Организация аудиовидеконференцсвязи

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Системы передачи информации»

Пояснительная записка

к дипломному проекту

Организация аудиовидеконференцсвязи

Омск 2012

Реферат

аудиовидеоконференцсвязь служебный сеть связь

Дипломный проект содержит страниц, рисунков, таблиц, источника, приложение

Аудиовидеоконференцсвязь, волоконно-оптическая линии связи, волоконно-оптический кабель, медиаконвертер, оптический кросс, сервер видеоконференцсвязи, сеть передачи данных.

Объектом исследования является возможность организации аудиовидеоконференцсвязи на уже существующей сети передачи данных (СПД). При отсутствии такой возможности, предлагается развитие существующей сети.

Целью работы является организация аудиовидеоконференцсвязи на участке Западно-Сибирской железной дороги на станции Входной, для связи необходимых абонентов или групп абонентов между собой.

В работе приводится описание существующей СПД, причины для ее развития, проектирование ВОЛС для связи предприятий станции Входной, выбор необходимого оборудования как для организации ВОЛС, так и для самой видеоконференцсвязи. Подобрано необходимое программное обеспечение (ПО) для персональных компьютеров абонентов. Выбрано место для сервера (РЦС-1 Омск), так же для него подобрано необходимое ПО.

При проектировании та же был произведен расчет затухания существующего волоконно-оптического кабеля Петрушенко-Московка без учета дополнительных муфт и с ними, чтобы убедиться, что итоговое затухание на участке не превышает максимально допустимое значение. Таким образом, можно врезать дополнительные разветвительные оптические муфты.

Предложенный вариант организации видеоконференцсвязи разработан для станции Входной Западно-Сибирской железной дороги, но принципы организации могут использоваться на всех подобных станциях.

Дипломный проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word 2010, графическом редакторе Microsoft Visio 2010, в программе Mathcad14 и представлен на CD-диске в конверте на обороте.

Введение

В настоящее время технологии видеоконференцсвязи находятся в стадии динамичного развития во всех, без исключения, развитых странах мира. Преимущества компьютерной видеоконференцсвязи могут проявиться при выполнении научных проектов, в которых участвуют распределенные группы пользователей, когда осуществляется совместное использование общих баз данных и вычислительных ресурсов. Возможность эффективного проведения в реальном масштабе времени лекций, практических занятий, семинаров, консультаций, а также возможность реализации различных форм тестирования и контроля знаний на расстоянии.

Кроме того, многие современные компании используют системы видеоконференцсвязи для повышения эффективности работы предприятия. Особенно это актуально для предприятий с территориально распределенной сетью филиалов и структурных подразделений. Одним из таких предприятий является ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»). Для организации видеоконференцсвязи (ВКС) может использоваться любая сеть передачи данных: Интернет, корпоративные сети, комбинированные структуры. Главным условием успешного выполнения задачи проведения видео совещаний является наличие достаточно широкой полосы пропускания на соответствующий период времени с малыми потерями и малыми задержками.

Видеоконференцсвязь - это дву- или многосторонняя связь для передачи звука, изображения и данных приложений, которая может использоваться для всех типов совещаний, когда в дополнение к передаче звука необходима визуализация [1].

Основной целью дипломного проекта является организация видеоконференцсвязи на участке Западно-Сибирской железной дороги, для связи необходимых абонентов или групп абонентов между собой. А уменьшение затрат и времени на дорогу, связанных с проведением совещаний, благоприятно скажется на повышении эффективности работы сотрудников и предприятия в целом.

1. Описание существующей схемы

1.1 Описание схемы организации видеоконференции РЦС-1

Существующая схема организации аудиовидеоконференции РЦС-1 строится на примере схемы, показанной на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Схема организации сети передачи данных дорожного уровня

Передача речевой информации осуществляется по каналам аппаратуры связи совещаний (АСС), а видео информации - по выделенным под видеоконференцию потокам Е1.

АСС строится на составляющих комплекса «Обь-128Ц», который представляет собой оборудование, совмещающее функции цифровых систем передачи и коммутации и обеспечивающее работу по групповым каналам, имеет переменную комплектацию аналоговыми и цифровыми окончаниями.

В качестве каналов магистральной коммутации используется сеть SDH (сеть Синхронной Цифровой Иерархии). В опорных центрах ОТС устанавливаются мультиплексоры типа SMS-150C, соединенные между собой магистральными волоконно-оптическими линиями связи с пропускной способностью 155 Мбит/с. Эти коммутаторы предоставляют доступ в высокоскоростную сеть по потокам 2,048 Мбит/с следующим уровням системы. SMS-150C может мультиплексировать составляющие сигналы 2М (2048 кбит/с), 34М (34,368 Кбит/с) или 45М (44,736 кбит/с) в синхронный магистральный сигнал STM-1 (155520 кбит/с). Кроме того, использование мультиплексоров SMS-150C позволяет обеспечить большую универсальность в сетевых приложениях.

Главной задачей отделенческого уровня является создание группового канала и подключение к нему ряда абонентов различных типов. При этом обеспечивается совместимость интерфейсов с уже существующим аналоговым оборудованием. Используемые контроллеры ССПС-128 имеют емкость 128 портов и интерфейсы Е1, ТЧ, ИС-2(4), ДСУ, ПГС.

Как видно из рисунка 1.1 в Омске находится несколько мультиплексоров SMS-150C. В один из этих мультиплексоров подключается конвертор ССПС-128, который затем соединяется с АСС по каналам тональной частоты (ТЧ). Так же к SMS-150C подключен концентратор cisco 3810 для конвертации IP видеопотока.

Дальнейшее развитие схемы структурно раскрывает организацию существующей связи совещаний. Рассмотрим ее на примере схемы, показанной на рисунке 1.2.

Основной частью схемы организации видеоконференции является видеокодек «Policom VS4000», монтируемый в 19-дюймовую стойку вариант системы ViewStation FX без собственной видеокамеры. Имеет возможность подключения нескольких управляемых видеокамер, документ-камеры, видеомагнитофона, мониторов, устройств передачи информации и микрофонов.

Кодек VS 4000 обеспечивает высочайшее качество видеосигнала (Near-TV Video quality) на частоте кадровой развертки 30 кадров/сек, при скоростях передачи от 512 кбит/с и выше. Встроенное MCU позволяет организовывать видеоконференции из 4-х участников на скорости 384 кбит/с или из 3-х участников на скорости 512 кбит/с, с обеспечением функции Continuous Presence, без дополнительного видеосервера.

Базируясь на самых современных телекоммуникационных технологиях, VS4000 обеспечивает сетевой доступ к ранее записанным конференциям и презентациям, осуществляет диагностику и несложное обновление ПО по сети, а часто используемые номера автоматически заносятся в адресную книгу. Поддержка мультикастинга позволяет использовать данное устройство для видеотрансляции как «живых», так и ранее записанных событий в IP-основанных сетях.

Кодек VS 4000 идеально подходит для встраиваемых решений в залах заседаний, оснащенных средствами коллективного отображения.

Преимущества и особенности ViewStation VS 4000:

а) запатентованная технология Polyspan Acoustic Clarity;

б) обеспечивает полнодуплексное цифровое аудио с подавлением шума и эха, благодаря приспособлению к акустическим характеристикам конференц-зала, и обеспечивает исключительное качество звука;

в) уникальная камера с системой наведения по голосу автоматически фокусируется на выступающем, игнорируя посторонние шумы;

Рисунок 1.2 - Существующая схема организации конференцсвязи

г) улучшенная архитектура видеокодека обеспечивает наименьшее время задержки и высококачественное изображение;

д) поддержка H.263/H.263+, режим «Картинка в картинке»;

е) документ-камера;

ж) встроенный спикерфон;

з) многоадресное вещание в среде IP, расширенная поддержка VCR-техники.

В данной схеме в видеокодеке «Policom VS4000» используются следующие выходы:

а) четыре разъема АV - разъемы, которые используется для передачи аналогового сигнала. Три из них подключаются к видеокамерам, один к ЖК телевизору, от выхода scart которого через ресивер подключена еще одна плазменная панель ко входу VGA;

б) два выхода visca out для подключения видеокамер;

в) два выхода Ethernet: один соединяет видеокодек «policom VS4000» с коммутатором cisco 2913 XL для передачи видеоданных по сети СПД, данные со второго выхода конвертируются в switch , затем идут на ПК, потом соединяются с микрофонным коммутатором MCS-50 для согласования исходящего видеоданных и звука;

г) выход s-video, который подключен у плазменной панели. Через этот разъем передается только видеосигнал, при этом звук необходимо передавать каким-либо иным способом;

д) вход audio in, через который на видеокодек заходит речь. Участники конференции говорят в микрофоны - 16 основных, которые подключены к микрофонному коммутатору MCS-50, затем через выход коммутатора output audio данные идут на вход inputs 2 подавителя обратной связи DS 212, через выход подавителя обратной связи outputs 2 данные поступают в микшер на вход line in и с выхода main out передаются через симметричный трансформатор по линии связи совещаний, а с выхода phones на audio in видеокодека «Policom VS4000»;

е) к выходу audio out подключен кабель с выхода aux in 1 усилителя.

Озвучка видеоконференции осуществляется через АСС и через кроссовое оборудование Морион поступает на усилитель, затем на динамик.

В системе видеоконференцсвязи предусмотрен один резервный микрофон, который подключен в микшер, который в случае выхода ее из строя, может быть подключен и к видеокодеку, и к линии связи совещаний через ручное переключение. Так же предусмотрен резерв динамика. Резервная линия аналогична основной.

Рассмотрев схему, выделим основные недостатки системы. Главный недостаток заключается в том, что речь и видео передаются разными способами. Передача видео осуществляется через цифровую сеть передачи данных (СПД) по отдельной выделенной сети, звук же передается через оборудование связи совещаний, по аналоговой ветке. В результате имеются проблемы с задержкой речи и несовпадение видео и голосовых данных.

Это вносит большое неудобство в восприятие участникам конференции, поэтому и является основным большим минусом существующей сети. Второй недостаток заключается в том, что включение резервных цепей осуществляется вручную. Таким образом, на переключение тратится определенное время. Видеоконференция при этом на некоторое время прекращается.

Как показывает практика применения систем компьютерной видеоконференцсвязи (КВКС), в ряде случаев именно аудио и видео приложения являются основными при взаимодействии удаленных пользователей. Это часто связано не только с желанием ограничиться наиболее «естественной» формой общения, но также и с несовместимостью некоторых систем КВКС друг с другом в режиме обмена данными. Качество передачи аудио и видео в значительной степени определяют рейтинг системы КВКС, причем в ряде случаев именно качество аудио играет определяющую роль. Критерии качества достаточно высоки, так как пользователи привыкли к качеству подвижного изображения, обеспечиваемому телевизионными системами, а требуемое качество звука должно быть, во всяком случае, не хуже, чем при обычной телефонии.

Рассмотренная выше схема аудио и видеоконференцсвязи омского регионально центра связи Западно-Сибирской железной дороги как раз является примером «естественной» формы общения. Данная система используется для проведения совещаний руководства омского отделения с руководством, расположенным в Новосибирске и Москве. Существующая конференцсвязь основана на дорогостоящем оборудовании компании Polycom, кроме того, данная схема разработана специально для омского регионального центра связи, поэтому нецелесообразно разрабатывать новую схему для совещаний магистрального уровня.

Но потребность в видеосвязи возникает не только на магистральном и дорожном уровне, но и на станционном. Следовательно, целесообразно будет рассмотреть СПД станционного уровня на примере станции, например станции Входной, и рассмотреть варианты организации конференцсвязи между предприятиями станции. Кроме того, в некоторых подразделениях периодически устаивают видеосвязь, то есть потребность в ее организации существует, поэтому разработка видеоконференций на данном участке является целесообразным.

Так как для организации видеоконференций лучше использовать каналы СПД, то рассмотрим существующую схему, которая приведена на рисунке 1.3.

В данной схеме связь со всеми предприятиями осуществляется через модемы ZyXEL. В доме связи станции Входной установлены модемные стойки с модемами, каждый из которых соединяется с модемом на предприятии согласно выше показанной топологии на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Существующая схема СПД между предприятиями станции Входной

Использование модемной связи предполагает сравнительно небольшие скорости передачи (до 2 Мбит/с) и сравнительно небольшие расстояния между объектами. Для трафика ВКС требуется значительная скорость, которую существующая СПД предоставить не может. Это обстоятельство так же является доводом для организации волоконно-оптической линии связи между предприятиями станции Входной.

 

.2 Описание существующей схемы ВОЛС на участке Петрушенко - Московка

Существующий проект ВОЛС выполнен и функционирует на участке Петрушенко - Входная - Карбышево - Московка Западно-Сибирской железной дороги. Трасса прохождения ВОЛС приведена на рисунке 1.4.

