Расчет сети SDH. 2

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Читинский Государственный  Университет

(ЧитГУ)

Институт Технологических  и Транспортных Систем

Технологический факультет

Кафедра Физики и Техники Связи

(ФиТС)

Курсовой проект

 На тему: «РАСЧЕТ СЕТИ SDH»

По дисциплине: «Оптические цифровые телекоммуникационные системы»

Выполнил: студент гр. ТКВ-06

  Лукьянов М.А.

Проверил: ст. преподаватель

 кафедры ФиТС

Сахибгареев К. Ф.

Чита 2010

Содержание:

Введение………………………………………………………………………2

Расчет сети SDH……………………………………………………………...5

1. Преимущества строительства сетей SDH……………………………4
2. Техническое задание на проектирование сети…………………........5
3. Выбор топологии………………………………………………………8
4. Выбор требуемого уровня STM………………………………………9
5. Выбор оборудования и выбор номенклатуры оборудования….13
6. Конфигурация мультиплексорных узлов …………………………..18
7. Формирование сети управления и синхронизации……………...23
8. Определение адресов NSAP для узлов сети……………………..24
9. Формирование сети синхронизации………………………………...26
10. Соединение и конфигурирование узлов…………………………….31
11. Маршрутизация потоков……………………………………………..32

Заключение…………………………………………………………………..35

Список используемой литературы…………………………………………36

Введение

Первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи. В основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи. Как следует из определения, в состав первичной сети входит среда передачи сигналов и аппаратура систем передачи. Современная первичная сеть строится на основе технологии цифровой передачи и использует в качестве сред передачи электрический и оптический кабели и радиоэфир.

Рассмотрим ту часть  первичной, которая связана с  передачей информации в цифровом виде. Как видно из рис. 1.1, современная цифровая первичная сеть может строиться на основе трех технологий: PDH, SDH и ATM.

Рис. 1.1. Место цифровой первичной сети в системе электросвязи

Первичная цифровая сеть на основе PDH/SDH состоит из узлов мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль преобразователей между каналами различных уровней иерархии стандартной пропускной способности (ниже), регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на протяженных трактах, и цифровых кроссов, которые осуществляют коммутацию на уровне каналов и трактов первичной сети. Схематично структура первичной сети представлена на рис. 1.2. Как видно из рисунка, первичная сеть строится на основе типовых каналов, образованных системами передачи. Современные системы передачи используют в качестве среды передачи сигналов электрический и оптический кабель, а также радиочастотные средства (радиорелейные и спутниковые системы передачи). Цифровой сигнал типового канала имеет определенную логическую структуру, включающую цикловую структуру сигнала и тип линейного кода. Цикловая структура сигнала используется для синхронизации, процессов мультиплексирования и демультиплексирования между различными уровнями иерархии каналов первичной сети, а также для контроля блоковых ошибок. Линейный код обеспечивает помехоустойчивость передачи цифрового сигнала. Аппаратура передачи осуществляет преобразование цифрового сигнала с цикловой структурой в модулированный электрический сигнал, передаваемый затем по среде передачи. Тип модуляции зависит от используемой аппаратуры и среды передачи.

Таким образом, внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной  структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.

Интерес к технологии SDH среди связистов обусловлен тем, что эта технология пришла на смену методам импульсно-кодовой модуляции РСМ (ИКМ) и плезиохронной цифровой иерархии PDH (ПЦИ) и стала интенсивно внедряться в результате массовой установки цифровых АТС, позволяющих оперировать потоками 2 Мбит/с, и создания региональных сетей SDH.

В России инженеры при освоении новой технологии пользовались исключительно оригинальными материалами западных фирм, полученными вместе с аппаратурой или при обучении этим технологиям на Западе. Другим источником был оригинальный материал рекомендаций и стандартов по данным технологиям (и в первую очередь по технологии SDH).

Постоянное  увеличение объемов трафика, обусловленное  лавинообразным развитием сети Internet, привело к необходимости увеличения пропускной способности каналов передачи данных. На сегодняшний день системы передачи SDH уже используются не только на магистральных направлениях ТфОП, но и на любых уровнях сетевых иерархий, включая метро и места доступа в сеть. При этом оборудование должно быть компактным для установки в любых помещениях и отвечать всем современным требованиям, предъявляемым к оборудованию.

