Волоконно-оптические системы связи

Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы: секционный заголовок (SOH), который состоит из заголовка регенерационной секции RSOH (первые три ряда) и заголовка мультиплексной секции MSOH (последние 5 рядов) и указателя административного блока (AU-указателя), т.е. указателя позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбец отводятся для нагрузки.

Для организации соединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-12. VC – блочная структура с периодом повторения 125 мкс или 500 мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый VC состоит из поля нагрузки C-n и трактового заголовка POH (рисунок 1.5).

STM-1=(((E1+<байты>+VC-12_POH+TU-12_PRT)x3TUG-2)x7TUG-3+NPI+ +FSTUG-3)x3VC-4+VC-4_POH+FSVC-4+AU-4_PTR)x1AUG+RSOH+MSOH

STM-1 = (32E1+2байты+1VC-12_POH+1TU-12_PRT)*3TUG-2)*7TUG-3+3NPI+ +15FS_TUG-3)*3VC-4+9VC-4_POH+18FS_VC-4+9AU-4_PTR)*1AUG+3*9RSOH+5*9MSOH .

Рисунок 1.3 – Пример формирования STM-1

На рисунке 1.3 приведён пример логического формирования модуля STM-1 из потоков E1 2 Мбит/с по схеме Европейского института стандартов в области связи (ETSI), а на рисунке 1.4 – схема группообразования по схеме ETSI,

где    TU – субблок;

TUG – группа субблоков;

AUG – группа административных блоков;

FS – балласт, фиксированное пустое поле;

NPI – индикация нулевого показателя.

Рисунок 1.4 – Схема группообразования по ETSI

В проекте по результатам расчётов количества организуемых каналов выберем уровень STM-4 и аппаратуру фирмы Alcatel.

Таблица 1.2 – Технические параметры аппаратуры SDH уровня STM – 4

Alcatel 1660 SM представляет собой компактный мультиплексор ввода/вывода (ADM) и небольшой узел кросскоммутации с портами STM-1, STM-4 и STM-16, матрицей высокого уровня (НО) 96х96 VC4 и матрицей низкого уровня (LO) 64x64 эквивалента STM-1. При использовании в качестве сетевого узла в кольце STM-4 это устройство поддерживает отличные возможности доступа к сигналам 2 Мбит/с (до 756 трактов 2 Мбит/с на 300-миллиметровой стойке). Alcatel 1660 SM поддерживает множество различных конфигураций, включая кросс-коннект 64х64 STM-1. Alcatel 1660 SM может терминировать два независимых друг от друга кольца STM-16 с различными механизмами защиты ANC-P или MS-SPRing, а также с представлением доступа к 32-м компонентным потокам STM-1. Интерфейсы STM-16 с нормированной длинной волны оптического излучения ("colored") могут использоваться для прямого сопряжения с оборудованием DWDM без промежуточных адаптеров длин волн. Все системные блоки могут дублироваться для повышения надежности. Для коммутации АТМ и IP-маршрутизации Alcatel 1660 SM использует карту коммутации /маршрутизации с пропускной способностью 2,5 Гбит/с (на одной полке можно использовать две таких карты).

1.4           Выбор типа оптического кабеля

Выбор ОК для проектируемой ВОЛС осуществляется, исходя из следующих основных требований [10]:

1) Число ОВ в оптическом кабеле и их тип – одномодовые, градиентные, многомодовые – определяются требуемой пропускной способностью с учетом развития сети на период 15 – 20 лет, выбранной системой передачи (транспортной системой), схемой организации линейного тракта (однокабельная однополосная) и с учетом резервирования.

2) Затухание и дисперсия ОВ в ОК, зависящие от излучения, должны обеспечивать заданную (или максимальную) длину РУ и высокую экономичность ВОСП и ВОЛС, которые должны конкурировать с существующими системами передачи на базе симметричных и коаксиальных кабелей.

3) Защитные покровы и силовые элементы ОК должны обеспечивать необходимую защиту ОВ от механических повреждений и воздействий, достаточную надежность работы ОК. Кабель должен допускать прокладывание примерно такое же, как и большинство электрических кабелей.

4) Кабель должен с малым затуханием, достаточной легкостью и за приемлемый отрезок времени сращиваться в муфтах ОК и соединяться с помощью разъемов в полевых и станционных условиях.

5) Механические и электрические свойства ОК должны соответствовать их конкретному применению и условиям окружающей среды, включая стойкость к воздействию статических и динамических нагрузок, влаги, содержанию ОК под избыточным воздушным давлением для обеспечения достаточной надежности работы в течение проектируемого срока эксплуатации ОК.

