|
Термин, сокращение
|
Описание
|
|
МССС
|
Мультисервисная сеть связи
|
|
ПО
|
Программное Обеспечение
|
|
ПУ
|
Периферийный узел МССС
|
|
ПУЭ
|
Правила устройства электроустановок
|
|
РС
|
Региональный Сегмент
|
|
УА
|
Узел агрегации
|
|
УД
|
Узел доступа
|
|
ЧНН
|
Час наибольшей нагрузки
|
|
ЦУ
|
Центральный узел регионального сегмента МССС
|
|
ШПД
|
Широкополосный доступ к услугам МССС
|
|
ЭПУ
|
Электропитающая установка
|
|
DSL
|
англ.Digital subscriber line - цифровая абонентская линия
|
|
DSLAM
|
англ.Digital subscriber line access concentrator -
концентратор цифровых каналов абонентского доступа
|
|
DWDM
|
Dense Wavelength-division multiplexing. Плотные системы
Спектрального уплотнения каналов. Системы с разносом каналов не менее 100
ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 32 каналов
|
|
FTTx
|
англ. Fiber To The x - подмножество технологий построения
сетей доступа, обеспечивающих подключение абонентов с использованием
оптоволоконного кабеля
|
|
GE
|
англ.Gigabit Ethernet - расширение стандарта IEEE 802.3 Ethernet
|
|
HD
|
High definition - видео высокой четкости
|
|
IETF
|
англ. Internet Engineer Task Force - организация по развитию сети
Интернет
|
|
IP
|
англ. Internet Protocol - Интернет протокол
|
|
IP-TV
|
Телевещание по сетям IP
|
|
IP VPN
|
англ. Virtual Private Network - Виртуальная частная сеть
3-го уровня OSI
|
|
ISP
|
англ. Internet Service Provider - Сервис-провайдер Интернет
услуг
|
|
ITU-T
|
International Telecommunications Union-Telecommunications
standardization sector - Международный Союз Электросвязи - Сектор
стандартизации для телекоммуникаций; выпускает "рекомендации" для
стандартных протоколов. Раньше назывался CCITT.
|
|
L2
|
Layer 2 ISO OSI. Второй уровень модели МЭК межсетевого
взаимодействия
|
|
L3
|
Layer 3 ISO OSI. Третий уровень модели МЭК межсетевого
взаимодействия
|
|
OSI
|
Open Systems Interconnection - взаимодействие открытых
систем
|
|
QoS
|
Quality of Service - Качество обслуживания - Концепция,
обеспечивающая выделение сетевых ресурсов, необходимых для работы приложения.
|
|
RFC
|
англ. Request for Comments, RFC - документ из серии
пронумерованных информационных документов Интернета, содержащих технические
спецификации и Стандарты
|
|
SDH
|
Synchronous Digital Hierarchy - Синхронная цифровая иерархия
|
|
STM
|
Synchronous Transfer Mode - Синхронный транспортный модуль
|
|
STM-1
|
Synchronous Transfer Mode STM-1
(155 Mb/s, SDH) - Синхронный транспортный модуль STM-1 (155 Мбит/с, SDH)
|
|
STM-4
|
Synchronous Transfer Mode STM-4
(622 Mb/s, SDH) - Синхронный транспортный модуль STM-4 (622 Мбит/с, SDH)
|
|
STM-16
|
Synchronous Transfer Mode STM-16
(2,5 Gb/s, SDH) - Синхронный транспортный модуль STM-16 (2,4 Гбит/с, SDH)
|
|
STM-64
|
Synchronous Transfer Mode STM-64
(10 Gb/s, SDH) - Синхронный транспортный модуль STM-64 (10 Гбит/с, SDH)
|
|
TCP
|
Transmission Control Protocol - Протокол 4-го уровня ЭМВОС.
|
|
TDM
|
Time-division multiplexing - Временное мультиплексирование
|
|
UTP
|
англ. Unshielded twisted pair - незащищенная витая пара
|
|
VoD
|
Видео по требованию
|
|
VoIP
|
Voice over IP. Технология передачи голосовых сигналов по
протоколу IP.
|
|
VLAN
|
Virtual Local Ara Network - Виртуальная частная сеть
|
|
VoIP
|
англ. Voice over IP- система связи, обеспечивающая передачу
речевого сигнала по сетям IP
|
|
VPN
|
Virtual Private Network. Виртуальная частная сеть -
название семейства технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько
сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети (например Интернет).
|
|
WAN
|
Wide Area Network - Глобальная сеть.
|
Введение
В настоящее время передаваемый объем информации постоянно возрастает. Это
в первую очередь связано с развитием глобальной сети Internet. Россия, по
итогам прошедшего года, показала стремительный рост числа абонентов,
использующих ШПД. По данному параметру, наша страна находится в числе лидеров.
Всё возрастающие объёмы передаваемой информации, накладывают определенные
требования к сетям передачи данных. Операторы связи для того, что бы оставаться
конкурентоспособными должны отдавать себе отчет, что их сети связи нуждаются в
постоянной модернизации. Постоянное, планомерное обновление оборудования, внедрение
новых технологий, позволяет наращивать абонентскую базу, увеличивать скорость
соединения, а так же расширять спектр услуг и сервисов.
Любая мультисервисная сеть нуждается в качественном «транспорте».
Транспортные сети объединяют разнесенные в пространстве сегменты МССС. Они
должны обладать большой пропускной способностью для передачи разнородного
трафика, а так же надежностью, так как любая авария на сегменте такой сети
может привести к потере огромного количества информации. Транспортная сеть
должна своевременно модернизироваться и расширяться, иначе любые нововведения
на МССС будут неэффективны.
Перед непосредственной модернизацией узлов МССС, необходимо
модернизировать транспортную сеть, для того что бы она соответствовала тем
требованиям по пропускной способности, надежности, масштабируемости и
расширяемости, которые будут предъявляться к ней мультисервисной сетью уже
после её модернизации.
1. Постановка задачи. Обзор технологий передачи данных на магистральных
линиях связи
1.1 Цели и задачи дипломного проекта
Целью данного дипломного проекта является разработка проекта модернизации
участка транспортной сети оператора, а также пуско-наладку нового оборудования.
Задачи дипломного проектирования:
Изучить техническое состояние участка транспортной сети, подлежащего
модернизации.
Оценить параметры существующей линии связи.
Рассчитать объемы передачи данных на модернизируемом участке сети.
Обосновать выбор нового оборудования.
Выбрать место размещения оборудования.
Осуществить настройку нового оборудования.
Провести необходимые тесты оборудования и линии.
.2 Обзор, анализ и сравнение технологий передачи данных на магистральных
линиях связи
1.2.1 Временное мультиплексирование
Полоса пропускания оптического волокна значительно шире, чем требуется на
практике любому отдельно взятому приложению. Необходимость максимально
эффективно использовать возможности передачи информации по оптическому волокну
послужила толчком для интенсивных исследований.
Первой стали применять технологию TDM, которая широко используется в
обычных системах электросвязи. Эта технология предусматривает объединение
нескольких входных низкоскоростных каналов в один составной высокоскоростной
канал. Входные каналы по очереди модулируют высокочастотную несущую в течение
выделенных им коротких промежутков времени (тайм-слотов), которые периодически
повторяются. Например, в течение первого тайм-слота несущая модулируется первым
входным каналом, в течение второго - вторым, в течение третьего - третьим, в
течение четвертого - четвертым, в течение пятого - снова первым, в течение
шестого - снова вторым и т. д. в соответствии с рисунком 1.1 [10].
Рисунок 1.1 - Принцип передачи информационных каналов в системах TDM
Мультиплексор на одной стороне канала связи собирает данные со всех
источников и передает их по волокну в течение соответствующих тайм-слотов.
Демультиплексор на другой стороне линии связи выделяет тайм-слоты, считывает
данные и передает их соответствующим пользователям уже в виде единых выходных
потоков.
Использование технологии TDM позволило увеличить пропускную способность
волоконно-оптических линий связи до 10 Гбит/с. Линии со скоростью 10 Гбит/с
будут постепенно заменять первоначально использовавшиеся системы TDM со
скоростью 2,5 Гбит/с. Скорость передачи 10 Гбит/с в некотором роде
разграничивает два типа систем TDM. Выше этой скорости некоторые основные
характеристики оптического волокна - поляризационная модовая дисперсия,
хроматическая дисперсия - начинают значительно влиять на качество передачи и
должны приниматься во внимание при разработке систем связи. Это является
серьезным препятствием для ведущихся в настоящее время разработок систем TDM со
скоростями передачи 40 Гбит/с и выше. Кроме того, для дальнейшего увеличения
скорости требуются новые методы модуляции лазерного излучения, что ведет к
росту сложности и стоимости приемопередающего оборудования [10].
Несмотря на все трудности, скорость передачи в цифровых сетях связи
постоянно растет. В 1999 году была достигнута скорость 40 Гбит/с (уровень
STM-256). Несмотря на то, что коммерческое внедрение линий связи уровня STM-256
маловероятно до конца 2001 года, крупнейшие телекоммуникационные компании уже
сообщили о проведении успешных лабораторных испытаний систем передачи со
скоростью 40 Гбит/с на линиях связи протяженностью 100 км и более.
Экспериментальные линии связи уровня STM-256 пока еще не в полном объеме
поддерживают функции ввода и вывода каналов ADM (Add/Drop Multiplexing) и
кросс-коммутации [10].
Ожидается скорое появление на рынке оборудования цифровых систем передачи
SDH/SONET, обеспечивающих мультиплексирование потоков уровня STM-16 и STM-64 в
высокоскоростные потоки уровня STM-256. По всей видимости, первые линии связи
уровня STM-256 будут применяться в сетях городского и регионального масштаба.
По мере увеличения дальности передачи и появления более совершенных методик
компенсации различных негативных факторов линии связи уровня STM-256 будут
находить все более широкое применение. Возможно, в некоторых случаях для
увеличения дальности таких линий связи коммерчески более выгодно будет использовать регенерацию сигнала.
Одной из перспективных технологий сверхдальней связи считается солитонная
передача данных. Солитон - это особый вид светового импульса, который при
распространении в определенной среде, и в частности - оптическом волокне,
сохраняет свою форму (преимущественно гауссову). При усилении солитона через
равные расстояния, теоретически он может распространяться сколь угодно далеко.
Это связано с тем, что показатель преломления среды, в которой распространяется
солитон, имеет небольшую добавку, которая квадратично зависит от мощности
сигнала. При малых мощностях сигнала этой добавкой можно пренебречь. Однако при
распространении солитона, представляющего собой волновой пакет большой
мощности, нелинейные явления и хроматическая дисперсия при определенных
условиях могут компенсировать изменения формы солитона. При этом солитон
обладает исключительной стабильностью параметров распространения и
устойчивостью к внешним возмущениям. Несмотря на то, что дальность
распространения солитонов и ограничена затуханием сигнала в волокне, эта
технология может успешно применяться для передачи сигналов большой мощности на
большие расстояния. При солитонной передаче сигналов используют кодирование с возвращением
к нулю в соответствии с рисунком 1.2 [10].
