тамбурі.

Кінець поліетиленової трубки, оснащений кінцевиком у виді кулі, що вводять у канал кабельної каналізації. У транзитних колодязях і на поворотах, робітники проводять додаткову підтяжку трубки. При необхідності трубку потрібно прокручувати навколо осі, з одночасним проштовхуванням. У колодязях поліетиленову трубку обрізають ножівкою, залишаючи запас трубки рівний 200-250 мм. від капала. Після цього в кожнім колодязі, па вході і на виході, тимчасово на період прокладки залишають по одній втулці. Втулка захищає трубку, при заготівлі і прокладці кабелю. Допускається зрощування коротких довжин поліетиленової трубки з метою використання її для прокладки в проектах довжиною до 80м. Зрощування виконується за допомогою манжета з оцинкованого заліза, довгої 150 мм, товщиною 1.5-2 мм, що вставляються в стик труби. Поверх манжета встановлюють термоусаджувану трубку довжиною 250 мм.

При будівництві  ВОЛС виникає потреба зрощування окремих будівельних довжин ОК і  його підключення до приймально-передавальної  апаратури. Послідовність монтажу на кабелях імпортного виробництва передає заказник, що стежить за виконання через свого представника, що веде контроль за виконанням схованих робіт. Монтажні роботи необхідно здійснювати відразу ж після прокладки всіх СД на регенераційній ділянці, після контрольних вимірів. Зрощуючи СД ОК на трасі виконується за допомогою сполучних захисних муфт. Захисні будівельні муфти можуть бути, прохідного або тупикового типу.

ОВ, особливо місця  їхнього з'єднання мають високу чутливість на усі види механічних навантажень: розтягання, вигин, стиск і т.д.

Захист ОВ, у  місцях їхнього з'єднання від  дії таких видів навантажень  здійснюється шляхом вільного викладення ОВ у муфті, а механічні навантаження, що діють на кабель повинний закінчуватися  на корпусі муфт, без передачі зусилля на волокно.

При великій  кількості ОВ, на проміжних і кінцевих пунктах, технологічних приміщеннях, монтується розподільна муфта, або  розподільна шафа, у який дожитися кабель, що поширюється на кілька станційних кабелів меншої ємності в негорючій оболонці.

Розмотування  і прокладка кабелю у викопану траншею виконуються зі спеціально обладнаної машини або з кабельного візка, що переміщають по трасі уздовж траншів. При цьому кабель опускається або па брівку, або в траншею. Якщо рельєф місцевості не дозволяє використовувати технікові; прокладка здійснюється вручну, при цьому не допускається, щоб кабель тягся по землі.

При розмотуванні кабелю з барабана, барабан повинний обертатися руками робочих укладальників, не під дією кабелю, що укладається.

Покладений у траншеї кабель спочатку засипається піском або м'яким ґрунтом, тобто створюється над кабелем ґрунтова подушка що запобігає мех. ушкодження ОК при засипанні його раніше викопаним ґрунтом.

На перетинанні  з залізними, шосейними дорогами ОК прокладається в заздалегідь прокладену поліетиленову трубку. Кінець трубки повинний знаходитися не менш чим 1м від краю насипу і не менш 0,8м під її підставою.

У місцях перетинання траси  прокладки ОК із ґрунтовими дорогами або з з'їздами від автодоріг  прокладка ОК допускається без поліетиленової трубки. Прокладений у траншеї кабель засипається шаром (100-150мм) м'якого ґрунту, на якому викладається захист із цегельної кладки або залізобетонних плит.

На перетинанні  з польовими дорогами захист кабелю не використовується. На перетинанні з брущатими дорогами кабель укладається безпосередньо в ґрунт із відновленням дорожнього покриття.

Для прокладки  кабелю використовуються спеціалізовані кабелеукладачі.

У місці перетинання  кабелю з трубопроводом, кабелем  зв'язку, силовим кабелем, водопроводом або іншими підземними комунікаціями (спорудженнями) риється котлован. Барабан з кабелем знімається з кабелеукладача і переноситься до відкритого котловану. Кабелеукладач переганяється за місце перетинання. Кабель петлею пропускається під перешкодою, закладається в касету кабелеукладача, після цього продовжується прокладка кабелю в ґрунт.

При прокладці  кабелю на перетинанні з іншими підземними спорудженнями повинні бути прийняті міри, що виключають можливість ушкодження цих споруджень.

При перетині з річками, у випадку, якщо на шляху перетину є міст надійної конструкції кабель прокладається через міст у азбестоцементних трубах, що кріпляться з нижньої частини бетонної стяги мосту анкерними дюбель-болтами виготовленими зі сталі. У випадку відсутності мосту надійної конструкції для прокладки кабелю застосовується безтраншейна технологія прокладки через водні перегороди з використанням бурового пристрою, який забезпечує горизонтально-направлене буріння. Технологія горизонтально-направленого буріння (ГНБ) зображено на рисунку 1.2.

Рисунок 1.2 - Технологія горизонтального направленого буріння.

У схемі на рисунку 1.2 використовуються наступні позначення:

1-бурова установка; 

2- бурова головка; 

3- кривий перехідник та датчик управління;

4- бурова колона для буріння направляючої скважини

5- розрахована  траекторія переходу бурової  скважини;

6-розширювач  скважини з шарніром;

7- робочий трубопровід;

h- розрахункова глибина закладання трубопроводу.