Преимущества  СЦИ заключается в следующем:

• Впервые стандартизирована скорость передачи свыше 140 Мбит/с
• Стандартизирован линейный оптический сигнал, что дает возможность совместимости оборудования различных производителей
• Модульность структуры. Более высокие скорости передачи достигаются побайтным мультиплексированием нескольких STM-1. Скорости передачи СЦИ в целое число раз выше скорости передачи 155,52 Мбит/с.
• Доступ к отдельным каналам в групповом канале возможен с использованием указателей, что весьма удобно при необходимости частого ввода/вывода отдельных каналов.
• Возможна передача всех сигналов ПЦИ, определенных рекомендацией G.702 ITU-T.
• Возможна передача широкополосных сигналов, которые могут появиться в будущем.
• Возможно прямое преобразование электрических сигналов в оптические без применения сложного линейного кодирования. Производится проверка на четность для обнаружения ошибок на разных уровнях структур СЦИ.
• Не требуется специальное линейное оборудование. В оборудовании СЦИ оно объединено с мультиплексорами, что повышает его эффективность.

Использование SDH позволило резко повысить скорость передачи на сети РФ в целом, доведя ее сегодня до 2,5 Гбит/с, а также потенциально подготовив сеть к внедрению технологии WDM. Учитывая факт внедрения систем SDH уровня STM-64 (10 Гбит/с) отдельными западными компаниями, а также то, что WDM позволит многократно (от 2 до 160 раз) увеличить общую скорость передачи по одному волокну.

Расчет сети SDH

1. Преимущества строительства сетей SDH

Первые сети SDH в России начали создаваться с 1992 г., а эксплуатироваться с 1993 г. (одной из первых была сеть SDH компании "Макомнет", построенная в Москве с помощью специалистов компании Nortel). Первые сети проектировались, как правило, специалистами тех компаний, которые поставляли оборудование SDH. В связи с широким распространением технологии SDH и широким развертыванием сетей SDH в нашей стране в последнее время проектированием таких сетей стали заниматься и отечественные специалисты.

Массовое развертывание сетей SDH связано не только со строительством новых, но и с модернизацией старых телефонных сетей, в том числе и тех, которые использовали достаточно современные для России сети PDH на основе многомодового ВОК. Если новые сети SDH строились первоначально по классической схеме кольца SDH, то впоследствии при модернизации телефонных узлов в ряде случаев такие "островки SDH" связывались друг с другом в пределах одного района в так называемое технологическое кольцо, которое только топологически было замкнутым кольцом, но логически не составляло единого кольца, так как в разных его сегментах существовали разные потоки и не поддерживалась логика кольцевого взаимодействия и защиты.

В синхронных сетях средняя  частота всех местных таймеров или  одинакова (синхронна) или близка к синхронной (плезиохронна) благодаря использованию центрального таймера (источника) класса PRS (что дает для DS3 возможное отклонение скорости порядка 0,045 бит/с). В этой ситуации необходимость выравнивания фреймов или мультифреймов стоит не так остро, и диапазон выравнивания значительно уже.

Более того, ситуация с  выделением определенного фрагмента  потока (например, канала DS1 или Е1) упрощается, если ввести указатели начала этого фрагмента в структуре инкапсулирующего его фрейма. Использование указателей позволяет гибко компоновать внутреннюю структуру контейнера-переносчика. Сохранение указателей в некоем буфере (заголовке фрейма или мультифрейма) и их дополнительная защита кодами с коррекцией ошибок позволяет получить исключительно надежную систему локализации внутренней структуры передаваемой по сети полезной нагрузки (фрейма, мультифрейма или контейнера).

Указанные соображения  говорят о том, что синхронные сети имеют ряд преимуществ перед асинхронными, основные из них следующие:

-  упрощение сети;

- надежность и самовосстанавливаемость сети;

- гибкость управления сетью;

- выделение полосы пропускания по требованию;

-   универсальность применения;

-  простота наращивания мощности;

2. Техническое задание на проектирование сети

Основные моменты техническое задание на проектирование сети:

-предполагается построить  сеть SDH

-в районах развертывания  сети SDH предполагается ввести в действие 6 цифровых АТС;

-предлагается связать  все станции в единую сеть, используя технологию SDH;

-цифровые АТС позволяют  коммутировать как основные цифровые  каналы (ОЦК) со скоростью 64 кбит/с, так и каналы с первичной скоростью (ПЦК) иерархии PDH - 2 Мбит/с;

- каналы имеют интерфейсы G.703 и могут быть состыкованы с РРЛ или ВОК линиями магистральной связи;

- сеть SDH предполагается построить в два этапа: 1 этап осуществляется в текущем году, а 2 этап - в следующем году;

-существующий и предполагаемый  на следующий год сетевой трафик, пересчитанный на число каналов 2 Мбит/с, представлен в табл.1 числами слева от главной диагонали ABCDEF;

- часть каналов должны  иметь 100% резервирование, т.е. защиту типа 1+1.

Табл. 1.1.

Схема решения включает следующие основные этапы:

•выбор топологии,

•выбор требуемого уровня и числа  мультиплексоров,

•выбор поставщика оборудования и  изучение номенклатуры сменных блоков,

•конфигурация мультиплексорных узлов  и составление спецификации оборудования.

