Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образование Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС) Хабаровский техникум железнодорожного транспорта (ХТЖТ) Специальность 11.02.06 «Техническая эксплуатация транспортного радиоэлектронного оборудования» Тема: «Проектирование первичной цифровой сети связи на участке железной дороги» Курсовой проект КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Студент гр. ДОТ41ТРО подпись Руководитель (преподаватель) подпись Нормоконтроль (преподаватель) подпись дата дата дата г. Хабаровск 2024 г. М.Н. Рыжов Е.Н. Мина Е.Н. Мина Бланк - задание на курсовое проектирование: Исходные данные: 1.Участки железной дороги оборудованы опорами контактной сети Номер участка Расстояние между узлами, км 1 2 3 4 5 6 7 8 400 240 360 290 195 355 275 415 Участок магистрали Количество каналов ОАО РЖД – Управление дороги (ДУ) Смежные управления дороги Управление дороги – отделения дороги (ОУ) Смежные отделения дороги Отделения дороги – станция Смежные станции одного отделения дороги Смежные станции разных отделений дороги Телефонных Телеграфных Видео 100 27 63 49 6 7 Передача данных 41 52 42 29 8 25 19 19 10 13 5 - 11 12 14 8 - 6 6 6 - - 2. Вариант 8, схема В. 3. Рабочая длинна волны 1.55 мкм. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 2 Лист для замечаний преподавателя Студент_______________________________(Ф.И.О.), группа №_______ Специальность – «ТЭТРО» Вариант_____________ Оценка__________________________________________________________ Замечания преподавателя по КП: 1)_______________________________________________________________ 2)_______________________________________________________________ 3)_______________________________________________________________ 4)_______________________________________________________________ 5)_______________________________________________________________ 6)_______________________________________________________________ 7)_______________________________________________________________ 8)_______________________________________________________________ 9)_______________________________________________________________ 10)______________________________________________________________ Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 3 Содержание Введение…………………………………………………………………………. 5 1 Выбор трассы кабельной линии передачи…………………………………... 6 2 Выбор топологии архитектуры сетей SDH…………………………………. 9 2.1 Вид топологии сети………………………………………………………. 9 3 Выбор марки оптического кабеля………………………………………….... 16 4 Выбор системы передачи…………………………………………………….. 18 4.1 Расчет требуемого пункта каналов……………………………………… 18 5 Типы системы передачи…………………………………………………….... 21 6 Определение длинны регенерационного участка…………………………... 23 7 Разработка схемы организации связи……………………………………….. 25 7.1 Общие требования к цифровой сети……………………………………. 25 7.2 Построение функциональной сети……………………………………… 25 7.3 Конфигурация сети………………………………………………………. 30 7.4 Оконечный мультиплексор (TM 1/1, TM 4/1)........................................... 32 7.5 Мультиплексоры с функцией вставки и выделения (ADM-1/1, ADM4/1)........................................................................................................................... 34 7.6 Линейные регенератора (LR-4, LR-16)....................................................... 37 8 Синхронизация………………………………………………………………..... 40 8.1 Основные положения ……………………………………………………... 40 8.2 Проектирование сети синхронизации……………………………………. 42 8.3 Расчет стабильности генератора………………………………………….. 44 9 Система управления ВОЛС…………………………………………………..... 46 10 Расчет заработной платы……………………………………………………... 50 11 Охрана труда и техника безопасности……………………………………..... 52 Заключение………………………………………………………………….......... 57 Список используемых источников…………………………………………........ 59 Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 4 Введение Целью данного курсового проекта по теме: "Проектирование первичной цифровой сети связи на участке железной дороги", является разработка эффективной и надежной системы передачи данных, которая обеспечит обмен информацией между различными элементами инфраструктуры железнодорожного транспорта. Проектирование первичной цифровой сети связи на участке железной дороги является важной задачей, которая требует учета множества факторов и критериев. Современные технологии связи позволяют создавать высокоскоростные и надежные цифровые сети, которые могут обеспечить передачу большого объема данных. В результате работы должна быть создана первичная цифровая сеть связи, которая будет соответствовать требованиям и обеспечивать надежную передачу данных с высокой скоростью и пропускной способностью. В первую очередь, необходимо определить требования к сети, включая скорость передачи данных, надежность и безопасность. Затем следует выбрать оптимальное оборудование и технологии для создания сети. Одним из ключевых аспектов проектирования является выбор оптимального маршрута для прокладки кабелей и установки оборудования. Это требует учета многих факторов, таких как рельеф местности, наличие препятствий и возможности для прокладки кабелей. Важным этапом проектирования является также разработка системы управления и мониторинга сети. Это позволяет контролировать работу сети, выявлять возможные проблемы и оперативно реагировать на них. Правильно спроектированная сеть может значительно повысить эффективность работы железнодорожного транспорта, обеспечить безопасность пассажиров и персонала, а также улучшить качество обслуживания. В заключение, проектирование первичной цифровой сети связи на участке железной дороги является важной задачей, требующей учета множества факторов и критериев. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 5 1 Выбор трассы кабельной линии передачи Одним из основных элементов проектирования является правильный выбор оптической линии связи, так как от выбора зависит стоимость строительства магистрали и надежности ее работы. При выборе трассы необходимо обеспечить: - наикратчайшее протяжение трассы; - наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства; - максимальное применение механизации при строительстве; - создание наибольших удобств, при эксплуатационном обслуживании. В соответствии с заданием оптическая магистраль привязана к железной дороги и, как правило, на электрифицированных участках используется способ подвести волоконно-оптического кабеля (ВОК) на опорах контактной сети. При этом выбор трассы подвески кабеля производится в соответствии со следующими требованиями: 1) На двухпутных или многопутных электрифицированных участках трассу подвески ВОК необходимо выбирать на полевой стороне с учетом сторонности расположения узлов связи, требований минимально замены эксплуатируемых и установки дополнительных опор, а так же осуществления минимального числа переходов с одной стороны пути на другую; 2) такие При необходимости переходов ВОК с одной стороны пути на другую переходы должны выполняться либо подземным способом с использованием кабельного канала из неметаллических труб, либо во воздуху, с подвеской кабеля на дополнительно установленные опоры; 3) Подземные и воздушные переходы оптического кабеля на дополнительных опорах должны располагаться на расстоянии не менее 10 Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 6 метров от фундамента с ближайшей опоры контактной сети, угол пересечения этих переходов с осью электрифицированной железной дороги должен быть близким к 90. Высота дополнительно установленных опора должна обеспечивать минимальное допустимое расстояние от ВОК до несущего троса, а именно 2 м; 4) На мостах ВОК следует подвешивать с наружно стороны пролетных строений на высоте до нижних частей путепроводов и пешеходных мостов. Допускается так же прокладка кабелей в специальных коробах. При этом должна обеспечена сохранность и защита ВОК от повреждений; 5) В тоннелях подвеска ВОК осуществляется вдоль тоннельной обделки. Кабель должен крепиться только к обделке, а узлы крепления должны соответствовать типовым проектным решениям. К ОАОА РЖД Су Ту ДУ 1 Пу 275 К ОУ Ти Му ОУ 1 400 К ОУ См Ку ОУ 1 360 240 ОУ 2 290 195 355 Ма Ин ОУ 2 415 ДУ 2 К ДУ Хы К ДУ Тз Рисунок 1 – Проектируемый участок Участок железной дороги общей протяженностью 2.530 км содержит 6 станций. Управление дороги размещается на станциях Ту и Ин, территориальные управления размещаются на станциях Ма, Пу, Му, Ку. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 7 Станции Пу и Му являются территориальными управлениями 1. Станции Ма и Ку являются территориальными управлениями 2. Участок железной дороги располагается на Дальнем востоке России, в муссонной дальневосточной области умеренного климатического пояса. Среднегодовая температура от + 24 до – 40. Диапазон температуры января от – 16 до -24. Диапазон температуры июля от +17 до +27. Среднегодовое количество осадков от 400 мм до 600 мм. Особенность рельефа является расположение хребтов. 