Проектування фрагменту волоконно-оптичної лінії зв"язку між двома містами Вінниця-Луганськ з використанням апаратури другого рівня цифрової ієрархії STM-4. Перенесення інформації в межах синхронного транспортного модуля зі швидкістю 622,08 Мбіт/с.
При низкой оригинальности работы "Розробка волоконно-оптичної лінії передавання Вінниця-Луганськ", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
1 ОГЛЯД ТА АНАЛІЗ ТЕМАТИЧНОЇ ОБЛАСТІ (ПРОГРАМНОЇ РОЗРОБКИ) 1.3 Мідні кабелі: коаксіальний кабель (coaxial) 1.4 Мідні кабелі: кабелі на основі скручених пар 2.2 Вибір системи передачі та типу кабелю 2.2.1 Вибір системи передачіУ даній дипломній роботі спроектована волоконно-оптична лінія передавання Вінниця - Луганськ з використанням апаратури STM-4, яка працює на довжині хвилі 1,55 мкм по одномодовому оптичному кабелю. На першому етапі проектування, методом зрівнювання двох можливих варіантів проходження кабельної лінії звязку обрано найліпший та економічно доцільний варіант. Для організації звязку між проектованими пунктами прийнято необхідну кількість первинних цифрових потоків, яка складає 600 ПЦП. Вибрано варіант траси, визначена максимальна довжина дільниці регенерації, яка складає 94,1 км. Модульна конструкція рефлектометра дозволяє споживачеві не лише вибрати необхідну йому на даний момент конфігурацію приладу, але і надалі модернізувати прилад, наприклад, встановивши, багатомодовий модуль або одномодовий модуль з великим динамічним діапазоном.
Вывод
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ
ВОСП - волоконно-оптична система передачі;
ВОЛЗ - - волоконно-оптична система зв’язку;
ЦСП - SDH( Synchronous Digital Hierarchy) - цифрова система передачі;
РСМ (ІКМ) - імпульсно-кодова модуляція;
PDH (ПЦІ) - плезіохронна цифрова ієрархія;
СЦІ - синхронна цифрова ієрархія;
РРЛП - радіорелейні лінії передачі;
ВОК - волоконно-оптичний кабель;
ОК - оптичний кабель;
ОКЛБГ - тип оптичного кабелю;
ЛТ - лінійний тракт;
ПЦП - первинні цифрові потоки;
STM (Synchronous Transport Module) - мультиплексом (обладнання системи передачі);
SETS ( SDH Equipment Timing ) - інтерфейс для зовнішнього та внутрішнього джерел синхронізації SDH обладнання;
NMU - модуль мережевої системи управління;
SOT ( Segment Overhead Terminal ) - модуль термінальної обробки секційних змістів;
OTDR - (Optical Time Domain Reflectometer) - оптичний імпульсний рефлектометр.
ВСТУП
В сучасних умовах ринкової економіки з’явилася необхідність корінних змін в структурі і практиці експлуатації мереж зв’язку. Використання існуючих асинхронних систем, групоутворення цифрових потоків для отримання високошвидкісних сигналів призводить до обємного і низьконадійного технічного рішення. Задержуючий доступ до складених (компонентних) цифрових потоків для відгалуження і транзиту. При порушеннях синхронізації групового сигналу, обєктивне збільшення часу на багатоступінчате встановлення синхронізації компонентних потоків. Сучасні цифрові первинні мережі (ЦПМ) повинні мати гнучку, легкокеровану структуру . Вони повинні забезпечувати передачу і переключення потоків інформації різної потужності, виділення потоків в призначених пунктах, контроль якості відповідності з дійсним часом користування зв’язком. Ці мережі повинні бути базовими для службового, використаних як синхронний (synchronous Transfer Mode, STM), так і асинхронний (Asynchronous Transfer Mode, ADM), спосіб переносу інформації.
Перераховані вище потреби практично не виконані в масштабах плезіахронної цифрової ієрархії (ПЦІ), то їх треба виконати при синхронній системі групоутворення.
В 1998 році МКТТ прийняло SDH, розроблену з урахуванням всесвітнього досвіду побудови цифрових мереж. Єдиної основи для SDH послужило синхронна оптична мережа SONET розробки США. В колі SDH розроблено не тільки нова ієрархія швидкості передачі і система перетворення цифрових трактів, але і перспективних концепцій побудови і розвитку мереж зв’язку, підпорядкованих системою міжнародних стандартів.
Багато держав вже широко використовують СЦІ і планують скоротити впровадження СЦІ систем, а деякі планують розвивати мережі зв’язку тільки на базі СЦІ.
В даному дипломному проекті спроектовано фрагмент ВОЛЗ з використанням апаратури другого рівня цифрової ієрархії - STM-4. Між двома містами Вінниця-Луганськ.
Розвиток науки і прискорення технічного прогресу не дійсні без удосконалення засобів зв’язку систем збору, передачі і обробки інформації. Інтенсивний розвиток нових інформаційних технологій в останні роки привів до бурхливого розвитку мікропроцесорної техніки, яка стимулювала розвиток цифрових методів передачі інформації. В кінці, це привело до будови нових високошвидкісних технологій глобальних мереж: PDH, SONET, SDH, ISDN, Frame Relay і АТМ. Однією з найбільш сучасних технологій, використаних в наш час для побудови мереж зв’язку, є технологія синхронної цифрової ієрархії SDH.