Рисунок 1.2 - Кодирование с возвращением к нулю
Независимо от того, станет ли технология TDM универсальным протоколом,
таким как IP, или будет адаптирована в соответствии со стандартами SONET/SDH, в
ближайшие годы ее будут использовать многие операторы. «Второе дыхание»
технологии TDM обеспечили успехи в изучении солитонов. Какие бы проблемы не
возникали в технологии TDM и какие бы пути их решения не использовались, ни
одна существующая технология не может заменить ее в настоящее время. Однако
технология WDM может использоваться параллельно с технологией TDM для повышения
ее эффективности.
1.2.2 Волновое мультиплексирование WDM
В технологии WDM нет многих ограничений и технологических трудностей,
свойственных TDM. Для повышения пропускной способности, вместо увеличения
скорости передачи в едином составном канале, как это реализовано в технологии
TDM, в технологии WDM увеличивают число каналов (длин волн), применяемых в
системах передачи.
Рост пропускной способности при использовании технологии WDM
осуществляется без дорогостоящей замены оптического кабеля. Применение
технологии WDM позволяет сдавать в аренду не только оптические кабели или
волокна, но и отдельные длины волн, то есть реализовать концепцию «виртуального
волокна». По одному волокну на разных длинах волн можно одновременно передавать
самые разные приложения - кабельное телевидение, телефонию, трафик Интернет,
“видео по требованию” и т.д. Как следствие этого, часть волокон в оптическом
кабеле можно использовать для резерва.
Применение технологии WDM позволяет исключить дополнительную прокладку
оптических кабелей в существующей сети. Даже если в будущем стоимость волокна
уменьшится за счет использования новых технологий, волоконно-оптическая
инфраструктура (проложенное волокно и установленное оборудование) всегда будет
стоить достаточно дорого. Для ее эффективного использования, необходимо иметь
возможность в течение долгого времени увеличивать пропускную способность сети и
менять набор предоставляемых услуг без замены оптического кабеля. Технология
WDM предоставляет именно такую возможность.
Технология WDM пока применяется в основном на линиях связи большой
протяженности, где требуется большая полоса пропускания. Сети городского и
регионального масштаба и системы кабельного телевидения потенциально также
являются широким рынком для технологии WDM [10].
Необходимость эффективно использовать проложенный кабель привела к
значительному увеличению числа каналов, передаваемых по одному волокну, и
уменьшению расстояния между ними. В настоящее время системы с частотным
интервалом между каналами 100 ГГц (~ 0,8 нм) и меньше называют системами
плотного волнового мультиплексирования DWDM. Теоретически возможна передача в
любом диапазоне длин волн, однако практические ограничения оставляют для
использования в системах WDM узкий диапазон в окрестности длины волны 1550 нм.
Но даже этот диапазон предоставляет огромные возможности для передачи данных
[10].
Многочисленные преимущества систем DWDM отражаются на их цене. Во-первых,
становятся исключительно важными многие свойства оптических компонентов и
характеристики оптического кабеля. Во-вторых, требования к архитектуре сети и
выбору компонентов систем WDM являются более жесткими, чем, например, для
систем TDM уровня STM-16.
Совместное применение технологий TDM и WDM позволяет значительно
расширить спектр предоставляемых услуг, оставляя практически без изменений
большую часть имеющегося оборудования. Применение технологии WDM дает
многочисленные преимущества, однако требует высокого уровня подготовки
технического персонала и современного контрольно-измерительного оборудования.
1.2.3 Сравнение WDM и TDM
Обе технологии WDM и TDM применяются для увеличения информационной
пропускной способности сети. Хотя они не исключают, а скорее дополняют друг
друга, можно сравнить такие их характеристики, как гибкость структуры линий
связи, скорость передачи и влияние на относительный уровень ошибок по битам.
Гибкость структуры линий связи
В принципе, технология TDM дает возможность передачи по линии связи
каналов, разнородных по типу передаваемых данных. Технология TDM позволяет
разделить волоконно-оптический кабель на множество каналов, по которым с
различными скоростями передаются различные типы трафика. Возможны различные
способы распредлеления тайм-слотов. Они могут быть постоянно закреплены за
определенными приложениями или выделяться по требованию DAMA (Demand Assignment
Multiple Access). Можно изменять продолжительность тайм-слотов или полностью
их сключить. В последнем случае данные передаются в виде отдельных пакетов,
каждый из которых включает адрес источника и отправителя статистическое
мультиплексирование). Несмотря на все эти возможности, технология TDM работает
лучше всего, когда по всем логическим каналам передается один тип трафика, а все
тайм-слоты имеют одинаковую продолжительность и постоянно закреплены за
отдельными каналами. Этот вариант технологии TDM достаточно прост в реализации
и управлении, и его эксплуатационные издержки также меньше.
В технологии WDM каналы полностью независимы, а потому она дает большую
гибкость, чем технология TDM. Технология WDM позволяет без каких-либо
трудностей передавать по линии связи множество каналов, тип трафика и скорость
передачи данных в каждом из которых может существенно различаться. По различным
каналам WDM в одном волокне может передаваться трафик Ethernet
(10/100/1000Мбит/с), цифровое видео и тестовые сигналы, и эта система будет
легко управляться [10].
Добавление новых каналов в существующую систему WDM не вызывает проблем и
не требует заново распределять все тайм-слоты, как в технологии TDM.
Скорость передачи
В технологии TDM пропускная способность увеличивается за счет увеличения
скорости передачи битов в линии связи. Насколько быстрой может быть сделана эта
скорость - в пределах определенных фундаментальных ограничений оптического
волокна - зависит от используемых электронных компонентов. Чтобы получать
данные от каждого источника, хранить их, передавать втечение соответствующих
тайм-слотов, считывать и корректно доставлять получателю, требуется применение
цифровых интегральных схем. Все эти цифровые компоненты должны работать со
скоростью, равной или близкой к суммарной скорости передачи линии связи. То
есть, для каждого канала, независимо от его пропускной способности, должно быть
установлено электронное оборудование, способное поддерживать полную пропускную
способность линии связи.
Оптическое волокно позволяет передавать данные со скоростью в несколько
Tбит/с, в то время как коммерчески доступные цифровые электронные устройства в
настоящее время выполняют лишь порядка 1 миллиарда операций в секунду (1
Гбит/с). Несмотря на то, что быстродействие электронных устройств продолжает
расти, технология TDM всегда будет иметь экономические ограничения из-за
необходимости установки на каждый канал самого современного оборудования. Едва
ли с помощью технологии TDM когда-либо будет достигнута суммарная скорость
передачи по линии связи, соизмеримая с огромной пропускной способностью
волоконно-оптического кабеля. Это ограничение касается как глобальных, так и
локальных сетей передачи данных.
Хотя к оконечному электронному оборудованию для отдельных каналов WDM и
предъявляются определенные требования, как и в системах TDM, все остальное
оборудование в канале может поддерживать только скорость передачи по этому
каналу, а не полную скорость составного сигнала. Таким образом, полная
пропускная способность линии связи не ограничена скоростью работы используемых
электронных устройств. При необходимости, полную пропускную способность можно
увеличить в любой момент, просто добавив в существующую систему WDM несколько
каналов. Самую быструю линию связи TDM, которую только можно создать с
использованием наиболее современной техники, в системе WDM можно передавать как
один из многих каналов. Технология WDM позволяет достичь суммарной скорости
передачи по линии связи, которая сопоставима с огромной пропускной
способностью, предоставляемой оптическим волокном.
В этой главе мы рассказали об основных элементах, из которых строятся
системы DWDM, а также описали, как совместное использование технологий TDM и
DWDM позволяет во много раз увеличить пропускную способность линии связи. С
разработкой и появлением систем DWDM возникли и новые методы тестирования и
контроля, позволяющие убедиться, что каждый компонент и набор компонентов
работают корректно и обеспечивают заданные характеристики [25].
.3 Обзор стандартов в области построения магистральных линий связи
DWDM
Стремительное развитие технологии DWDM и возрастающая необходимость
использовать ее преимущества на практике привели к тому, что множество
национальных и международных организаций стали заниматься разработкой
необходимых стандартов.
В США стандартизацией для ряда областей промышленности, в том числе и для
волоконно-оптических телекоммуникаций, занимаются организация TIA (Telcordia
Technologies (ранее Bellcore)) и Институт инженеров по электротехнике и
электронике IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). На
международном уровне стандарты в форме рекомендаций устанавливаются двумя
основными организациями: IEC и ITU. Обе эти организации имеют штаб-квартиры в
Женеве (Швейцария).
Международный телекоммуникационный союз ITU
Международный телекоммуникационный союз ITU - это многопрофильный союз
при ООН, объединяющий частный и государственный секторы для координации
деятельности в области глобальных сетей связи. В основном ITU занимается
стандартами на применение технологий и оборудования. В ITU есть отделы
радиосвязи ITU-R, стандартизации телекоммуникаций ITU-T и развития
телекоммуникаций ITU-D. Отдел стандартизации телекоммуникаций ITU-T в
наибольшей степени связан с волоконно-оптическими сетями. В нем разрабатываются
стандарты в форме рекомендаций на техническое обеспечение, организацию работы и
установление тарифов в области глобальных телекоммуникаций. В отделе ITU-T
работают четырнадцать исследовательских групп SG (Study Group), в каждой из
которых есть представители всех стран-членов ITU. Каждые четыре года
представители всех стран-членов ITU собираются на Всемирные конференции по
стандартизации в области телекоммуникаций WTSC (World Telecommunication
Standardization Conference) и определяют основные направления деятельности
этого сектора, формируют новые рабочие группы и утверждают план работ на
следующие четыре года. Стандарты ITU не являются обязательными, но широко
поддерживаются, так как облегчают взаимодействие между сетями связи и позволяют
провайдерам предоставлять услуги по всему миру [10].
Исследовательская группа SG 15 отдела ITU-T
В отделе ITU-T для работы над конкретными задачами формируются специальные
группы, которые распускаются после завершения работ. Сейчас работают пятнадцать
таких исследовательских групп, включая группу SG 15 (Транспортные сети, системы
и оборудование), которая наиболее тесно связана с системами DWDM.
Группа SG 15 занимается разработкой международных стандартов в области
транспортных сетей, систем и оборудования, включая коммутацию и процессы
обработки сигналов. Например, недавно группа SG 15 начала работать в области
стандартизации передачи данных по волоконно-оптическим сетям с использованием
протокола IP (Internet Protocol). Одна из важнейших областей деятельности,
которая привлекает к ITU-T множество новых организаций - стандартизация
доступа, в частности, для оптических сетей. На настоящий момент в группу SG 15
входит более 345 членов из 26 стран и 78 научных и промышленных организаций.
Это одна из самых больших исследовательских групп в отделе ITU-T [10].
Международная электротехническая комиссия IEC
В отличие от Международного телекоммуникационного союза ITU, который разрабатывает
стандарты на применение технологий и оборудования (стандартизирует протоколы,
четко определяет и описывает характеристики различных явлений в линии связи,
стандартизирует способы распределения каналов и т.д.), Международная
электротехническая комиссия IEC разрабатывает стандарты для оборудования.
Деятельность IEC не ограничивается телекоммуникациями и включает также такие
области, как электроника, магнетизм и электромагнетизм, электроакустика,
выработка и распределение энергии.