Исследуемый участок имеет следующую характеристику. Общая протяженность участка 61,03 километра. На всем участке используется электротяга постоянного тока. На участке находится 6 станций: станция Петрушенко, станция Входная, станция Карбышево-2, станция Карбышево-1, станция Московка, станция Омск-Пассажирский. Участок относится к Омскому отделению Западно-Сибирской железной дороге и проходит по территории города Омска и Омской области.

На участке Петрушенко - Входная - Карбышево - Московка - ОмскПасс проложен оптический самонесущий кабель ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2) 8кН диэлектрический для подвески на опорах ВЛС и контактной сети.

Требования к затуханию оптического волокна (ОВ) определены в соответствии с «Техническими требованиями к оптическим кабелям связи на ВСС РФ», утвержденными начальником Управления электросвязи Госкомсвязи России 21.05.98г. и данными поставщика кабеля.

Кабель ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2) 8кН имеет следующую расшифровку [2]:

а) ОКМС - оптический кабель магистральный, самонесущий, диэлектрический;

б) внешняя оболочка из полиэтилена;

в) А - защитные покровы из арамидных нитей;

г) внутренняя оболочка из полиэтилена;

д) 2 - количество оптических модулей;

е) 4 - количество заполняющих модулей;

ж) 2,4 - номинальный внешний диаметр оптических и заполняющих модулей, мм;

з) Сп - центральный силовой элемент - стеклопластиковый пруток;

и) 8 оптических волокон в кабеле;

к) 2 - одномодовые оптические волокна с ненулевой смещенной дисперсией, соответствующих рекомендации ITU-T G.652,

л) 8 кН - допустимое растягивающее усилие 8 кН.

Рисунок 1.4 - Существующая трасса прохождения ВОЛС Петрушенко - Московка

Основные характеристики кабеля и его цветовая индикация оптических волокон в модуле приведены ниже в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Технические характеристики кабеля ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2) 8кН

Наименование характеристики	Значение параметра
Завод изготовитель	ЗАО ТРАНСВОК
Тип кабеля	ОКМС-А-2/4(2.4)Сп-8(2)"8кН" ТУ 3587-002-45869304-98
Длина кабеля в метрах по маркировке, м	1800
Расчетный вес 1 км кабеля, кг	148
Номинальный наружный диаметр, мм	13,6
Тип волокна	2 (SMF-28e+)-Corning Inc.
Допустимое затухание, дБ/км : на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	0,3600 0,2200
Эффективный показатель преломления для группы волн: на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	1,4670  1,4677

На участке находится 18 оптических муфт, из них 13 соединительных и 5 разветвительных.

Вводы по станции Карбышево-1 предусматривается кабелем ответвления ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2) на универсальные кроссы. На станциях Входная (Дом связи) и Московка (Дом связи) ввод волоконно-оптического кабеля (ВОК) предусматривается шлейфом (аналогичным кабелем на аналогичные кроссы).

Видео трафик требует высокого приоритета, таким образом, при организации видеоконференций, остальной трафик примет более низкий приоритет, что недопустимо для железных дорог. Но существующая сеть за счет использования модемных соединений и узких мест не располагает нужными ресурсами для организации видеоконференцсвязи.

Поэтому встает вопрос о целесообразности дополнительных трасс волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

2. Анализ ПО видеоконференцсвязи

 

.1 Выбор программного продукта

При помощи программ для видеоконференций можно организовывать видео связь со своими собеседниками, независимо от географического местоположения. Единственным условием является наличие доступа в Интернет <#"599054.files/image005.gif">

Рисунок 2.1 - Вид программы после открытия

При нажатии вкладки меню «Установки» открывается диалоговое окно настройки клиента со следующими разделами: «Основные», «Сеть», «Гейткипер», «Звук», «Видео», «Интерфейс». Рассмотрим каждую из них.

Раздел «Основные» содержит имя пользователя, некоторые параметры установки ответа на вызов и его звук. Внешний вид окна представлен на рисунке 2.2.

В разделе «Сеть» указан тип сети и настройки сетевого соединения (рисунок 2.3).

  

Рисунок 2.2 - Раздел «Основные»          Рисунок 2.3 - Раздел «Сеть»

В разделе «Гейткипер» устанавливаются характеристики гейткипера при необходимости. Если он используется, задаются его адрес, пароль и параметры пользователя для вызовов. Внешний вид окна представлен на рисунке 2.4.

В разделе «Звук» осуществляются выбор устройств ввода и вывода звука. Показан список используемых кодеков, приоритеты которых можно менять при необходимости. Ненужные неиспользуемые кодеки можно отключать (рисунок 2.5).

        

Рисунок 2.4 - Раздел «Гейткипер»         Рисунок 2.5 - Раздел «Звук»

Раздел «Видео» содержит установки параметров видеоданными.

Например, можно выбрать web-камеру из списка и установить размер видео кадра и количество кадров. Так же в этом разделе указан список видео кодеков, которые можно отключать и менять их приоритетность. Внешний вид окна представлен на рисунке 2.6.

Раздел «Интерфейс» содержит настройки внешнего вида окна. Например, язык, цвета сообщений и индикации и прочие установки (рисунок 2.7).

           

Рисунок 2.6 - Раздел «Видео»   Рисунок 2.7 - Раздел «Интерфейс»

При получении вызова становится активной кнопка «Ответить». При этом появляется сообщение об IP-адресе вызывающего, в данном случае сервера. Вид окна представлен на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 - Внешний вид окна при активном вызове

Для принятия вызова нажать кнопку «Ответить», в окне «Сообщения» выводится список задействованных аудио и видео кодеков, и появляются сведения о наличии разговора с абонентом.

Можно обмениваться текстовыми сообщениями, которые будут отображаться в вышеуказанном окне. В нижней строке окна выводятся данные о продолжительности разговора, количестве принятых и переданных данных.

Окно «Video» может масштабироваться как любое окно Windows стандартными элементами управления.

Вид окна «Video» и интерфейс клиента MyPhone представлен на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 - Окно «Video» с интерфейсом клиента MyPhone

В зависимости от количества абонентов, участвующих в видеоконференции, для удобства восприятия существует несколько вариантов размещения участвующих на экране. Вид экрана в режиме 2х2 при участии двух абонентов представлен на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 - Окно «Video» с интерфейсом клиента MyPhone

 

.3 Сервер видеоконференции

Основное окно web-интерфейса MCU имеет вид, показанный на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Основное окно web-интерфейса MCU

Окно «Parameters» позволяет задать общие параметры работы сервера.

Окно «MCU Status» позволяет просматривать в реальном времени статистику и параметры подключения терминалов.

Окно «Invite user to conference» предназначено для отправки приглашений в конференцию от MCU на терминалы.

Окно «Room Control» предназначено для управления конференциями.

Сервер OpenH323 MCU на виртуальной машине установлен без гейткипера, поэтому подключение терминалов необходимо выполнять по IP-адресу сервера или терминалов в зависимости от направления вызовов. При необходимости OpenMCU можно настроить на использование внешнего гейткипера, либо установить его непосредственно на виртуальную машину.

После запуска MCU, конференции на сервере отсутствуют. Конференция создается при подключении к MCU первого терминала.

Подключение к MCU может быть как входящее (инициируется терминалом), либо исходящее (инициируется MCU).

По умолчанию, если при входящем соединении не указывается имя конференции, то на MCU создается конференция room101.

Исходящий вызов (приглашение в конференцию) может быть выполнен с MCU через окно «Invite user to conference» (приглашение пользователя в конференцию) web-интерфейса. Это окно представлено на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 - Окно «приглашение пользователя» в конференцию

Для подключения в поле «Room Name» нужно указать имя конференции, к которой будет подключен терминал (для подключения к конференции по умолчанию нужно указать имя room101), в поле «Address» набрать IP-адрес (или номер при использовании гейткипера) подключаемого терминала и нажать кнопочку «Invite». В результате на терминал уйдет вызов.

Конференция, созданная подключением первого терминала, изначально работает в неуправляемом режиме, при этом все участники конференции видят одинаковую картинку.

После подключения 16 пользователей все последующие подключенные пользователи будут не видны на экранах терминалов, но будут видеть первых 16 пользователей.

Звук в неуправляемом режиме передается и воспроизводится от всех подключенных участников.

Для переключения конференции в управляемый режим необходимо:

а) перейти по ссылке Room Control;

б) в окне OpenH323 MCU «Select Room to Control» (выбор комнаты для контроля) web-интерфейса выбрать из списка нужную конференцию и нажать кнопку «Select». Окно изображено на рисунке 2.13;

в) в окне OpenH323 MCU «Room Control» (управление комнатой) поставить галочку «Control» и нажать кнопку «Set». Окно представлено на рисунке 2.14.

Рисунок 2.13 - Окно OpenH323 MCU «выбор комнаты для контроля»

Рисунок 2.14 - Окно OpenH323 MCU «управление комнатой»

В результате картинка на экранах терминалов станет пустой, а в окне управления появится выбранная раскладка экрана. Вид окна представлен на рисунке 2.15.

При создании управляемой конференции желательно переключиться в управляемый режим сразу после подключения первого терминала, для того, чтобы MCU корректно отключал декодирование видеопотоков от невидимых участников и экономил процессорное время.

Рисунок 2.15 - Окно OpenH323 MCU «управление комнатой» после установление галочки «Control» и нажатия кнопки «Set»

Окно состоит из трех групп настроек: общие параметры; управление раскладкой; управление участниками. Для применения любой измененной настройки необходимо нажать кнопку «Set».

Доступны следующие общие настройки:

а) «Сontrol» позволяет включать/выключать управление конференцией;

б) «Layouts» выбор раскладки экрана видимой на терминалах;

в) «Mute voice from invisible members» отключает/включает звук от всех невидимых участников;

г) «Voice activation delay in msec» время задержки срабатывания активации видео по голосу с момента появления голосовой активности в миллисекундах. Необходимо, чтобы исключить переключение при кратковременных сильных помехах (стуки, кашель и т.п.);

д) «Voice activation timeout in msec» время отсутствия голосовой активности по истечении которого участник считается не активным и может быть удален с экрана;

е) «Voice activation min. sound volume» минимальный уровень звука, при котором MCU считает, что на терминале есть голосовая активность. Необходимо, чтобы отсечь влияние фонового шума.

Управление раскладкой позволяет выбрать видимых участников конференции и назначить им нужное расположение на экране. Вид окна с примером представлен на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16 - Окно OpenH323 MCU «управление комнатой» пример выбора видимых участников

Для каждой позиции в раскладке можно явно указать видимого участника конференции, либо оставить позицию пустой, либо указать, что позиция выбрана для автоматической активации по голосовой активности.

За автоматическую активацию по голосовой активности отвечают два режима VAD и VAD2. Если позиции в раскладке назначить режим VAD, то это будет означать, что позицию может занять любой терминал, с которого идет активный звуковой сигнал. Замена терминала на занятой VAD позиции возможна по истечении интервала «Voice activation timeout».

Режим VAD2 имеет смысл использовать на раскладке 5+1 в позиции 4 (или других раскладках с позициями разных размеров). В этом режиме на позицию 4 с большим размером картинки будут назначаться наиболее активные терминалы, занимающие позиции VAD. При этом будет происходить переключение между позициями VAD<->VAD2.

Управление участниками сведено к двум таблицам «Inactive members» и «Active members».

В таблице «Inactive members» отображаются терминалы из файла members.conf, которые не подключены к конференции, а также терминалы, которые подключались к конференции во время работы, но в настоящее время отключены.

Отключенные терминалы можно удалить из списка поставив галочку в колонке «Remove» в соответствующей строке. Терминал можно подключить к конференции поставив галочку в колонке «Invite» в соответствующей строке. Если поставить галочку в строке «All Inactive» то соответствующая команда будет выполнена для всех отключенных терминалов.

В таблице «Active members» отображаются терминалы, подключенные к конференции. Для каждого терминала в таблице «Active members» доступны следующие настройки, которые указаны ниже.

«Mute voice» - отключение звука приходящего от терминала.

«Disable VAD» - отключение переключения терминала по голосовой активности.

«Chosen Van» - терминал с этой настройкой сразу занимает свободную VAD позицию и не освобождает ее, даже если на нем нет голосовой активности. При этом он может переключаться между VAD и VAD2 позициями по голосовой активности.

«Drop» - отключает терминал от конференции. После отключения терминал попадает в таблицу «Inactive members».

