В слое среды передачи находятся самые крупные структуры SDH: синхронные транспортные модули (STM), представляющие собой форматы линейных сигналов. Они же используются на интерфейсах сетевых узлов.
На рисунке 1.2 показаны циклы STM-1 и VC-4. Административный блок AU-4 образуется по алгоритму
C-4 + POH = VC-4, VC-4 + AU PTR = AU-4,
где POH – трактовый заголовок VC-4;
AU PTR – указатель административного блока.
Рисунок 1.2 – Структура цикла STM-1 и фрагменты отображения AU-4 на STM
Цикл STM имеет период повторения 125 мкс и изображен в виде прямоугольной таблицы из 9 рядов и 270 столбцов (9 х 270 = 2430 элементов). Каждый элемент соответствует объёму информации 1 байт (8 бит) и скорости транспортирования 64 Кбит/сек, а вся таблица – скорости передачи первого уровня SDH:
64 х 2430 = 155 520 кбит/сек = 155,520 Мбит/сек.
Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы: секционный заголовок (SOH), который состоит из заголовка регенерационной секции RSOH (первые три ряда) и заголовка мультиплексной секции MSOH (последние 5 рядов) и указателя административного блока (AU-указателя), т.е. указателя позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбец отводятся для нагрузки.
Для организации соединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-12. VC – блочная структура с периодом повторения 125 мкс или 500 мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый VC состоит из поля нагрузки C-n и трактового заголовка POH (рисунок 1.5).
STM-1=(((E1+<байты>+VC-12_POH+TU-12_PRT)x3TUG-2)x7TUG-3+NPI+ +FSTUG-3)x3VC-4+VC-4_POH+FSVC-4+AU-4_PTR)x1AUG+RSOH+MSOH
STM-1 = (32E1+2байты+1VC-12_POH+1TU-12_PRT)*3TUG-2)*7TUG-3+3NPI+ +15FS_TUG-3)*3VC-4+9VC-4_POH+18FS_VC-4+9AU-4_PTR)*1AUG+3*9RSOH+5*9MSOH .
Рисунок 1.3 – Пример формирования STM-1
На рисунке 1.3 приведён пример логического формирования модуля STM-1 из потоков E1 2 Мбит/с по схеме Европейского института стандартов в области связи (ETSI), а на рисунке 1.4 – схема группообразования по схеме ETSI,
где TU – субблок;
TUG – группа субблоков;
AUG – группа административных блоков;
FS – балласт, фиксированное пустое поле;
NPI – индикация нулевого показателя.
Рисунок 1.4 – Схема группообразования по ETSI
В проекте по результатам расчётов количества организуемых каналов выберем уровень STM-4 и аппаратуру фирмы Alcatel.
Таблица 1.2 – Технические параметры аппаратуры SDH уровня STM – 4
Параметры
Обозначение по G.957
1651 SM
Alcatel
Уровень передачи, дБм
S-4.1
8 15
L-4.1
+2 3
L-4.2
V(JE)-4.3
-5 +1
Длина волны, мкм
Продолжение таблицы 1.2
1,3
1,35
1,55
Чувствительность приемника при Кош = 1010, мкм
-28
-36
Затухание регенерационного участка, дБ
0 - 12
10 - 24
10 - 30
Уровень перегрузки приемника, дБм
-8
Дисперсия S – R на уровне 1 дБ, пкс/нм
46
300
3000
Тип источника излучения
FP
InGaAs – APD
Тип оптического детектора
Ge – APD
Alcatel 1660 SM представляет собой компактный мультиплексор ввода/вывода (ADM) и небольшой узел кросскоммутации с портами STM-1, STM-4 и STM-16, матрицей высокого уровня (НО) 96х96 VC4 и матрицей низкого уровня (LO) 64x64 эквивалента STM-1. При использовании в качестве сетевого узла в кольце STM-4 это устройство поддерживает отличные возможности доступа к сигналам 2 Мбит/с (до 756 трактов 2 Мбит/с на 300-миллиметровой стойке). Alcatel 1660 SM поддерживает множество различных конфигураций, включая кросс-коннект 64х64 STM-1. Alcatel 1660 SM может терминировать два независимых друг от друга кольца STM-16 с различными механизмами защиты ANC-P или MS-SPRing, а также с представлением доступа к 32-м компонентным потокам STM-1. Интерфейсы STM-16 с нормированной длинной волны оптического излучения ("colored") могут использоваться для прямого сопряжения с оборудованием DWDM без промежуточных адаптеров длин волн. Все системные блоки могут дублироваться для повышения надежности. Для коммутации АТМ и IP-маршрутизации Alcatel 1660 SM использует карту коммутации /маршрутизации с пропускной способностью 2,5 Гбит/с (на одной полке можно использовать две таких карты).