Около 50 стран являются полноправными членами IEC. Все они имеют равные
права при голосовании и представлены Национальными комитетами (National
Committees). Каждый Национальный комитет представляет интересы своей страны в
области электротехники и включает как представителей государства, так и
представителей частных компаний. Совместная работа Национальных комитетов
направлена на достижение согласия в области стандартов на международном уровне.
Страны-кандидаты в члены IEC имеют статус наблюдателей и не могут принимать
участия в голосовании. Устанавливая международные стандарты и подготавливая
технические доклады, IEC обеспечивает национальным агентствам по стандартизации
твердую основу для разработки регулирующих стандартов [10].
Следование стандартам IEC является добровольным, даже для стран-членов
IEC.
Интересы тех, кто разрабатывает стандарты для оборудования, в целом
совпадают с интересами тех, кто разрабатывает стандарты на применение
технологий и оборудования. Поэтому неудивительно, что области деятельности
технического комитета TC 86 IEC и ITU во многом пересекаются. В частности, и
технический комитет TC 86 IEC, и ITU работают над такими направлениями, как
поляризационная модовая дисперсия PMD (Polarization Mode Dispersion), WDM,
оптические усилители, технические требования к волокну.
Работа ITU по выбору эталонного метода измерения PMD на практическом
уровне представлена разработкой техническим комитетом TC 86 соответствующих
стандартов. Например, технический комитет TC 86 подготовил технический доклад
IEC 61282-3 по вычислению PMD в волоконно-оптических системах. Среди
опубликованных стандартов - “Методы измерения PMD для одномодовых оптических
волокон” (IEC 61941), в котором рассмотрены все коммерчески доступные методы
измерения PMD для одномодового оптического волокна. В настоящее время
рассматриваются предложения по разработке спецификаций на кабель со
статистической поляризационной модовой дисперсией и методов измерения PMD для
оптических усилителей и других оптических компонентов [10].
1.4 Выводы по главе 1
Развитие информационных технологий, бурный рост объема передачи данных и
количества абонентов ШПД - вот основные причины необходимости постоянного
развития и модернизации сетей передачи данных. Естественно, модернизация должна
проводиться на основе новейших технологий и разработок. Технология плотного
волнового мультиплексирования на данный момент является наиболее перспективной
для построения транспортных сетей операторов связи, поэтому она выбрана в
качестве основы для модернизации уже существующего участка магистрали передачи
данных, проект которой и описывается в данном дипломном проекте.
2. Анализ возможностей систем волнового мультиплексирования
2.1 Обзор принципов технологии DWDM
Пользуясь такими свойствами одномодового оптического волокна, как широкая
полоса пропускания и низкие потери, технология DWDM использует множество
спектральных несущих для одновременной передачи сигналов. По сравнению с
обычной одноканальной системой, плотный WDM (DWDM) не только радикально
увеличивает пропускную способность сети и более полно использует полосу
пропускания оптического волокна, но и обладает множеством преимуществ, такими
как легкая расширяемость и надёжность эксплуатации, особенно надо отметить
возможность прямого подключения различных услуг и предоставление им широкой
полосы.
В системах с аналоговой несущей, метод частотного мультиплексирования
(FDM) также применяется для более полного использования ресурсов полосы
пропускания кабеля и увеличения пропускной способности системы передачи. То
есть одновременно передавать несколько сигналов с разной частотой. На приёмном
конце ставятся полосовые фильтры для выделения каналов в зависимости от частоты
несущей.
Таким же образом, в волоконно-оптических системах связи, для увеличения
пропускной способности системы, можно применить метод частотного разделения
каналов. На деле этот метод мультиплексирования является очень эффективным в
оптических системах связи. В отличии от частотного мультиплексирования в
системах с аналоговой несущей, в волоконно-оптических системах связи в качестве
несущей используются спектральные каналы. Окно прозрачности оптического волокна
делится на несколько каналов в зависимости от частоты (длины волны) и
осуществляется мультиплексированная передача многоканального оптического
сигнала по одному волокну.
Из-за несовершенства на современном этапе некоторых оптических
компонентов (узкополосных оптических фильтров, когерентных источников
излучения), сложно реализовать сильно плотное частотное уплотнение оптических
каналов. Но можно осуществить мультиплексирование по периодическим оптическим
частотным каналам на базе нынешнего уровня развития производства компонентов.
Обычно мультиплексирование с большим канальным промежутком (даже в разных окнах
прозрачности оптического волокна) называется Мультиплексированием по длине
волны (WDM), а уплотнение с меньшим промежутком в том же окне прозрачности
называется Плотным мультиплексированием по длине волны (DWDM). Благодаря
научному и техническому прогрессу, использование современных технологий
позволяет мультиплексировать каналы с промежутком на уровне нанометра. Можно
даже реализовать мультиплексирование на субнанометровом уровне, но при этом к
компонентам предъявляются более высокие требования. Сейчас, мультиплексирование
8, 16, 32 или более спектральных каналов с малым канальным промежутком
называется DWDM. Стандарт G.692 ITU-T предлагает брать частоту 193.1ТГц
(соответствующая длина волны 1552.52нм) в качестве абсолютного эталона, другие
частоты спектральных каналов берутся с промежутком кратным 100ГГц (соответствующая
разность длин волн кратно 0.8нм) [31].
Ниже показаны блок-схема DWDM системы и спектр сигнала показаны в
соответствии с рисунком 2.1.
Рисунок 2.1 - Построение и рисунок спектра DWDM системы
На передающем конце, оптический передатчик вырабатывает оптические
сигналы, длины волн которых различаются, но их точность и стабильность
удовлетворяют конкретным требованиям, эти сигналы объединяются оптическим
мультиплексором и отправляются на EDFA усилитель (Erbium Doped Fiber Amplifier/
Усилитель на волокне легированного эрбием) (EDFA применяется главным образом
для компенсации оптических потерь мультиплексора и увеличения мощности
передаваемого сигнала), затем усиленный многоканальный сигнал направляется для
передачи по волокну, достигнув приёмного конца (проходя или не проходя через
линейные оптические усилители), сигнал усиливается предусилителем (применяется
для увеличения чувствительности и дальности передачи), и затем направляется на
демультиплексор для разделения оптического сигнала на каналы [25].
.2 Применение систем волнового мультиплексирования на магистральных
линиях связи
Системы DWDM начали применяться с 1996 года главным образом на линиях
связи большой протяженности, где в первую очередь требовалось увеличение
пропускной способности. Добавление каналов с помощью технологии DWDM не требует
замены существующего волокна и является естественным этапом развития сети. Так
как потребность абонентов в пропускной способности каналов связи постоянно
растет, а характер передаваемой информации часто и непредсказуемо меняется,
технология DWDM, по всей видимости, найдет широкое применение и в сетях других
уровней.
В США независимые местные телекоммуникационные компании CLEC (Competitive
Local Exchange Carrier) и некоторые операторы местных сетей передачи данных
активно применяют системы DWDM для уменьшения нагрузки на наиболее активно
используемые участки своих сетей, в частности, для увеличения полосы
пропускания каналов связи между центральными АТС. Традиционные телефонные
компании США ILEC (Incumbent Local Exchange Carrier) также начали внедрять
системы DWDM. Однако из-за неповоротливости ILEC и большого количества
установленного традиционного оборудования линии DWDM занимают пока лишь
небольшую долю от общего числа линий связи ILEC.
В последнее время на рынке появляются системы DWDM, которые разработаны
специально для городских и региональных сетей MAN (Metropolitan Area Networks).
Такие сети (DWDM MAN) исключительно надежны и могут поддерживать кольцевую и
ячеистую топологию сети на оптическом уровне. Переключение на резервные каналы
и маршруты в случае необходимости происходит значительно быстрее, чем в сетях
SDH/SONET, что расширяет возможности передачи потоков голоса, видео и данных.
Возможно, это позволит отказаться от большей части оборудования, работающего в
стандарте SDH/SONET. В настоящее время стало возможным предоставление абонентам
в аренду отдельных длин волн в волокне.
Передача трафика IP непосредственно по сетям DWDM (IP поверх DWDM)
позволяет значительно уменьшить стоимость передачи данных для конечного
пользователя, так как отпадает необходимость использовать оборудование
SDH/SONET.
Развитие технологии DWDM позволяет надеяться, что рано или поздно будут
созданы и начнут использоваться на практике полностью оптические сети AON (All
Optical Network), в которых оптические сигналы не будут преобразовываться в
электрическую форму на промежуточных узлах. Из-за большого количества абонентов
и огромных скоростей передачи данных в магистральных оптических сетях DWDM обеспечение
их работоспособности становится исключительно важной задачей.
Многие производители оборудования поставляют компоненты, выполняющие
разветвление, объединение и мультиплексирование оптических сигналов разных длин
волн, передаваемых по оптическому волокну. Производятся оптические
мультиплексоры ввода/вывода каналов с заданной длиной волны OADM (Optical
Add/Drop Multiplexer). В ближайшем будущем ожидается появление динамически
перестраиваемых приборов. Разрабатываются и уже появляются на рынке устройства
оптического кросс-коннекта OXC (Optical Cross Connect,), которые выполняют те
же функции, что и электронные устройства кросс-коннекта сетей SDH/SONET. В
будущем, скорее всего, появятся полностью оптические коммутаторы и
маршрутизаторы [10] [25].
.3 Структура оборудования DWDM
.3.1 Общее описание систем DWDM
Система DWDM во многом похожа на традиционную систему TDM. Сигналы разных
длин волн, генерируемые одним или несколькими оптическими передатчиками,
объединяются мультиплексором в многоканальный составной оптический сигнал,
который далее распространяется по оптическому волокну. При больших расстояниях
передачи на линии связи устанавливается один или несколько оптических
повторителей. Демультиплексор принимает составной сигнал, выделяет из него исходные
каналы разных длин волн и направляет их на соответствующие фотоприемники. На
промежуточных узлах некоторые каналы могут быть добавлены или выделены из
составного сигнала посредством мультиплексоров ввода/вывода или устройств
кросс-коммутации в соответствии с рисунком 2.2.
Рисунок 2.2 - Типовая система WDM с возможностями добавления/выделения и
кросс-коммутации каналов
Главным отличием систем DWDM от систем TDM является то, что в системе
DWDM передача ведется на нескольких длинах волн. Важно отметить, что на каждой
длине волны в системе DWDM может передаваться мультиплексированный сигнал
систем TDM.
Система DWDM в общем случае состоит из одного или нескольких лазерных
передатчиков, мультиплексора, одного или нескольких усилителей EDFA,
мультиплексоров ввода/вывода, оптического волокна (кабеля), демультиплексора и
соответствующего числа фотоприемников, а также электронного оборудования,
которое обрабатывает передаваемые данные в соответствии с используемыми
протоколами связи, и системы сетевого управления.