а) установить виртуальную машину (например vmWare Server 1 можно скачать с сайта www.vmware.com;

б) подключить образ виртуальной машины mcu.vmx;

в) подключить виртуальный сетевой интерфейс виртуальной машины к существующему хостовому сетевому интерфейсу в режиме моста;

г) запустить виртуальную машину;

д) после загрузки, на запрос в консоли набрать логин root и пароль root;

е) по умолчанию на сетевом интерфейсе eth0 виртуальной машины назначен адрес 192.168.1.2. Настроить параметры ip на виртуальном интерфейсе можно командой ifconfig eth0 <ip_адрес> netmask <ip_маска_сети> и исправив соответствующие параметры в файле /etc/rc.d/rc.local;

ж) добавить сетевые маршруты при необходимости;

з) перейти в папку /root/mcu;

и) запустить OpenH323 MCU командой ./openmcu -x.

После запуска OpenMCU к серверу можно подключать терминалы и проводить конференции [7].

3. Проектируемая схема ВОЛС

3.1 Проект трассы

Вместо аудио и видеоконференцсвязи магистрального (дорожного) уровня, необходимо разработать аудио и видеоконференцсвязь для станционного уровня.

Для примера выбран участок Западно-Сибирской железной дороги, а именно станция Входная - станция Омск. На этом участке организуем конференцсвязь для структурных единиц станции Входной, функционирующих на этой станции как для связи между собой, так и для совместных совещаний со станцией Омск.

Передача информации будет организована по волоконно-оптическому кабелю (ВОК), подвешенному на воздушной линии связи и проходящему по участку: Петрушенко - Входная - Карбышево - Московка - ОмскПасс.

Рассмотрим подробнее участок станции Входной. Он приведен на рисунке 3.1.

На рисунке белой линией указан кабель между станциями Петрушенко - Входная, желтой кабель между станцией Входной и станцией Карбышево. Как видно из рисунка, со станции Петрушенко ВОК заходит в дом связи станции Входной и уже из дома связи идет на станцию Карбышево, далее до дома связи на станции Омск.

Зелеными метками дирекция инфраструктуры станции Входной, которая включает такие предприятия как Центральный пост, МППВ, ПЧ, ЭЧ, ВДЧ, ДС, резервный пост и путевая машинная станция ПМС. Здесь и необходимо организовать видеоконференцсвязь.

Желтой меткой указаны муфты с номерами 99 и 416. Номером указан номер опоры, на которой расположена оптическая муфта.

Таким образом, необходимо детально рассмотреть существующий проект прохождения трассы ВОК, рассмотреть все доступные варианты и выбрать место ответвления проходящего кабеля и разработать сеть передачи данных, которая бы соединяла все необходимые элементы, как для организации видеоконференцсвязи, так и для личных нужд ОАО «РЖД».

Чтобы определить, где и как будет проложен кабель, необходимо рассмотреть возможность его подвеса. Для этого рассматриваются как природные, так и технические условия местности, а именно возможность установки дополнительных опор, или же подвес кабеля на уже использующихся опорах.

На рассматриваемом участке имеются две оптические муфты: на опорах с номером 99 и 416. При рассмотрении на карте видно, что опора номер 99 расположена слишком далеко и при прокладке кабеля до крайней точки - центрального поста, мы понесем лишние затраты на кабель.

Опора номер 416 находится рядом с путевой машинной станцией, но в целом от других интересующих нас точек находится далеко. Кроме того подвес затруднен вследствие отсутствия опор.

Рисунок 3.1 - Рассматриваемый участок

Следовательно, отвод кабеля с данных точек не является целесообразных, поэтому необходимо сделать два дополнительных сварных соединения - две разветвительные муфты.

Для подвеса кабеля между заданными пунктами и для отвода от магистрального кабеля будет подвешен кабель ДПОд П 8 А 2 (4) 4 кН.

Кабель ДПОд используется для подвеса между зданиями и сооружениями, на опорах воздушных линий связи, контактной сети железных дорог, линий электропередач, в том числе при особо высоких требованиях по устойчивости к внешним электромагнитным воздействиям.

Конструкция кабеля представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Конструкция кабеля ДПОд

Конструктивно кабель ДПОд состоит из следующих элементов.

а) 1 - центральный силовой элемент (ЦСЭ) - стеклопластиковый диэлектрический стержень;

б) 2 - оптическое волокно;

в) 3 - оптический модуль в оболочке, заполненный гидрофобным гелем;

г) 4 - межмодульный гидрофобный гель;

д) 5 - защитный шланг из полимерного материала;

е) 6 - подвесной элемент: ДПОд - диэлектрический стержень.

Кабель содержит сердечник модульной конструкции с центральным силовым элементом из диэлектрического стержня, вокруг которого скручены оптические модули со свободно уложенными волокнами. Свободное пространство в оптических модулях и в сердечнике кабеля заполнено гидрофобным гелем. В качестве подвесного элемента используется диэлектрический стержень. На сердечник и подвесной элемент накладывается оболочка из полиэтилена средней плотности.

Для идентификации модулей используется счетная пара: красный - основной, желтый - направляющий, натуральные - согласно счету от желтого. Кордели изготавливаются из полиэтилена высокой плотности черного цвета. Цветовая идентификация модулей приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Цветовая идентификация модулей кабеля ДПОд

Параметр индикации	Количество волокон в модуле
	1	2	3	4	5	6	7	8
Цвет	Красный	Желтый	Зеленый	Синий	Коричневый	Черный	Оранжевы	Фиолетовый

Маркировка наносится на каждый метр кабеля и имеет следующий вид:

«Оптический кабель =ИНКАБ= ДПОд П 8 А 2 (4) 4 кН 2010 =0001 м=».

Расшифровка маркировки:

а) ИНКАБ - название предприятия изготовителя;

б) ДПОд - тип кабеля;

в) П - материал наружной оболочки(полиэтилен средней плотности);

г) 8 - количество оптических волокон;

д) А - тип оптических волокон (одномодовое волокно, соответствующее рекомендациям G.652D);

е) 2 - количество оптических модулей;

ж) (4) - количество элементов в повиве;

з) 4 кН - максимально допустимая растягивающая нагрузка;

и) 2010 - год изготовления;

к) 0001 м - метраж.

Прочие характеристика кабеля указаны в таблицах 3.2 - 3.5.

Таблица 3.2 - Детали конструкции кабеля ДПОд

Характеристика кабеля	Количество ОВ в кабеле
	до 8	до 32	до 48	до 64	до 72	до 96	до 144
Количество оптических модулей	2	4	4	4	6	6	12
Количество волокон в модуле	4	8	12	16	12	16	12
Диаметр кабеля по оболочке кабеля, мм	8,6	8,9	9,3	9,8	10,4	11,4	14,6
Диаметр кабеля по оболочке подвесного элемента, мм	6,5
Максимальный габаритный размер кабеля, мм	17,1	17,4	17,8	18,3	18,9	19,9	23,1
Вес кабеля, кг/км	102,0	104,2	109,4	115,1	127,8	143,1	182,8

По согласованию с заказчиком количество оптических модулей и количество волокон в модуле может быть изменено.

Таблица 3.3 - Параметры эксплуатации кабеля ДПОд

Вид параметра	Значение параметра
Рабочая температура (IEC 794-1-F5B), °С	от -60 до +70
Температура монтажа, °С	от -30 до +50
Температура транспортировки и хранения, °С	от -50 до +50
Минимальный радиус изгиба, диаметры кабеля, не менее	20
Срок службы, лет	25
Срок гарантийной эксплуатации, лет	2
Минимальный радиус изгиба оптического волокна, мм, не менее	3 (в течение 10 мин)

Оптическое волокно Corning (США) соответствует рекомендациям G.652D (без водяного пика).

Таблица 3.4 - Геометрические характеристики        кабеля ДПОд

Вид характеристики	Значение характеристики
Диаметр оболочки, мкм	125±1
Некруглость оболочки, %, не более	1
Диаметр защитного покрытия, мкм	250±15

Таблица 3.5 - Передаточные характеристики кабеля ДПОд

Вид характеристики	Значение характеристики
Коэффициент затухания, дБ/км, не более: на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	0,35 0,22
Диаметр модового поля, мкм: на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	9,2±0,4 10,4±0,8
Неконцентричность модового поля, мкм, не более	0,8
Длина волны отсечки в кабеле, нм, менее
Длина волны нулевой дисперсии	1310±10
Коэффициент хроматической дисперсии, пс/(нм.км), менее, в диапазоне длин волн: 1285-1330 нм 1525-1575 нм	3,5 18
Наклон дисперсионной характеристики в области длин волны нулевой дисперсии, пс/(нм2.км), менее	0,092

В паспорте на кабель указывается: условное обозначение кабеля, номер технических условий, длина кабеля в метрах, тип ОВ, расцветка и распределение оптических волокон в модулях, расцветка модулей, коэффициенты затухания для каждого ОВ на нормируемых длинах волн, показатель преломления ОВ, изготовители ОВ и кабеля, дата изготовления кабеля.

Паспорт помещается в полиэтиленовый пакет и закрепляется на внутренней стороне щеки барабана [8]. Рассмотрим расстояние между пунктами, возможность подвеса кабеля и определим пути для организации сети передачи данных на пункты, для которых нужно организовать связь. Вариант представлен на рисунке 3.3. На рисунке толстой линией указан кабель ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2), более тонкой показан кабель ДПОд, который соединяет здания, в которых необходимо организовать видеоконференцсвязь. Блоками с буквой S показаны соединительные муфты, ниже указан номер опоры, на которой она находится.

Блоками с буквой R показаны разветвительные оптические муфты.

Исходя из рисунка 3.3, мы видим, что муфту на опоре под номером 99 мы использовать не будем. Отвод на станцию сделаем с произвольной точки муфта R1 на 2881 километре, от которой ВОК пойдет на Центральный пост и так далее. Для резервирования врезаем еще одну муфту - муфта номер R2. Кабель из этой точки приходит в здание резервного поста.

Ответвление делаем следующим образом. Из кабеля ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2) распаиваем четыре волокна с номерами 5-8 и свариваем их с волокнами с номерами 1-4 кабеля ДПОд. При этом остальные волокна кабеля ДПОд с номерами 5-8 свариваем с волокнами под номерами 5-8 ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2) с другой стороны отвода кабеля.

Рисунок 3.3 - Вариант прохождения кабеля ДПОд П 8 А 2 (4) 4 кН

Технология сварки ОВ следующая. Необходимо разделать оптический кабель, выделить необходимо количество оптических модулей, разделка самого оптического волокна. При этом снимаются все защитные покровы, включая гелевый состав. Затем выделяются только оптические волокна, и выполняется скол оптического волокна для получения геометрически правильного торца. Скол может быть выполнен механическим или ультразвуковым скалывателем. После получения годных заготовок волокна размещаются на монтажном столике сварочного аппарата и приступают к юстировке оптических волокон. В процессе юстировки, которая выполняется в трех плоскостях, добиваются совпадение оптических осей сопрягаемых волокон в этих трех плоскостях. Затем переходят к оплавлению торцов сопрягаемых волокон малым током, их сведение и сварку номинальным токов. После сварки выполняют контрольные измерения, которые сравниваются с нормой, и, если норма выполняется, в месте сварки восстанавливают защитные слои волокна.

Кабельная схема представлена на рисунке 3.4.

Черной жирной линией указан уже проложенный кабель ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2), синим - прокладываемый ДПОд П 8 А 2 (4) 4 кН.

Рисунок 3.4 - Схема кабельного ввода на проектируемом участке

В каждом здании необходимо установить оптический кросс, в который должен входить ВОК, а так же медиаконвертер, от которого идет соединение с сетевым устройством.

Количество кабеля, необходимое для подвеса между исследуемыми точками, приведено в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Необходимое количество кабеля, затрачиваемое на участок

Наименование участка	Длина, км.	Длина кабеля с учетом запаса, км.
Муфта R1 - Центральный пост	0,28	0,32
Центральный пост - МППВ	1,22	1,40
МППВ - ПЧ	0,89	1,03
ПЧ - ЭЧ	0,18	0,21
ЭЧ - ВЧД	0,73	0,84
ВЧД - ДС	0,33	0,38
ДС - Резервный пост	0,65	0,75
Муфта R2 - Резервный пост	0,23	0,26
Резервный пост - ПМС	2,00	2,30
Итого:	6,51	7,50

 

.2 Описание кросса, медиаконвертера и патч-кордов

При проектировании ВОЛС и для организации видеоконференцсвязи необходим медиаконвертер марки Allied Telesis AT-MC103XL, который конвертирует среду передачи. Он устанавливается между оптическим кроссом и маршрутизатором. Рассмотрим его основные характеристики.

Тип установки, особенности конструкции медиаконвертера Allied Telesis AT-MC103XL:

а) возможность установки в стойку при помощи опциональных комплектов AT-TRAY1, AT-WLMT, AT-MCR12;

б) возможность крепления при помощи опционального комплекта AT-WLMT.

Медиаконвертер Allied Telesis AT-MC103XL имеет следующие индикаторы статуса на передней панели:

питание: отображает состояние питания медиа-конвертера;

подключение (2): отображает правильность подключения;

активность (2): отображает передачу или прием данных на порт;

полный дуплекс: отображает состояние режима полного дуплекса;

MissingLink: отображение состояния режима MissingLink.