2 Выбор топологии и архитектуры сетей SDH 2.1 Виды топологии сети Одной из основных задач проектирования является правильный выбор топологии сети. Стандартные базовые топологии, получившие наибольшее распространение при организации связи, состоят из следующего набора: «точкаточка»; «последовательная линейная цепь»; «звезда»; «кольцо». Аппаратура плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ) используется в основном в сетевых структурах типа «точка-точка», поскольку реализация с помощью такой аппаратуры более надежных кольцевых, разветвленных и других сетей оказывалась слишком, дорогой и сложной в управлении. Аппаратура синхронной цифровой иерархии (СЦИ) может применяться во всех структурах, где используется и аппаратура ПЦИ, однако присущие СЦИ особенности делают ее особенно привлекательной при реализации высоконадежных управляемых сетевых структур. Особенности базовых топологий реальных сетей СЦИ заключаются в следующем. Топология «точка-точка» (рисунок 2). Сеть топологии «точка-точка» наиболее простая и используется при передаче больших цифровых потоков по высокоскоростным магистральным каналам. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 8 Рисунок 2 – Топология «точка-точка» Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров (ТМ), как по схеме без резервирования канала приема/передачи, так и по схеме со 100% резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрический или оптический агрегатные выходы (каналы приема/передачи). При выходе из строя основного канала, сеть в считанные десятки миллисекунд может автоматически перейти на резервный. Топология «последовательная линейная цепь». Сеть топологии «последовательная линейная цепь» используется в тех случаях, когда в ряде пунктов необходимо осуществить ввод-вывод цифровых потоков. Она реализуется с помощью терминальных (оконечных) мультиплексоров и мультиплексоров ввода-вывода. В этом случае мультиплексоры промежуточного пункта снабжаются двумя блоками STM-N, а в мультиплексорах оконечных пунктов устанавливается только по одному такому блоку. Данная сеть может быть представлена в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования, либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1 (рисунок 3). Последний вариант топологии называют уплощенным кольцом. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 9 Рисунок 3 – Топология «последовательной линейной цепи»: а) – без защиты; б) – с защитой типа «уплощенное кольцо» Топология «звезда». В сети топологии «звезда» (рисунок 4) один из мультиплексоров выполняет функции концентратора, у которого часть трафика передается в магистраль, а другая часть распределена между мультиплексорами удаленных узлов. Такой мультиплексор обладает функциями мультиплексора ввода-вывода и системы кроссовой коммутации. Необходимо отметить, что при общем стандартном наборе функций оборудования СЦИ, определяемом Рекомендациями ITU-T, мультиплексоры, производителями оборудования, могут выпускаемые не иметь конкретными полный набор вышеперечисленных возможностей, либо иметь дополнительные. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 10 Рисунок 4 – Топология «Звезда» с мультиплексором в качестве концентратора Топология "кольцо". Данная топология (рисунок 5) является характерной для сетей СЦИ. Основное преимущество кольцевой топологии состоит в легкости организации защиты 1+1, благодаря наличию в мультиплексорах SMUX двух пар (основной и резервный) оптических агрегатных выходов: восток-запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 11 Рисунок 5 – Топология кольца с защитой 1+1 Схема организации потоков в кольце может быть либо двухволоконной (как однонаправленной, так и двунаправленной с защитой потоков по типу 1+1 или без нее), либо четырехволоконной (как правило, двунаправленной, позволяющей организовать различные варианты защиты потоков данных). НВ последнее время, несмотря на более высокую стоимость, стал использоваться четырехволоконный вариант, так как обеспечивает более высокую надежность. При организации сетей SDH наиболее часто используется топология типа «кольцо», при которой достигается не только высокая надежность ее функционирования, но и возможность сохранения или восстановления (за очень короткое время в десятки миллисекунд) работоспособности сети даже в случае отказа одного из ее элементов или среды передачи - кабеля. Такие сети называют самовосстанавливающиеся или «самозалечивающиеся». Топология типа «кольцо» может быть организовано с помощью двух волокон (топология «сдвоенное кольцо») или четырех волокон (два сдвоенных Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 12 кольца). Защита маршрута в сдвоенном кольце, которая соответствует типу 1+1, может быть организована двумя путями. Первый путь. Используется защита на уровне трибных блоков TU-n, передаваемых по разным кольцам. Весь основной трафик передается в одном из направлений (например, по часовой стрелке). Если в момент приема мультиплексором блока, посланного другими мультиплексорами, происходит сбой в одном из колец, система управления, осуществляющая постоянный мониторинг колец, автоматически выбирает такой же блок из другого кольца. Эта защита носит распределенный по кольцу характер, а сам метод носит название метода организации однонаправленного сдвоенного кольца. Второй путь. Защита маршрута может быть организована так, что сигнал передается в двух противоположных направлениях (восточном и западном), причем одно направление используются как основное, второе - как защитное. Такой метод в случае сбоя использует переключение с основного кольца на резервное и называется методом организации двунаправленного сдвоенного кольца. В этом случае блоки TU-n исходно имеют доступ только к основному кольцу. В случае сбоя происходит замыкание основного и защитного колец на границах дефектного участка, образующее новое кольцо. Это замыкание происходит обычно за счет включения петли обратной связи, замыкающей приемник, и передатчик агрегатного блока на соответствующей стороне мультиплексора (восточной или западной). Современные схемы управления мультиплексорами могут поддерживать оба эти метода защиты. Кроме того, системы управления SDH мультиплексоров обычно дают возможность организовывать обходной путь, позволяющий пропускать поток агрегатных блоков мимо мультиплексора в случае его отказа (рисунок 6, б). Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 13 а) б) а) Рисунок 6 – Методы защиты двойного кольца: а) путем исключения повреждения участка; б) путем организации обходного кольца Широкое применение нашла радиально-кольцевая сеть SDH, которая объединяет в себе свойства линейной и кольцевой сети (рисунок 7). Рисунок 7 – Радиально-кольцевая сеть SDH Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 14 Ту Пу Му Ку Ин Ма Рисунок 8 – Схема участка железной дороги по топологии «кольцо – кольцо, соединенная топологией точка – точка» Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 15 3 Выбор марки оптического кабеля Выбор марки оптического кабеля, типа и числа оптических волокон определяется назначением ОК, способом его прокладки и номенклатурой организуемых по нему связей. На линиях магистральной связи целесообразно использовать оптические кабели с одномодовыми волокнами, которые на длине волны 1,55 мкм обеспечивают большие дальность и число каналов. При подвеске на опорах контактной сети применяются самонесущие кабели марки ОКМС, а именно: 1) ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-16(2) и ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-16(5) – самонесущие оптические кабели с внешней оболочкой из полиэтилена, с защитными покровами из арамидных нитей, внутренней оболочкой из полиэтилена, сердечником, состоящим из четырех оптических и двух заполняющих модулей с номинальным диаметром 2,4 мм, скрученных вокруг стеклопластикового прутка, соответственно с шестнадцатью стандартными одномодовыми оптическими волокнами, соответствующими Рекомендациям ITU-Т G.652 и с шестнадцатью одномодовыми оптическими волокнами со смещенной ненулевой дисперсией, соответствующими Рекомендациям ITU-Т G.655. Допускается эксплуатация кабеля и при температуре окружающей среды от минус 60С до плюс 70С. 2) ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5) аналогичный кабель, сердечник которого содержит в модулях двенадцать стандартных одномодовых оптических волокон, соответствующих Рекомендациям ITU-Т G.652 и четыре одномодовых оптических волокон со смещенной ненулевой дисперсией, соответствующих