2.3.2 Компоненты системы DWDM
Общая структура WDM системы N спектральных каналов состоит из передающего
терминального блока оптического мультиплексирования, принимающего терминального
блока оптического мультиплексирования (OMT) и блока линейного оптического
ретранслятора (OLA). Если их классифицировать по составу, то:
· Блок оптического транспондера (OTU)
· Мультиплексор с разделением по длине волны: блок оптического
мультиплексора/ демультиплексора (ODU/OMU)
· Оптический усилитель ( BA/LA/PA)
· Оптический супервизорный канал ( OSC)
Блок перемещения спектрального канала преобразовывает длину волны в
стандартный спектр ITU-T [36]. Система использует преобразование оптический/
электрический/ оптический (O/E/O), т.е. фотодиод преобразует принятый
оптический сигнал в электрический и потом электрический сигнал преобразуется в
оптический определённой длины волны, таким образом, получается спектральный
сигнал отвечающий требованиям.
Мультиплексор с разделением по длине волны можно классифицировать в
передающий оптический мультиплексор. Оптический мультиплексор используется на
передающем конце системы передачи. Это компонент с несколькими входами и одним
выходом. Каждый из входных портов служит для ввода сигнала с заданной длинной
волны. Введённые световые волны различного спектра выводятся через один
выходной порт. Оптический демультиплексор используется на принимающем конце
системы передачи. Он наоборот имеет один входной и несколько выходных портов,
которые делят разные спектральные сигналы.
Оптический усилитель не только напрямую усиливает оптический сигнал, но и
характеризуется усилением в режиме реального времени, высоким коэффициентом,
широкой полосой, малыми шумами. Это обязательный ключевой компонент новых
систем коммуникации. Ныне используются усилители EDFA (Erbium-Doped Fiber
Amplifier/ Волоконный усилитель с примесями эрбия), SOA (Semiconductor Optical
Amplifier/ Полупроводниковый усилитель) и FRA (Fiber Raman Amplifier/
Волоконный Рамановский усилитель) и т.д. Среди них в высокоскоростных
волоконных линиях дальней связи большой ёмкости в качестве предусилителя,
линейного усилителя и усилителя мощности наиболее широко используется EDFA
усилители.
Оптический супервизорный канал служит для мониторинга и управления системой
передачи WDM. В основном используется длина волны 1510нм и пропускная
способность 2Мбит/с. Чувствительность приёмника (не хуже 50дБм). Но она ниже
перед EDFA усилителем и выше после него [10].
2.4 Организация управления и мониторинга сети DWDM
.4.1 Оптический канал мониторинга
Системный администратор SDH
имеет возможность вести мониторинг и управлять оборудованием с помощью байтов
служебных заголовков, передаваемых в кадре SDH (например, байтов E1, E2, D1-D12), вне зависимости от вида оборудования (TM, ADM или REG).
В отличие от системы SDH,
оборудование линейного усилителя DWDM
производит только оптическое усиление сигналов услуг. Поскольку сигналы услуг
проходят процедуру обработки света вместо ввода/вывода, для мониторинга
эксплуатации OA должен быть добавлен служебный
сигнал. Далее, если по длине волны передаются служебные байты заголовков SDH, возникает вопрос какой из сигналов SDH использовать. Информация управления
и мониторинга не может передаваться при помощи сигнала услуг. Поэтому для
управления в системе DWDM
требуется использовать отдельный канал. Такой канал называется оптическим
каналом мониторинга (OSC).
Для оптических линейных усилителей, использующих технологию с легированием
эрбием (EDFA), зона усиления сигнала сотавляет
1530-1565 нм, OSC должен находиться вне доступной зоны
EDFA (OSC вне полосы), имея рабочую длину 1510 нм. В качестве
типа кода линии для канала мониторинга используется одирование с инверсией
кодовых маркеров (CMI).
2.4.2 Требования к оптическому каналу мониторинга (OSC)
Требования к оптическому каналу мониторинга в системе DWDM:
- Оптический канал мониторинга не должен ограничивать накачку
оптического усилителя;
- Оптический канал мониторинга не должен ограничивать
расстояние передачи между 2-мя усилителями;
- Оптический канал мониторинга не влияет на трафик по длине
волны 1310 нм;
- Оптический канал мониторинга остается доступным при отказе
линейного усилителя.
На основе данных требований:
- Длина волны для оптического канала мониторинга не должна быть
менее 980 нм или 1480 нм для одновременного использования EDFA, использующего
лазер и работающего на этих длинах волн при накачке, и оптического усилителя
Рамана с рабочей длиной волны ~1480 нм.
- Длина волны оптического канала мониторинга должна быть не
менее 1310 нм, для чего занимаются ресурсы полосы частот окна 1310 нм,
затрудняется передача трафика в данном окне.
- Чувствительность приемника для канала оптического мониторинга
должна быть очень высокой. Расстояние между станциями не должна быть ограничена
мощностью сигнала OSC и может быть расстоянием между оптическими усилителями.
Поэтому, для обеспечения высокой чувствительности на приеме, оптический канал
мониторинга должен использовать низкоскоростную оптическую сигнализацию [10].
- Длина волны оптического канала мониторинга расположена за
пределами зоны усиления OA, в результате чего при отказе усилителя передача по
каналу не прерывается. Для оптических линейных усилителей с волокном,
легированным эрбаем (EDFA), зона усиления составляет 1528-1610 нм. Поэтому,
длина волны оптического канала мониторинга должна располагаться за пределами
данной зоны. Обычная рабочая длина волны оптического канала мониторинга: 1510
нм или 1625 нм. Согласно рекомендациям ITU-T, оптический канал мониторинга
системы DWDM должен быть полностью независим от основного канала. Независимость
каналов полностью касается направлений потоков сигнала. На стороне OTM, сигнал
канала мониторинга объединяется и усиливается в направлении передачи до входа в
основной канал; на стороне приема сигнал канала мониторинга отделяется до
предварительного усиления и демультиплексирования сигнала основного канала.
Точно такая же процедура обработки сигнала канала мониторинга характерна и для
стороны OLA [10].
Как видно из приведённого выше, канал мониторинга не принимает участия в
процессе усиления в системе передачи, обрываясь и востанавливаясь на каждом
пункте.
Этим он отличается от основного канала. Оборудование разделения по длине
волны предоставляет сигнал мониторинга для оптических каналов прозрачной
передачи.
2.4.3 Параметры интерфейсов канала мониторинга
Параметры интерфейсов канала мониторинга приведены в Таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Параметры интерфейсов канала
мониторинга
|
Длина волны канала мониторинга
|
1510 нм
|
|
Скорость передачи сигнала мониторинга
|
2 Мбит/с
|
|
Кодировка сигнала
|
CMI
|
|
Мощность передачи сигнала
|
(0~-7 дБм)
|
|
Тип источника Характеристики спектра
|
MLM LD *
|
|
Мин. чувствительность приемника
|
-48 дБм
|
2.5 Выводы по главе 2
В данной главе были рассмотрены основные принципы технологии DWDM,
которая основана та принципах волнового мультиплексирования и этим кардинально
отличается от других распространенных технологий, таких как PDH и SDH. Данная
технология предоставляет полный набор функций для обеспечения эффективной
работы магистральной транспортной сети, а также инструменты для осуществления
мониторинга и управления. Волновое мультиплексирование имеет ряд специфических
особенностей и очень чувствительно к настройкам, поэтому большое внимание в
ходе пуско-наладочных работ необходимо уделять тестированию, как самого
оборудования, так и всей линии в целом.
3. Основные проектные решения
.1 Анализ общей структуры сети
Рисунок
3.1 - Структурная схема сети связи
Таблица
3.1 - Расстояние между узлами
|
Узел
|
Расстояние между узлами
|
|
Узел №1 - Узел №2
|
3 км.
|
|
Узел №1 - Узел №3
|
80 км.
|
|
Узел №3 - Узел №4
|
97 км.
|
|
Узел №4 - Узел №5
|
65.2 км.
|
|
Узел №5 - Узел №6
|
30.4 км.
|
|
Узел №6 - Узел №7
|
46 км.
|
|
Узел №7 - Узел №8
|
44.5 км.
|
|
Узел №8 - Узел №9
|
45 км.
|
|
Узел №9 - Узел №10
|
43 км.
|
|
Узел №10 - Узел №2
|
113 км.
|
|
Узел №10 - Узел №11
|
51.5 км.
|
|
Узел №11 - Узел №12
|
47.4 км.
|
|
Узел №12 - Узел №13
|
41.7 км.
|
|
Узел №13 - Узел №14
|
63.5 км.
|
|
Узел №14 - Узел №15
|
28.6 км.
|
|
Узел №15 - Узел №16
|
51.9 км.
|
|
Узел №16 - Узел №17
|
42.2 км.
|
|
Узел №17 - Узел №18
|
44.8 км.
|
|
Узел №18 - Узел №19
|
27.8 км.
|
|
Узел №19 - Узел №20
|
18.9 км.
|
|
Узел №20 - Узел №21
|
33 км.
|
|
Узел №21 - Узел №22
|
116 км.
|
|
Узел №22 - Узел №23
|
24.9 км.
|
|
Узел №23 - Узел №1
|
51 км.
|
Модернизируемый участок сети состоит из 23 узлов (№1-23) в соответствии с
рисунком 3.1.
До модернизации на рассматриваемом участке сети функционировало
оборудование Huawei Optix Metro 6100, 6040, которое обеспечивало логическую
топологию - линия. Пропускная способность системы составляла 10 Гбит/с и,
соответственно, распределялась равномерно на все узлы линии [33].
Таким образом, основными потребностями в модернизации транспортной сети
оператора являются:
- Повышения качества обслуживания;
- Увеличение пропускной способности транспортной сети;
- Повышение надежности каналов связи;
В соответствии с требования технического задания на проектирование в
рамках разрабатываемого проекта модернизации не предусматривается
проектирование и строительства новых трасс ВОЛС. Все проектные решения
предусматривающие модернизацию системы DWDM используют волоконную ёмкость
существующего оптического кабеля.
Модернизация существующей оптической сети обеспечит переход на логическую
топологию “Звезда” на областных сегментах региональной мультисервисной сети по
всем ФЭС. Применение логической топологии “Звезда” потребует от оптической сети
DWDM значительное увеличение количества
используемых длин волн.
Помимо увеличения количества используемых длин волн, протяженность трасс
прохождения этих каналов при разделении кольцевых логических сегментов в ряде
случаев значительно увеличится.
В общем случае, настоящий проект предполагает следующие работы для
модернизации сети:
- Проектирование и строительство
новых узлов DWDM.
Модернизация существующих узлов
Регионального сегмента DWDM
Модернизация существующих узлов
Межрегионального сегмента DWDM
Особенностью физической и логической
топологии Региональной сети DWDM
ФЭС является использование оптического кабельного ресурса совместно с
Межрегиональным сегментом сети DWDM.
В нашем случае, новые узлы
региональной сети DWDM проектируются
на выделенных оптических волокнах модернизируемых сегментах МССС и включаются в
существующие сегменты DWDM.
Перечень новых узлов указан в Таблице 3.2. Модернизируемые сегменты МССС
образуют новые сегменты DWDM в
Региональной сети.
Таблица 3.2 - Новые узлы DWDM Регионального сегмента
|
Узел
|
Тип узла
|
Тип оборудования на узле
|
|
Узел №1
|
OTM
|
OSN 8800 T32
|
|
Узел №2
|
OTM
|
OSN 8800 T32
|
|
Узел №3
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №4
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №5
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №6
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №7
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №8
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №9
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №10
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №11
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №12
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №13
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №14
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №15
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №16
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №17
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №18
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №19
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №20
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №21
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №22
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
|
Узел №23
|
OADM
|
OSN 8800 T16
|
Важной частью построения системы DWDM является выбор волн передачи. В ходе проектирования
волны выбираются исходя из следующих факторов:
1. Волны не должны пересекаться в узлах OTM.