Медиаконвертер Allied Telesis AT-MC103XL имеет следующую комплектацию интерфейсных портов:

а) медные интерфейсы: 1 интерфейс RJ-45 100BASE-TX Fast Ethernet;

б) оптические интерфейсы: 1 интерфейс SС 100BASE-FX (SM; до 15 км; 1310 нм) [9].

В качестве оконечного оборудования для оптических кабелей используются оптические кроссы.

Оптические кроссы настенные предназначены для коммутации многожильного оптического кабеля, соединительных шнуров и электронного оборудования, для многократных оперативных переключений. Корпус кросса представляет собой коробку, устанавливаемую на стену. Рассмотрим подробно конструкцию оптического кросса, монтируемого в 19-дюймовую стойку, с типичной емкостью 24 оптических порта.

Особенности данного типа оптического кросса следующие. Прочный корпус, со съемной задней стенкой. На боковых стенках предусмотрены овальные отверстия для патч-кордов и кабелей. Края отверстий защищены специальными накладками во избежание повреждения патч-кордов. В комплект панели входят крепления, которые устанавливаются в двух положениях: монтаж в 19- и 23-дюймовую стойку. Кроме того, система дополнительных боковых отверстий позволяет сдвигать крепления по глубине для регулирования выступа панели за пределы стойки или шкафа.

Доступ к кроссовому полю и сплайс-отсеку осуществляется спереди. Передняя крышка поднимается вверх и сдвигается назад по специальным полозьям. Она снабжена защелкой, препятствующей произвольному открыванию. Вместо защелки может быть установлен замок с ключом.

Сплайс-отсек расположен в нижней части панели и выдвигается вперед. Внешний кабель крепится к неподвижной части кросса. Чтобы вынуть сплайс-пластины с волокнами, освобождать внешний кабель не требуется, поскольку объемный сплайс-отсек позволяет уложить несколько витков запаса кабеля.

Сплайс-пластина имеет большие размеры. Это позволяет укладывать волокна разной длины, как очень длинные, так и очень короткие. Очень важное удобство при сварке волокон: все волокна разделываются на одну длину; если при монтаже одно из них сломалось, после повторной сварки оно станет короче и в маленькой кассете правильно не уложится. Сплайс-пластина имеет прозрачную крышку.

Кроссовое поле состоит из двух вертикальных рядов выдвигающихся кассет, внутри которых помещены оптические пигтейлы и адаптеры (розетки). Конструкция выдвигающихся кассет такова, что розетки можно менять, не пользуясь специальным инструментом. Внутри выдвигающейся кассеты можно уложить излишки оптических патч-кордов (до 6 м). Патч-корды не выступают за пределы переднего габарита панели и не касаются крышки панели, таким образом, повреждения при неправильном обращении исключены.

Радиусы изгиба патч-кордов - не менее 5 см, что исключает ущемление волокон.

При проектировании выбраны три типа кроссов в зависимости от количества входящих в кросс кабелей [10].

Это оптические кроссы, используемые для одномодовых волокон:

W907-FC-D-12SM - на 12 разъемов;

W913-FC-D-16SM - на 16 разъемов;

КН-24-FC(ST) / SC - на 24 разъема.

Для соединения оптического кросса с медиаконвертером используется патч-корд переходной FC/UPC-SC/UPS длиной 3 метра.

Оптические адаптеры типов FC, SC, ST, LC (розетки) предназначены для соединения или подключения коннекторов, установленных на оптических соединительных и монтажных шнурах. Используются в патчпанелях оптических кроссов, активном оборудовании и измерительных приборах.

Расшифровка используемых адаптеров следующая., считается самым перспективным и применяется во всех отраслях ВОЛС. Прямоугольная форма внешней конструкции с малыми размерами обеспечивают высокую компактность соединителя SC. Конструкция - защелка с фиксатором (push-pull) - обеспечивает простое подключение и большую концентрацию соединителей на оптических панелях. Соединитель SC выпускается как на многомодовое (MM), так и на одномодовое (SМ) волокно. FC - это резьбовой соединитель. Был разработан в начале 80-х годов. Он имеет резьбовой наконечник того же диаметра, что и ST и SC (2,5 мм). Преимущественно используется с одномодовым волокном. Его оптические характеристики такие же, как у SC. Патч-корд представляет собой соединительный шнур, кабель обжатыми на концах коннекторами, основное предназначение которого осуществлять соединение между различными устройствами. Наконечники центрируются в специальных втулках, которые для многомодовых адаптеров обычно изготавливаются из бронзы, а для одномодовых - из керамики [11].

3.3 Расчет длин регенерационных участков

Для определения длин регенерационных участков, сначала необходимо рассчитать параметры ВОК.

На проектируемом участке связи для организации ВОЛС применяется кабель Corning, имеющий фирменное обозначение SMF - 286. Технические характеристики кабеля позволяют разместить его на опорах контактной сети до 110 кВ и эксплуатировать при температуре окружающей среды от -60 до +85°С. Кабель гарантированно выдерживает растягивающие нагрузки до 10 кН, ветровые нагрузки со скоростью ветра до 43 м/с.

На участке Петрушенко-Московка в качестве среды передачи используется кабель ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2), в котором используются волокна фирмы Corning. Технические характеристики ОВ представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Технически характеристики ВОК Corning

Параметр	Значение параметра
Марка ОВ	SMF-28e+™
Рабочая длина волны, нм	1310 - 1625
Соответствие стандарту ITU-T	G.652
Коэффициент затухания, дБ/км, не более: на длине волны 1310 нм на длине волны 1383 нм на длине волны 1490 нм на длине волны 1550 нм на длине волны 1625 нм	0,35 0,34 0,24 0,20 0,23
Коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм·км, менее: на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм на длине волны 1625 нм от 1310 до 1324	3,5 18 Н/д 22
Наклон дисперсионной характеристики в области длины волны нулевой дисперсии, пс/нм2·км, не более: в интервале длин волн от 1285 до 1330 нм	0,092
Поляризационная модовая дисперсия, пс/км, не более: индивидуального волокна линии (20 соединенных волокон)	0,10 0,06
Длина волны отсечки в кабеле, нм	1260
Диаметр модового поля, мкм на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	9,2±0,4 10,4±0,5
Геометрия стекла собственный изгиб волокна, м, не менее диаметр отражающей оболочки, мкм неконцентричность сердцевины и оболочки, мкм, не более некруглость оболочки, %, не более	4,0 125,0 ± 0,7 0,5 0,7
Хроматическая дисперсия, на длине волны, мкм:  на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	Н/д Н/д
Изменение дисперсии в окне 1,55 мкм, пс/(нмкм):	7 - 11,5
Дисперсия поляризованной моды PMD, пс/, не более0,2
Дисперсия PMD для протяженной линии, пс/,не более0,1
Ограничение по PMD на скорость передачи, Гбит/с	Н/д
Параметр		Значение параметра
Диаметр сердцевины, мкм		8,2
Числовая апертура		0,14
Групповой показатель преломления: на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм		1,4676 1,4682
Вид профиля показателя преломления		Ступенчатый
Фактор сопротивления динамической усталости		20/275
Диаметр покрытия, мкм		245±5

Основным элементом оптического кабеля является волоконный световод, выполненный в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы. Волоконный световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления n₁ и n₂.

Наиболее изучены характеристики световодов, для которых показатель преломления сердцевины n(r) меняется вдоль радиуса по закону показательной функции по следующей формуле.

,     (3.1)

где n₁ - наибольшее значение показателя преломления сердечника;

 - относительная разность показателей преломления;- радиус сердечника, мкм;

a - текущий радиус, мкм;

u -показатель степени, определяющий изменение n(r);

n₂ - показатель преломления оболочки.

Относительная разность показателей преломления рассчитывается как

.

Чаще применяются световоды с параболическим профилем (u = 2).

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA , представляющая собой синус максимального угла падения лучей на торец световода a_м, при котором в световоде луч на границу «сердцевина - оболочка» попадает под критическим углом Q_кр.

   (3.2)

От значения NA зависят эффективность ввода излучения лазера или светодиода в световод, потери на микроизгибах, дисперсия импульсов, число распространяющихся мод. Чем больше числовая апертура, тем больше уширение импульсов, а вследствие этого ниже пропускная способность волокна за счет большой модовой дисперсии и тем меньше потери на микроизгибах. Волокна, имеющие апертуру больше 0,2, называют высокоапертурными, а меньше 0,2 - низкоапертурными. Высокоапертурные волокна имеют сравнительно низкие потери на вводе, малочувствительны к изгибам, но имеют низкую пропускную способность. Их применяют для передачи сигналов на короткие расстояния. Низкоапертурные волокна получили широкое распространение на магистральных линиях связи из-за высокой пропускной способности.

При определенной длине волны наступает такой режим, когда луч падает на оболочку световода и отражается перпендикулярно. В световоде устанавливается режим стоячей волны, и энергия вдоль волокна не переносится. Это соответствует случаю критической длины волны и критической частоты. Критическая длина волны, мкм, определяется по формуле.

,     (3.3)

где d-диаметр сердцевины световода, мкм.

Расчет критической частоты, Гц, проводится по формуле.

, (3.4)

где с - скорость света в вакууме, м/с.

При переходе из среды с большей плотностью в среду с меньшей плотностью луч при определенном угле падения полностью отражается и не переходит в другую среду.          Угол падания , начиная с которого вся энергия отражается от границы раздела сред, называется углом полного внутреннего отражения. Этот угол определяется из соотношения.

.                                 (3.5)

Для определения числа мод, передаваемых по волокну, необходимо рассчитать нормированную частоту V (3.6). Чем больше величина нормированной частоты, тем больше типов волн распространяется по волокну.

,                                      (3.6)

где l - рабочая длина волны, мкм.

Общее число передаваемых мод N для ступенчатого профиля волокна определяется по формуле (3.7), а для градиентного - по формуле (3.8).

; (3.7)

. (3.8)

Число мод определяет способность световода «принимать» свет. Чем больше мод, тем больше световой энергии можно ввести в волокно от источника. С увеличением числа мод полоса передаваемых частот снижается. Чем меньше число мод, тем лучше качество связи и можно организовывать большее число каналов.

В предельном идеализированном варианте по волокну возможна организация огромного числа каналов на большие расстояния. Фактически имеются большие ограничения, связанные с дисперсией.

Дисперсия - это расширение светового импульса по мере его движения по оптическому волокну. Расширение импульсов устанавливает предельные скорости передачи информации и при малых потерях ограничивает длину регенерационного участка. Выделяют несколько видов дисперсии межмодовая в многомодовых волокнах, в одномодовых световодах проявляются волноводная и материальная дисперсии, хроматическая, поляризационная. Межмодовая дисперсия возникает из-за наличия большого числа мод, каждая из которых распространяется вдоль волокна со своей скоростью. В одномодовых волокнах межмодовая дисперсия как таковая не проявляется, так, как для передачи используется одна мода. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления сердцевины n₁, а значит, и скорости распространения от длины волны света, передаваемой по волокну. Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью скорости распространения света от частоты. Оба вида дисперсии почти равны по абсолютной величине и противоположны по фазе в широком спектральном диапазоне. Соответственно они компенсируют друг друга. Сумма волноводной и материальной дисперсий в литературе называется хроматической дисперсией. Поляризационная дисперсия обусловлена отклонением формы сердцевины от цилиндрической. При этом световые волны со взаимно ортогональной поляризацией распространяются с различными скоростями. Уширение импульсов за счет различных видов дисперсии, нс/км, определяется по формуле, которая справедлива для всех типов световодов.

, (3.9)

где t_мод - межмодовая дисперсия, нс/км;

t_мат - материальная дисперсия, нс/км;

t_вв - волноводная дисперсия, нс/км.

Межмодовая дисперсия , нс/км, для ступенчатого световода определяется по формуле (3.10).

.         (3.10)

Материальная дисперсия, нс/км, рассчитывается по формуле (3.11).

                          (3.11)

где Dl - ширина спектра излучения передающего модуля, мкм;

М - коэффициент удельной материальной дисперсии, нс/(км-мкм).

Коэффициент удельной материальной дисперсии  определяется по формуле.

, (3.12)

где l_i - коэффициенты, определяемые экспериментально, мкм;

А_i - безразмерный коэффициент, определяемый экспериментально;

Р - значение, определяемое по (3.14);

n -показатель преломления, определяемый по (3.13).

.                      (3.13)

.   (3.14)

Волноводная дисперсия, нс/км определяется по формуле (3.15).

 (3.15)

где В - коэффициент удельной волноводной дисперсии, нс/(км-мкм).

Удельная волноводная дисперсия  рассчитывается по формуле.