1.4 Выбор типа оптического кабеля
Выбор ОК для проектируемой ВОЛС осуществляется, исходя из следующих основных требований [10]:
1) Число ОВ в оптическом кабеле и их тип – одномодовые, градиентные, многомодовые – определяются требуемой пропускной способностью с учетом развития сети на период 15 – 20 лет, выбранной системой передачи (транспортной системой), схемой организации линейного тракта (однокабельная однополосная) и с учетом резервирования.
2) Затухание и дисперсия ОВ в ОК, зависящие от излучения, должны обеспечивать заданную (или максимальную) длину РУ и высокую экономичность ВОСП и ВОЛС, которые должны конкурировать с существующими системами передачи на базе симметричных и коаксиальных кабелей.
3) Защитные покровы и силовые элементы ОК должны обеспечивать необходимую защиту ОВ от механических повреждений и воздействий, достаточную надежность работы ОК. Кабель должен допускать прокладывание примерно такое же, как и большинство электрических кабелей.
4) Кабель должен с малым затуханием, достаточной легкостью и за приемлемый отрезок времени сращиваться в муфтах ОК и соединяться с помощью разъемов в полевых и станционных условиях.
5) Механические и электрические свойства ОК должны соответствовать их конкретному применению и условиям окружающей среды, включая стойкость к воздействию статических и динамических нагрузок, влаги, содержанию ОК под избыточным воздушным давлением для обеспечения достаточной надежности работы в течение проектируемого срока эксплуатации ОК.
6) Отдельные световоды в кабеле должны быть различимы для их идентификации.
Оценивая параметры и конструкцию ОК применительно к различным звеньям сети связи, при проектировании ВОЛС для внутризоновой связи используем градиентные ОВ на длине волны 1,3 мкм, кабель типа ОКСН 10.01.022.
При выборе ОК с определенным видом ОВ (одномодовым) оценим соответствие пропускной способности ОВ, зависящей от его дисперсионных свойств, скорости передачи ВОСП в линейном тракте.
В транспортных системах SDH фирмы Alcatel в качестве линейного используется код без возврата к нулю NRZ, поэтому скорости передачи цифрового сигнала в линейном тракте равны скоростям передачи STM соответствующего уровня.
В одномодовых ОВ межмодовая дисперсия отсутствует (передается одна мода). Уширение импульса обусловлено хроматической дисперсией, которую разделяют на материальную и волноводную.
Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью групповой скорости моды от частоты и определяется профилем показателя преломления ОВ.
В нормальных условиях материальная дисперсия преобладает под волноводной. Обе компоненты могут иметь противоположный знак и различаются зависимостью от длины волны. Это позволяет, оптимизируя профиль показателя преломления, минимизировать общую дисперсию ОВ на заданной длине волны за счет взаимокомпенсации материальной и волноводной дисперсией.
Для одномодовых ОВ в паспортных данных указывается нормированная среднеквадратичная дисперсия ( s = 6 пс/(нм×км)), которая с ненормированной величиной связана выражением
s = 10-3 × Dl × sн, нс/км, (1.1)
где Dl - ширина полосы оптического излучения, нм, определяется из справочных данных соответствующего источника излучения; Dl =5 нм
Тогда s = 10-6 × 5 × 10-9 × 6 × 10-12 = 0,003 нс/км (1.2)
1.6 Расчет предельных длин участков регенерации
Известно, что длина регенерационного участка ВОСП определяется двумя параметрами: суммарным затуханием РУ и дисперсией сигналов ОВ /7/.