В данных узлах весь спектр демультиплексируется и перенаправляется между
узлами. Мы можем переиспользовать волны в том случае, если они будут работать
на различных участках сети, которые не соприкасаются между собой. В нашем
случае, мы имеем два ОТМ узла. Эти узлы являются опорными пунктами сети DWDM всего филиала и через них проходят
волны межрегионального сегмента DWDM
сети, поэтому к выбору волн мы предъявляем повышенные требования.
. Длины волн необходимо выбирать так, что бы они были распределены по
спектру не только равномерно, но и последовательно.
3. Длины волн выбираются с учётом возможности расширения системы и
добавления новых волн в будущем.
Руководствуясь вышеизложенными факторами, для нашего участка сети, были
выбраны следующие длины волн (см. Таблицу 3.3).
Таблица 3.3 - Распределение частот для модернизируемого участка сети
|
Узел
|
Тип узла
|
Частота, ТГц
|
|
Узел №1
|
OTM
|
-
|
|
Узел №2
|
OTM
|
-
|
|
Узел №3
|
OADM
|
192,1; 192,2
|
|
Узел №4
|
OADM
|
192,3; 192,4
|
|
Узел №5
|
OADM
|
192,1; 192,2
|
|
Узел №6
|
OADM
|
192,5; 192,6
|
|
Узел №7
|
OADM
|
192,7; 192,8
|
|
Узел №8
|
OADM
|
192,7; 192,8
|
|
Узел №9
|
OADM
|
192,7; 192,9
|
|
Узел №10
|
OADM
|
192,8; 192,9
|
|
Узел №11
|
OADM
|
196,0; 195,9
|
|
Узел №12
|
OADM
|
196,0; 195,9
|
|
Узел №13
|
OADM
|
195,8; 195,7
|
|
Узел №14
|
OADM
|
195,8; 195,7
|
|
Узел №15
|
OADM
|
195,6; 195,5
|
|
Узел №16
|
OADM
|
195,6; 195,5
|
|
Узел №17
|
OADM
|
195,4; 195,3
|
|
Узел №18
|
OADM
|
195,2; 195,1
|
|
Узел №19
|
OADM
|
195,0; 194,9
|
|
Узел №20
|
OADM
|
195,2; 195,1
|
|
Узел №21
|
OADM
|
194,7; 194,8
|
|
Узел №22
|
OADM
|
194,7; 194,8
|
|
Узел №23
|
OADM
|
194,7; 194,8
|
Так как логическая топология нашей линии - звезда, то узлом агрегации для
всех OADM узлов будет являться узел №1 и узел
№2 (волну для него не выбираем).
На основе нашего выбора волн, будут выбраны соответствующие транспондеры
для каждого узла.
.2 Анализ параметров линии связи
Отношение сигнал/шум OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) является
неотъемлемой характеристикой системы WDM и отражает превышение мощности
принимаемого сигнала над шумовым фоном для каждого оптического канала.
По мере прохождения сигнала по линии связи значение OSNR снижается в
зависимости от протяженности линии, числа усилителей EDFA и скорости передачи.
Оптические усилители линии связи повышают уровень полезного сигнала, но кроме
того повышают уровень шума и вносят свой и шумы в канал связи, таким образом
сильно влияют на показатель OSNR. Протяженная линия с большим количеством
усилителей требует установку регенератора для восстановления формы сигнала,
если расcчетный OSNR на участке линии
становится ниже предельно допустимого значения.
Значение OSNR для случая, когда все сегменты между усилителями равны по
длине, а разницей затухания для плотно расположенных оптических каналов в одном
окне прозрачности волокон кабеля можно пренебречь и считать затухание
одинаковым для всех каналов полосы, вычисляется по формуле (3.1) [25].
OSNR = Ps¢(l) - L - NF - 10lg[N] - 10lg[hm <m 0] (3.1)
где:
- Ps¢(l) - выходная мощность на одну длину
волны, дБм;
- L - потери сегмента между усилителями, дБ;
- NF - значение шума для оптического усилителя, дБ;
- N - количество усилителей в цепи;
- h - постоянная Планка;
- m - оптическая частота;
- <m 0 - оптическая полоса пропускания.
В существующем оборудовании OptiX BWS 1600G и новом OSN8800, предусмотрена функция прямой
коррекции ошибок (FEC), которая позволяет существенно повысить запас
помехоустойчивости на 6 - 7 дБ для передачи со скоростью 10 Гбит/с. Эта
технология позволяет повысить OSNR и таким образом увеличить дальность передачи.
Для системы DWDM с использования функции FEC приемлемый показатель OSNR должен
быть больше 20 дБ, а в случае использования SuperWDM c функцией FEC, приемлемое
значение OSNR должно быть больше 17 дБ [32] [35].
Расчетные параметры отношения сигнал шум для новых сегментов DWDM
приведены в Таблице 3.4.
Таблица 3.4 - Расчетные параметры отношения сигнал шум и затухания между
сегментами
|
Сегмент DWDM
|
Затухание, db
|
OSNR, db
|
|
Узел №1 -Узел №2
|
3,69
|
34,20
|
|
Узел №1 -Узел №3
|
21,40
|
31,75
|
|
Узел №3 - Узел №4
|
25,31
|
29,82
|
|
Узел №4 - Узел №5
|
18,00
|
31,19
|
|
Узел №5 - Узел №6
|
9,99
|
32,20
|
|
Узел №6 - Узел №7
|
13,58
|
33,08
|
|
Узел №7 - Узел №8
|
13,24
|
32,20
|
|
Узел №8 - Узел №9
|
14,50
|
33,08
|
|
Узел №9 - Узел №10
|
12,89
|
32,20
|
|
Узел №10 - Узел №2
|
28,99
|
26,68
|
|
Узел №10 - Узел №11
|
14,85
|
33,08
|
|
Узел №11 - Узел №12
|
14,04
|
33,08
|
|
Узел №12 - Узел №13
|
12,59
|
32,20
|
|
Узел №13 - Узел №14
|
17,61
|
31,19
|
|
Узел №14 - Узел №15
|
9,58
|
32,20
|
|
Узел №15 - Узел №16
|
14,94
|
33,08
|
|
Узел №16 - Узел №17
|
12,71
|
32,20
|
|
Узел №17 - Узел №18
|
13,30
|
33,08
|
|
Узел №18 - Узел №19
|
9,39
|
32,30
|
|
Узел №19 - Узел №20
|
7,35
|
32,30
|
|
Узел №20 - Узел №21
|
10,59
|
32,20
|
|
Узел №21 - Узел №22
|
29,68
|
26,20
|
|
Узел №22 - Узел №23
|
8,73
|
32,20
|
|
Узел №23 - Узел №1
|
14,73
|
33,08
|
Учитывая расстояние между узлами модернизируемой линии, получили
следующую схему сети в соответствии с рисунком 3.2.:
Рисунок 3.2 - Структурная схема сети
3.3 Расчет длины регенерационного участка
.3.1 Протяженность линии. Расчет длины регенерационного
участка с учетом хроматической дисперсии
Соотношение сигнал/шум. В таблице 3.4 [25]. приведены основные параметры
оптических спецификаций для стандартов STM-16 и STM-64. Как видно, система
STM-64 предъявляет более высокие требования к соотношению сигнал/шум, превышая
на 5-10 дБ этот параметр для STM-16, что ведет к меньшему допустимому числу
усилителей EDFA между регенераторами STM-64.
Таблица 3.5 - Основные параметры оптических спецификаций стандартов STM-16
и STM-64.
|
Параметры
|
STM-16 (2,5 Гбит/с)
|
STM-64 (10 Гбит/с)
|
|
Минимальное отношение сигнал/шум, дБ
|
18-21
|
27-31
|
|
Допустимая дисперсия в кабельной системе, пс/нм
|
10500
|
1600
|
|
Ограничения из-за PMD
|
Нет
|
< 400 км
|
Рассчитаем длину регенерационного участка ограниченного хроматической
дисперсией для стандарта STM-16. Для волокон SF и NZDSF возьмем значения
удельной дисперсии 20 и 5,5 пс/(нм*км) соответственно. Отсюда получаем формулу
(3.2) [25],
Lдисп = ф / D, (3.2)
где ф -допустимая дисперсия в кабельной системе, пс/нм, D - значения
удельной дисперсии пс/(нм*км)дисп = 10500 / 20 = 525 км, для SF волокна.дисп =
10500 / 5.5 = 1909 км, для NZDSF волокна.
Рассчитаем длину регенерационного участка ограниченного хроматической
дисперсией для стандарта STM-64. дисп = 1600 / 20 = 80 км, для SF волокна.дисп
= 1600 / 5.5 = 290 км, для NZDSF волокна.
Хроматическая дисперсия. STM-16 допускает значительно большую дисперсию
сигнала в линии (см. табл. 3.6.) [25], чем STM-64, что дает выигрыш как в
протяженности сегментов между последовательными оптическими усилителями, так и
в общей протяженности линии между регенераторами. Благодаря линейности
хроматической дисперсии, можно добиться значительного увеличения длин,
указанных в таблице, используя вставки фрагментов ВОК на основе волокна с
компенсирующей дисперсией.
Таблица 3.6 - Ограничение общей протяженности из-за влияния хроматической
дисперсии.
|
Тип волокна
|
STM-16
|
STM-64
|
|
Стандартное одномодовое волокно SF, км
|
525
|
80
|
|
Одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией , км
|
1909
|
290
|
Как видно из расчетов, хроматическая дисперсия не является ограничением
на модернизируемом участке сети при использовании стандартного одномодового
волокна SF, так как протяженность пролетов между узлами намного меньше, чем
максимальная длина участка ВОЛС, ограниченного хроматической дисперсией для
скоростей порядка 2,5 Гбит/с.
3.3.2 Расчет длины регенерационного участка с учетом
поляризационно-модовой дисперсией (PMD)
Проведем оценку влияния PMD на передачу каналов STM-16 и STM-64. В рамках
промышленных требований, PMD не должна превышать 1/10 битового интервала.
Отсюда значения накопленной поляризационной модовой дисперсии не должны
превышать 40 пс и 10 пс для линий STM-16 и STM-64 соответственно. Величина PMD
по прохождению светом длины L определяется по формуле ф = T*L1/2,
где Т- удельная поляризационная модовая дисперсия. При Т= 0,5 пс/км1/2
(для волокон NZDSF - TrueWave™ и SMF-LS™, см. табл. 3.3.1.2) получаем для линий
STM-16 и STM-64 предельные протяженности между регенераторами - формула (3.3)
[25]:
L = ф2 / T2 = 402 / 0.52 =
6400 км, для линии STM-16. (3.3)
L = 102 / 0.52 = 400 км, для линии STM-64.
Первое ограничение так велико, что дело до него не доходит. Заметим, что
в отличии от хроматической дисперсии, поляризационная модовая дисперсия не
компенсируется. Поэтому уменьшить этот параметр можно только используя новые
волокна, например NZDSF - LEAF™, для которого
Т< 0,08 пс/км1/2 .