3. Выбор топологии

Для того чтобы спроектировать сеть в целом нужно пройти несколько  этапов, на каждом из которых решается та или иная функциональная задача, поставленная в техническом задании на стадии проектирования. Первой из них является задача выбора топологии сети.

Для данного курсового  проекта выберем топологию ячеистая сеть (Рис.3.1). Ячеистая топология может иметь вид, приведенный на рис.2-45. Ячеистая сеть состоит из двух квадратных ячеек и содержит шесть узлов. Каждый из них на практике соответствует мультиплексору уровня STM-N, установленному на цифровой АТС. В нашем случае в узлах А, В, С, D - мультиплексоры уровня STM-4, а в узлах Е и F - уровня STM-1 (потоки между С и Е, Е и F, D и F несут меньше 63 каналов).

Рис 3.1. Топология ячеистая сеть.

Представленная структура приводит к минимальному количеству требуемых  мультиплексоров различных уровней  и с этой точки зрения она оптимальна, однако при необходимости обеспечения защиты выделенных первичных цифровых каналов возникают сложности.

Вопросы защиты здесь решаются путем  направления выделенных первичных  цифровых каналов по двум маршрутам  с совпадающими конечными точками  сети, например по маршрутам А→В и A→C→D→B. Такая схема защиты «по разнесенным маршрутам» иногда более предпочтительна, чем система защиты типа «1+1» в топологии «кольцо» сети SDH. Однако она требует более тщательного расчета числа цифровых потоков, проходящих по отдельным участкам сети. Этот расчет необходимо проводить для того, чтобы убедиться, что количество потоков не превышает возможности кросс-коннектора узлового мультиплексора, прежде чем ответить на вопрос о том, какого уровня мультиплексор может быть использован на данном узле сети (на данной АТС).

Рассмотрим эту проверку более подробно, основываясь на сведениях, приведенных в табл. 1.1. В результате получим сводные данные об основных и резервных цифровых потоках, проходящих по участкам ячеистой сети между узловыми мультиплексорами на АТС. Эти данные приведены в табл. 1.2, где защищаемые первичные цифровые каналы, проходящие по резервным маршрутам, помечены буквой «р». В нижней (последней) строке указаны итоговые суммы на втором этапе.

Табл. 1.2.

Приведенными в таблице основными  маршрутами в качестве резервных  были выбраны следующие соответствующие  маршруты первичных цифровых потоков:

1) основной А→В, резервный А→С→D→B;

2) основной А→С, резервный А→В→D→С;

3) основной В→D, резервный B→А→С→D;

4) основной C→D, резервный С→А→B→D;

5) основной С→Е, резервный C→D→Е→F;

6) основной D→F, резервный D→C→E→F;

7) основной Е→F, резервный Е→C→D→F.

4. Выбор требуемого  уровня STM

Сеть SDH реализуется таким образом, что предусматривается возможность передачи сигналов не только новых широкополосных служб, но и сформированных с помощью оборудования PDH. Исходные сигналы посредством процедуры временного группообразования преобразуются в синхронный транспортный модуль (STM - Synchronous Transport Module) соответствующего уровня. Скорость передачи STM первого уровня (STM-1) установлена 155,520 Мбит/с. Для STM более высокого уровня предусматривается увеличение скорости в N раз, где N принимает значения 4, 16, 64 (при этом в N раз повышается и скорость передачи по сравнению со скоростью 155,520 Мбит/с). Стандартные системы SDH приведены в таблице 2.

Таблица 2 Системы SDH

При описании систем SDH принято использовать приближенные скорости уровней синхронной иерархии: 155 Мбит/с; 622 Мбит/с; 2,5 Гбит/с; 10 Гбит/с.

Системы SDH могут вводить отдельный канал или группу каналов в высокоскоростной поток данных (а также ответвлять их из него), который не требуется в процессе передачи на разных уровнях иерархии вновь разделять на отдельные потоки и объединять в общий поток. Таким образом, исключается сложный процесс, ограничивающий прежде использование оптических кабелей непосредственно между сетевыми узлами (станциями).

Здесь необходимо отметить, что в  представленной структуре сети резервные  первичные цифровые потоки проходят по маршрутам в пределах одной  ячейки.

Полученная табл. 1.2 подтверждает правильность выбора уровней мультиплексоров в узлах сети и может служить показателем эффективности использования коммутационной способности этих узлов.

В результате проведенного краткого анализа возможных топологий  проектируемой сети ячеистую сеть с топологией, представленной на рис. 3.1, можно рекомендовать для использования как оптимальную, так как она при минимальном количестве мультиплексоров (четыре мультиплексора уровня STM-4 и два - уровня STM-1) удовлетворяет сформулированным условиям по резервированию указанных первичных цифровых каналов.