6) Отдельные световоды в кабеле должны быть различимы для их идентификации.

Оценивая параметры и конструкцию ОК применительно к различным звеньям сети связи, при проектировании ВОЛС для внутризоновой связи используем градиентные ОВ на длине волны 1,3 мкм, кабель типа ОКСН 10.01.022.

При выборе ОК с определенным видом ОВ (одномодовым) оценим соответствие пропускной способности ОВ, зависящей от его дисперсионных свойств, скорости передачи ВОСП в линейном тракте.

В транспортных системах SDH фирмы Alcatel в качестве линейного используется код без возврата к нулю NRZ, поэтому скорости передачи цифрового сигнала в линейном тракте равны скоростям передачи STM соответствующего уровня.

1.5 Одномодовые ОВ

В одномодовых ОВ межмодовая дисперсия отсутствует (передается одна мода). Уширение импульса обусловлено хроматической дисперсией, которую разделяют на материальную и волноводную.

Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью групповой скорости моды от частоты и определяется профилем показателя преломления ОВ.

В нормальных условиях материальная дисперсия преобладает под волноводной. Обе компоненты могут иметь противоположный знак и различаются зависимостью от длины волны. Это позволяет, оптимизируя профиль показателя преломления, минимизировать общую дисперсию ОВ на заданной длине волны за счет взаимокомпенсации материальной и волноводной дисперсией.

Для одномодовых ОВ в паспортных данных указывается нормированная среднеквадратичная дисперсия ( s = 6 пс/(нм×км)), которая с ненормированной величиной связана выражением

s = 10-3 × Dl × sн, нс/км,                           (1.1)

где Dl - ширина полосы оптического излучения, нм, определяется из справочных данных соответствующего источника излучения; Dl =5 нм

Тогда s = 10-6 × 5 × 10-9 × 6 × 10-12 = 0,003 нс/км (1.2)

1.6 Расчет предельных длин участков регенерации

Известно, что длина регенерационного участка ВОСП определяется двумя параметрами: суммарным затуханием РУ и дисперсией сигналов ОВ /7/.

Длина РУ с учетом только затухания оптического сигнала, то есть потерь в ОВ, устройствах ввода оптического излучения (как правило, потерь в разъемных соединениях), неразъемных соединениях (сварных соединениях строительных длин кабеля) можно найти из формулы [2]:

Ару = Э = a × lру + Ар × nр + Ан × nн , дБ,                                (1.3)

где    Ару – затухание оптического сигнала на регенерационном участке, дБ;

Э - энергетический потенциал системы передачи, дБ,

a - коэффициент затухания ОВ, дБ /км,

lру - длина регенерационного участка, км,

Ар, Ан - затухание оптического сигнала на разъемном и неразъемном соединениях, дБ

nр, nн - количество разъемных и неразъемных соединений ОВ на регенерационном участке.

В этой формуле количество неразъемных соединений ОВ на длине регенерационного участка равно:

nн = ,

где    lс - строительная длина ОК.

Подставив количество неразъемных соединений на регенерационном участке в уравнение (1.3), получим:

Э = a × lру + Ар × nр + Ан ×,

Э = a × lру + Ар × nр + × lру - Ан ,,

lру  = Э - Ар × nр + Ан .

Отсюда можно выразить длину регенерационного участка

lру = .

Современные технологии позволяют получать затухания Ар £ 0,5 дБ, Ан £ 0,1 дБ. Кроме того, на регенерационном участке количество разъемных соединений nр = 2.

Тогда можно найти максимальную и минимальную длины регенерационных участков с учетом потерь на затухание в ОВ, потерь в устройствах ввода/вывода оптического сигнала (в разъемных соединителях), потерь в неразъемных сварных соединениях при монтаже строительных длин кабеля

lру max a = , км,                         (1.4)

где Эз - энергетический (эксплутационный запас) системы, необходимый для компенсации эффекта старения элементов аппаратуры и ОВ, Эз = 6 дБм,

При проектировании оптической линии передачи SDH энергетический потенциал ВОСП рассчитывается как разность уровней передачи и минимального уровня приема.

При расчете минимальной длины регенерационного участка результат может получиться с отрицательным знаком. Это означает, что минимальная длина РУ равна нулю.

Как было отмечено выше, длина регенерационного участка ВОСП зависит также и от дисперсии сигнала в ОВ. Максимальная длина РУ с учетом дисперсионных свойств ОВ рассчитывается по следующей формуле:

lру max s =  , км,                                                       (1.5)

где s - дисперсия сигнала в ОВ, определенная для одномодового ОВ,

В` – скорость передачи цифрового сигнала в линейном тракте

Из рассчитанных максимальных длин по формулам (1.4) и (1.5) в проекте выбираем наименьшее значение, равное 61 км.