В нашем случае, PMD для стандарта STM-16 (2,5Гбит/с) не является
ограничением для системы, влияние PMD необходимо будет учитывать при
проектировании линий связи начиная со скорости 10 Гбит и выше (что возможно при
расширении системы в будущем).
3.3.3 Расчет эксплуатационного запаса по затуханию
По принятым нормам эксплуатационный запас на деградацию системы Э =
6дб. 3дб - на станционный запас и 3дб - линейный запас.
На выходе выходного усилителя на всех узлах мы устанавливаем
нормированный уровень Pпер=4Дб.
Для входных усилителей OAU101, OAU103 которые мы будем использовать на
узлах модернизируемого участка сети, минимальный входной уровень сигнала по
волне Pпр=-32Дб.
Затухание на разъемных соединениях примем Aрс=0,5 дБ. Количество разъемных соединений - 2 (на
магистральных кроссах).
Затухание на неразъемных соединениях Анс=0,1 дБ.
Затухание
в волокне используемой марки 
Строительная
длина Lстр=2 км.
Таким
образом, мы можем рассчитать длину регенарационного участка по формуле (3.4)
[4]:
La=
(3.4)
La=
Из расчетов видно, что длина пролета больше, чем расстояния между узлами
модернизируемого участка сети, поэтому затухание не является ограничением.
В итоге, после анализа всех факторов, ограничивающих протяженность
пролетов между узлами, мы пришли к выводу, что установка дополнительных
регенераторов между узлами линии не требуется.
3.4 Расчет планируемого объема передачи данных
.4.1 Методика расчета нагрузки на оборудование и каналы связи
региональных сегментов
При расчете нагрузочных показателей была использована методика расчета
нагрузки оператора связи и формулы (3.5 - 3.27) [12].
Используемые допущения для проведения расчетов нагрузки [12]:
a) для абонентов ШПД при доступе к ресурсам Интернет:
1) Количество абонентов ШПД на 01.01.2013 - 96751 человек.
Количество абонентов ШПД на 01.01.2014 - 132435 человек.
2) количество
активных абонентов (
) услуг
ШПД составляет 50% от общего числа абонентов ШПД;
) требуемая
минимальная скорость доступа (
) по
направлению к абоненту в расчете на одного абонента ШПД при оказании услуг
доступа к Интернет в ЧНН на 01.01.2013 составляет 64 Мбит/с;
) рост
требований (
) по
минимальной скорости доступа по направлению к абоненту для одного абонента ШПД
при оказании услуг доступа к Интернет в период 2011-2013 года составит 40% в
год от величины минимальной скорости доступа на начало предыдущего года;
) величина
требуемой скорости доступа по направлению от абонента (
)
составит 40% от требуемой скорости по направлению к абоненту;
) доля
трафика ШПД (
),
который замыкается в пределах регионального сегмента, составляет 10% от общего
трафика абонентов ШПД.
b) для абонентов услуги IP VPN и абонентов услуги доступа к Интернет
с использованием IP подключения:
1) количество
точек подключения абонентов услуг IP VPN и услуги доступа к Интернет с
использованием IP подключения (
) в
период 2011-2013 года увеличится пропорционально увеличению количества
абонентов ШПД в этот же период;
) количество
существующих точек подключения абонентов услуг IP VPN и услуги доступа к
Интернет соответствует количеству интерфейсов QinQ, сконфигурированных на MSE
маршрутизаторах в региональном сегменте;
) величина
производительности каналов связи для абонентов услуги IP VPN и абонентов услуги
доступа к Интернет с использованием IP подключения (
) по
направлению к абоненту составляет 20% от требуемой общей скорости по
направлению к абоненту для абонентов ШПД;
) скорость
доступа по направлению к абоненту и от абонента для абонентов IP VPN и услуги
доступа к Интернет с использованием IP подключения (
)
является симметричной;
) доля
трафика абонентов IP VPN и услуги доступа к Интернет с использованием IP
подключения, который замыкается в пределах одного устройства MSE (
)
составляет 10% от общей величины трафика, поступающего на абонентские
интерфейсы MSE;
c) для абонентов услуги прозрачного Ethernet:
1) отношение
требуемой скорости доступа для абонентов услуги прозрачного Ethernet (
)
составляет 5% от требуемой общей скорости по направлению к абоненту абонентов
ШПД;
) трафик
услуги прозрачный Ethernet является симметричным;
) услуги
прозрачного Ethernet оказываются только в пределах региональных сегментов.
d) для абонентов услуг IMS:
1) количество
абонентов услуг IMS (
) [12]:
Абонентов услуг IMS на 01.01.2013 - 56736 человек.
Абонентов услуг IMS на 01.01.2014 - 70653 человек.
2) доля
одновременных обращений абонентов к услугам IMS (
)
составляет 10% от общего количества абонентов услуги IMS;
) скорость
передачи, требуемая для голосовых соединений (
) - 0,09
Мбит/с;
) доля
голосовых соединений IMS (
) от
общего количества обращений к услугам IMS составляет 80%;
) доля
голосовых соединений услуги IMS (
),
устанавливаемых в пределах одного города составляет 80% от общего числа
голосовых соединений IMS;
) доля
голосовых соединений услуги IMS (
)
устанавливаемых в пределах одного филиала составляет 15% от общего числа
голосовых соединений IMS;
) доля
голосовых соединений услуги IMS (
)
устанавливаемых с использованием МРС составляет 5% от общего числа голосовых
соединений IMS;
) трафик
голосовых соединений является симметричным;
) доля
трафика голосовых услуг на ЦУ IMS своего региона (
)
составляет 10% от общего количества обращений к услугам IMS;
10) трафик голосовых услуг на ЦУ IMS является симметричным;
11) доля
трафика видеосоединений с сервером видеоконференций (
)
составляет 10% от общего количества обращений к услугам IMS;
) трафик
одной аб. сессии видеосоединений (
)
составляет 1Мбит/с;
) доля
видеосоединений с сервером видеоконференций своего региона (
)
составляет 90% от общего количества видеосоединений;
) доля
видеосоединений с сервером видеоконференций другого региона (
)
составляет 10% от общего количества видеосоединений.
e) для абонентов видео услуг:
1) количество
абонентов услуги IPTV (
) и
абонентов услуги VoD, NVoD (
)
приведено ниже [12]:
Количество абонентов IPTV на 01.01.2013: 2350 человек
Количество абонентов IPTV потребляющих сервис VoD на 01.01.2013: 1700 человек
Количество абонентов IPTV на 01.01.2013: 5500 человек
Количество абонентов IPTV потребляющих сервис VoD на 01.01.2013: 3650
человек
2) распределение абонентов услуги IPTV по узлам регионального
сегмента пропорционально числу абонентов услуг ШПД на узлах МССС, где
планируется оказание услуг IPTV;
3) источником трафика услуг VoD, NVoD является ЦУ регионального
сегмента, потребителем трафика услуг VoD являются абоненты данной услуги.
) количество ТВ-каналов доступных абонентам в рамках услуг IP-TV в
формате MPEG2 на первом этапе составляет 80, на втором этапе составляет 216;
) количество ТВ-каналов доступных абонентам в рамках услуг IP-TV в
формате MPEG4 (HD) на первом этапе составляет 20, на втором этапе составляет
19;
) трафик одного канала IP/TV, VoD, NVoD в формате MPEG-2 - 4
Мбит/с;
f) для транзита трафика технологических подсистем и корпоративных
приложений Заказчика:
1) трафик
технологических подсистем 
симметричный
и направлен к ЦУ регионального сегмента;
) трафик
технологических подсистем узла 
составляет
1% от трафика коммерческих услуг;
g) для обеспечения параметров качества обслуживания (QoS),
необходимых для предоставления заданного в ТЗ комплекса услуг, предъявляются
следующие требования:
1) резерв
производительности (
)
оборудования узла МССС должен составлять не менее 25% от требуемой
производительности оборудования на первом этапе и не менее 15% на втором этапе;
) резерв
пропускной способности каналов связи МССС должен составлять не менее 25% от
требуемой производительности на канале связи на первом этапе и не менее 15% на
втором этапе;
Формулы, используемые для расчета нагрузки
h) расчет нагрузки на каналы связи узлов МССС, рассчитывается по
следующим формулам:
1) количество
активных абонентов в ЧНН (
рассчитывается по формуле (3.5):
(3.5)
где
- число
абонентов ШПД на узле;
) расчет
трафика абонентов ШПД по направлению к абоненту (
), Мбит/с
рассчитывается по формуле (3.6):
(3.6)
где
- число
абонентов ШПД на узле;
-
требуемая минимальная скорость доступа, Мбит/с;
-
ежегодный рост требований абонента по полосе пропускания. Степень 3 указывает
на то, что расчет производится на период 3 года относительно 01.01.2011(до
01.01.2014).
) расчет
трафика абонентов ШПД по направлению от абонента (
), Мбит/с
рассчитывается по формуле (3.7):
(3.7)
где
- трафик
абонентов ШПД по направлению к абоненту, Мбит/с;
) расчет
трафика абонентов IP VPN и абонентов услуги доступа к Интернет с использованием
IP подключения 
, Мбит/с,
на узле рассчитывается по формуле (3.8);
(3.8)
где
- трафик
абонентов ШПД, Мбит/с;
- доля
трафика абонентов IP VPN относительно трафика ШПД.
) расчет
трафика абонентов услуги прозрачного Ethernet 
, Мбит/с
на узле рассчитывается по формуле (3.9):
(3.9)
где
- трафик
абонентов ШПД, Мбит/с;
- доля
трафика абонентов прозрачного Ethernet относительно трафика ШПД.
) расчет
трафика голосовых соединений абонентов услуги IMS узле 
, Мбит/с,
рассчитывается по формуле (3.10):
(3.10)
где,
- число
абонентов IMS на узле;
- доля
одновременного обращения к услугам IMS;
- доля
голосовых соединений от общего количества обращений к услугам IMS;
-
скорость передачи, требуемая для голосовых соединений.
7) расчет трафика голосовых услуг на ЦУ IMS рассчитывается по
формуле (3.11).
(3.11)
Где,
- число
абонентов IMS на узле;
- доля
голосовых соединений от общего количества обращений к услугам IMS;
- доля
трафика голосовых услуг на ЦУ IMS;
-
скорость передачи, требуемая для голосовых соединений.
8) расчет трафика видеосоединений с сервером видеоконференций IMS
рассчитывается по формуле (3.12).
(3.12)
где,
- число
абонентов IMS на узле;
- доля
голосовых соединений от общего количества обращений к услугам IMS;
-доля
трафика видеосоединений с сервером видеоконференций;
-
скорость передачи, требуемая для видео соединений.
9) расчет трафика услуг IMS рассчитывается по формуле (3.13).
(3.13)
Где
-
трафика видеосоединений с сервером видеоконференций IMS;
- трафик
голосовых услуг на ЦУ IMS;
- трафик
голосовых соединений IMS.