Рекомендациям ITU-Т G.655. Таблица 1 – Распределение волокон в магистральном кабеле ОКМС-А4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5) Номер Цвет Тип Номер Цвет Назначение модуля модуля волокон волокон волокна 1 синий 1 красный LEAF STM-16 2 зеленый Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 16 зеленый 2 SMF натуральный 3 SMF натуральный 4 SMF Начало 3 4 5 6 7 8 9 10 11 желтый красный синий зеленый желтый красный синий зеленый желтый 12 13 14 15 16 красный синий зеленый желтый красный 1 STM-16 резерв Резерв магистральной связи Оперативнотехнологически е виды связи Конец 2 3 4 5 6 1 – красный модуль; 2 – зелёный модуль; 3 – заполняющий модуль (полиэтилен); 4 – центральный силовой элемент (стеклопластик); 5 – натуральный модуль; 6 – натуральный модуль Рисунок 9 – Конструкция кабеля марки ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5) Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 17 4 Выбор системы передачи 4.1 Расчет требуемого пункта каналов Согласно заданию варианта, необходимое число потоков Е1 (2,048 мБит/с), выделяемых на станциях составляет: 16 потоков Е1 для крупных промежуточных станций и 4 потока Е1 для малых (участковых промежуточных станций) К ОАОА РЖД Су Ту ДУ 1 Пу 275 К ОУ Ти ОУ 1 400 Му К ОУ См Ку ОУ 1 360 240 ОУ 2 290 195 355 Ма Ин ОУ 2 415 К ДУ Хы ДУ 2 К ДУ Тз Рисунок 10 – Схема участка железной дороги Таблица 2 – Расчет необходимы потоков Изм Лист . № п/п Станция 1 2 3 4 Ту А Б В № докум. Подпись Дата Количество потоков Е1, выделяемых на станциях 16 4 4 4 КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 18 5 Пу 6 Г 7 Д 8 Е 9 Ё 10 Ж 11 Му 12 З 13 И 14 Й 15 К 16 Л 17 Ку 18 М 19 Н 20 О 21 П 22 Р 23 Ин 24-28 С, Т, У, Ф, Х 29-30 Ц, Ч 31 Ма 32-34 Ш, Щ, Ъ 35-38 Ь, Э, Ю, Я Общая количества потоков Е1, выделяемых на станциях 16 4 4 4 4 4 16 4 4 4 4 4 16 4 4 4 4 4 16 20 8 16 12 16 224 Для рассматриваемого участка пути, требуемое количество потоков Е1 составляет 224, добавляем 15% для перспективного развития: 212 + 15% = 258 Таблица 3 – Количество каналов на участке магистрали Участок магистрали ОАО «РЖД» – управление дороги Изм Лист . № докум. Телефонные Подпись Дата 125 Количество каналов Телеграфные Передача данных 75 50 КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 19 ДУ1 Смежные управления дорог Управление дороги – отделение дороги Смежные отделения дороги Отделения дороги – станции Итого по ДУ1 25 40 43 50 36 31 19 13 17 22 14 16 116 103 107 32 41 47 39 36 31 60 41 15 32 27 19 163 279 145 248 112 219 ДУ2 Смежные управления дорог Управление дороги – отделение дороги Смежные отделения дороги Отделения дороги – станции Итого по ДУ2 Всего Расчетное количество каналов связи: 279 + 248 + 219 = 746 Добавляем 15% для перспективного развития: 746 + 15% = 858 Всего: 858, что удовлетворяет системе STM-16, со скоростью 2488,32 Мбит /с. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 20 5 Типы систем передачи Системы СЦИ используют синхронную схему передачи с побайтным, а не побитным чередованием при мультиплексировании. В качестве входных сигналов доступа СЦИ поддерживает только трибы ПЦИ и СЦИ (то есть цифровые сигналы каналов доступа, скорости передачи которых соответствуют стандартному ряду скоростей ПЦИ и СЦИ) Затем трибы упаковывают в контейнеры стандартного размера, имеющие сопровождающую документацию заголовок, где собраны все необходимые для управления и маршрутизации контейнера поля-параметры. На контейнер наклеивается ярлык, содержащий управляющую информацию для сбора статистики прохождения контейнера. Такой контейнер используется для переноса информации, является логическим, а не физическим объектом, поэтому его называют виртуальным контейнером (V.C.) Положение V.C. может определятся с помощью указателей, содержащих фактический адрес, начала V.C. на карте поля, отведенного под полезную нагрузку. Несколько контейнеров одного уровня могут быть сцеплены вместе и рассматриваться как один непрерывный контейнер, используемый для размещения нестандартной полезной нагрузки. В настоящее время Международный союз электросвязи принял рекомендации по трем уровням SDH. Для первого уровня установлена скорость передачи 1555,20 Мбит/с. Скорость высших уровней получаются умножение скорости первого уровня на число, соответствующее наименованию уровня. Кроме первого, стандартизирован четвертый уровень со скоростью передачи 622080 кбит/с и шестнадцатый 2488,32 Мбит/с. Для переноса информации в SDH используются синхронные транспортные модули, которые представляют собой циклическую структуру с периодом повторения 125 мкс. Основной модуль STM-1, модули высших уровней STM-4 и STM-16, кроме информационной нагрузки несут значительный объём избыточных сигналов, обеспечивающих функции контроля, управления и Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 21 обслуживания, а также вспомогательные функции. Оборудование SDH может работать при различной организации линии передачи; передачи цифровых сигналов между оконечными станциями с выделением каналов на промежуточных станциях. Однако наибольшее распространение получили кольцевые структуры с защитным переключением каналов и трактов в случае повреждения оптического кабеля или выхода из строя оборудования. На основании рассчитанного общего числа потоков Е1 производится выбор типа система передачи: 1) для STM-1 – 63 потока Е1; 2) для STM-4 – 252 потока Е1; 3) для STM-16 – 1008 потоков Е1. Для рассматриваемого участка пути требуемое количество потоков Е1 равна 258, следовательно, выбираем систему передачи типа STM-4 со скоростью передачи 622,080 Мбит/с. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 22 6 Определение длины регенерационного участка Весьма важным разделом проекта является определение длин регенерационных участков волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). Из экономических соображений желательно, чтобы длина регенерационного участка (𝑙 p) была максимальной. Величина 𝑙 p в основном определяется двумя факторами: потерями и дисперсией в оптическом волокне. Длина регенерационного участка, определяемая затуханием линии, рассчитывается по формуле: 𝑙𝑝 = П + 𝛼нс 2 ∙ 𝛼рс 𝑙 , 𝛼нс + 𝛼 ∙ 𝑙сд сд (1) где П – энергетический потенциал аппаратуры (24 дБ); αрс – потери в разъемном соединении (коннекторе); используются для подключения приемника и передатчика, (0,3 дБ); потери в не разъемных соединениях (0,2 дБ); α – коэффициент ослабления оптического волокна, (0,22 дБ/км); 𝑙 сд – строительная длина оптического кабеля, (4 км). 𝑙𝑝 = 24 + 0,2 − 2 ∙ 0,3 ∙ 4 = 87,4 км 0,2 + 0,22 ∙ 4 Дисперсионные явления в волоконном световоде приводят к появлению межсимвольной интерференции, для уменьшения которой необходимо, чтобы выполнялось следующее условие: В≤ 0,25 , 𝜏 (2) где В – скорость передачи информации; 𝜏 – уширение импульса в кабеле длиной 1 км. В≤ Изм Лист . № докум. Подпись Дата 0,25 = 0,2 ∙ 10−12 −12 1,2 ∙ 10 КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 23 Уширение импульса в одномодовых световодах определяется величиной хроматической дисперсии и рассчитывается по формуле: 𝜏 = 𝛥𝜆 ∙ 𝐷(𝜆), (3) где 𝛥λ – ширина спектра источника излучения, нм; 𝐷(𝜆) – хроматическая дисперсия, (6 ∙ 10-12 пс/нм км) 𝜏 = 0,2 ∙ 10−12 ∙ 6 ∙ 10−12 = 1,2 ∙ 10−12 Исходя из условия отсутствия межсимвольной интерференции, длина регенерационного участка определится: 0,25 × 10−6 𝑙р = , В∙𝜏 (4) где В – скорость передачи информации (2488,32 Мбит/с); 𝜏 – уширение импульса, (1,2 ∙ 10-12 пс/км) 0,25 ∙ 10−6 𝑙𝑝 = = 83,7 км 2488,32 ∙ 1,2 ∙ 10−12 Целью расчета является определение максимальной на расстоянии длины регенерационного участка 𝑙 p при условии одновременного выполнения неравенств. Линейные регенераторы устанавливаются на расстоянии не более допустимой длины регенерации на крупных станциях. Желательно разместить линейные регенераторы на тех станциях, где будут ADM (мультиплексоры ввода/вывода). Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 24 7 Разработка схемы организации связи 7.1 Общие требования к цифровой сети Первичная сеть связи определяет следующие качественные характеристики: надежность, пропускную способность, управляемость, техникоэкономические показатели. Критериями оптимального построения первичных сетей являются стоимость и надежность, причем для ж.д. первичных сетей целесообразно исходить из надежности. Расширение ВОЛС привело к постепенной замене трехуровневого представления первичных сетей (магистральной, зоновой, местной) к двухуровневой (транспортная или абонентская сети). Принципы построения первичной сети: 1) сеть должна быть цифровой на всех уровнях; 2) линии передачи необходимо организовывать только на основе стандартных цифровых каналов и трактов; 3) необходимо создать такую структуру первичной сети, чтобы имелась возможность использования ее для любых вторичных сетей общего пользования; 4) топология первичной сети должна экономично реализовывать структуры всех вторичных сетей и быть оптимальной с точки зрения их интеграции; 5) сеть должна обеспечивать возможность существенного расширения пропускной способности для внедрения новых технологий предоставления пользователю новых услуг. 