Для конфигурации узлов, составления спецификации сменных  модулей и прорисовки блок-схемы  соединений сменных блоков всех узлов, кроме топологии сети и той  информации, которая содержится в таблицах 1.1 и 3.1, нужно знать номенклатуру функциональных сменных блоков.

Для этого необходимо выбрать оборудование конкретного производителя.

5 Выбор оборудования и выбор номенклатуры оборудования

Для конфигурации узлов  сети, составления спецификации сменных блоков и разработки блок-схемы соединений сменных блоков на всех узлах сети, кроме показанной на рис. 3.1 топологии сети и тех сведений, которые содержатся в табл. 1.1 и 1.2, необходимо иметь номенклатуру функциональных сменных блоков (желательно знать их назначение и функциональные возможности). Поэтому необходима привязка к оборудованию системы передачи SDH конкретной фирмы-производителя.

Nortel. Аппаратура систем передачи SDH представлена серией TN-xx.

TN-1C, TN-1P - современные компактные синхронные мультиплексоры уровня STM-1, имеющие 16 портов для первичного цифрового канала или один порт для третичного цифрового канала системы передачи PDH со скоростью передачи 34 Мбит/с;

TN-1X - базовый синхронный мультиплексор сигналов уровня STM-1, который может быть сконфигурирован как терминальный или линейный мультиплексор, регенератор, оптический концентратор или DIM.

TN-4X - базовый синхронный мультиплексор сигналов уровня STM-4, который может быть сконфигурирован как терминальный или линейный мультиплексор, регенератор, оптический концентратор или DIM;

TN-16X - базовый синхронный мультиплексор сигналов уровня STM-16, который может быть сконфигурирован как терминальный или линейный мультиплексор, или регенератор;

TN-MS - оборудование системы управления элементами сети SDH.

Для рассматриваемого здесь примера  проектирования сети SDH выбрано оборудование фирмы Nortel.

Во-первых, это оборудование практически используется в России,

Конструктивно базовый синхронный мультиплексор  типа TN-1X выполнен в виде моноблока, габаритные размеры которого: высота -525 мм, ширина - 450 мм (с учетом кромок 535 мм), глубина - 250 мм (со съемными элементами 280 мм) соответствуют проекту европейского стандарта ETSI-ETS 300-119, часть 4

Моноблок имеет:

верхний отсек (секцию), в котором размещаются сменные (съемные) блоки;

нижний  отсек, где находятся интерфейсные модули и соединительные кабели, обеспечивающие внешние электрические соединения моноблока;

средний (центральный) отсек, который содержит панель местного доступа оператора LCAP (Local Craft Acceass Panel) и блок для подключения оптических кабелей с поддоном для их укладки.

Моноблок может иметь несколько  вариантов компоновки, один из которых  показан на рис. 3.2.

Рис. 3.2.

*Не свободная, когда канальный  блок типа STM-1 подключен в позицию S2;

**Не свободная,  когда канальный блок типа STM-1 подключен в позицию S9.

Верхний отсек обеспечивает установочные позиции с разъемами для шести типов сменных блоков (префикс S используется для обозначения номера позиции в отсеке):

1) канальные блоки типа 2М (2 Мбит/с) устанавливаются в позиции S2, S4, S9 и S11; каждый блок обслуживает 16 портов для сигналов, поступающих на эти порты со скоростью передачи 2 Мбит/с (за исключением блока в позиции S11, где задействованы только 15 портов (см. подразд. 2.3.2);

2) канальные блоки типа STM-1 (155 Мбит/с) подключаются только в позиции S2 и S9; каждый блок занимает два установочных места, т. е. блок в позиции S2 занимает установочные места S2 и S3, а блок в позиции S9 - места S9 и S10; каждый блок обслуживает порт с доступом максимум к 16 каналам сигналов TU-12;

3) линейные (агрегатные) блоки типа STM-1 или (и) STM-4 могут быть электрическими (блок типа STM-1E) или оптическими (блоки STM-1 и STM-4) и подключаются в позиции S6 и S7;

4) устройство управления нагрузкой (одно или два) занимают позиции S5 и S8; каждый блок может работать в основном или запасном режиме и отдельно соединяется с канальным и линейным блоками; при работе оба устройства активны, но выход резервного блока не задействован (не используется);

5) контроллер мультиплексора устанавливается в позицию S14, осуществляет функции общего контроля и управления работой мультиплексора, имеет стандартный интерфейс к шине сигнализации;

6) блоки электропитания (один или два) занимают позиции S12 и S13; блоки работают в режиме разделения нагрузки, однако каждый из них в отдельности способен обеспечить питание всего оборудования мультиплексора.