Затухание, рассчитанное по формуле

Ару max = s × lру max , дБ ,

должно быть не больше допустимого затухания на РУ.

Ару max = 0,03 × 10-9 × 61 = 1,83 × 10-9 дБ

1.7 Схема организации связи

1.7.1 Общие положения

Схема организации связи разрабатывается на основе размещения ОП, ОРП, НРП, технических возможностей аппаратуры и технического задания с целью получить наиболее экономичный вариант организации необходимого числа каналов ТЧ, ОЦК или цифровых потоков более высокого порядка между соответствующими населенными пунктами или АТС (МТС), если строится городская сеть.

В процессе разработки схемы организации связи решены вопросы организации цифровой связи, служебной связи, телеконтроля и телемеханики. Кроме того, на схеме организации связи показаны количество систем передачи (транспортных систем), распределение каналов, тип аппаратуры оконечных и промежуточных пунктов, сервисного оборудования.

1.7.2 Схема организации связи с ВОСП SDH

На сетях связи РФ часто используется следующие сетевые структуры (топологии) [12]:

- цепочечная (линейная) сетевая структура с вводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.5);

- кольцевая структура с вводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.6).

На внутризоновой сети в настоящее время используются цепочечные структуры. Разновидностью цепочечной структуры является структура “точка-точка” без ввода/вывода компонентных сигналов между оконечными пунктами.

------ Резервная (опция)

Х - Регенераторы (опция)

ОМ-4 - Оконечный мультиплексор 4-го уровня

МВВ-4 - Мультиплексор ввода-вывода 1-го уровня

Рисунок 1.5 - Цепочечная (линейная) сетевая структура

На рисунках 1.5 и 1.6 приняты следующие обозначения:

КС – компонентные сигналы,

В, З – восточный и западный порты мультиплексора ввода/вывода.

На внутризоновой сети используются цепочечные и кольцевые структуры.

Линейная цепь, показанная на рисунке 1.5, является самой простой по структуре, но требует универсальных мультиплексоров ввод/вывода с встроенными устройствами оперативного переключения. Такие мультиплексоры, работающие на высоких агрегатных скоростях (например, STM-4), производятся фирмой Alcatel.

Рисунок 1.6 - Кольцевая сетевая структура

На проектируемом кольце транспортной сети Волгоградской области проектом предусматривается защитный механизм SNCP, обеспечивающий быстродействие и надежность защиты, а также возможность взаимодействия с другими перспективными кольцами при дальнейшем развитии внутризоновой сети.

Переход на другой тип защиты трафика по MS-Spring невозможен по следующим причинам:

1)                В мультиплексорах СЦИ уровня STM-4 фирмы Alcatel, переносимых с сети ГТС г. Волгограда, механизм поддержки MS-Spring не реализован.

2)                Переход на МS-Spring потребует задействования дополнительно по 2 волокна в оптическом кабеле на каждом участке сети, что труднореализуемо, так как на участке Камышин – Дубовка в настоящее время ОАО "Волгоградэлектросвязь" выкупило в ВОК ОАО "Ростелеком" только два волокна.

Сеть SDH, охватывающая все районы области, позволяет соединить основные узлы телефонной сети качественными высокоскоростными каналами связи. Сеть SDH используется и как транспортная среда для передачи данных, предоставления услуг широкополосной связи с интеграцией служб (B-ISDN).

Синхронизация сети SDH осуществляется от источника эталонной частоты типа SYSTEM-2000 с рубидиевым генератором. Эталонный генератор обеспечивает относительную нестабильность частоты

,

где    Df – отклонение частоты задающего генератора от номинала;

fзг – номинальное значение частоты задающего генератора.

Корреляция частоты задающего генератора осуществляется через искусственный спутник Земли от центра Всемирного координирования времени. После подключения городской сети SDH к Транссибирской линии (ТСЛ) синхронизация задающего генератора будет осуществляться выделенной из этой линии тактовой частотой.

Географически эталон частоты (ЗГ) размещается на АМТС.

2 Расчет параметров ВОЛП

2.1 Расчет быстродействия ВОЛП

Выбор типа ОК может быть оценен расчетом быстродействия системы и сравнением его с допустимым значением.

Быстродействие системы определяется инертностью ее элементов и дисперсионными свойствами ОВ.

Полное допустимое время запаздывания в системе определяется скоростью передачи В`, Мбит/с, способом модуляции оптического излучения, типом линейного кода и определяется по формуле [11]:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5