.        (3.16)

Величина уширения импульса , нс, характеризуемая временем нарастания сигнала и определяемая как разность между самым большим и самым малым временем прихода лучей в сечении световода на расстояние L от начала, может быть рассчитана по формуле.

     (3.17)

где L -длина световода, км.

Определив дисперсию волокна, можно рассчитать пропускную способность OB DF (3.18) на один километр длины, предопределяющую полосу частот, пропускаемую световодом, ширину линейного тракта и, соответственно, объем информации, который можно передавать по оптическому кабелю.

,      (3.18)

Другим параметром, определяющим длину регенерационного участка, является затухание волокна. Коэффициент затухания световодных трактов, обусловлен собственными и кабельными потерями. Собственные потери состоят из потерь поглощения энергии в диэлектрике и потерь рассеяния энергии на мельчайших частицах световода.

Затухание поглощения a_п, дБ/км, связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию рассчитывается по формуле (3.19). Оно линейно растет с частотой и существенно зависит от свойства материала световода (tgd).

,     (3.19)

где tgd - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.

Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления. Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии мощность рассеяния пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение направления потока энергии. Потери на рассеяние, дБ/км, возникающие в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевскими и определяются по формуле.

,            (3.20)

где К_р- коэффициент рассеяния, (дБ/км)×мкм⁴.

Для кварца коэффициент рассеяния равен К_р=0,8 (дБ/км)×мкм⁴.

Суммарные собственные потери a_общ, дБ/км, возникающие в волокне, определяются по формуле.

               (3.21)

Кабельные потери вызваны геометрией волокна (непостоянство поперечного сечения, нерегулярности, связанные с наличием макроизгибов и микроизгибов). Макроизгибы обусловлены скруткой световодов по длине кабеля, неоднородностями и наличием изгибов по длине кабеля, радиус которых существенно больше диаметра волокна. Дополнительное затухание , дБ, за счет потерь на макроизгибах определяется по выражению.

,     (3.22)

где  - числовой коэффициент;

r_из - радиус изгиба волокна, мкм;

d_c - диаметр сердечника, мкм.

Микроизгибы обусловлены конструктивно-технологическими неоднородностями, возникающими при изготовлении кабеля и волокна, транспортировки и хранении. Радиус микроизгиба сравним или меньше диаметра волокна. Расчет дополнительного затухания , дБ, за счет потерь на микроизгибе выполняется по формуле.

,        (3.23)

где h - высота (радиус) микроизгиба, мкм;

d_cb- диаметр световода, мкм.

Волновое сопротивление световода может быть определено на основании выражений для электрического Е и магнитного Н полей. Однако в практических условиях пользуются предельными значениями волновых сопротивлений сердцевины , Ом, и оболочки , Ом, для плоской волны (3.24) и (3.25).

,               (3.24)

где Z_o - волновое сопротивление идеальной среды, Ом.

.    (3.25)

В реальных условиях волновое сопротивление волокна имеет промежуточное значение между Z_в1 и Z_в2.

Плоские волны, распространяются по световоду с определенной фазовой скоростью. Границы изменения фазовой скорости определяется по формуле.

, (3.26)

где n₁- показатель преломления сердечника или оболочки соответственно.

Используя вышеприведенные формулы, проведем расчет параметров оптического кабеля (в расчетах рассматривается ВОК марки ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-8(2) производства ЗАО «Трансвок»). В кабеле используется оптическое волокно ступенчатого профиля производства фирмы Corning Inc. Сердцевина ОВ кварцевая, легированная германием, с показателем преломления n₁, равным 1,4682. Оболочка одинарная из чистого кварца с показателем преломления n₂, равным 1,4615. Защитное покрытие OB - двойное из акрилата ультрафиолетовой вулканизации: внутреннее - низкомодульное, наружное - высокомодульное. Диаметр сердцевины ОВ равен 8,2 мкм, диаметр оболочки -125 ± 1 мкм, диаметр покрытия - 245 ± 5 мкм.

Рассчитаем параметры ОВ для длины волны 1550 нм.

Определим показатель преломления оболочки

Используя формулы (3.3)-(3.5), определим критическое значение длины волны, критическую частоту и угол полного внутреннего отражения

Межмодовую дисперсию световода определяем по (3.6)

Затухание на макроизгибах рассчитаем по (3.22) для радиуса изгиба Рпз, равного 75 мм

Затухание за счет потерь на микроизгибе определяем по (3.23) для высоты микроизгиба h, равной 2 мкм

Волновое сопротивление сердечника и оболочки волокна рассчитаем по формулам (3.24) и (3.25)

Волновое сопротивление волокна находится в интервале между значениями z_b1 и Z_B2.

По (3.26) рассчитаем скорость распространения волны по сердечнику и оболочки волокна

Границы изменения значения фазовой скорости лежат в интервале значений между V₁ и V₂.

Далее рассчитаем параметры ОВ, зависящие от длины волны передающего модуля. В расчетах используется длина волны l, равная 1,55 мкм.

По (3.6) и (3.7) определим нормированную частоту и число передаваемых мод по выбранному ОВ

Используя формулы (3.11) - (3.16), оценим в первом приближении материальную и волноводную дисперсию при следующих параметрах: ширину спектра источника излучения Dl принимаем равной 0,001 - 0,002 мкм для лазерного диода и 0,02 - 0,025 мкм - для светоизлучающего. При расчетах рассматриваем лазерный диод. Значения коэффициентов А_i и L_i определяем экспериментально для различных структур световодов. Для световода, легированного германием, значения этих коэффициентов приведены в таблице 3.8 [12].

Таблица 3.8 - Значения коэффициентов А_i и l_i

Коэффициент	Значение коэффициента
i	1	2	3
Ai	0,7028554	0,4146307	0,8974540
li, мкм	0,0727723	0,1143085	9,8961610

Так как используется одномодовое ОВ, то межмодовая дисперсия отсутствует, поэтому хроматическая (суммарная) дисперсия определяется как сумма волноводной и материальной

Определим уширение импульса на расстоянии 100 км

Определим пропускную способность волокна на 1 км длины

Зная тангенс угла диэлектрических потерь кварца (10^-10), оценим затухание поглощения, рассеяния и общее затухание

Аналогично рассчитываются параметры ОВ для длины волны 1310 нм. Полученные результаты занесем в таблицу 3.9.

Таблица 3.9 - Параметры ОВ марки Corning SMF-28e

Параметр ОВ	Длина волны, нм
	1310	1550
Нормированная частота, V	2,75	2,33
Число передаваемых мод, N	7,58	5,41
Показатель преломление, n	1,454	1,449
Коэффициент Р, 10-3	-6,778	-6,45
Коэффициент М, нс/мкм.км	14,250	0,435
Материальная дисперсия, нс/км	0,029	8,7·10-4
Коэффициент В, нс/мкм.км	49,99	42,25
Волноводная дисперсия, нс/км	0,099	0,085
Суммарная дисперсия, нс/км	0,128	0,084
Уширение импульса на 100 км, нс	12,85	8,36
Пропускная способность на 1 км, Гбит/с	7,78	11,9
Затухание поглощения, дБ/км	3,059	2,586
Затухание рассеявания, дБ/км	0,272	0,139
Суммарное затухание, дБ/км	3,331	2,725
показатель преломления сердечника	1,4676	1,4682
показатель преломления оболочки	1,4609	1,4615
Числовая апертура	0,14	0,14

Проведенные расчеты позволяют в первом приближении оценить основные параметры ОМ оптических волокон. В настоящее время использование передовых технологий в производстве ОВ позволяет значительно улучшить параметры волокна. Для расчета характеристик используются интерполяционные формулы, которые более точно оценивают параметры ОВ [13].

Важными достоинствами ВОЛС перед кабелями с металлическими жилами является возможность замены 4-уровневой дорожной сети на 2-уровневую за счет большой избыточности по пропускной способности и реализации больших длин регенерационных участков.

При внедрении волоконно-оптических систем связи на сети встала проблема питания регенераторов на магистрали. Она была решена с помощью оптических усилителей. Оптические усилители можно ставить как на передаче, так и на приеме, а также между регенераторами.

При проектировании необходимо знать длину регенерационного участка , км, которая определяется по формуле (3.27).

, (3.27)

где А - максимально допустимые потери на участок, дБ;

- затухание разъемного соединителя, дБ;

п - количество разъемных соединителей;

А_з - эксплуатационный запас на затухание кабеля с учетом будущих изменений его конфигурации, дБ;

a - километрическое затухание одномодового ОВ на расчетной длине волны, дБ/км;

Da - увеличение затухания ОВ при температуре воздуха ниже -40°С, дБ/км;

 - затухание неразъемного (сварного) соединения, дБ;

- строительная длина кабеля, км.

Максимально допустимые потери на участке - 33 дБ, затухание разъемного соединения - 0,4 дБ, разъемных соединителей нет, эксплуатационный запас - 4 дБ, увеличение затухания не превышает 0,01 дБ, затухание сварного соединения - 0,1 дБ, всего на участке. Строительная длина кабеля ОКМС - 4 км. Используя эти данные, определим значения участка регенерации для разных длин волн.

При длине волны 1310 нм длина регенерационного участка равна

При длине волны 1550 нм

Рассчитаем затухания участка связи. В настоящее время мультиплексоры снабжаются широким набором оптических линейных интерфейсов, работающих в различных диапазонах затухания. При окончательном выборе передающих модулей необходимо учитывать расстояние между узлами установки мультиплексоров и затухание участка. Затухание сигнала на регенерационном участке сети связи рассчитывается по формуле (3.28), дБ.

 (3.28)

где L_уч - длина участка по кабелю, км.

т - количество сварных соединений.

Используя формулу (3.28), проведем расчет затухания на участке длиной 61 км для длины волны 1,55 мкм.

Исходя из проекта волоконно-оптического кабеля участка, нам известно точно количество сварных соединений - 18. Так же мы добавляем две муфты, для отвода кабеля на станции Входной. Поэтому общее число сварных соединений равно 20. Рассчитаемся затухание для обоих случаев.

Сначала рассмотрим участок с восемнадцатью муфтами, то есть для исходных данных.

Затухание сигнала на регенерационном участке сети связи для длины волны 1,31 мкм равно

Затухание сигнала на регенерационном участке сети связи для длины волны 1,55 мкм равно

Как видно из расчета, полученные значения удовлетворяют условие максимально допустимого затухания на участке на обеих длинах волн.

Тогда, затухание сигнала на регенерационном участке сети связи для длины волны 1,31 мкм равно

Затухание сигнала на регенерационном участке сети связи для длины волны 1,55 мкм равно

На основании полученных расчетов можно сделать следующий вывод. Так как затухание сигнала на регенерационном участке при разных длинах волн меньше максимально допустимого затухания, то можно говорить о возможности врезания двух оптических муфт в рассматриваемый кабель ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2).

4. Проектируемая схема организации ВКС

На основании проектируемой волоконно-оптической линии связи необходимо организовать видеоконференцсвязь. Для этого необходимо соединить все точки в одну сеть.

На рисунках 4.1 и 4.2 представлены проектируемые схемы организации связи. Как видно из рисунка, делается отвод от кабеля ОКМС-А-2/4(2,4)Сп-8(2) в точке Муфта R1. Кабель проходит до поста ЭЦ, затем от поста ЭЦ идет в МППВ, от МППВ до ПЧ, затем в ЭЧ, от ЭЧ до ВЧД, который затем соединяется со зданием ДС. Здание ДС, в свою очередь, соединяется с резервным постом. В здание резервного поста так же заходит кабель со второй муфты. Таким образом, сеть зарезервирована в местах, необходимых для этого. Далее от здания резервного поста кабель идет до ПМС.

Конечные точки ВОК приходят в здания на оптические кроссы, например RW908FC-D-16SM, модель кросса зависит от количества портов, необходимых для использования. Затем оптический кросс соединяется с медиаконвертером AT-MC103XL через патч-корд SC/UPC-FC/UPC, откуда уже по витой паре происходит подключение в маршрутизатор Cisco 1803.

Далее маршрутизаторы соединяются, например, с коммутаторами и затем соединяются с конечными абонентами.

На ПК конечных абонентов устанавливается программа My Phone 3, при помощи которой осуществляется связь между абонентами.

Сервер устанавливается в ЛАЗе РЦС Омск.

Рисунок 4.1 - Проектируемая структурная схема подключения пользователей аудио- и видеоконференцсвязи

Рисунок 4.2 - Проектируемая схема СПД между предприятиями станции Входной (на ВОЛС)5 Анализ возможности улучшение параметров QoS путем подбора алгоритмов обработки для трафика с разными приоритетами

 

.1 Анализ программного обеспечения

Для повышения эффективности работы предприятия многие современные компании используют системы видеоконференцсвязи. Особенно это актуально для предприятий с территориально распределенной сетью филиалов и структурных подразделений. Одним из таких предприятий является ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»). Для организации ВКС может использоваться любая сеть передачи данных: Интернет, корпоративные сети, комбинированные структуры. Главным условием успешного выполнения задачи проведения видео совещаний является наличие достаточно широкой полосы пропускания на соответствующий период времени с малыми потерями и малыми задержками.