7.2 Построение функциональной сети Функциональная сеть строится с использованием следующих модулей сети СЦИ. Терминальный мультиплексор (ТМ) – является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующими трибам PDH и SDH иерархий (рисунок 11). Терминальный мультиплексор может Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 25 или вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа трибного интерфейса на линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать их с линейного входа на выход трибного интерфейса. Он может также осуществлять локальную коммутацию входа одного трибного интерфейса на выход другого трибного интерфейса. Как правило, эта коммутация ограничена трибами 1.5 и 2 Мбит/с. Важной особенностью SDH мультиплексора является наличие двух оптических линейных выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными выходами и используемых для создания режима стопроцентного резервирования, или защиты по схеме 1+1 с целью повышения надежности. Эти выходы (в зависимости от топологии сети), могут называться основными и резервными (линейная топология), или восточными и западными (кольцевая топология). Мультиплексор ввода/вывода (ADM). ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и терминальный мультиплексор (рисунок 11). Он позволяет вводить/выводить соответствующие им каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях (например, на уровне контейнеров VC-4 в потоках, поступающих с линейных или агрегатных выходов, т.е. оптических каналов приема/передачи), а также осуществлять замыкание канала приема на канал передачи на обеих сторонах ("восточной" и "западной") в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Все это дает возможность использовать ADM в топологиях типа кольца. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 26 Рисунок 11 – Синхронный мультиплексор (SMUX); терминальный мультиплексор (TM) или мультиплексор ввода вывода (ADM) Концентратор представляет собой мультиплексор, объединяющий несколько, как правило, однотипных (со стороны входных портов) потоков, поступающих от удаленных узлов сети в один распределительный узел сети SDH, не обязательно также удаленный, но связанный с основной транспортной сетью. Этот узел может также иметь не два, а три, четыре или больше линейных портов типа STM-N или STM-N-1 и позволяет организовать ответвление от основного потока или кольца (рисунок 12, а), или, наоборот, подключение двух внешних ветвей к основному потоку или кольцу (рисунок 12, б) или, наконец, подключение нескольких узлов ячеистой сети к кольцу SDH (рисунок 12, в). В общем случае он позволяет уменьшить общее число каналов, подключенных непосредственно к основной транспортной сети SDH. а) Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 27 б) в) Рисунок 12 – Синхронный мультиплексор (SMUX) в режиме концентратора: а) ответвление от основного потока или кольца; б) подключение внешних ветвей к основному потоку или кольцу; в) подключение нескольких узлов ячеистой сети к кольцу SDH Регенератор представляет собой вырожденный случай мультиплексора, имеющего один входной канал, как правило, оптический триб STM-N и один или два (при использовании схемы защиты 1+1) агрегатных выхода (рисунок 13). Он используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети SDH путем регенерации сигналов полезной нагрузки. Рисунок 13 – Мультиплексор в режиме регенератора Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 28 Коммутаторы. Подавляющее большинство современных мультиплексоров ввода/вывода строятся по модульному принципу. Среди этих модулей центральное место занимает кросс-коммутатор или просто коммутатор – DXC. В синхронной сети он позволяет установить связи между различными каналами, ассоциированными с определенными пользователями сети, путем организации полупостоянной (временной) перекрестной связи, или кросскоммутации, между ними. Возможность такой связи позволяет осуществить маршрутизацию в сети SDH на уровне виртуальных контейнеров VC-n, управляемую сетевым менеджером (управляющей системой) в соответствии с заданной конфигурацией сети. Существуют несколько типов коммутаторов SDXC в зависимости от того, какие виртуальные контейнеры они могут коммутировать. Их обозначение в общем случае имеет вид SDXC n/m, где n - означает номер виртуального контейнера, который коммутатор может принять на вход, а m - номер максимально возможного уровня виртуального контейнера, который он способен коммутировать. Иногда вместо номера виртуального контейнера m указывают набор коммутируемых виртуальных контейнеров, например, m/p/q. Так, например, для уровня STM-1 могут быть указаны следующие типы коммутаторов: 1) SDXC 4/4 - коммутатор, позволяющий принимать и обрабатывать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с; 2) SDXC 4/3/2/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и обрабатывать VC-3, VC-2 и VC-1, или потоки 34 или 45, 6 и 1.5 или 2 Мбит/с; 3) SDXC 4/3/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и обрабатывать VC-3 и VC-1, или потоки 34 или 45 и 1.5 или 2 Мбит/с; 4) SDXC 4/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и обрабатывать VC-1, или потоки 1.5 или 2 Мбит/с. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 29 Коммутатор выполняет ряд специфических функций в зависимости от режима работы и состава оборудования, с которым он работает. Функциональная сеть связи разрабатывается на основе выбранной топологии сети и технических возможностей аппаратуры с целью получить наиболее экономичный вариант организации нужного числа каналов между соответствующими пунктами. На схеме должно быть показано размещение пунктов регенерации и выбранных мультиплексоров; количество цифровых потоков Е1, выделяемых на станциях; номера используемых волокон в волоконно-оптическом кабеле. 7.3 Конфигурация сети В конфигурацию сети могут быть включены следующие основные типы сетевых элементов, определяемые рекомендациями ITU-T G.782 и G.958, оконечные мультиплексоры; мультиплексоры с функцией вставки/выделения; локальные блоки кросс-соединений; линейные регенераторы. Система, используемая для обозначения сетевых элементов, основана на использовании следующих атрибутов: тип сетевого элемента; иерархический уровень SDH; внутренняя связность. Правила маркировки можно объяснить на примере ADM-4/1. Базовый тип: 1) ADM – мультиплексор с функцией вставки и выделения; 2) LXC – локальная система кросс соединений; 3) LR – линейный регенератор. Уровень иерархии SDH: 1) 1 – STM-1; 2) 4 – STM-4; 3) 16 – STM-16. Внутренняя связность: Изм Лист . № докум. 1) 1 - до уровня VC-12; 2) 4 - до уровня VC-4. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 30 Рисунок 14 – Spark Light ADM-16 Рисунок 15 – Пример реализации Пу Му Ку Ту Ин Ма Рисунок 16 – ADM-16 пример реализации Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 31 7.4 Оконечный мультиплексор (TM 1/1, TM 4/1) Оконечный мультиплексор (TM) реализует функции мультиплексирования и демультиплексирования для обработки линейных и первичных потоков (рисунок 17). TM может демультиплексировать линейный сигнал (с привязкой к данным соответствующего заголовка) в несколько первичных потоков, и мультиплексировать входящие первичные потоки для формирования одного линейного сигнала. Он генерирует также соответствующие данные заголовка. Пример конфигурации для TM-4/1 приведен на рисунке 18. В направлении приема, сменные блоки в первичных портах вводят первичные потоки в соответствующую AU/TU и в цикл STM-1, и далее записывают их на шину ADD. SIU-4 в линейном порте также записывает сигналы STM-4 после оптоэлектрического преобразования и обработки на шину ADD. Данные, поступающие на шину ADD, обрабатываются блоками обработки указателей (PPU) для обеспечения того, чтобы единицам AU и TU, содержащимися в сигналах, назначалась фиксированная позиция. PPU записывают обработанные сигналы STM-1 на шину SYNC. Рисунок 17 – Функционирование оконечного мультиплексора Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 32 Рисунок 18 – Конфигурация ТМ 4/1 SMU (блок матрицы соединений) считывает данные с шины SYNC, выполняет требуемые функции кросс-соединения и записывает результат на шину DROP. CMU устанавливает неблокирующие соединения для каналов AU/TU. Сменные блоки в линейных и первичных портах в заключение считывают данные на шине DROP и обрабатывают их для передачи. Для генерации и обработки тактовых сигналов используется CCU-X3 в TM-1/1 и TM-4/1 (соответственно в линейном блоке SIU-1 или SIU-4). При Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 33 наличии в сетевом элементе двух CCU-X3 возможно дублирование источника тактовых сигналов. Для эксплуатации оконечных мультиплексоров TM-1/1 и TM-4/1 и контроля их работы предусмотрено использование интерфейса Q и интерфейса F (последующий интерфейс RS232). Количество первичных портов зависит от варианта применения. Максимальное количество ограничено емкостью полки. В TM-1/1 или TM-4/1 для установки сменных блоков первичного потока может быть использовано до 13 позиций. Это позволяет осуществлять подачу, например, до 12 первичных потоков STM-1. Возможны также различные комбинации плезиохронных и синхронных первичных интерфейсов. Количество фактически доступных портов может превышать число портов, одновременно находящихся в активном состоянии. Это возможно, например, в ситуации, когда отдельные порты используются только для временного переноса нагрузки. При этом они могут вводиться в действие по мере необходимости. 