Зацікавленість до SDH обґрунтовано тим, що ця технологія прийшла на заміну технологіям з імпульсно-кодовою модуляцією РСМ (ІКМ) і плезіохронною цифровою ієрархією PDH (ПЦІ) і стала інтенсивно впроваджуватись в результаті масової установки сучасних закордонних цифрових АТС, дозволяючи оперувати цифровими потоками 2 Мбіт/с, і побудови в регіонах локальних кілець SDH.
Синхронна цифрова ієрархія (СЦІ) має суттєві переваги в порівнянні системами попередніх поколінь, вона дозволяє повністю реалізувати можливості волоконно-оптичних і радіорелейних ліній передачі (ВОЛП і РРЛП) і будувати гнучкі, вигідними для експлуатації і керування мережі, гарантуючи високу якість зв’язку. Таким чином, концепція SDH дозволяє оптимально поєднувати процеси високоякісної передачі інформації з процесами автоматизованого управління, контролю і обслуговування мереж в єдиній системі. Система (СЦІ) забезпечує швидкість передачі від 155 Мбіт/с і вище і може транспортувати, як сигнали існуючих цифрових систем , (наприклад , на міських мережах ІКМ-30), так і нових перспективних служб, в тому числі широкосмугових. Апаратура СЦІ являється програмно керованою і інтегрує в собі засоби перетворення, передачі оперативного переключення, контролю, управління.
З появою сучасних волоконно-оптичних кабелів (ВОК), стали можливими велетенські швидкості передачі в лінійних трактах (ЛТ) цифрових систем передачі з одночасно довгими секціями регенерації до 100 км. і більше. Створення таких ЛТ перевищує можливості цифрових трактів на кабелях з металевими жилами в 100 і більше разів, що радикально підвищує їх економічну ефективність. При цьому більшість регенераторів мають властивості обєднуватись з кінцевими або транзитними станціями. І з цього випливає, що СЦІ - це непросто нові системи передачі, це і принципові зміни мереженій архітектурі, організації управління. В провадження СЦІ представляє собою якісний новий етап розвитку цифрової мережі зв’язку.
Архітектура мережі доступу використовує принципи побудови широкосмугових мереж. Це дає можливість підєднати до мережі доступу всі існуючі інформаційні ресурси та реалізувати механізм необмеженого їх збільшення в майбутньому.
Метою даного проекту являється : - створення сучасної телекомунікаційної мережі в інтересах населення та народного господарського комплексу;
- організація якісного зв’язку для передачі різного виду інформації між проміжними та кінцевими населеними пунктами .
Переваги ЦСП - SDH: - спрощення ЦСП і організації мережі за рахунок відмови від асинхронного обєднання потоків, що дозволяє у тому числі, просто здійснити виділення первинних цифрових потоків (ПЦП) і ОЦК із цифрових потоків вищих рівнів ієрархії;
- гнучкість керування мережею, зумовлена наявністю великої кількості широкосмугових каналів керування й організації каналів дистанційного керування і контролю функціонування мережі та багато чого іншого.
Згідно технічного завдання необхідно спроектувати волоконно-оптичну лінію передачі між містами Вінниця - Луганськ для передачі 600 ПЦП.
Для досягнення цієї мети обґрунтуємо найбільш доцільний варіант організації зв’язку між вибраними населеними пунктами. Тягар вибраних пунктів по послугам зв’язку залежить, в першу чергу, від кількості населення в них. Крім того, ступінь зацікавленості до взаємин залежить від економічних, культурних та соціально-побутових відносин між населеними пунктами.
В даному проекті в якості базової системи передачі проектованої мережі передбачається апаратура четвертого рівня ієрархії SDH, що виконує перенесення інформації зі швидкістю передачі цифрового сигналу 622,08 Мбіт/с в межах синхронного транспортного модуля.
1 ОГЛЯД ТА АНАЛІЗ ТЕМАТИЧНОЇ ОБЛАСТІ (ПРОГРАМНОЇ РОЗРОБКИ)
1.1 Середовища передавання даних
Передавання даних може відбуватися по кабелю та за допомогою електромагнітних хвиль тієї або іншої природи - інфрачервоних, мікрохвиль, радіохвиль, - що розповсюджуються в просторі.
Кабельні середовища за використовуваним матеріалом діляться на “мідні” (насправді, провідні жили таких кабелів можуть містити не тільки мідь, але і інші метали і їх сплави) і оптичні (оптоволоконні, провідна жила виготовляється з оптично прозорих матеріалів - кварцу або полімерів). Мідні кабелі бувають симетричними (всі провідники однакові, наприклад, скручені дроти провідників) і асиметричними (наприклад, коаксіальний кабель, що складається з ізольованих один від одного центральної жили і обплетення).
Оптичні кабелі розрізняються по співвідношенню між товщиною дротової жили і частотою передачі даних. Тонкі жили, діаметр перетину яких порівнянний з довжиною хвилі частоти-носія , утворюють одномодові кабелі (типова товщина 8-10 мкм), а товщі - багатомодові (до 50-60 мкм).