Використовувані будівельними організаціями бурові установки забезпечують довжину переходу в границях в бурових робіт до 800 м, заглиблення кабелю (труби) до 10 м (від відмітки робочого горизонту води).

2 РОЗРАХУНОК ПОТОКІВ Е1

2.1 Розрахунок потоків по сегментам мережі

Згідно завдання дипломного проекту використовується топологія SDH типу «кільце-кільце» , в таблиці 2.1 показано міжстанційний трафік кілець обох областей, для того, щоб вибрати систему передачі, необхідно розрахувати кількість основних і резервних потоків Е1, що проходить по сегментах мережі, їх розрахунок показано: основних потоків в таблицях 2.2, 2.4; резервних в таблицях 2.3, 2.5.

Таблиця 2.1– Мережевий міжстанційний трафік.

Таблиця 2.2 – Основні потоки по сегментам мережі Дніпропетровської області.

Таблиця 2.3– Розрахунок резервних потоків по сегментам мережі Дніпропетровської області.

Таблиця 2.4– Основні потоки по сегментам мережі Запорізької області.

Таблиця 2.5–Резервні потоки по сегментам мережі Запорізької області.

Так як, на ділянці кільця, на якій передається максимальна кількість цифрових потоківЕ1( ) дорівнює 125 то, необхідне число цифровихпотоків Е1 ( )має задовольняти наступні умові:

– при 63 < £ 252 – STM-4;

Тип модуля STM відповідає завданню дипломного проекту.STM 4може працювати в діапазоні довжини хвилі 1294 – 1329 нм. Така довжина хвилі застосовується для секції великої протяжності L-4.1 з типом волокна Rec.G652.

3 АРХІТЕКТУРА МЕРЕЖІ

3.1 Архітектура мережі SDH

В завданні дипломного проекту вказано  використати топологію мережі «кільце-кільце». У комбінованій архітектурі мереж SDH часто використовується з'єднання такого типу,  воно показане на рисунку 3.1. У такому з'єднанні територіально рознесені кільця можуть бути або однакового, або різного рівнів систем передачі SDH. На рисунку показана схема з'єднання двох кілець рівня STM-4 за допомогою простого (без системи захисту) СЛТ рівня STM-4 без пункту виділення / вставки.

Рисунок 3.1 Топологія мережі SDH «кільце-кільце»

3.2 Характеристики синхронного мультиплексора STМ-4

Мультиплексор SТМ-4 призначений для організації  цифрового потоку зі швидкістю передачі 622 Мбіт/с. працюючий по одномодовому оптичному кабелю довжиною хвилі 1300 нм. Для кільцевих структур побудови мережі використовується мультиплексор з функцією вставки/виділення його схему показано на рисунок 3.2. Він призначений для забезпечення простого доступу до трібутарних потоків РDH і SDH

Рисунок 3.2 - Схема мультиплексора з функцією вставки/виділення

3.3 Характеристика транспортної системи

Досягнення  сучасної техніки комутації і  передачі привели до того, що зникла необхідність у створенні сучасної цифрової транспортної мережі чи системи. Транспортна система (ТС) - це інфраструктура, поєднуюча ресурси мережі, що виконують функції транспортування. При транспортуванні виконуються не тільки переміщення інформації, але й автоматизоване і програмне керування складними конфігураціями (кільцевими і розгалуженими), контроль, оперативне переключення та інші мережні функції. ТС є базою для всіх існуючих планованих служб, для інтелектуальних, персональних і інших перспективних мереж, у яких можуть використовуватися синхронний чи асинхронний способи переносу інформації.

Транспортна система СЦІ - органічна сполука інформаційної мережі і системи контролю і керування SDH. Навантаженням інформаційної мережі СЦІ можуть бути сигнали існуючих мереж ПЦІ, а також сигнали нових служб і мереж зв'язку. Аналогові сигнали попередньо перетворюються в цифрову форму за допомогою наявного на мережі устаткування.

В інформаційній  мережі СЦІ чітко витримується розподіл по функціональних шарах. Мережа містить  три топологічне незалежних шари (канали, тракти і середовище передачі), які підрозділяються на більш спеціалізовані шари. Кожен шар виконує визначені функції і має точки доступу. Вони оснащені власними засобами контролю і керування, що мінімізує зусилля при ліквідації аварій і знижує їхній вплив на інші шари. Функції шару залежать від фізичної реалізації нижнього обслуговуючого шару. Кожен шар може створюватися й удосконалюватися незалежно.

В інформаційній  мережі використовуються принципи контейнерних перевезень. Завдяки цьому мережа SDН досягає універсальних можливостей  транспортування різнорідних сигналів. У транспортній системі SDН переміщаються не самі сигнали навантаження, а нові цифрові структури віртуальні контейнери, у яких розміщаються сигнали навантаження, що підлягають транспортуванню. Мережні операції з контейнерами виконуються незалежно від змісту. Після доставки на місце і вивантаження сигнали навантаження знаходять вихідну форму. Тому транспортна система SDН є прозорою.

Створення мережних конфігурацій, контроль і керування  окремими станціями і всією інформаційною  мережею здійснюється програмне і дистанційно а допомогою системи обслуговування SDH.

У шарі середовища передачі самими великими структурами SDН є синхронні транспортні  модулі (SТМ), що представляють собою  формати лінійних сигналів. Для створення  високошвидкісних лінійних сигналів використовується синхронне мультиплексування потоків інформації.