На базе ОАО «РЖД» существует внутренняя изолированная сеть передачи данных (СПД) для служебного пользования. Сеть охватывает все подразделения, дочерние общества и обособленные предприятия. Технологически сеть построена по стандартам и принципам сети Интернет, но не имеет с ней соединений.

Представляется возможным использование ресурсов этой сети для организации обмена видео-трафиком при сохранении гарантированной полосы пропускания для служебных программ, связанных с обеспечением информационного обмена для систем управления процессами перевозок (УПП).

Был проведен анализ передаваемого трафика на станции Омск. Он представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Анализ передаваемого трафика по критериям

ПО	Управление перевозочным процессом	Оперативный обмен данными	Критичность по времени доступа	Критичность к задержкам потоков
1 ГИД, ЦУМР и др.	+	+	Высокий	Высокий
2 ВКС	-	+	Высокий	Высокий
3 Электронная почта, Аутент Д	-	+	Высокий	Средний
4 ЕКАСУФР, ФР и др.	-	+	Средний	Высокий
5 Обмен по http протоколам	-	+	Средний	Средний
6 АИС заявки, учет ТЭР и др. информацион-ных систем	-	+	Средний	Средний
ПО	Управление перевозочным процессом	Оперативный обмен данными	Критичность по времени доступа	Критичность к задержкам потоков
7 Обновление АВ	-	-	Низкий	Низкий
8 Обновление ПО и прочие программы	-	-	Низкий	Низкий
9 Обмен данными между серверами (синхронизация хранилищ ПО и баз данных о перемещении сотрудников)	-	-	Очень низкий	Очень низкий

Во внимание брались следующие критерии: управление перевозочным процессом, оперативный обмен данными, критичность по времени доступа и критичность к задержкам потоков.

Как и в любой корпоративной сети, в данной сети существуют антивирусные и почтовые сервера, контроллеры домена, общие хранилища документов, базы данных служебных программ. Трафик каждой программы имеет свой приоритет и потребность в актуальности и оперативности данных. Так, например, доступ пользователей к клиент-серверным базам данных (БД) должен осуществляться в оперативном режиме по запросу. В то же время установка обновлений программного обеспечения (ПО) и синхронизация некоторых БД может быть распределена по времени на несколько часов. Что касается организации и проведения ВКС, то для обеспечения качественного соединения потребуется гарантированная полоса на период проведения конференции, в остальное время обмена данными между клиентами ВКС нет.

Таким образом, совмещая задачи требования гарантированной полосы пропускания для одних программ и оптимального использования СПД другими программами, стоит говорить не только о введении приоритетов для разных видов трафика, но и о динамическом перераспределении полосы пропускания, заданной для этих приоритетов.

Предлагается следующее разделение приоритетов по группам:

а) 1 приоритет - программы информационного обмена УПП;

б) 2 приоритет - видеоконференцсвязь, электронная почта, ЕКАСУФР;

в) 3 приоритет - служебные программы с обменом данными по запросу (почтовые клиенты, программы идентификации и авторизации, доступ к хранилищам рабочей и нормативно-справочной документации, программы финансово-экономического блока, высокоприоритетное общепользовательское ПО и др.);

г) 4 приоритет - программы обмена неоперативными данными с требованием актуальности до нескольких часов (обновление операционных систем и программ, передача вспомогательной информации большого объема);

д) 5 приоритет - программы обмена данными не критичными к актуальности и низкоприоритетный трафик.

Трафику каждого приоритета выделяется определенная гарантированная полоса пропускания, которая при появлении возможности может расширяться за счет свободной полосы более приоритетного трафика. Отличительной особенностью перераспределения полосы пропускания в данном варианте является возможность расширения канала не для одного следующего приоритета, а для всех нижеследующих пропорционально их значимости.

 

.2 Алгоритмы обработки трафика

Механизмы очередей используются в любом сетевом устройстве, где применяется коммутация пакетов - маршрутизаторе, коммутаторе локальной или глобальной сети, конечном узле [14].

Необходимость в очереди возникает в периоды временных перегрузок, когда сетевое устройство не успевает передавать поступающие пакеты на выходной интерфейс. Если причиной перегрузки является процессорный блок сетевого устройства, то необработанные пакеты временно помещаются во входную очередь, т. е. в очередь на входном интерфейсе. В случае, когда причина перегрузки заключается в ограниченной скорости выходного интерфейса (а она не может превышать скорость поддерживаемого протокола), то пакеты временно хранятся в выходной очереди.

Оценка возможной длины очередей в сетевых устройствах позволила бы определить параметры качества обслуживания при известных характеристиках трафика. Однако изменение очередей представляет собой вероятностный процесс, на который влияет множество факторов, особенно при сложных алгоритмах обработки очередей в соответствии с заданными приоритетами или путем взвешенного обслуживания разных потоков. Анализом очередей занимается специальная область прикладной математики - теория массового обслуживания (queuing theory), однако получить с ее помощью количественные оценки можно только для очень простых ситуаций, не соответствующих реальным условиям работы сетевых устройств. Поэтому служба QoS использует для поддержания гарантированного уровня качества обслуживания достаточно сложную модель, решающую задачу комплексно. Это делается с помощью следующих методов:

а) предварительное резервирование пропускной способности для трафика с известными параметрами (например, для средних значений интенсивности и величины блока пакетов);

б) принудительное профилирование входного трафика для удержания коэффициента нагрузки устройства на нужном уровне;

в) использование сложных алгоритмов управления очередями.

Чаще всего в маршрутизаторах и коммутаторах применяются следующие алгоритмы обработки очередей:

а) традиционный алгоритм FIFO;

б) приоритетное обслуживание (Priority Queuing), которое также называют «подавляющим»;

в) взвешенное справедливое обслуживание (Weighted Fair Queuing, WFQ).

Каждый алгоритм разрабатывался для решения определенных задач и поэтому специфическим образом воздействует на качество обслуживания различных типов трафика в сети. Возможно комбинированное применение этих алгоритмов.

Принцип алгоритма FIFO состоит в следующем. В случае перегрузки пакеты помещаются в очередь, а если перегрузка устраняется или уменьшается, пакеты передаются на выход в том порядке, в котором поступили («первым пришел - первым ушел», First In - First Out). Этот алгоритм обработки очередей по умолчанию применяется во всех устройствах с коммутацией пакетов. Он отличается простотой реализации и отсутствием потребности в конфигурировании, однако имеет принципиальный недостаток - дифференцированная обработка пакетов различных потоков невозможна. Очереди FIFO необходимы для нормальной работы сетевых устройств, но они не справляются с поддержкой дифференцированного качества обслуживания.

Рассмотри алгоритм PQ - очередь с приоритетами. Механизм приоритетной обработки трафика предусматривает разделение всего сетевого трафика на небольшое количество классов с назначением каждому классу некоторого числового признака - приоритета. Разделение на классы (классификация) может производиться разными способами.

Приоритеты могут назначаться не только коммутатором или маршрутизатором, но и приложением на узле-отправителе. Необходимо также учитывать, что каждое сетевое устройство может не согласиться с приоритетом, назначенным данному пакету в другой точке сети. В этом случае оно изменяет значение приоритета в соответствии с локальной политикой, хранящейся непосредственно на данном устройстве. Во избежание таких прецедентов следует использовать централизованные способы применения политики в сети, дабы обеспечить скоординированное функционирование устройств.

Пакеты могут разбиваться на очереди - классы по приоритетам в соответствии с типом сетевого протокола, например, IP, IPX или DECnet (заметим, что такой способ подходит только для устройств, работающих на втором уровне), на основании адресов получателя и отправителя и любых других комбинаций признаков, содержащихся в пакетах. Правила классификации пакетов на приоритетные классы являются составной частью политики управления сетью.

Конечный размер буферной памяти сетевого устройства предполагает некоторую предельную длину каждой очереди. Обычно по умолчанию всем приоритетным очередям отводятся буферы одинакового размера, но многие устройства разрешают администратору выделять каждой очереди индивидуальный буфер. Пакет, поступивший в то время, когда буфер заполнен, просто отбрасывается.

Поэтому приоритетное обслуживание обычно применяется в том случае, когда в сети есть чувствительный к задержкам трафик, но его интенсивность невелика, так что его наличие не слишком ущемляет остальной трафик. В частности, видеотрафик тоже требует первоочередного обслуживания, но имеет гораздо более высокую интенсивность. Для таких случаев разработаны алгоритмы управления очередями, дающие низкоприоритетному трафику некоторые гарантии даже в периоды повышения интенсивности высокоприоритетного трафика.

Взвешенное справедливое обслуживание (Weighted Fair Queuing, WFQ) это комбинированный механизм обслуживания очередей, сочетающий приоритетное обслуживание со взвешенным. Производители сетевого оборудования предлагают многочисленные собственные реализации WFQ, отличающиеся способом назначения весов и поддержкой различных режимов работы, поэтому в каждом конкретном случае необходимо внимательно изучить все детали поддерживаемого WFQ.

Наиболее распространенная схема предусматривает существование одной особой очереди, которая обслуживается по приоритетной схеме - всегда в первую очередь и до тех пор, пока все заявки из нее не будут исполнены. Эта очередь предназначена для системных сообщений, сообщений управления сетью и, возможно, пакетов наиболее критических и требовательных приложений. Во всяком случае, предполагается, что ее трафик имеет невысокую интенсивность, поэтому значительная часть пропускной способности выходного интерфейса остается другим классам трафика.

Остальные очереди устройство просматривает последовательно, в соответствии с алгоритмом взвешенного обслуживания.

Администратор может задать вес для каждого класса трафика аналогично тому, как это делается в случае взвешенного обслуживания. Вариант работы по умолчанию предусматривает для всех остальных классов трафика равные доли пропускной способности выходного интерфейса (за вычетом, оставшейся от приоритетного трафика).

 

.3 Расчет параметров качества обслуживания

Проведем сравнительный анализ основных параметров качества обслуживания (QoS) для дисциплин обслуживания PQ и CWBFQ в многоканальной системе массового обслуживания (СМО) с пуассоновским распределением входящего потока, экспоненциальным временем обслуживания при ограниченном буфере (по системе Кендела это СМО типа М/М/N:n). К основным параметрам QoS, характеризующих работу СМО М/М/N:n, относятся время ожидания в очереди, длина очереди и вероятность потерь при переполнении очереди.

При использовании дисциплины обслуживания с приоритетами PQ предположим, что классы сообщений, обозначаемые индексом р от 1 до r, пронумерованы в порядке уменьшения приоритета. Рассмотрим сообщение с приоритетом р, которое пребывает в систему в некоторый момент времени и через интервал  поступает на обслуживание, т. е. начинается его передача по каналу.

Получим выражение для  среднего времени ожидания сообщения с приоритетом р для многоканальной СМО с ожиданием и ограниченным буфером [15].  складывается из следующих компонентов: времена T_k, необходимые для обслуживания m_k сообщений с приоритетами k от 1 до р, уже ожидающих обслуживания в очереди к моменту поступления рассматриваемого сообщения, и времена Tґ_k (k = 1, 2, р-1), необходимые для обслуживания сообщений с более высоким приоритетом, которые могут поступить за интервал ожидания и будут обслужены раньше данного сообщения. Суммируя средние значения всех этих случайных величин по формуле (5.1), получим выражение для интервала ,с.

 , (5.1)

; . (5.2)

Подставляя в (5.1) выражения (5.2) и упрощая полученную зависимость, приведем окончательное выражение для расчета среднего значения времени ожидания пакета интервал , с, при использовании дисциплины обслуживания PQ

 , (5.3)

Длина очереди в случае рассматриваемой СМО М/М/N:n с ограниченной очередью, согласно, рассчитывается с учетом приоритетов по формуле (5.4), вероятность переполнения очереди - по (5.5)

, (5.4)

где n_k - емкость буфера k-го приоритета.

 (5.5)

Результаты расчетов по формулам (5.1) - (5.5) приведены ниже и показаны на рисунках 5.1 и 5.2.

Исходные данные: N = 60, n₁ = 40; n₂ = 30; n₃ = 20; м = 1000 c^-1, = 0,95.

Например, для второго приоритета в случае рассматриваемой СМО.

Тогда, длина очереди равна

Вероятность переполнения очереди при подстановке исходных данных

Во время ожидания обработки второго пакета приходит пакет с первым приоритетом, тогда длина очереди в случае рассматриваемой СМО равна

Рисунок 5.1 - Зависимость длительности ожидания от загрузки канала

Рисунок 5.2 - Зависимость длины очереди от загрузки канала

На рисунках 5.1 и 5.2 пунктирной линией для сравнения показана зависимость основных величин от загрузки канала для случая обслуживания FIFO, сплошной - соответствующие величины при дисциплине обслуживания PQ.