При побудові безпровідних мереж, як правило, застосовується одна з трьох технологій: передача в інфрачервоному діапазоні, передача даних за допомогою вузькосмугових радіосигналів і передача даних за допомогою радіосигналів з розподіленим спектром.
1.2 Лінії зв"язку
Лінія зв"язку складається з фізичного середовища, по якому передаються інформаційні сигнали, апаратури передачі даних і проміжної апаратури. Синонімом терміна "лінія зв"язку" (line) є термін "канал зв"язку" (channel). Фізичне середовище передачі даних (medium) може бути кабелем (набором проводів, ізоляційних і захисних оболонок, сполучних розємів), а також земною атмосферою або космічним простором, через які розповсюджуються інформаційні сигнали.
Класифікація ліній зв"язку;
- дротові (повітряні);
- кабельні (мідні і волоконно-оптичні);
- радіоканали наземного і супутникового зв"язку.
Застосовуються три основні типи кабелів: коаксіальні кабелі з мідною жилою,кабелі на основі скручених пар мідних проводів,волоконно-оптичні кабелі.
1.3 Мідні кабелі: коаксіальний кабель (coaxial)
Коаксіальний кабель складається з несиметричних пар провідників. Кожна пара є внутрішньою мідною жилою і співвісною з нею зовнішньою жилою, яка може бути порожнистою мідною трубою або обплетенням, відокремленим від внутрішньої жили діелектричною ізоляцією. Зовнішня жила грає двояку роль - по ній передаються інформаційні сигнали, також вона є екраном, що захищає внутрішню жилу від зовнішніх електромагнітних полів.
Існує декілька типів коаксіального кабелю, що відрізняються характеристиками і областями застосування
- для локальних комп"ютерних мереж, - для глобальних телекомунікаційних мереж, - для кабельного телебачення тощо.
Коаксіальний кабель складається з двох концентричних провідників, розділених шаром діелектрика. Зовнішній провідник при цьому екранує внутрішній. Найбільше застосування отримав кабель з маркуванням RG-58, (хвилевий опір 50 Ом), так званий "тонкий" коаксіальний кабель. "Товстий" (або звичайний) коаксіальний кабель з маркуванням RG-8 .
Задля зєднання коаксіальних кабелів використовуються N- роз’єми (“товстий” коаксіал) і BNC-роз’єми , Т- коннектор- посередині, праворуч - термінатор (заглушка).
1.4 Мідні кабелі: кабелі на основі скручених пар
Мідні кабелі: кабелі на основі скручених пар називаються симетричними кабелями через те, що вони складаються з двох однакових в конструктивному відношенні провідників. Симетричний кабель може бути як екранованим - на основі екранованої скрученої пари (Shielded Twisted Pair, STP), повний опір 150 Ом, застосовується в Token Ring, Fast Ethernet), так і неекранованим - на основі неекранованої скрученої пари (Unshielded Twisted Pair, UTP), хвильовий опір кабелю будь-якій категорії - 100 Ом). Симетричний кабель може складатися з декількох скручених пар.
Кабельні системи будівель найчастіше будуються на основі неекранованої скрученої пари UTP, категорій 3 (16 Мгц), 5 (100 Мгц), 5е (125 Мгц), 6, 6А (250 Мгц), 7 (600 Мгц).
Неекранована скручена пара UTP (Unshielded Twisted Pair) випускається переважно в 4-парному виконанні , іноді зустрічаються 2-парні кабелі, зазвичай cat 3, і багатопарні кабелі - 25 пар і більше. Основні мережні технології - Ethernet і Token Ring - використовують тільки дві пари, але існують і технології (100 Base T4), де передача даних - по всіх чотирьох парах. Пари помічені кольором ізоляції: синій і біло-синій, оранжевий і біло-оранжевий, зелений і біло-зелений, коричневий і біло-коричневий. Для зєднання кабелів і устаткування використовуються 8-контактні конектори RJ-45. Стандарт EIA/TIA-568A визначає два варіанти розкладки провідників по контактах: T568A і T568B.
У кожній локальній мережі може використовуватися будь-який варіант розкладки, але не обидва одразу.
Скручена пара використовуються для передачі даних на відстані до декількох сотень метрів. Стандарт Ethernet обмежує довжину сегменту на неекранованих скручених парах до 100 м. Основний недолік неекранованої скрученої пари - сильна чутливість до впливу електромагнітних перешкод.
Таблиця 1.1 Таблиця 1.2
Розкладка T568A Розкладка T568B
КонтактКолірПараКонтактКолірПара
1Біло-зелений31Біло-оранжевий2
2Зелений32Оранжевий2
3Біло-оранжевий23Біло-зелений3
4Синій14Синій1
5Біло-синій15Біло-синій1
6Оранжевий26Зелений3
7Біло-коричневий47Біло-коричньовий4
8Коричневий48Коричньовий4
Екранована скручена пара (STP, Shielded Twisted Pair) (рисунок 6.8, д) добре захищає передаваня сигналів від впливу зовнішніх електромагнітних полів, але вимагає заземлення екрану при монтажі, що ускладнює і здорожує кабельну систему.