Длина РУ с учетом только затухания оптического сигнала, то есть потерь в ОВ, устройствах ввода оптического излучения (как правило, потерь в разъемных соединениях), неразъемных соединениях (сварных соединениях строительных длин кабеля) можно найти из формулы [2]:
Ару = Э = a × lру + Ар × nр + Ан × nн , дБ, (1.3)
где Ару – затухание оптического сигнала на регенерационном участке, дБ;
Э - энергетический потенциал системы передачи, дБ,
a - коэффициент затухания ОВ, дБ /км,
lру - длина регенерационного участка, км,
Ар, Ан - затухание оптического сигнала на разъемном и неразъемном соединениях, дБ
nр, nн - количество разъемных и неразъемных соединений ОВ на регенерационном участке.
В этой формуле количество неразъемных соединений ОВ на длине регенерационного участка равно:
nн = ,
где lс - строительная длина ОК.
Подставив количество неразъемных соединений на регенерационном участке в уравнение (1.3), получим:
Э = a × lру + Ар × nр + Ан ×,
Э = a × lру + Ар × nр + × lру - Ан ,,
lру = Э - Ар × nр + Ан .
Отсюда можно выразить длину регенерационного участка
lру = .
Современные технологии позволяют получать затухания Ар £ 0,5 дБ, Ан £ 0,1 дБ. Кроме того, на регенерационном участке количество разъемных соединений nр = 2.
Тогда можно найти максимальную и минимальную длины регенерационных участков с учетом потерь на затухание в ОВ, потерь в устройствах ввода/вывода оптического сигнала (в разъемных соединителях), потерь в неразъемных сварных соединениях при монтаже строительных длин кабеля
lру max a = , км, (1.4)
где Эз - энергетический (эксплутационный запас) системы, необходимый для компенсации эффекта старения элементов аппаратуры и ОВ, Эз = 6 дБм,
25 – 6 – 0,5 × 2 + 0,3
0,15 + 0,3/2
При проектировании оптической линии передачи SDH энергетический потенциал ВОСП рассчитывается как разность уровней передачи и минимального уровня приема.
При расчете минимальной длины регенерационного участка результат может получиться с отрицательным знаком. Это означает, что минимальная длина РУ равна нулю.
Как было отмечено выше, длина регенерационного участка ВОСП зависит также и от дисперсии сигнала в ОВ. Максимальная длина РУ с учетом дисперсионных свойств ОВ рассчитывается по следующей формуле:
lру max s = , км, (1.5)
где s - дисперсия сигнала в ОВ, определенная для одномодового ОВ,
В` – скорость передачи цифрового сигнала в линейном тракте
0,03 × 10-9 × 622,080 × 106
0,25
Из рассчитанных максимальных длин по формулам (1.4) и (1.5) в проекте выбираем наименьшее значение, равное 61 км.
Затухание, рассчитанное по формуле
Ару max = s × lру max , дБ ,
должно быть не больше допустимого затухания на РУ.
Ару max = 0,03 × 10-9 × 61 = 1,83 × 10-9 дБ
1.7 Схема организации связи
1.7.1 Общие положения
Схема организации связи разрабатывается на основе размещения ОП, ОРП, НРП, технических возможностей аппаратуры и технического задания с целью получить наиболее экономичный вариант организации необходимого числа каналов ТЧ, ОЦК или цифровых потоков более высокого порядка между соответствующими населенными пунктами или АТС (МТС), если строится городская сеть.
В процессе разработки схемы организации связи решены вопросы организации цифровой связи, служебной связи, телеконтроля и телемеханики. Кроме того, на схеме организации связи показаны количество систем передачи (транспортных систем), распределение каналов, тип аппаратуры оконечных и промежуточных пунктов, сервисного оборудования.
1.7.2 Схема организации связи с ВОСП SDH
На сетях связи РФ часто используется следующие сетевые структуры (топологии) [12]:
- цепочечная (линейная) сетевая структура с вводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.5);
- кольцевая структура с вводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.6).
На внутризоновой сети в настоящее время используются цепочечные структуры. Разновидностью цепочечной структуры является структура “точка-точка” без ввода/вывода компонентных сигналов между оконечными пунктами.
2 М
34 М
140 М
STM-1
ОМ-4
------ Резервная (опция)
Х - Регенераторы (опция)
ОМ-4 - Оконечный мультиплексор 4-го уровня
МВВ-4 - Мультиплексор ввода-вывода 1-го уровня
Рисунок 1.5 - Цепочечная (линейная) сетевая структура
На рисунках 1.5 и 1.6 приняты следующие обозначения:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5