Как видно из расчетов, при использовании дисциплины обслуживания с приоритетами значительно улучшаются показатели QoS для трафика реального времени (приоритет 1). Время, затрачиваемое на обслуживание очереди второго и третьего приоритета при использовании дисциплины PQ, увеличилось.

Данный алгоритм имеет такие положительные стороны, как простота реализации и возможность малой задержки для пакетов высокоприоритетного потока, а также отрицательные, одна из которых влияние потоков друг на друга - если высокоприоритетная нагрузка будет постоянно поступать в очередь с высокой интенсивностью, то нагрузка остальных очередей будет блокирована. Следовательно, применение приоритетной дисциплины обслуживания оправдано, если заранее известно, что высокоприоритетный трафик имеет значительно меньшую интенсивность по сравнению с низкоприоритетным.

Данный отрицательный эффект можно нейтрализовать с помощью выделения каждому типу трафика фиксированной гарантированной полосы пропускания (в примере с помощью CBWFQ). В случае использования CBWFQ каждый пакет помещается в очередь соответствующего класса (приоритета). При этом для обслуживания каждой очереди выделяется пропускная способность r_i или определенное количество единиц канального ресурса N_k, что позволяет обеспечить минимальные гарантии по качеству обслуживания. В пределах одной очереди пакеты обслуживаются по принципу FIFO. Величина задержки в очереди вычисляется по формуле.

 (5.6)

Среднее число заявок в очереди из выражения

 (5.7)

Результаты расчетов по формулам (5.6) - (5.7) приведены ниже и на рисунках 5.3 и 5.4. Исходные данные: N₁ = 30; N₂ = 20; N₃ = 10; n₁ = 40; n₂ = 30; n₃ = 20; м = 1000 c^-1.

Рисунок 5.3 - Зависимость длительности ожидания от загрузки канала при WFQ

Рисунок 5.4 - Зависимость длины очереди от загрузки канала при WFQ

Приведенные графики на рисунках 5.3 и 5.4 показывают значительное улучшение параметров качества обслуживания при использовании WFQ по сравнению с PQ и FIFO.

Выводы: результаты расчетов показывают, что если загрузка канала не превышает 0,4, то влияние конкурирующих потоков минимально и можно использовать простейший алгоритм обработки очередей - FIFO. При увеличении загрузки канала, но невысокой доле трафика реального времени (около 10-15% от всего трафика) следует применить алгоритм PQ, в противном случае - CBWFQ или WFQ.

5. Обеспечение безопасности выполнения работ при эксплуатации сети видеоконференцсвязи с использованием ПЭВМ

5.1 Характеристика возможных опасных и вредных производственных факторов при обслуживании ПЭВМ

Опасные и вредные производственные факторы подразделяются по природе действия на следующие группы:

физические;

химические;

биологические;

психофизологические [16].

При работе с ПЭВМ на пользователя в той или иной степени могут воздействовать следующие физические факторы:

а) повышенные уровни переменного электромагнитного и электростатического полей;

б) повышенный уровень статического электричества;

в) повышенный уровень низкоэнергетического (мягкого) рентгеновского ионизирующего излучения;

г) повышенные уровни ультрафиолетового и инфракрасного излучения;

д) повышенное содержание положительных аэроионов в воздухе рабочей зоны;

е) пониженное содержание отрицательных аэроионов;

ж) аномальный уровень освещенности рабочей зоны;

з) повышенная яркость фрагментов светового изображения или света, попадающего в поле зрения пользователя;

и) повышенная неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя;

к) повышенная внешняя освещенность экрана;

л) повышенные пульсации светового потока источников света или светового потока, излучаемого экраном;

м) неблагоприятный для работы спектр излучения источников света;

н) повышенная временная нестабильность изображения; мерцание экрана;

о) изменение яркости свечения экрана; повышенная прямая блескость, вызванная попаданием в поле зрения работающего чрезмерно яркого п) света различных излучающих объектов;

р) повышенная отраженная блескость, обусловленная наличием зеркальных отражений (бликов), в том числе от экрана;

с) повышенный уровень шума;

т) аномальные температура, влажность и подвижность воздуха рабочей зоны;

у) повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

ф) пожар.

Наличие химических опасных и вредных факторов в помещениях с ПЭВМ в основном обусловлено широким применением полимерных и синтетических материалов для отделки интерьера, при изготовлении мебели, радиоэлектронных устройств и их компонентов, изолирующих элементов систем электропитания. Технология производства ПЭВМ предусматривает применение покрытий на основе лаков, красок, пластиков. При работе ПЭВМ нагреваются, что способствует увеличению концентрации в воздухе таких вредных веществ как формальдегид, фенол, полихлорированные бифенилы, аммиак, двуокись углерода, озон, хлористый винил.

К группе биологических вредных факторов, которые могут привести к заболеванию или ухудшению состояния здоровья пользователя, относится повышенное содержание в воздухе патогенных микроорганизмов, особенно в помещении с большим количеством работающих при недостаточной вентиляции, в период эпидемий.

Психофизиологические факторы, воздействующие на пользователя, приводят к его физическим и нервно-психическим перегрузкам.

Характерной при работе с ПЭВМ является такая физическая перегрузка, как длительное статическое напряжение мышц. Оно обусловлено вынужденным продолжительным сидением в одной и той же позе, часто неудобной, необходимостью постоянного наблюдения за экраном (напрягаются мышцы шеи, ухудшается мозговое кровообращение), набором большого количества знаков за рабочую смену (статическое перенапряжение мышц плечевого пояса и рук). При этом возникает также локальная динамическая перегрузка пальцев и кистей рук. Статическим перенапряжениям мышц способствуют неудовлетворительные эргономические параметры рабочего места и его компонентов (отсутствие подлокотников, пюпитра, подставки для ног), отсутствие возможности регулировки параметров рабочего стула, высоты рабочей поверхности стола, неудобное расположение клавиатуры и дисплея, отсутствие регламентированных перерывов, невыполнение специальных упражнений для снятия напряжения и расслабления мышечных групп плечевого пояса, рук, шеи, спины, улучшения кровообращения.

Нервно-психические перегрузки являются следствием информационного взаимодействия в системе «пользователь - ПЭВМ». Они обусловлены неудовлетворительными условиями зрительного восприятия изображения, несогласованностью параметров информационных технологий с психофизиологическими возможностями человека, необходимостью постоянного наблюдения за информационными символами, быстрого анализа динамично меняющейся информации, принятия на его основе адекватных решений и реализации соответствующих корректирующих воздействий.

К основным нервно-психическим перегрузкам относятся:

а) повышенные зрительные напряжения;

б) умственные и нервно-эмоциональные перегрузки;

в) длительная концентрация внимания; монотонность труда (однообразие трудового процесса, повторяемость операций, отсутствие возможности переключения внимания или изменения вида работы).

К факторам, приводящим к нервно-психическим перегрузкам, можно отнести повышенные пульсации световых потоков источников искусственного освещения и экрана ВДТ. Световые пульсации (даже незаметные для глаза) приводят к повышению общего и зрительного утомления, ухудшению зрительной работоспособности, снижению производительности труда. С уменьшением частоты пульсаций негативные эффекты усиливаются. К нервно-психическим перегрузкам приводит также низкочастотное (0…20 Гц) мерцание экрана, то есть кажущееся изменение яркости его свечения. Оно может появиться из-за взаимодействия пульсирующих световых потоков источников света и экрана.

Указанные факторы представляют достаточно широкий спектр физических и психофизических факторов, часть из которых по своему воздействию имеет разовый характер (электрический ток, пожарная опасность). Большинство же факторов постоянно воздействуют на всех без исключения пользователей ПЭВМ. Многие факторы, кажущиеся несущественными, при систематическом воздействии могут приводить к существенному снижению работоспособности и ухудшению здоровья пользователя [17].

 

.2 Эргономический анализ организации рабочего места оператора ЭВМ

Рабочее место для выполнения работ сидя организуют при легкой работе, не требующей свободного передвижения работающего, а также при работе средней тяжести в случаях, обусловленных особенностями технологического процесса. Рабочее место должно быть организовано в соответствии с требованиями стандартов, технических условий и (или) методических указаний по безопасности труда [18]. Конструкцией рабочего места должно быть обеспечено выполнение трудовых операций в пределах зоны досягаемости моторного поля. Зоны досягаемости моторного поля в вертикальной и горизонтальной плоскостях для средних размеров тела человека приведены на рисунке 6.1.

Элементами рабочего места оператора являются:

рабочий стол;

кресло;

подставка для ног;

телефонный аппарат;

устройства ввода-вывода (дисплей, клавиатура, мышь);

основное оборудование (системный блок);

дополнительное оборудование (принтер);

рабочая документация.

Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок размещения средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства. Моторное поле - это пространство рабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.

Максимальная зона досягаемости рук - это часть моторного поля рабочего места, ограниченная дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона - это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом. Выполнение трудовых операций "часто" и "очень часто" должно быть обеспечено в пределах зоны легкой досягаемости и оптимальной зоны моторного поля, приведенных на рисунке 6.2.

Рисунок 6.1 - Зона досягаемости моторного поля в вертикальной плоскости

Рисунок 6.2 -Зоны для выполнения ручных операций и размещения органов управления

При проектировании оборудования и организации рабочего места следует учитывать антропометрические показатели женщин (если работают только женщины) и мужчин (если работают только мужчины); если оборудование обслуживают женщины и мужчины - общие средние показатели женщин и мужчин. Конструкцией производственного оборудования и рабочего места должно быть обеспечено оптимальное положение работающего, которое достигается регулированием: высоты рабочей поверхности, сиденья и пространства для ног. При работе двумя руками органы управления размещают с таким расчетом, чтобы не было перекрещивания рук.

Органы управления на рабочей поверхности в горизонтальной плоскости необходимо размещать с учетом следующих требований:

а) очень часто используемые и наиболее важные органы управления должны быть расположены в зоне 1;

б) часто используемые и менее важные органы управления не допускается располагать за пределами зоны 2;

в) редко используемые органы управления не допускается располагать за пределами зоны 3.

Зоны приведены на рисунке 6.2

Модульными размерами рабочей поверхности стола для ПЭВМ, на основании которых должны рассчитываться конструктивные размеры, следует считать: ширину 800, 1000, 1200 и 1400 мм; глубину 800 и 1000 мм при нерегулируемой его высоте, равной 725 мм.

Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной - не менее 500 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм.

Конструкция рабочего стула должна обеспечивать следующие параметры:

а) ширину и глубину поверхности сиденья не менее 400 мм;

б) поверхность сиденья с закругленным передним краем;

в) регулировку высоты поверхности сиденья в пределах 400 - 550 мм и углам наклона вперед до 15 град., и назад до 5 град.;

г) высоту опорной поверхности спинки 300 ± 20 мм, ширину - не менее 380 мм и радиус кривизны горизонтальной плоскости - 400 мм;

д) угол наклона спинки в вертикальной плоскости в пределах плюс-минус 30 градусов;

е) регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в пределах 260 - 400 мм;

ж) стационарные или съемные подлокотники длиной не менее 250 мм и шириной 50 - 70 мм;

з) регулировка подлокотников по высоте над сиденьем в пределах 230 плюс-минус 30 мм и внутреннего расстояния между подлокотниками в пределах 350 - 500 мм.

Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные терминалы были ориентированны боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева [18]. При проектировании оборудования и организации рабочего места следует учитывать антропометрические показатели женщин (если работают только женщины) и мужчин (если работают только мужчины); если оборудование обслуживают женщины и мужчины - общие средние показатели женщин и мужчин. Очень часто используемые средства отображения информации, требующие точного и быстрого считывания показаний, следует располагать в вертикальной плоскости под углом плюс-минус 15° от нормальной линии взгляда и в горизонтальной плоскости под углом плюс-минус 15° от сагиттальной плоскости. Зоны зрительного наблюдения в вертикальной плоскости показаны на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 - Зоны зрительного наблюдения в вертикальной плоскости

Часто используемые средства отображения информации, требующие менее точного и быстрого считывания показаний, допускается располагать в вертикальной плоскости под углом плюс-минус 30° от нормальной линии взгляда и в горизонтальной плоскости под углом плюс-минус 30° от сагиттальной плоскости. Редко используемые средства отображения информации допускается располагать в вертикальной плоскости под углом плюс-минус 60° от нормальной линии взгляда и в горизонтальной плоскости под углом плюс-минус 60° от сагиттальной плоскости (при движении глаз и повороте головы). Зоны зрительного наблюдения в горизонтальной плоскости изображены на рисунке 6.4 [18].