Кабель STP в основному використовується фірмою IBM, яка фірмовим стандартом визначила дев"ять його категорій, - від Type 1 до Type 9. Кабель Type 1 складається з двох пар і по параметрах близький до UTP cat.5, за винятком хвильового опору - 150 Ом. Кабелі STP використовуються в мережах Token Ring, Fast Ethernet і 100VG-ANYLAN.
Фольгована скручена пара FTP (Foiled Twisted Pair) - кабель, в якому скручені пари обгорнуті загальним фольговим екраном для підвищення стійкості до перешкод.
При побудові мереж використовуються також і скляні (точніше, кварцові) - волоконно-оптичні кабелі, де носіями даних є світлові хвилі.
Серцевина такого кабелю є тонке кварцове волокно, яке поміщене в пластикову оболонку, що відбиває. Розповсюджуючись по серцевині, промені світла не виходять за її межі, відбиваючись від покриваючого шару оболонки.
Залежно від розподілу показника заломлення і від величини діаметру серцевини розрізняють: · багатомодове ( Multi Mode Fiber, MMF) волокно із ступінчастою зміною показника заломлення;
· багатомодове волокно з плавною зміною показника заломлення;
· одномодове волокно (Single Mode Fiber, SMF).
У тонкому волокні (діаметр серцевини 5-15 мкм, що порівняно з довжиною світлової хвилі), може розповсюджуватися тільки один світловий промінь (одна мода). Такий кабель називають одномодовим (Single Mode Fiber, SMF). При цьому, за рахунок використання світлових хвиль різної довжини, можлива одночасна організація в одному волокні декількох високошвидкісних каналів. Смуга пропускання SMF- кабелю досягає 800 ТГЦ. Виробництво SMF-кабелю достатньо складне, крім того, для монтування такого кабелю потрібне використання прецизійного устаткування.
Тому поширеніший так званий багатомодовий (Multi Mode Fiber, MMF) волоконно-оптичний кабель, якому властива відносно велика товщина серцевини (40-110 мкм). При цьому світлові промені, що входять в кабель під різними кутами, відбиваються від стінок оболонки, проходять різні відстані і потрапляють до приймача в різний час, спотворюючи один одного. Існують способи зменшення спотворень, проте, в основному, за рахунок зменшення смуги пропускання. В результаті багатомодовий волоконно-оптичний кабель завдовжки 100 м може надати смугу пропускання в 1600 Мгц при довжині хвилі 0.85 мкм. Стандарт EIA/TIA-568A визначає два типорозміру багатомодового MMF -кабелю: 62,5/125 мкм і 50/125 мкм (перше число - діаметр внутрішнього провідника - серцевини, друге - діаметр оболонки).
Передачу сигналів по волокну в даний час здійснюють в трьох діапазонах: 0.85 мкм, 1.3 мкм і 1.55 мкм. Ці діапазони названі вікнами прозорості. Параметр NA (Numberic Aperture)- числова апертура- дорівнює синусу кута вводу променя у світловоді визначається через показники заломлення шарів. В багатомодовому волокні апертура NA = 0,2-0,3 й кут вводу променю не перевищує 12-18о від вісі. В одномодовому волокні апертура NA = 0,122 й кут не перевищує 7о від вісі. Чим апертура більше, тим легше вводити промень у волокно, але тоді збільшується модова дісперсія та зменшується смуга пропускання. Як джерело світлових хвиль у волоконно-оптичних каналах використовують світлодіоди (LED, Light Emitting Diode) і лазерні діоди (ILD, Injection Laser Diode).
Перше покоління передавачів (1970 р.) будувалося на основі світлодіодів з довжиною хвилі 0.85 мкм в MMF-режимі. Друге покоління (кінець 1970-х) становили SMF-передавачі, що працюють на довжині хвилі 1.3 мкм. На початку 1980-х з"явилися передавачі третього покоління - лазерні діоди з довжиною хвилі 1.55 мкм. Четверте покоління оптичних передавачів (початок 1990-х) побудоване цілком на лазерних діодах і реалізує когерентні системи зв"язку з ЧМ або ФМ сигналу. П"яте покоління базується на використанні технології легування світловодів домішками ербію, які дозволяють підсилювати сигнали, що проходять по світлопроводу. Швидкість передавання в мережах SONET/SDH сягає 40 Гбіт/с.
Оптичні кабелі мають якнайкращі електромагнітні і механічні характеристики, не схильні до впливу електромагнітних перешкод, утрудняють перехоплення даних, але їх монтаж найбільш складний і трудомісткий, вимагає застосування спеціалізованого дорогого устаткування і кваліфікованого персоналу.
1.5 Безпровідні середовища передачі даних
Безпровідні мережі в основному використовують три технології передачі даних: передача в інфрачервоному діапазоні, передача даних за допомогою широкосмугових радіосигналів і передача даних за допомогою звичайних (“вузькосмугових”) радіосигналів.
1.6 Інфрачервоні канали (INFRARED channel)
Інфрачервоні канали працюють в діапазоні частот аж до 1000 ГГЦ, сигнали мало схильні до впливу електромагнітних перешкод, передача даних може здійснюватися на високій швидкості.