) расчет
трафика абонентов услуги IPTV на узле 
, Мбит/с,
рассчитывается по формуле (3.14):
(3.14)
Где
- число
каналов IPTV вещания;
- число
каналов IPTV вещания в формате HD;
- число
абонентов ШПД на узле;
- доля
абонентов IPTV;
- доля
абонентов VoD;
-доля
одновременных обращений к услуге VoD абонентов IPTV
При
условии, если расчетное значение 
превышает
560 для первого этапа и 1092 для второго этапа, то для используются
значения 560 и 1092Мбит/с соотвественно;
) расчет
трафика абонентов услуги VOD на узле 
, Мбит/с,
рассчитывается по формуле (3.15):
(3.15)
Где
- число
абонентов ШПД на узле;
- доля
абонентов IPTV;
- доля
абонентов VoD;
) расчет
технологического трафика на узле , Мбит/с,
рассчитывается по формуле (3.16):
(3.16)
Где
- трафик
абонентов ШПД, Мбит/с;
- трафик
абонентов IP VPN и услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения,
Мбит/с;
- трафик
абонентов услуги прозрачного Ethernet, Мбит/с;
- трафик
абонентов услуг IMS, Мбит/с;
- трафик
абонентов видео услуг, Мбит/с;
- трафик
абонентов услуги VOD, Мбит/с.
) расчет
общей нагрузки на канал связи по направлению к абоненту 
, Мбит/с,
рассчитывается по формуле (3.17):
(3.17)
где
-
трафика абонентов ШПД, Мбит/с;
- трафик
абонентов IP VPN и услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения,
Мбит/с;
- трафик
абонентов услуги прозрачного Ethernet, Мбит/с;
- трафик
абонентов услуг IMS, Мбит/с;
- трафик
абонентов видео услуг, Мбит/с;
-
технологический трафик;
- трафик
абонентов услуги VOD, Мбит/с.
) расчет
общей нагрузки на канал связи по направлению от абонента 
, Мбит/с,
рассчитывается по формуле (3.18):
(3.18)
Где
-
трафика абонентов ШПД, Мбит/с;
- трафик
абонентов IP VPN услуги доступа к Интернет с использованием IP подключения,
Мбит/с;
- трафик
абонентов услуги прозрачного Ethernet, Мбит/с;
- трафик
абонентов услуг IMS, Мбит/с;
- трафик
технологических подсистем;
- трафик
абонентов услуги VOD, Мбит/с.
i) расчет нагрузки на каналы связи регионального и межрегионального
сегмента (РС-МРС) производится по следующим формулам:
1) расчет
нагрузки на каналы связи РС-МРС (
),
создаваемой абонентами услуг Интернет рассчитывается по формуле (3.19):
(3.19)
Где
- число
абонентов ШПД в регионе;
-
требуемая минимальная скорость доступа, Мбит/с;
-
ежегодный рост требований абонента по полосе пропускания. Степень 3 указывает
на то, что расчет производится на период 3 года относительно 01.01.2011 (до
01.01.2014);
- доля
трафика ШПД, который замыкается в пределах регионального сегмента.
) расчет
нагрузки на каналы связи РС-МРС, создаваемой абонентами услуг L3VPN и доступа к
Интернет с использованием IP подключения (
)
рассчитывается по формуле (3.20):
(3.20)
Где
- трафик
абонентов ШПД, Мбит/с;
- доля
трафика абонентов IP VPN относительно трафика ШПД;
- доля
трафика услуг L3VPN и доступа к Интернет с использованием IP подключения,
который замыкается в пределах регионального сегмента.
) расчет
нагрузки на каналы связи РС-МРС, создаваемой абонентами услуг IMS (
)
рассчитывается по формуле (3.21):
(3.21)
Где
- число
абонентов IMS на узле;
- доля
одновременного обращения к услугам IMS;
- доля
голосовых соединений от общего количества обращений к услугам IMS;
-
скорость передачи, требуемая для голосовых соединений.
- доля
трафика видеосоединений с сервером видеоконференций;
-
скорость передачи, требуемая для видео соединений.
- доля
голосовых соединений, устанавливаемых с использованием МРС;
- доля
соединений ВКС устанавливаемых с использованием сервера другого региона.
) расчет
нагрузки на каналы связи РС-МРС, создаваемой технологическим трафиком (
)
рассчитывается по формуле (3.22):
(3.22)
где
-
нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами ШПД услуг Интернет;
-
нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг L3VPN и доступа к
Интернет с использованием IP подключения;
-
нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг IMS.
) расчет
общей нагрузки на каналы связи РС-МРС (
)
рассчитывается по формулам (3.23), (3.24):
+ 
(3.23)
Где
-
нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами ШПД услуг Интернет;
-
нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг L3VPN и доступа к
Интернет с использованием IP подключения;
-
нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг IMS;
-
нагрузка на каналы связи, создаваемая технологическим трафиком.
+ (3.24)
где
- нагрузка
на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами ШПД услуг Интернет;
-
нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг L3VPN и доступа к
Интернет с использованием IP подключения;
-
нагрузка на каналы связи РС-МРС, создаваемая абонентами услуг IMS.
-
нагрузка на каналы связи, создаваемая технологическим трафиком.
j) для обеспечения необходимых параметров QoS проектные значения
допустимой нагрузки должны учитывать технологический запас как это определено
ниже:
1) расчет
нагрузки на канал связи по направлению к абоненту с обеспечением
технологического запаса (
)
рассчитывается по формуле (3.25).
(3.25)
Где
-
проектная нагрузка на канал связи с учетом технологического запаса, Мбит/с;
-
коэффициент заложенного технологического резерва по производительности;
-
общая нагрузка на канал связи по направлению от абонента, Мбит/с.
) расчет
нагрузки на канал связи по направлению от абонента с обеспечением
технологического запаса (
)
рассчитывается по формуле (3.26).
(3.26)
где
-
проектная нагрузка на канал связи по направлению от абонента с учетом
технологического запаса, Мбит/с;
-
коэффициент заложенного технологического резерва по производительности;
-общая
нагрузка на канал связи по направлению от абонента, Мбит/с.
k) расчет нагрузки на оборудование узлов МССС, рассчитывается по
следующим формулам:
1) требуемая
производительность оборудования на узле (
)
рассчитывается по формуле (3.27).
(3.27)
где
- общая
производительность сетевого устройства, Мбит/с;
-
проектная нагрузка на канал связи по направлению от абонента с учетом
технологического запаса, Мбит/с;
-
проектная нагрузка на канал связи по направлению к абоненту с учетом
технологического запаса, Мбит/с.
.4.2 Общие сведения о проведенных расчетах
В настоящем разделе приведены данные расчётов нагрузки на узлы, каналы
связи и оборудование ФЭС на 1 января 2013 года. Расчеты выполнялись на
основании следующих данных [12]:
- прогнозы роста абонентской базы до 01.01.2014 оператора;
- текущее распределение абонентов по DSLAM на МССС оператора;
- схемы организации связи регионального сегмента, разработанные
в рамках текущего проекта;
Согласно Методике в каждом региональном узле в проведенных расчетах учитываются
следующие типы трафика данных:
- трафик массовых абонентов;
- трафик корпоративных клиентов IP VPN и услуги доступа к
Интернет с использованием IP подключения;
- трафик абонентов услуги прозрачного Ethernet;
- трафик абонентов услуг IMS;
- трафик абонентов видео услуг IP TV и «видео по требованию» (VoD);
- трафик технологических подсистем.
3.4.2.1 Расчет нагрузки на каналы связи
В Таблице 3.7 приведены результаты расчетов входящего/нисходящего трафика
периферийных узлов, проектной производительности канала, наличие резерва.
Наличие резерва в проекте характеризует наличие дублирующего канала связи
в соответствии со схемами организации связи регионального сегмента,
разработанными в рамках текущего проекта».
Таблица 3.7 - Расчетные значения производительности входящего/исходящего
трафика ПУ, проектной производительности канала, наличие резерва
|
Канал
|
Трафик канала, нисходящий, Гбит/с
|
Трафик канала, восходящий, Гбит/с
|
Проектная производительность канала, (при наличии резерва -
в случае единичного отказа канала) Гбит/с
|
Существующая производительность канала (совместно с
резервом), Гбит/c
|
Наличие резерва в проекте
|
|
Узел №3 - УА Узел №1 АМТС
|
0,86
|
0,34
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №4 - УА Узел №1 АМТС
|
1,56
|
0,62
|
10,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №5 - УА Узел №1 АМТС
|
1,26
|
0,51
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №6 - УА Узел №1 АМТС
|
1,44
|
0,58
|
10,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №7 - УА Узел №1 АМТС
|
0,51
|
0,20
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №8 - УА Узел №1 АМТС
|
1,15
|
0,32
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №9 - УА Узел №1 АМТС
|
0,76
|
0,30
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №10 - УА Узел №1 АМТС
|
0,67
|
0,27
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №11 - УА Узел №1 АМТС
|
1,26
|
0,51
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №12 - УА Узел №1 АМТС
|
1,03
|
0,41
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №13 - УА Узел №1 АМТС
|
0,76
|
0,3
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №14 - УА Узел №1 АМТС
|
0,67
|
0,27
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №15 - УА Узел №1 АМТС
|
1,26
|
0,51
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №16 - УА Узел №1 АМТС
|
1,15
|
0,32
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №17 - УА Узел №1 АМТС
|
0,86
|
0,34
|
10,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №18 - УА Узел №1 АМТС
|
0,51
|
0,20
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №19 - УА Узел №1 АМТС
|
0,76
|
0,3
|
10,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №20 - УА Узел №1 АМТС
|
0,67
|
0,27
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №21 - УА Узел №1 АМТС
|
1,26
|
0,51
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №22 - УА Узел №1 АМТС
|
1,15
|
0,32
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
|
Узел №23 - УА Узел №1 АМТС
|
0,78
|
0,31
|
2,00
|
1,00
|
Да
|
3.4.2.2 Расчет
нагрузки на оборудование
В Таблице 3.8 показаны значения суммарного трафика узла и проектные
производительности узлов регионального сегмента.
Таблица 3.8 - Расчет нагрузки на оборудование периферийных узлов
|
Узел
|
Суммарный трафик узла, Гбит/с
|
Проектная производительность узла по направлению к
абоненту, Гбит/с
|
Проектная производительность узла по направлению от
абонента, Гбит/с
|
|
Узел №3
|
1,20
|
4
|
4
|
|
Узел №4
|
2,12
|
20
|
20
|
|
Узел №5
|
1,77
|
4
|
4
|
|
Узел №6
|
2,02
|
20
|
20
|
|
Узел №7
|
0,71
|
4
|
4
|
|
Узел №8
|
1,47
|
4
|
4
|
|
Узел №9
|
1,06
|
8
|
8
|
|
Узел №10
|
0,94
|
8
|
8
|
|
Узел №11
|
1,77
|
4
|
4
|
|
Узел №12
|
1,44
|
4
|
4
|
|
Узел №13
|
1,06
|
4
|
4
|
|
Узел №14
|
0,94
|
4
|
4
|
|
Узел №15
|
1,77
|
4
|
4
|
|
Узел №16
|
4
|
4
|
|
Узел №17
|
1,20
|
20
|
20
|
|
Узел №18
|
0,71
|
4
|
4
|
|
Узел №19
|
1,06
|
20
|
20
|
|
Узел №20
|
0,94
|
4
|
4
|
|
Узел №21
|
1,77
|
4
|
4
|
|
Узел №22
|
1,47
|
4
|
4
|
|
Узел №23
|
1,09
|
4
|
4
|
В Таблица 3.9 показаны значения суммарного трафика узлов агрегации и
проектные производительности узлов агрегации.