7.5 Мультиплексоры с функцией вставки и выделения (ADM-1/1, ADM-4/1) ADM рассчитан на выполнение функций мультиплексирования и демультиплексирования, обеспечивая выделение отдельных первичных сигналов из оптического линейного сигнала. С этой целью могут быть установлены, с одной стороны, соединения между первичными портами и линейными портами и, с другой стороны, соединения между двумя линейными портами, как показано на рисунок 19. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 34 Рисунок 19 – Работа ADM мультиплексора В направлении приема, блоки TIU или SIU в первичных портах вставляют первичные сигналы в соответствующие AU/TU и в цикл STM-1 и далее записывают их на шину ADD. SIU на линейных портах также записывают сигналы STM-4 после оптоэлектрического преобразования и обработки на шину ADD. Данные, поступающие на шину ADD, обрабатываются блоками обработки указателей (PPU) для обеспечения того, чтобы блокам AU и TU, содержащимися в сигналах, назначалась фиксированная позиция. PPU записывают обработанные сигналы STM-1 на шину SYNC. CMU считывает данные с шины SYNC, выполняет требуемые функции переключения и записывает результат на шину DROP. CMU устанавливает неблокирующие соединения для каналов AU/TU. Сменные блоки в линейных и первичных портах в заключение считывают данные на шину DROP и обрабатывают их для передачи. Для генерации и обработки тактовых импульсов используется CCU-X3 в ADM-1/1 и ADM-4/1 (соответственно в SIU-1 или SIU-4). При наличии в сетевом элементе двух CCU-X3 возможно дублирование источника тактовых сигналов. В мультиплексоре ADM-1/1 блоки SIU-1 используются в линейных портах. В остальном функция совпадает с ранее описанной для ADM-4/1. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 35 Для эксплуатации мультиплексоров с функцией вставки и выделения ADM-1/1 и ADM-4/1 и контроля их работы могут быть использованы интерфейс Q (Q3) и интерфейс PC. Пример конфигурации для ADM-4/1 приведен на рисуноке 20. Количество первичных портов зависит от варианта применения. Максимальное количество ограничено емкостью полки и пропускной способностью шины. ADM-1/1 или ADM-4/1 для установки сменных блоков первичного потока может быть использовано до 12 позиций в полке. Это позволяет осуществлять подачу, например, до 12 первичных потоков STM-1. Возможны также различные комбинации плезиохронных и синхронных первичных интерфейсов. Количество фактически доступных портов может превышать число портов, одновременно находящихся в активном состоянии. Это возможно, например, в ситуации, когда отдельные порты используются только для временного переноса нагрузки. При этом они могут вводиться в действие по мере необходимости. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 36 Рисунок 20 – Конфигурация ADM 4/1 7.6 Линейные регенераторы (LR-4, LR-16) Для покрытия увеличенных расстояний между двумя мультиплексорами используются регенераторы. В зависимости от конфигурации возможно усиление линейных сигналов STM-4 или STM-16. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 37 Для сигнала STM-N каждого направления сначала выполняется оптоэлектрическое преобразование. Далее принятые данные и тактовые сигналы регенерируются и восстанавливается цикл STM-N. После этого можно путем доступа к заголовку секции регенератора (RSOH) выполнить считывание содержимого канала служебной связи и канала данных из потока STM-N. Аналогичным образом можно вводить в RSOH новую информацию. В заключение вновь выполняется преобразование сформированного сигнала STMN из электрического в оптический формат. Если качество входящего оптического сигнала является неудовлетворительным, регенератор генерирует вспомогательный сигнал в формате цикла STM-N. Благодаря этому сохраняются такие важные функции, как обнаружение отказов и текущий контроль. Тактовый сигнал для резервного цикла выдается центральным тактовым генератором (CCU-X31). В обычном режиме работы регенератор синхронизируется входящим сигналом STM-N. Регенератор состоит из двух блоков синхронного интерфейса (в LR-4: SIU-4B, в LR-16: SIU-16), блока управления и связи (MCU). Кроме того, возможно включение в регенератор таких дополнительных блоков, как блок доступа к заголовку, соединительные интерфейсы OAI и/или OWI либо оптические усилители (ОВА). Пример конфигурации для LR-16 с доступом к каналу данных пользователя и с функцией канала служебной связи приведен на рисуноке 21. Для специальных вариантов применения возможно также конфигурирование двух регенераторов в одной полке. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 38 Рисунок 21 – Конфигурация LR-16 и LR-4 Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 39 8 Проектирование сети синхронизации 8.1 Основные положения Элементы сетей СЦИ требуют синхронизации. Однако потеря синхронизации сетевыми элементами СЦИ не приводит к возникновению проскальзываний. Это обусловлено тем фактом, что полезная нагрузка в СЦИ передается асинхронно. Для идентификации начала кадра СЦИ используют указатели. Несовпадение скоростей передачи и приема вызывает изменение в указателе. Передающий сетевой элемент (CЭ) работает быстрее приемного, тогда последний создает отрицательное выравнивание указателя и сдвигает полезную нагрузку вперед на один байт. Приемный сетевой элемент подстраивается под передающий без потери информации. Однако выравнивание указателя может привести к возникновению джиттера и вандера в передаваемом сигнале. Избыточный джиттер может привести к потере кадровой синхронизации. Избыточный вандер может вызвать проскальзывание на оконечном оборудовании. Целью синхронизации сетей СЦИ является ограничение числа выравниваний указателя, осуществляемых сетевым элементом СЦИ. Это достигается использованием более стабильных тактовых генераторов на всей сети. В настоящее время система передачи сигнала синхронизации базируется на иерархической схеме, при которой каждый уровень задающего генератора синхронизируется по эталону более высокого уровня: 1) первый уровень - первичный эталонный генератор (Q2 по G.811); 2) второй уровень - ведомый задающий генератор (Q4 по G.812T); 3) третий уровень - задающий генератор сетевого элемента (Q11пo G.813). К основным функциям задающих генераторов относятся: 1) прием входных сигналов синхронизации от ряда источников внутри данного элемента; Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 40 2) выбор одного из этих входных сигналов; 3) фильтрация тактового сигнала в соответствии со стандартом (рисунок 9.1). Рисунок 22 – Физическая реализация функций задающего генератора Архитектура системы синхронизации магистральной цифровой сети связи (МЦСС) на участке обеспечивает синхронизацию тактовых сигналов всех задающих генераторов по тактовым сигналам ПЭГ. Распределение синхросигналов делится на внутриузловое в пределах узлов и внешнее для узла: 1) Внутриузловое распределение по возможности соответствует логической топологии в форме звезды. Все задающие генераторы сетевого элемента нижнего уровня в пределах границ узла непосредственно получают сигналы ТСС от иерархического задающего генератора наивысшего в узле уровня; 2) Распределение вне узла соответствует топологии в виде дерева и обеспечивает синхронизацию всех узлов сети МЦСС. Задающие генераторы низшего иерархического уровня принимают сигналы синхронизации от генераторов того же или высшего иерархического уровня и исключают появление петель в цепи передачи синхросигналов; 3) Информация о фазе эталона передается между узлами при помощи трасс(сети) синхронизации. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 41 8.2 Проектирование сете синхронизации Для фильтрации (подавления) блужданий (МОВИ) и дрожаний (ДВИ) фазы в линиях связи используется ведомый задающий генератор (ВЗГ). Выходы ВЗГ соединяются непосредственно с входом мультиплексора. В качестве источников опорных сигналов для мультиплексоров используются следующие источники синхросигналов: 1) внешний опорный синхросигнал от ВЗГ на – 2,048 МГц; 2) смежный поток данных STM-16 или STM-1 (входной сигнал Т1); 3) внутренний кварцевый генератор сетевого элемента (мультиплексора). Внешний источник синхросигналов. В нормальном режиме работы внешний опорный сигнал с наивысшим приоритетом синхронизирует внутренний тактовый генератор синхронного мультиплексора. Частота внешнего опорного синхросигнала постоянно поддерживается внутренним синхросигналом. В процессе работы синхронный мультиплексор постоянно контролирует каждый сконфигурированный источник синхросигналов. При отказе используемого в данный момент источника синхросигналов синхронный мультиплексор автоматически переключается на следующий источник синхросигналов с меньшим приоритетом. Если первоначальный источник синхросигналов снова становится доступным, то, в зависимости от предыдущей конфигурации синхронизации синхронного оборудования, может либо сохраняться активный в данный момент источник синхросигналов (нереверсивный режим), либо мультиплексор может автоматически переключиться на первоначальный источник синхросигналов (реверсивный режим). Для предотвращения частых переключений между нестабильными источниками синхросигналов каждое переключение осуществляется только после регулируемого в синхронном мультиплексоре времени ожидания. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 42 Внутренний источник синхронизации. При отказе всех внешних источников синхросигналов синхронный мультиплексор автоматически переключается на внутренний синхрогенератор и продолжает функционировать с использованием опорной частоты, сохраненной последней (режим удержания). Генерируется соответствующий Автоматической реакцией "Аварийный сигнал оборудования". является отключение выходного интерфейса синхронизации Т4, и всем задействованным потокам STM-16 и STM-1 назначается приоритет синхронизации «запрещен для синхронизации». Если с самого начала отсутствуют все внешние источники синхронизации, то внутренний синхрогенератор синхронного мультиплексора может быть сконфигурирован как независимый кварцевый генератор (не синхронизированный режим). В режиме запоминания или в несинхронизированном режиме адекватная стабильность частоты обеспечивается внутренним кварцевым генератором синхронного мультиплексора. Для увеличения надежности внутренний генератор, как правило, дублируется. Резервные уровни синхронизации. Алгоритм автоматического перехода на резервные уровни синхронизации при линейной структуре построения сети связи в пределах участка работает при следующих допущениях: 1) способ прокладки кабеля ВОЛС участка - по опорам контактной сети и в грунте; 2) степень надежности ПЭГ и ВЗГ гарантированно выше надежности сетевого элемента. Исходя из перечисленного, наиболее вероятной причиной пропадания синхросигнала на сети будет в порядке убывания: 1) неисправность или обрыв кабельной магистрали; 2) выход из строя сетевого элемента; 3) выход из строя ПЭГ или ВЗГ. Уровни синхронизации смотреть на рисунке Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 43 8.3 Расчет стабильности генератора Нарушения синхронизации в системе СЦИ приводят к смещениям указателей. Рассмотрим, как это связано с основным параметром синхросигнала – ошибкой временного интервала (рисунок 23) и рассчитаем требуемую стабильность генератора по заданному времени возникновения одного смещения указателей. Время, необходимое для передачи одного бита, составляет: 𝑡б 1 = , (5) 𝐵 где В - скорость передачи информации, бит/с (по варианту задания). 𝑡б = Поскольку 1 = 0,00040 ∙ 10−6 6 2488,32 ∙ 10 смещение указателей административного блока предусматривает смещение трех байтов или 24 битов, то одно смещение указателей составляет временной сдвиг (ошибку временного интервала – ОВИ): ОВИ = 24 ∙ 𝑡б , (6) ОВИ = 24 ∙ 0,4 ∙ 10−9 = 9,6 ∙ 10−9 Тогда стабильность генератора (рассинхронизация сети) определится: ∆𝑓 = ОВИ 𝑡𝑐 ∙ 3600 , (7) где tc – время возникновения одного смещения, ч. (по варианту задания) 9,6 ∙ 10−9 ∆𝑓 = = 1,025 ∙ 10−11 0,00026 ∙ 3600 Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 44 Рисунок 23 – Ошибка временного интервала Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 45 9 Система управления ВОЛС Система управления магистральной цифровой сети связи ОАО РЖД (МЦСС ОАО РЖД) на участке представляет собой централизованную систему, построенную в соответствии с существующей иерархической структурой управления железнодорожным транспортом, и состоящей из следующих основных компонентов: единого дорожного центра управления (ЕДЦУ) и распределенных элементов доступа к цифровой сети связи. Система управления магистральной цифровой сети связи ОАО РЖД предназначена для обеспечения эффективного функционирования всех участков сетей связи, входящих в состав взаимоувязанной сети связи, рационального использования и развития связных ресурсов в целях наилучшего удовлетворения нужд Федерального железнодорожного транспорта в услугах связи. При этом должно обеспечиваться скоординированное экономически эффективное управление сетями связи, находящимися в ведении различных операторов в повседневных условиях и централизованное управление всеми связными ресурсами железнодорожного транспорта в чрезвычайных ситуациях. Например, на линии для управления элементами сети в пределах одной железной дороги создается региональный центр управления, расположенный обычно в Управлении дороги, который должен выполнять следующие функции: 1) осуществлять оперативное руководство управлением и эксплуатацией зоны магистральной сети связи и вторичных сетей связи; 2) обеспечивать создание и ведение банка данных, содержащего сведения обо всех связных ресурсах дороги; 3) обеспечивать учет ресурсов сетей дороги и планирование их использования в чрезвычайных условиях; 4) обеспечить в рамках зоны ответственности взаимодействие с другими операторами сетей связи, а также согласование и координацию действий нескольких операторов по управлению сетями связи при их заинтересованности; Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 46 5) осуществлять оперативный контроль за состоянием работы сетей связи в пределах дороги; 6) проводить техническое обслуживание установленного оборудования магистральной сети и оборудования центра; 7) руководить проведением регламентных и аварийно- восстановительных работ; 8) обеспечивать поддержку сетевого программного обеспечения, разработку и ведение базы данных; 9) обеспечивать сбор статических данных и анализ функционирования сетей связи дороги с целью подготовки предложений по их совершенствованию; 10) осуществлять непосредственное управление участками МЦСС дороги; 11) обеспечивать потребителей услуг железнодорожной связи ресурсами зоны магистральной сети связи для проведения сеансов связи с требуемым качеством; 12) осуществлять контроль магистральных каналов, трактов, включая анализ производительности, перераспределение трафика; 13) планировать мероприятия по подготовке сетей связи к функционированию в чрезвычайных ситуациях; 14) обеспечить информационную безопасность системы управления магистральной цифровой сети связи на участке. В случае выхода из строя оборудования или кабельных магистралей ЕДЦУ в Управлении Дальневосточной железной дороги., функция управления сетью на участке осуществляется с помощью переносного крафт-терминала с соответствующим программным обеспечением. Базовая линейная бригада выезжает до сетевого элемента (мультиплексора) и через интерфейс RS-232 подключает крафт-терминал к транспортной сети для дистанционного управления. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 47 Рисунок 24 – Схема подключения оборудования в ЕДЦУ Программное обеспечение ITM-SC обеспечивает функции управления сетевыми элементами. ITM-SC – это централизованная система управления, способная в различных конфигурациях контролировать работу до 200 сетевых элементов (NE). Система в реальном времени позволяет пользователю обслуживать, конфигурировать и контролировать как сетевые элементы SDH, так и их отдельные компоненты. Система ITM-SC обеспечивает возможность создания резервных ресурсов в узлах, а также обслуживает структуры базы данных по текущим и предыдущим аварийным сигналам и по конфигурации всех сетевых элементов сети SDH в области ее действия. Система также обеспечивает возможность дозагрузки программного обеспечения новых NE в удаленные сетевые элементы сети SDH с одного центрального процессора. Связь между ITM-SC и элементами сети SDH осуществляется через шлюзовые сетевые элементы. Система ITM-SC способна выполнять следующие функции: 1) обеспечение сетевых элементов данными, необходимыми для надлежащего выполнения работы. Они хранятся в базе данных ITM-SC. Пользователь может изменять их и, используя эти новые данные, вносить изменения в конфигурацию элементов сети; Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 48 2) регулировка (конфигурация) трафика путем конфигурирования элементов кросс-коммутации внутри управляемых элементов сети SDH (система ITM-SC хранит записи обо всех схемах кросс - коммутации управляемых сетевых элементов); 3) обработка аварийных сигналов и событий (для предотвращения снижения качества обслуживания и устранения возможных неисправностей необходимо постоянно наблюдать за состоянием элементов сети, а также всех ее составляющих частей); 4) контроль качества предусматривает непрерывное наблюдение за параметрами оборудования SDH; 5) возможности тестирования (управление тестированием обеспечивает правильное функционирование как элементов сети SDH в пределах области действия ITM-SC, так и самой системы управления ITM-SC); 6) обеспечение безопасности – это защита от несанкционированного доступа (данная функция также предоставляет возможность операторам определить круг своих задач в этой области, так как доступ к ITM-SC и рабочим станциям могут получить только авторизированные пользователи посредством кода доступа пароля, а приоритеты определяются администратором системы); 7) средства поддержки заказчика (ITM-SC обладает целым рядом функциональных возможностей, которые предусматривают автоматизацию выполнения сложных задач и обычно осуществляются посредством многочисленных однообразных операций); 8) услуги на уровне управления сетью для ITM-NM (ITM-SC может осуществлять управление элементами и в автономном режиме, и в качестве промежуточного устройства между элементами сети SDH и системой управления сетью, используя услуги ITM-SC, может автоматически устанавливать соединения «точка-точка» и контролировать состояние всей сети, используя информацию о событиях и аварийных сообщениях). Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 49 10 Расчет заработной платы Для обслуживания проектируемой первичной сети связи необходимы старший электромеханик, электромеханик и электромонтер. Согласно штатному расписанию, заработная плата старшего электромеханика и электромеханика рассчитывается исходя из установленного оклада, заработная плата электромонтёра рассчитывается по часовой тарифной ставке с учетом разряда работника. В соответствии с трудовым кодексом РФ оклад — это базовый размер оплаты труда работника за полный месяц без учета премий или бонусов. Базовый размер оплаты труда для работника, получающего выплату по часовой тарифной ставке за полный месяц будет завесить от количества рабочих часов в месяце. Иными словами, оклад для такого работника каждый месяц будет разным. На его основе производится расчет зарплаты. Заработная плата состоит из оклада и доплат. Для расчета заработной платы нужны следующие показатели: Размер оклада Количество рабочих дней в расчетном месяце Количество отработанных дней Выплаты помимо оклада На проектируемом участке первичной сети располагаются 6 крупных транспортных узлов: 2 управления дороги и 4 территориальных отделения. Согласно штатному расписанию для обслуживания сети нам потребуется 2 старших электромеханика, 2 электромеханика (участок 1 группы), 4 электромеханика (участок 2 группы), 2 электромонтера 3 разряда, 4 электромонтера 1 разряда. Заработная плата рассчитывается на Сентябрь 2024 года. Согласно производственного календаря на 2024 год норма времени при 40-часовой рабочей недели составляет 168 час. Рассчитаем базовый размер оплаты труда (БР) для электромонтеров. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 50 БР=ЧТС*норма рабочего времени БР (электромонтёр 3 разряд) = 225*168 = 37.800 БР (электромонтёр 1 разряд) = 150*168 = 25.200 Заработная плата работников состоит из двух частей оклада (базового размера оплаты труда) и дополнительных выплат (премий). Премия для электромонтера установлена 15%, у электромеханика и старшего электромеханика 25%. ЗП (старший электромеханик) = 54.000 + 25% = 67.500 ЗП (электромеханик участок 1 группы) = 40.000 + 25% = 50.000 ЗП (электромеханик участок 2 группы) = 35.000 + 25% = 43.750 ЗП (электромонтёр 3 разряд) = 37.800 + 15% = 43.470 ЗП (электромонтёр 1 разряд) = 25.200 + 15% = 28.980 На территории Хабаровска применяется районный коэффициент 1,3 и зональный коэффициент 1.3 Рассчитаем сумму, которую необходимо запланировать для выплаты заработной платы сотрудникам, в том числе для уплаты налогов (налогооблагаемая ставка). НС (старший электромеханик) = 67.500 + 30% + 30% = 108.000 НС (электромеханик участок 1 группы) = 50.000 + 30% + 30% = 80.000 НС (электромеханик участок 2 группы) = 43.750 + 30% + 30% = 70.000 НС (электромонтёр 3 разряд) = 43.470 + 30% + 30% = 69.552 НС (электромонтёр 1 разряд) = 28.980 + 30% + 30% = 43.368 С учетом количества штата на июнь 2024 года в фонд заработной платы необходимо заложить следующую сумму: 2*(108.000 + 80.000 + 69.552) + 4*(70.000 + 43.368) = 968.576. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 51 11 Охрана труда и техника безопасности 1. Электрические установки и устройства должны быть в полной исправности, для чего в соответствии с правилами эксплуатации их нужно периодически проверять. Нетокопроводящие части, которые могут оказаться под напряжением в результате пробоя изоляции, должны быть надежно заземлены. Запрещается проводить работы или испытания электрического оборудования и аппаратуры, находящихся под напряжением, при отсутствии или неисправности защитных средств, блокировки ограждений или заземляющих цепей. Для местного переносного освещения должны применяться специальные светильники с лампами на напряжение 12 В. Пользоваться неисправным или непроверенным электроинструментом (электродрелями, паяльниками, сварочным и другими трансформаторами) запрещается. В помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током (сырые, с токопроводящими полами, пыльные) работы должны выполняться с особыми предосторожностями. Большое значение уделяется защитным средствам. Отключение токоведущих частей. Отключают оборудование, которое требует ремонта, и те токоведущие части, к которым можно случайно прикоснуться или приблизиться на опасное расстояние. Отключенный участок должен иметь видимые разрывы с каждой стороны токоведущих частей, на которые может быть подано напряжение. Видимые разрывы обеспечивают отключенными разъединителями, выключателями нагрузки, рубильниками, снятыми предохранителями, отсоединенными перемычками или частями ошиновки. При отключении напряжения необходимо выполнять меры безопасности (например, плавкие предохранители снимают с помощью изолированных клещей в диэлектрических перчатках и защитных очках). 2. Монтаж кабельных линий предполагает работу с большим объемом кабелей и оборудования, поэтому при его осуществлении необходимо строго следовать инструкциям и соблюдать технику безопасности. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 52 Техника безопасности при монтаже кабельных линий включает выполнение следующих предписаний: При ручной прокладке кабеля вес участка кабеля, который приходится на 1 взрослого человека, не должен превышать 20 кг (для женщин) и 35 кг (для мужчин). Вблизи подземных коммуникаций все земляные работы должны производиться под наблюдением мастера. Если работы проводятся вблизи действующих кабелей, на месте прокладки должен присутствовать работник энергосистемы, которая эксплуатирует данные кабели. Во время прогрева кабеля электрическим током нельзя использовать напряжение, превышающее 250В. Силовые трансформаторы и другие машины, которые используются при прогреве, обязательно должны быть заземлены вместе с оболочкой кабеля. Для проведения работ в колодцах, коллекторах и туннелях разрешено использовать небольшие переносные лампы напряжением до 12В. К монтажу кабельных трасс допускаются только те электромонтеры, которые имеют соответствующую квалификацию и прошли предварительный инструктаж. Для проведения разогрева кабельной массы и припоя необходимо иметь брезентовые рукавицы и защитные очки. Работа на кабельных линиях, находящимся в зоне потенциально опасного влияния сети переменного тока (в пределах от 10 до 80 м), должны осуществляться минимум двумя работниками, один из которых должен выполнять роль наблюдающего. Все работы с кабельными линиями под напряжением необходимо проводить в диэлектрических перчатках, резиновых галошах или ботах на толстой резиновой подошве. Важно не только следить за соблюдением техники безопасности при прокладке кабельных линий, но и следить за правилами эксплуатации электрических сетей внутри зданий и сооружений. Так, например, для монтажа некоторых разновидностей электронного оборудования и противопожарной Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 53 автоматики производители пожарных систем рекомендуют использовать специальные огнеупорные кабели. 