Три основні типи інфрачервоних каналів: прямої видимості; розсіяного випромінювання (хвилі відбиваються від підлоги, стін, стелі); відбитого випромінювання (приймачі напрямлені на загальний відбивач).
Основна проблема ІФЧ- каналів - поглинання і розсіювання інфрачервоних хвиль в атмосфері, сильна залежність від погодних умов. Лист паперу між передавачем і приймачем може блокувати передачу даних.
Використання ненапрямленої антени і малопотужного передавача (100 МВТ) обмежує дальність зв"язку до 30-50 м.
Напрямлена антена і могутніший передавач (250 МВТ) збільшують можливу дальність зв"язку до 10 км. Продукується устаткування для організації високошвидкісних інфрачервоних каналів (до 155 Мбіт/с) при дальності зв"язку до 150 м.
1.7 Радіохвилі, сигнали з вузькосмуговим спектром
Звичайний радіосигнал займає вузьку смугу радіоспектру поблизу частоти-носія. Для надійного прийому такий сигнал повинен володіти значною енергією. Потужний сигнал з одного боку є сильним джерелом перешкод, а з іншого - він сам дуже схильний до впливу зовнішніх перешкод.
У вузькосмугових системах зв"язку використовується смуга частот в діапазоні 18-19 ГГЦ. Сигнал на цій частоті не може проникати через стіни (металеві і бетонні). Для організації комп"ютерних мереж вузькосмугові системи практично не застосовуються.
1.8 Радіохвилі, сигнали з широкосмуговим спектром
Радіоканали наземного і супутникового зв"язку утворюються за допомогою передавача і приймача радіохвиль. Радіоканали відрізняються як по частотних діапазонах, так і по дальності каналу. Діапазони коротких, середніх і довгих хвиль (КХ, СХ і ДХ), використовують амплітудну модуляцію ( AM) сигналу, забезпечують телекомунікацію, але при невисокій швидкості передачі даних. Швидкіснішими є канали частотної модуляції ( FM), що працюють на діапазонах ультракоротких хвиль (УКХ), а також в діапазонах надвисоких частот (НВЧ). У діапазоні НВЧ (понад 4 Ггц) сигнали вже не відбиваються іоносферою Землі, і для стійкого зв"язку потрібна наявність прямої видимості між передавачем і приймачем. Тому такі частоти використовують або супутникові канали, або радіорелейні канали, де ця умова виконується.
Організація радіоканалу здійснюється в діапазонах частот близько 900МГЦ, 2.4 ГГЦ і 5.7 ГГЦ.
Широкосмуговий (spread spectrum) сигнал займає значно ширший частотний діапазон, ніж сигнал звичайної передачі. Для розширення спектру використовуються дві основні технології використання псевдовипадкового (шумоподібного) кодування сигналу. Обидві технології покладені в основу безпровідних мереж стандарту 802.11 (детальніше у розділі 17).
При використанні мініатюрних ненапрямлених антен можлива передача даних на декілька десятків метрів (30-50 м). Максимальна дальність зв"язку при роботі зі всенапрямленою антеною досягає 8 км. Напрямлені антени дозволяють збільшити дальність зв"язку до 10 км., а з використанням підсилювачів - до 50 км. Найбільш поширене в даний час устаткування 802.11n забезпечує пропускну спроможність до 300 Мбіт/с.
Розширення спектру частот дозволяє зменшити потужність джерела сигналів (типове значення вихідної потужності - 30...100 МВТ). Радіосигналу з розподіленим спектром притаманна висока стійкість до перешкод і надійність, він здатний проникати крізь будівлі і інші споруди, що забезпечує відносно велику дальність зв"язку (для безпровідних середовищ).
1.9 Стільниковий зв"язок
Стільниковий зв"язок заснований на застосуванні кабельних і безпровідних каналів. Базова структура мережі створюється на основі високошвидкісних кабельних каналів зв"язку, а підключення абонентів проводиться по радіоканалах, що дозволяє забезпечити їх мобільність.
Системи стільникового зв"язку будуються у вигляді сукупностей комірок-сот (cell), що покривають обслуговувану територію. В центрі кожної комірки розташовується базова станція (БС), з якою (по радіоканалах) зв"язуються всі абоненти, що знаходяться в межах даної комірки. На базовій станції розташовані приймальна і передавальна антени (часто використовується пара приймальних антен), декілька приймачів і передавачів (частот, що працюють на різних піддіапазонах, в межах виділеної даної БС смузі частот), контролер і блок сполучення з лінією зв"язку. Якщо абонент переміщується в іншу комірку, його починає обслуговувати інша БС. Всі БС повязані з центром комутації, у якого є підключення до звичайної міської телефонної мережі. Якщо мережа достатньо велика, то в ній може бути присутніми декілька зв"язаних між собою центрів комутації.
Основним принципом стільникового зв"язку є принцип повторного використання частот (frequency reuse), що дозволяє необмежено нарощувати ємкість системи (реальне обмеження - потужність центру комутації). Суть його в наступному. У поряд розташованих комірках використовуються різні смуги частот, що дозволяє сусіднім БС не конкурувати за загальну смугу, а абонентському устаткуванню легко вибирати найближчу до нього БС (по сигналу максимальної потужності). В той же час, одну і ту ж смугу можна використовувати в несуміжних комірках. Групу комірок, в якій кожен частотний діапазон використовується тільки однією коміркою, називають кластером. В результаті, для мережі довільного розміру, виявляється достатньою наявність трьох непересічних частотних діапазонів, тобто мережа може бути розбита на 3-елементні кластери.