Таблица 3.9 - Расчет нагрузки на оборудование узлов агрегации
|
Узел
|
Суммарный трафик узла, Гбит/с
|
Проектная производительность узла по направлению к
абоненту, Гбит/с
|
Проектная производительность узла по направлению от
абонента, Гбит/с
|
|
УА Узел №1 АТМС
|
27,98
|
80,00
|
80,00
|
|
УА Узел №2
|
27,98
|
80,00
|
80,00
|
3.5 Организация управления
Проектируемое оборудование узлов связи сети ОАО «Ростелеком» обладает
высокой степенью надежности и отказоустойчивости и относиться к классу
необслуживаемого оборудования, которое не требует постоянного присутствия
персонала.
Локальное управление и мониторинг проектируемого оборудования
предусматривается с использованием программных и аппаратных средств,
поставляемых в составе комплекса оборудования OSN8800. Для осуществления локального управления и
мониторинга оборудования предусмотрено использование существующего рабочего
места.
Также, проектом предусмотрено организация удаленного управления
проектируемым оборудованием из существующего центра управления МРЦУСС ОАО
«Ростелеком» в г. Москве. Для управления оборудования на данном объекте
предусматривается использование системы управления типа iManager U2000 вер. ПО V100
(Производитель компания Huawei Technologies Co., Ltd, Китай) [29]
Так как в системе DWDM
мониторинг и управление осуществляется с помощью волны управления, то,
соответственно, на каждую новую полку необходимо установить платы FIU и SC2.
Плата FIU служит для выделения волны
управления из общего спектра сигнала на приеме и добавления волны управления к
общему спектру сигнала на выходе.
Плата SC2 служит для приема и передачи
непосредственно самой волны управления [35].
3.6 Выбор оборудования
.6.1 Расчет и выбор оборудования
Оптическая транспортная спектрального уплотнения DWDM оператора связи
построена на базе оборудования OptiX Metro 6040-6100 производства Huawei Technologies,(КНР).
Все транспондеры обеспечивают передачу данных без потерь и в случае
повреждения канала связи в некритических ситуациях восстанавливают данные при
помощи улучшенного алгоритма исправления ошибок (AFEC). На участках, где общая
длина оптического канала превышает 800 км, используется электрическая
регенерация для восстановления трафика.
За все время эксплуатации оборудование OptiX Metro 6040-6100 показало свою эксплуатационную надежность и
удобство организации новых каналов. Система управления Т2000 обеспечивает
простоту и эргономичность при наблюдении и управлению сетью [29].
Для модернизации региональных сегментов мультисервисных сетей компанией Huawei
Technologies вместо OptiX Metro
6040-6100 было выбрано оборудование OptiX OSN 8800 [35].
Данное оборудование полностью совместимо на уровне физической среды и
обладает расширенным функционалом по сравнению с платформой OptiX Metro 6040-6100. Данная платформа
позволяет удовлетворить все технические запросы операторов связи при
проектировании, построении и расширении оптической транспортной сети. Ценовая
позиция платформы OSN 8800 сопоставима по уровню с транспондерами платформы
OptiX Metro 6040-6100, применяемой в предыдущие
проекты. Тем самым сохраняется уровень затрат на организацию одного оптического
канала и дополнительно появляется возможность получить расширенный функционал
платформы OSN 8800.
Использование общей шины в шасси разделяет транспондеры на отдельные
устройства: линейные платы (WDM) и сервисные платы(GE,STM,FC). Использование
транспондерной схемы также сохраняется.
Наличие общей шины обмена трафиком позволит использовать агрегацию
транспортных потоков в общий поток, тем самым увеличивает коэффициент
использования одного оптического канала. Таким образом агрегация каналов решает
проблему неполной утилизации оптического канала и снижает общее количество
задействованных оптических каналов на сегменте.
В случае, если протяженность одного направления логического сегмента
мультисервисной сети требует регенерации, то она возможна без применения
специальных регенерирующих плат. Регенерация на платформе OptiX OSN 8800 может
быть организована применением штатных линейных плат без выгрузки на сервисные
интерфейсы [35].
Отсутствие дополнительного преобразования WDM-Client Service-WDM повысит
надежность сети. Тем самым модернизация сети на базе оптического оборудования,
специализированного для региональных сетей повысит общую надежность, снизит
номенклатуру запасных частей и облегчит эксплуатацию и планирование сети в
дальнейшем.
Типовое решение по выбору оборудования для узла OADM
Как было обосновано выше, мы в качестве оборудования для новых узлов OADM
выбрали OSN 8800 T16.
. Rack - стандартная стойка, которая вмешает в себя 4 полки с
платами (Subrack) и дистрибьютор питания.
. Common Unit - платы общего назначения:PIU02 - плата питания
полки (необходимо две штуки для обеспечения резервирования)AUX02 - плата
служебных интерфейсовSCC01 - котроллер полки
Для обеспечения функций управления и интеграции нашего оборудования в
систему управления необходимы следующие платы:FIU01 - Плата,
выделяющая\добавляющая волну управления из\в общего спектра (2шт - одна для
выделения и ещё одна для добавления волны управления)SC201 - Плата
прима\передачи волны управления (1 шт) [35]
3. OADM Multiplexer Unit - мультиплексорный блок
TN12M4001 - плата мультиплексора, способна добавлять до 40 волн в канал
связи.
TN12D4001 - плата демультиплексора,
способна выделять до 40 волн из канала связи.
TN12M40V01 - плата мультиплексора, способна добавлять до 40 волн в
канал связи, с программными переменными аттенюаторами [35].
. Amplifier Unit - усилители
На основании анализа параметров линии, выбираем входные и выходные
усилители:OBU103/104 - выходной усилитель (по одному на каждое
направление)OAU101/103 - входной усилитель (по одному на каждое направление)
Мощности данных усилителей будет достаточно для обеспечения уверенного
приема [35].
5. Dispersion Compensation Module - модули компенсации дисперсии
На основании анализа расстояний между узлами линии выбираем модули
компенсации дисперсии. Для узла №2 это будут модули:DCM(T)-C-652(10km) - Модуль
компенсации дисперсии на 10 км.DCM(A)-C-652(20km) - Модуль компенсации
дисперсии на 20 км.DCM(A)-C-652(40km) - Модуль компенсации дисперсии на 40
км.DCM(A)-C-652(60km) - Модуль компенсации дисперсии на 60
км.DCM(A)-C-652(80km) - Модуль компенсации дисперсии на 80
км.DCM(A)-C-652(100km) - Модуль компенсации дисперсии на 100 км [35].
. DWDM Transponder - транспондеры
На основании расчетов планируемого объема передачи данных, выбираем
транспондеры.
На узлах используем следующие транспондеры:TDX - Плата, имеющая 2
клиентских порта, с возможностью выделения до 10Гбит/с на порт. Таким образом,
размещение 2 таких плат, будет не только соответствовать расчетных значениям,
но и будет обеспечивать возможность увеличения объема передачи данных (для
этого надо будет задействовать второй клиентский порт)TOA - Плата, имеющая 8
клиентских порта, с возможностью выделения до 1Гбит/с на порт [35].
. Attenuator/Adapter - фиксированные аттенюаторы
Необходимы для выравнивания уровней на клиентских и линейных входах
транспондеров.
. Software Charge& Charge Item Collection
Программное обеспечение.
Типовое решение для узла OTM
будет аналогичным за исключением выбора шасси, вместо OSN 8800 T16,
используемых на узлах OADM,
будем использовать шасси OSN
8800 T32, данное шасси имеем большие
коммутационные возможности, возможность обработки большего объема передачи
данных.
3.6.2 Расчет объема и характеристик кабелей
Основываясь на типовой схеме оптических соединений для OADM и OTM узла,
мы можем рассчитать объем оптических патч-кордов.
Для установки и введения в строй оборудования OSN6800 требуются следующие
виды кабелей [32]:
. Электрические:. Кабели питания
b. Кабели заземления
2. Коммутационные кабели:. Медные - витая пара категории 5е для
коммутации полок в стойке между собой.
b. Оптические.
Кабели питания и заземления поставляются вместе с оборудованием Huawei.
Характеристики кабелей питания и заземления [35]:
Напряжение: 450/750V,
ГОСТ: 60227 IEC 02(RV)
Диаметр: 25mm^2
Максимальный ток: 110A
Расцветка кабелей питания: черный и голубой цвет. Для кабелей заземления:
желтый.
Расчет длины кабелей заземления и питания основан на длине трассы до ЭПУ
и ГЗШ помещения, котором будет установлена стойка DWDM.
Коммутационные кабели:
1. Медные кабели - витая пара UTP категории 5е.
Необходимы для коммутации полок одной стойки между собой. Разъемы с обеих
сторон RJ-45. Длина фиксированная. Поставляются в комплекте со стойкой.
. Оптические патч-корды:
Необходимы для коммутации внутри стойки между платами, а так же для
коммутации оборудования DWDM с оборудованием МССС и магистральными кроссами.
Характеристики оптических патч-кордов:
Тип коннекторов: LC/UPC-LC/UPC; LC/UPC-FC/UPC
Стандарт: Single mode - G652D
Диаметр: 2мм
Все оптические разъемы на платах оборудования OSN6800 имеют вид
коннектора UPC LC.
Оптические разъемы на магистральных кроссах всех узлов - UPC FC. Разъемы
на оборудовании МССС UPC LC.
Таким образом нам будут необходимы оптические патч-корды трех видов:UPC
LC-LC - для коммутации оборудования DWDM и МССС. Длина определяется проектом
(см. план). LC-FC - для коммутации оборудования DWDM и магистральных кроссов.
Длина определяется проектом (см. план). LC-LC 3м. - для коммутации внутри
стойки.
Ниже представлена сводная таблица закупаемых кабелей (табл. 3.10):
Таблица 3.10 - Сводная таблица кабелей:
|
Тип кабеля
|
Назначение
|
Тип коннектора
|
Длина,м
|
Количество
|
|
60227 IEC 02(RV)
|
Питание, заземление нового оборудования
|
-
|
См. план
|
23
|
|
Single mode-G652D
|
Коммутация между платами в одной стойке
|
LC-LC
|
3м
|
906
|
|
Single mode -G652D
|
Коммутация между оборудованием DWDM и магистральными
кроссами
|
LC-FC
|
См. план
|
140
|
|
Single mode -G652D
|
Коммутация между оборудованием DWDM и оборудованием МССС
|
LC-LC
|
См. план
|
136
|
.7 Планирование размещения оборудования
.7.1 Выбор места расположения оборудования
Рассмотрим пример размещения оборудования на примере узла №2.
Основное проектируемое оборудование узла связи размещается на втором
этаже в помещении ЛАЦ (место 4) в проектируемой телекоммуникационной стойки 19”
2200*600*300мм, входящей в комплект поставки оборудования, в здании ОАО
«Ростелеком» по адресу: г. Рязань, ул. Есенина, д. 21.