3. Работы с повышенной опасностью выполняются только после получения наряда-допуска на их производство; Запрещена работа на технологическом оборудовании, если оно находится в приподнятом положении, либо поддерживается домкратом или другими приспособлениями; Если технологическое оборудование монтируется на высоте, его монтируемые части должны быть очищены от грязи, наледи и снега, на нем нельзя размещать посторонние предметы; Работники, допускаемые к обслуживанию электрооборудования, обязаны иметь соответствующую категорию по электробезопасности; Детали и устройства, используемые при работе на оборудовании, должны храниться в устойчивом положении; Размещение аппаратуры с учетом удобств и безопасности ее обслуживания, нормативных интервалов между стойками, эвакуационных проходов и выходов, расположение площадок и переходов, предназначенных для обслуживания аппаратуры и расположения оборудования по отношению к световым проемам здания; Размещение участков и отделений, различных служб с учетом опасности и вредности, выделяя их в отдельные помещения, изолируя перегородками; Реконструкция действующих вентиляционных устройств, внедрение установок кондиционирования воздуха; Внедрение системы контроля за состоянием воздушной среды, сигнализации предельно допустимых концентраций пыли и вредных газов, а также опасных для здоровья излучений; Внедрение на предприятиях экранирующих установок и приспособлений, защищающих от действия лазерных излучений; Реконструкция естественного и искусственного освещения; Разработка механизмов, приспособлений и защитных заземлений для обеспечения безопасного ведения работ при строительстве линии; Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 54 Обеспечение молниезащиты зданий и сооружений связи, выбор разрядников; Технические решения по обеспечению пожарной профилактики с учетом требований пожарной безопасности, выбор площади сечения электрических проводов с учетом ожидаемой перегрузки сети, выбор способов и средств пожаротушения. Персонал, выполняющий работы на волоконно-оптическом кабеле связи, обязан: 1) выполнять только ту работу, которая определена рабочей инструкцией; 2) выполнять правила внутреннего трудового распорядка; 3) правильно применять средства индивидуальной и коллективной защиты; 4) соблюдать требования охраны труда; 5) немедленно извещать своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любой ситуации, угрожающей жизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе о проявлении признаков острого профессионального заболевания (отравления). При работе с оптическим кабелем и другим волоконно-оптическим оборудованием необходимо: 1) ни при каких условиях не смотреть в торец волоконного световода или разъема оптического передатчика. Передаваемое по световоду излучение находится вне видимого диапазона длин волн, однако может привести к необратимым повреждениям сетчатки глаза; 2) избегать попадания обрезков оптического волокна, образующихся при монтаже коннекторов и сращивании волокон, на одежду или кожу. Эти обрезки необходимо собирать в плотно закрывающиеся контейнеры или на клейкую ленту. Работу с волокном необходимо проводить в защитных очках; 3) во время работы с оптическим волокном категорически запрещается прием пищи, а после работы Изм Лист . № докум. Подпись Дата необходимо вымыть руки с мылом; КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 55 следует иметь в виду, что спирт и растворители, применяемые при удалении защитных покрытий, являются огнеопасными и горят бесцветным пламенем, могут быть токсичными и вызывать аллергическую реакцию; сварочные аппараты используют для формирования электрической дуги высокое напряжение, которое является опасным для жизни, а дуговой разряд между электродами может привести к возгоранию горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей; 4) курение во время работы с оптоволокном может привести к резкому снижению качества сварки или изготавливаемого коннектора. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 56 Заключение В данном курсовом проекте я рассмотрел проектирование первичной цифровой связи на участке железной дороги. И входе работы над ним произвел: выбор трассы кабельной линии передачи, исходя из требований к расположению, установке, организации переходов, техники безопасности, электрических расчетов. В первом разделе произвел подбор топологии сети, который является одной из основных задач при проектировании сети, разобрал множество топологий: «точка – точка»; «последовательной линейной цепи»; «2 кольца с защитой 1+1», а также реализовал построение схемы участка железной дороги по топологии «кольцо – кольцо, соединенная топологией точка – точка». Во втором разделе сделал выбор марки оптического кабеля, данный процесс начинается с определения назначения оптического кабеля, способа его прокладки и номенклатуры организуемых по нему связей. Исходя из запросов я остановил свой выбор на ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5). В третьем разделе также был выполнен расчет пучка каналов и построение схемы участка железной дороги, все расчеты были реализованы в соответствии с моим вариантом. В четвертом разделе произвел выбор системы передач, исходя из требуемого количества потоков Е1. В пятом разделе определил длину регенерационных участков волоконнооптической линии связи исходя из экономических соображений и руководствуясь факторами: потерь и дисперсии в оптическом волокне, а также выполнение расчетов параметров максимальной длины регенерационного участка. В шестом разделе мной была произведена разработка схемы организации связи. Первым делом я выяснил характеристики, критерии и принципы построения первичной сети и изучил модули СЦИ: мультиплексор; коммутатор. После перешел к изучению основных элементов конфигурации сети, с построением схемы ADM на основе «схемы участка железной дороги по Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 57 топологии». И для лучшего понимания работы сети ознакомился с функционалом мультиплексоров: (TM-1/1, TM- 4/1); (ADM 1/1, ADM4/1); и линейным регенератором (LR - 4, LR – 16). В седьмом разделе не менее важным параметром сети является синхронизация, выполняющая ограничение числа выравниваний указателя, осуществляемых сетевыми элементами СЦИ, узнал о том, что система передачи сигнала синхронизации базируется на иерархической схеме, а также построил схему физической реализации функций задающего генератора, после чего произвел расчет стабильности генератора в соответствии с вариантом. В восьмом разделе одной из последних тем, которую я разобрал, но не менее важную для работы сети, стала система управления ВОЛС, предназначенная для обеспечения эффективного функционирования всех участков сетей связи, входящих в состав взаимоувязанной сети связи, рационального использования и развития связных ресурсов. Благодаря системе управления создается региональный центр управления, выполняющий множество различных функций. В девятом разделе построил схему подключения оборудования в ЕДЦУ и познакомился с программным обеспечением ITM-SC, которое обеспечивает реализацию функций управления сетевыми элементами. В десятом разделе рассчитал заработную плату работников железнодорожного транспорта на основных участках своей схемы, а также нашел сумму, которую нужно вложить в фонд заработной платы на июнь 2024. И в завершении работы над курсовым проектом нельзя не вспомнить, про одну из самых главных тем, без которой не имеют права допустить к трудовой деятельности, а именно охрана труда и техника безопасности. В этом разделе я вспомнил главные правила соблюдения мер безопасности при работе с электроприборами и волоконно-оптическими линиями связи. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 58 Список используемых источников Основные источники: 1. Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В., Моченов А.Д. Цифровые системы передачи. «Горячая линия – телеком», Москва 2012 г. 372 с. 2. Многоканальные системы передачи Шмытинский В.В., Глушко В.П. «Маршрут». Москва 2002 г. 558 с. Дополнительные источники: 1. Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи: Учебник для ВУЗов, В.А. Андреев и др.; под ред. Б.В. Попова: Радио и связь, 1995. 2. Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH-М: Эко – Трендз, 1997. Изм Лист . № докум. Подпись Дата КП 11.02.06 ДОТ41ТРО ПЗ Лист 59