Середовищем передачі інформації називаються ті лінії зв"язку (або канали зв"язку), по яких виробляється обмін інформацією між комп"ютерами. У переважній більшості комп"ютерних мереж (особливо локальних) використовуються провідні або кабельні канали зв"язку, хоча існують і бездротові мережі, які зараз знаходять усе більше широке застосування, особливо в портативних комп"ютерах.
Інформація в локальних мережах найчастіше передається в послідовному коді, тобто біт за бітом. Така передача повільніше й складніше, ніж при використанні паралельного коду. Однак треба враховувати те, що при більше швидкій паралельній передачі (по декількох кабелях одночасно) збільшується кількість сполучних кабелів у число раз, рівне кількості розрядів паралельного коду (наприклад, в 8 разів при 8-розрядному коді). Це зовсім не дріб"язок, як може здатися на перший погляд. При значних відстанях між абонентами мережі вартість кабелю цілком порівнянна з вартістю компютерів і навіть може перевершувати її. До того ж прокласти один кабель (рідше два різнонаправлених) набагато простіше, ніж 8, 16 або 32. Значно дешевше обійдеться також пошук ушкоджень і ремонт кабелю.
Але це ще не все. Передача на більші відстані при будь-якому типі кабелю вимагає складної передавальної й прийомної апаратури, тому що при цьому необхідно формувати потужний сигнал на передавальному кінці й детектувати слабкий сигнал на прийомному кінці. При послідовній передачі для цього потрібно всього один передавач і один приймач. При паралельній же кількість необхідних передавачів і приймачів зростає пропорційно розрядності використовуваного паралельного коду. У зв"язку із цим, навіть якщо розробляється мережа незначної довжини (порядку десятка метрів) найчастіше вибирають послідовну передачу.
До того ж при паралельній передачі надзвичайно важливо, щоб довжини окремих кабелів були точно рівні один одному. Інакше в результаті проходження по кабелях різної довжини між сигналами на прийомному кінці утвориться часове зрушення, що може привести до збоїв у роботі або навіть до повної непрацездатності мережі. Наприклад, при швидкості передачі 100 Мбіт/с і тривалості біта 10 нс це часове зрушення не повиненно перевищувати 5-10 нс. Таку величину зрушення дає різниця в довжинах кабелів в 1-2 метри. При довжині кабелю 1000 метрів це становить 0,1-0,2%.
Треба відзначити, що в деяких високошвидкісних локальних мережах все-таки використовують паралельну передачу по 2-4 кабелям, що дозволяє при заданій швидкості передачі застосовувати більше дешеві кабелі з меншою смугою пропускання. Але припустима довжина кабелів при цьому не перевищує сотні метрів. Прикладом може служити сегмент 100Base-T4 мережі Fast Ethernet.
Промисловістю випускається величезна кількість типів кабелів, наприклад, тільки одна найбільша кабельна компанія Belden пропонує більше 2000 їхніх найменувань.
Всі кабелі можна розділити на три великі групи: · електричні (мідні) кабелі на основі кручених пар проводів (twisted pair), які діляться на екрановані (shielded twisted pair, STP) і неекрановані (unshielded twisted pair, UTP);
Кожний тип кабелю має свої переваги й недоліки, так що при виборі треба враховувати як особливості розв"язуваного завдання, так і особливості конкретної мережі, у тому числі й використовуваній топології.
Можна виділити наступні основні параметри кабелів, принципово важливі для використання в локальних мережах: - Смуга пропускання кабелю (частотний діапазон сигналів, що пропускаються кабелем) і загасання сигналу в кабелі. Два цих параметри тісно звязані між собою, тому що з ростом частоти сигналу росте загасання сигналу. Треба вибирати кабель, що на заданій частоті сигналу має прийнятне загасання. Або ж треба вибирати частоту сигналу, на якій загасання ще прийнятно. Загасання виміряється в децибелах і пропорційно довжині кабелю.
- Перешкодозахищеність кабелю й забезпечувана їм таємність передачі інформації. Ці два взаємозалежних параметри показують, як кабель взаємодіє з навколишнім середовищем, тобто, як він реагує на зовнішні перешкоди, і наскільки просто прослухати інформацію, передану по кабелі.
- Швидкість поширення сигналу по кабелі або, зворотний параметр - затримка сигналу на метр довжини кабелю. Цей параметр має принципове значення при виборі довжини мережі. Типові величини швидкості поширення сигналу - від 0,6 до 0,8 від швидкості поширення світла у вакуумі. Відповідно типові величини затримок - від 4 до 5 нс/м.
- Для електричних кабелів дуже важлива величина хвильового опору кабелю. Хвильовий опір важливо враховувати при узгодженні кабелю для запобігання відбиття сигналу від кінців кабелю. Хвильовий опір залежить від форми й взаєморозташування провідників, від технології виготовлення й матеріалу діелектрика кабелю. Типові значення хвильового опору - від 50 до 150 Ом.