Рисунок 6.4 - Зоны зрительного наблюдения в горизонтальной плоскости

Эргономические требования к производственному оборудованию должны устанавливаться к тем его элементам, которые сопряжены с человеком при выполнении им трудовых действий в процессе эксплуатации, монтажа, ремонта, транспортирования и хранения производственного оборудования.

5.3 Технические средства и организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность обслуживания ПЭВМ

Уровни физических, химических и биологических опасных и вредных производственных факторов, генерируемых производственным оборудованием в рабочую зону, а также воздействующих на работающего при непосредственном контакте с элементами конструкции, должны соответствовать требованиям безопасности, установленным нормативно-технической документацией, утвержденной в установленном порядке.

Входящие в конструкцию производственного оборудования специальные технические и санитарно-технические средства (ограждения, экраны, вентиляторы и др.), обеспечивающие устранение или снижение уровней опасных и вредных производственных факторов до допустимых значений, не должны затруднять выполнение трудовых действий.

Конструкция производственного оборудования должна обеспечивать оптимальное распределение функций между человеком и производственным оборудованием с целью обеспечения безопасности, ограничения тяжести и напряженности труда, а также обеспечения высокой эффективности функционирования системы «человек - производственное оборудование».

Конструкция производственного оборудования должна обеспечивать такие физические нагрузки на работающего, при которых энергозатраты организма в течение рабочей смены не превышали бы 1046,7 кДж/ч (250 ккал/ч).

Техническими средствами, обеспечивающими безопасность обслуживания оборудования могут быть:

а) мониторы ПЭВМ должны быть оснащены защитными экранами;

б) защитные очки для пользователя ПЭВМ;

в) защитное заземление (зануление) в соответствии с техническими требованиями эксплуатации;

г) средства защиты от лазерного излучения такие как: ограждения, защитные экраны, блокировки и автоматические затворы, кожухи, защитные очки <#"599054.files/image123.gif">, (7.1)

где З_СМР - затраты на строительно-монтажные работы в рублях;

З_ОБ - затраты на оборудование, инвентарь, инструменты в рублях;

З_ПЗ - прочие затраты, в рублях.

Для начала рассчитаем строительно-монтажные работы. Они включают в себя стоимость и монтаж оборудования, проверку работоспособности после завершения работ и т д.

Строительно-монтажные работы рассчитываются по формуле (7.2).

, (7.2)

где, З_К - затраты на кабель в рублях;

З_ОК - затраты на оптические кроссы в рублях;

З_МК - затраты на медиаконвертеры в рублях;

З_М - затраты на оптические муфты в рублях;

З_Р - затраты на работы, включающие строительство, монтаж в рублях.

Чтобы посчитать затраты на кабель, необходимо знать длину участка. Для обвязки необходимых нам предприятий станции Входной нам потребуется 6,51 километра кабеля. Необходимо учитывать пятнадцати процентный запас кабеля, с ним общая длина кабеля равна 7,50 километров.

Так как строительная длина кабеля равна 4 километра, то понадобится две строительных длины кабеля ДПОд П 8 А 2 (4) 4 кН.

Тогда стоимость кабеля будет равна следующему значению.

 

Для согласования оптического кабеля с последующим оборудованием необходимы оптические кроссы. Они бывают различных видов для волокна разного вида (одномодового, многмодового), с различным количеством портов, в зависимости от количества оптических волокон.

В проекте для согласования кабеля с последующим оборудованием -медиаконвертером - в разных зданиях применяются разные оптические кроссы. В зданиях центрально поста, МППВ, ПЧ, ЭЧ, ВЧД и на резервном посту устанавливаем оптические кроссы марки ПТ-Плюс типа RW908FC-D-16SM на 16 оптических волокон. Такой же 2 оптический кросс устанавливаем в доме связи. В здании ПМС устанавливаем оптический кросс W907-FC-D-12SM на 12 оптических волокон. В здании ДС будем использовать оптический кросс той же марки ТВ-Плюс, но рассчитанный уже для 24 оптических волокон - КН-24-FC(ST) / SC.

Затраты на оборудование включают в себя затраты на оптические кроссы, на медиаконвертеры, затраты на оптические муфты и затраты на прочее оборудование и инструменты. Затраты на оборудование рассчитаем по формуле

Рассчитаем общую стоимость затрат на оптические кроссы.

Далее произведем расчет затрат для медиаконвертеров. Они используются везде однотипные. Таким образом, нам понадобится 18 медиаконвертеров.

Для организации ВОЛС на предприятиях станции Входной необходимо врезать две оптические муфты типа МОГ-С-23-1К4845. Тогда, общая стоимость, затрачиваемая на муфты, будет равна следующему значению.

Патч-корды необходимы для соединения между медиаконвертерами и оптическими кроссами. С учетом резерва, число патч-кордов определяется как количество медиаконвертеров, умноженное на 4.

Затраты на работы, включающие строительство, монтаж другие виды работ на один километр за базисный 2000 год примерно равны 100 тысяч рублей. Таким образом, данную сумму мы умножаем на длину участка 6,51 километра и на поправочный индекс 3,4.

Индексы применяются к сметной документации, составленной в базисном уровне цен по состоянию на 1 января 2000 года на основе отраслевой сметно-нормативной базы ОСНБЖ-2001. Индексы разработаны в соответствии с федеральными и отраслевыми нормативными документами, предусмотренными сметно-нормативной базой ценообразования. Сборник текущих индексов изменения сметной стоимости строительства, реконструкции и капитального ремонта объектов капитального строительства железных дорог ОАО «РЖД» постоянно обновляется. Последний издан в феврале 2012 года.

Затраты на работу с учетом поправочного индекса 3,4 за километр равны

С учетом поправочного индекса и учетом длины участка затраты на работы равны следующему значению

Сложив все выше рассчитанные затраты, определим стоимость строительно-монтажных работ (таблица 7.1).

Таблица 7.1 - Стоимость строительно-монтажных работ

Наименование	Цена за единицу измерения, р./ед.	Общая цена, р.
Оптический кабель ДПОд П 8 А 2 (4) 4 кН за строительную длину (4км), барабан	142 400	284 800
Оптический кросс W907-FC-D-12SM, шт	4 800	4 800
Оптический кросс RW908FC-D-16SM, шт	4 800	33 600
Оптический кросс КН-24-FC(ST) / SC, шт	4 700	4 700
Медиаконвертер AT-MC103XL, шт	3 700	66 600
Наименование	Цена за единицу измерения, р./ед.	Общая цена, р.
Оптические муфты МОГ-С-23-1К4845, комплект	1 706	3 412
Патч-корд переходной FC/UPC-SC/UPS 3 м, шт	100	7 200
Затраты на работу, км	340 000	2 169 200
Итого строительно-монтажные работы	-	2 574 312

Затраты на оборудование и инвентарь с учетом поправочных индексов и прочие затраты рассчитаем как стоимость пуско-наладочных работ, которые равны 5000 рублей на узел, исходя из стоимости, типа оборудования и классификации работы. Так же сюда будут входить расходы на резервное оборудование. В эксплуатационный запас медиаконвертеров необходимо взять чуть меньше трети их общего количества. Таким образом, 4 медиаконвертера идут в запас.

Тогда, для девяти узлов пуско-наладочные работы будут равны следующему значению.

Таким образом, рассчитаем стоимость строительства ВОЛС между предприятиями станции Входной, исходя из формулы (29).

Полная стоимость строительства приведена в таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Стоимость строительства ВОЛС

Наименование	Общая цена, р.
Строительно-монтажные работы	2 574 312
Пуско-наладочные работы	59 800
Итого стоимость строительства	2 634 112

 

.3 Затраты на организацию видеоконференцсвязи

В затраты на организацию видеоконференцсвязи включаются затраты на web-камеры, сервер видеоконференцсвязи. Они рассчитываются по формуле (7.3).

, (7.3)

где, З_К - затраты на web-камеры;

З_С - затраты на сервер;

З_ПО - затраты на программное обеспечение.

Для организации видеосвязи необходимо на уже имеющиеся и функционирующие персональные компьютеры работников, в данном случае для двух абонентов из предприятия - начальника и заместителя начальника - ставим web-камеры. Например, это могут быть камеры Logitech Webcam С905. Так как необходимо организовать связь с восьмью предприятиями, То нам потребуется 16 web-камер.

Для обработки аудио и видео данных нужны хорошие процессорные данные сервера-компьютера. На этот компьютер устанавливается необходимое ПО, так как через него и происходит организация видеоконференций. Средняя стоимость сервера будет равна 40 тысячам рублей. Программное обеспечение устанавливается бесплатное, соответственно затрат на него нет.

Тогда, исходя из формулы (7.3), затраты на организацию видеоконференцсвязи раны следующему значению

 

.4 Общая стоимость проекта

Себестоимость представляет собой издержки предприятия на производство и реализацию, выраженные в денежной форме. Себестоимость органически связана с такими экономическими категориями, как прибыль и рентабельность производства.

Себестоимость продукции как обобщающий показатель имеет исключительно важное значение для экономики предприятия.

В соответствии с Положением в состав себестоимости включаются материальные затраты, расходы на оплату труда, отчисления на социальные нужды, амортизационные отчисления на восстановление и прочие затраты [21].

Чтобы узнать общую стоимость проекта, необходимо сложить стоимость строительства ВОЛС с затратами на организацию видеоконференцсвязи.

Таким образом, примерная стоимость для организации видеоконференцсвязи для предприятий станции Входной составит следующую сумму

Заключение

Целью дипломного проекта являлась организация аудио- видеоконференцсвязи на участке Западно-Сибирской железной дороги. Для примера была взята станция Входная и находящие на ней предприятия, такие как ШЧ, центральный пост, МППВ, ЭЧ, ПЧ, ВЧД, ДС, резервный пост, ПМС.

Прежде всего, были изучены существующие системы передачи данных, по которым возможна организация видеоконференций. В результате анализа, был сделан вывод о целесообразности развития СПД, в связи с невозможностью организации видеоконференцсвязи по нескольким причинам. Во-первых, видео трафик требует высокого приоритета, таким образом, при организации видеоконференций, остальной трафик примет более низкий приоритет, что недопустимо для железных дорог. Но существующая сеть за счет использования модемных соединений не располагает нужными ресурсами для организации видеоконференцсвязи. Во-вторых, использование существующих сетей ВОЛС (сетей ЕСМА) так же невозможно за счет узких мест. Поэтому встает вопрос о целесообразности строительства дополнительных трасс ВОЛС.

Был проведен анализ ПО для организации видеоконференцсвязи и выбрано наиболее подходящее - MyPhone. Эта программа является достаточно простой с достаточно хорошими характеристиками. В качестве ПО для сервера выбрана программа OpenMCU, которое ставится на операционную систему Linux.

Затем была спроектирована ВОЛС. От существующей волоконно-оптической линии Петрушенко-Московка необходимо сделать два ответвления. Таким образом, схема является зарезервированной, и имеет топологию объемное кольцо. Т.е. при выходе из строя оборудования или при повреждении кабеля, сеть все равно будет работать. Кабель выбран ДПОд П 8 А 2 (4) 4 кН.

Для проектируемой схемы было подобрано необходимое оборудование, а именно, оптические кроссы, медиаконвертеры и соединяющие их патч-корды; оптические муфты.

Спроектирована кабельная схема, схема подключения оборудования.

Произведен анализ ПО, передающихся по СПД ОАО «РЖД», рассмотрены алгоритмы обработки трафика, произведен расчет параметров качества обслуживания. Сделаны вывода о целесообразности применения разных алгоритмах обработки трафика при разных его видах.

Раскрыта тема обеспечения безопасности при выполнении работ при эксплуатации видеоконференцсвязи с использованием ПЭВМ.

Произведен экономический расчет стоимости проекта. Составлены краткие сметы затрат.

Библиографический список

1 Официальный сайт компании ООО «Видеотехнологии». Определение видеоконференцсвязи (Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки.).

Справочник по маркировке, назначению и конструктивным особенностям оптических (оптоволоконных) кабелей связи производства Российской Федерации, Украины и Белоруссии. Расшифровка маркировки кабеля ОКМС (#"599054.files/image137.gif">

Рисунок А.1 - Существующая схема СПД между предприятиями станции Входной

Схема прохождения кабеля ДПОд П 8 А 2 (4) 4 кН

 

Рисунок А.2 - Схема прохождения кабеля ДПОд П 8 А 2 (4) 4 кН

Схема кабельного ввода на проектируемом участке

Рисунок А.3 - Схема кабельного ввода на проектируемом участке

Рисунок А.4 - Проектируемая структурная схема подключения пользователей аудио- и видеоконференцсвязи

Проектируемая схема СПД между предприятиями станции Входной (на ВОЛС)

Рисунок А.5 - Проектируемая схема СПД между предприятиями станции Входной (на ВОЛС)