2
АНАЛІЗ ТА ШЛЯХИ РОЗВЯЗУВАННЯ ПРОБЛЕМИ
2.1 Вибір траси Вінниця - Луганськ
2.1.1 Коротка характеристика кінцевих пунктів і варіантів траси
Проектування і будівництво будь-якого обєкту вимагає знання клімату на ділянці будівництва, категорії грунту, ступеня перехрестя місцевості, наявності водойм, озер і т.п. Крім того, необхідно знати ступінь розвитку кінцевих пунктів: населення, промисловість, їх перспективу розвитку.
Вінниця - місто обласного значення, адміністративний центр Вінницької області України. Перша згадка про місто була в 1355 р. Саме ж місто засноване з 1795 р. Вінниця знаходиться приблизно в 199 кілометрах (фізично, по автодорозі - 258 км., по ж/д - 221 км.) на північний захід від м. Київ. Місто розташоване на берегах річки Південний Буг. Через місто протікають також невеликі річки Тяжилівка, Вінничка та Вишня.
Вінниця займає площу - 79,94 квадратних кілометра. Кількість населення, станом на 1 березня 2013 рік, налічує - 815 921 чоловік. Телефонний код - 380 432, поштовий індекс - 21000. Тип клімату - помірно-континентальний. В місті діє багато шкіл, ліцеїв інтернатів та вузів. Міський транспорт включає тролейбусне сполучення, автотранспорт та залізничний транспорт, а також трамвайне сполучення.
Луганськ - обласне місто на сході України, адміністративний центр Луганської області. Відстань до столиці України Києва по прямій складає 672 км, по автодорогах - 843 км, по залізниці - 811 км. Чисельність населення, станом на 1 січня 2014 рік, складає - 424 113 чол., площа міста Луганськ рівна - 286 КМІ. По населенню і площі Луганськ входить до числа 11 найбільших міст України. Місто розташоване в місці злиття річки Лугимні з річкою Вільховою. Луганськ заснований в 1795 р., двічі перейменовувався у Ворошиловград і двічі назад. Тип клімату - помірно- континентальний.Телефонний код - 380 642, поштовий індекс - 91000.
2.1.2 Опис варіантів траси
Для зниження витрат на доставку кабелю, монтажників до місця будівництва, а також для зручності і економічнішого обслуговування надалі, прийнято прокладати кабель уздовж автомобільних або залізничних шляхів.
На підставі вивчення географічної карти намічаємо можливі варіанти траси і вибираємо найбільш доцільний і економічний (тобто такий, котрий припускає найменший обсяг робіт, найменший обсяг витрат і можливість застосування механізмів прокладання оптичного кабелю). У заміській зоні ВОЛЗ необхідно прокладати уздовж автомобільних доріг, у силу зручності подальшого обслуговування ЛЗ. Переходи через ріки повинні розміщатися на відстані не менш 1000 м від залізничних мостів і мостів магістральних шосейних доріг, на відстані не менш 200 м нижче за течією від мостів шосейних і ґрунтових доріг місцевого значення. Трасу ВОЛЗ| вибиратимемо вздовж | автомобільних доріг. Таке вирішення пов’язане із зручністю будівництва лінії, окрім того здійснюється транзит через великі населені пункти.
При існуючій структурі шляхів міжкрайовими пунктами Вінниця -Луганськ можливі два варіанти проходження траси кабелю.
Для вибору оптимальної траси прокладання кабелю було розглянуто два можливих варіанти проходження траси кабелю. Зрівняння цих варіантів наведено в табл. 2.1 і приведено на рис. 2.1.
Таблиця 2.1 - Загальна характеристика варіантів траси ВОЛЗ
Варіант трасиДовжина, кмПереходи
АвтошляхиЗалізниціВодойми
1918352141
21070532547
В першому варіанті ВОЛЗ прокладається через наступні населені пункті: Вінниця - Немирів - Гайсин - Умань - Новоархангельськ - Смоліне - Кіровоград - Олександрія - П"ятихатки - Кринички - Дніпропетровськ - Павлоград -Петропавлівка - Добропілля - Костянтинівка - Первомайськ - Луганськ . В цьому випадку траса перетинає 35 автодоріг, 21 залізничний шлях, 41 водна перешкода і її довжина дорівнює 918 км.
Другий варіант припускає прокладку ОК через такі міста та населені пункти: Вінниця - Калинівка - Бердичів - Житомир - Коростишів - Київ - Бориспіль - Березань - Пирятин - Лубни - Хорол - Полтава - Валки - Люботин - Харків - Чугуїв - Ізюм - Слов`янськ - Артемівськ - Дебальцеве - Алчевськ - Луганськ. Довжина траси іншого варіанта дорівнює 1070 км, перетинає 53 автодороги, 25 залізничних шляхів, 47 водних перешкод.
Велику частину витрат при прокладанні траси магістралі складає вартість ВОК і його прокладання, до цього ж у першому варіанті менше переходів через комунікації, тому з економічної точки зору цей варіант більш вигідний. Тому ми обираємо перший варіант траси.
ВОЛЗ, яка проектується в Вінниці, Умані, Кіровограді, Олександрії, Дніпропетровську, Костянтинівці, Артемівську, Первомайську, Луганську проходить у телефонній каналізації. Між цими населеними пунктами оптичний кабель (ОК) прокладається кабелеукладачем, безпосередньо в ґрунт. Прокладання волоконно-оптичної лінії зв’язку (ВОЛЗ) виконують уздовж шосейних шляхів, що полегшує транспортування необхідних матеріалів і обладнання ВОЛЗ. На даній трасі магістралі також дуже сприятливий рельєф місцевості для прокладки ОК. У більшості випадків прокладка кабелю в ґрунт проводиться кабелеукладачем, а в місцях, де це неможливо, копають вручну, або використовують трактор „ЕТЦ”, для риття траншей.
Необхідна кількість ОК, для будівництва визначається з урахуванням встановлених норм [4], а саме: · на підземний ОК, який проложений в грунт-2,4%;
· на ОК всіх типів для прокладки їх в телефонну каналізацію ГТС-2,4%;
· на підводний ОК, який прокладено без заглиблення у дно річки або водойоми-14%.
Довжина траси проектованої лінії зв"язку Вінниця-Луганськ дорівнює 918 км. Довжина траси в міській кабельній каналізації складає 76 км.
Необхідна довжина кабелю для прокладки в ґрунт та для прокладки в кабельній каналізації міста складе 918
IMG_b7fd955b-e809-4bd8-ab17-215423fdd395
IMG_9002d35c-f76b-401a-bb5f-87d2bc7404a0 1,024=940,032 км при нормі запасу 2,4%. Запас на прокладку кабелю через ріки складає 14%. Звідси довжина кабелю складе 5,4
IMG_0f2ea231-1595-4cba-9bba-2790acd59ba4
IMG_e29c5a1b-54bb-4609-8b5f-f0db970ed342 1,14=6,15 км.
Загальна довжина необхідного кабелю Lкаб складає: LОКЛБГ=940,032 6,15=946,182км
Таблиця 2.2 - Загальна характеристика варіантів траси ВОЛЗ
№№ ппНайменуванняОдиниця вимірюванняКількість. одиниць
Варіант 1Варіант 2
1Довжина трасикм9181070
2Довжина кабелюкм9401096
3Місцевість: - населена; - відкрита; - пересічена. км км км 93 798 27 112 929 29
4Категорія грунту:IIIIII
5Дороги: Автомобільні: - з твердим покриттям; км 918 1070
Для організації даної ВОСП виберемо СП рівня STM-4 фірми «SIEMENS»[3]. Функціональна схема мультиплексора STM-4 приведена на рис. 1.2
IMG_156f0ca8-ee04-42b3-862d-ecb68c98988d
Рисунок 2.1 - Схема мультиплексора з функцією вводу/виводу
Таблиця 1.3 - Основні технічні характеристики СП рівня STM - 4 фірми «SIEMENS»
Найменування показниківОдиниця виміруЗначення
Лінійна швидкістьМбіт/с622.08
Діапазон довжини хвилінм1520-1560
Максимальний частотний діапазоннм0,5
Потужність передачіДБ-0,5
Загасання відображеного сигналу ОКДБ>10
Допустима хроматична дисперсіяпс3,5
Максимальна вхідна оптична потужністьDBM-10
Максимальне відбиття сигналуДБ15
Втрати, викликані шумом передавача і дисперсіїДБ<1
IMG_0c62453f-1c24-45d9-85e0-56438b78bc42
Рис. 2.2 - Структурна схема мультиплексора де - SETS ( SDH Equipment Timing ) - інтерфейс для зовнішніх та внутрішнього джерел синхронізації SDH обладнання. Реалізує функцію вибору між джерелами синхронізації з різними пріоритетами і автоматичне перемикання між ними, а також функцію повідомлень про статус синхронізації SSM, що підвищує надійність роботи.
NMU - модуль мережевої системи управління;
SOT ( Segment Overhead Terminal ) - модуль термінальної обробки секційних змістів.
Мультиплексор SDH STM-4 - призначений для побудови оптичних мереж доступу. Мультиплексор може працювати подвох одномодових оптичних волокнах. STM-4 може працювати, як незалежно, так і сумісно з STM-1, як мультиплексор введення/виводу ADM або як термінальний мультиплексор ТМ, щоб утворювати лінійні, кільцеві або багатокільцеві ланцюги. STM-4 також може працювати як крос-комутатор.
Інтерфейси мультиплексора Транспорт-s4: • 4 оптичних інтерфейса 155Мбіт/с - А,В,С,D, які можуть працювати незалежно або в режимі 1 1;
• 2 оптичних інтерфейса 622 Мбіт/с - E і F, які можуть працювати в режимі 1 1.
Відповідає стандартам G.811, G.812 і G.813, тобто може мати декілька джерел синхронізації і здійснювати автоматичне перемикання між ними.
2.2.2 Вибір типу та коротка характеристика оптичного кабелю
В зв’язку з тим, що згідно до завдання необхідно забезпечити на трасі кабельної магістралі 150 ПЦП, для цього треба передбачити оптичний кабель з одномодовими оптичними волокнами та ВОСП що буде працювати в одно канальному режимі. Згідно до розділу 1.2 для даної траси в якості такого ка
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
