80424

Проектирование высокоскоростной корпоративной сети на базе технологии СЦИ

Дипломная

Информатика, кибернетика и программирование

Данная дипломная работа заключается в разработке схемы проектирования и технической реализации корпоративной сети связи, на основе технологии СЦИ, с целью создания каналов связи высокого качества между 11-ми объектами, расположенными на территории Волгоградской области.

Русский

2015-02-17

2.27 MB

19 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

(Технический университет)

Кафедра Информационно-коммуникационных технологий

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломной работе

На тему: «Проектирование высокоскоростной корпоративной сети на базе технологии СЦИ»

Студент:       Мороз Александр Александрович

Руководитель проекта:    Харламов Андрей Геннадьевич

Допущен к защите:    «____» ______________ 2009 г.

Консультанты проекта:   

Специальная часть:                                   Е.А. Байкова

Охрана труда:                                    А.Ф. Завальнюк

Зав. кафедрой:                                     В.Н. Азаров


Аннотация

Данная дипломная работа заключается в разработке схемы проектирования и технической реализации корпоративной сети связи, на основе технологии СЦИ, с целью создания каналов связи высокого качества между 11-ми объектами, расположенными на территории Волгоградской области.

В работе были проанализированы различные сетевые технологии. В результате анализа была выбрана технология мультиплексирования SDH/SONET. В ходе анализа проектированного участка выбрана комбинированная топология сети (кольцевая и линейная). Произведен выбор каналообразующего оборудования и расчет параметров качества транспортной сети: расчет оперативных норм для одного из трактов и секции сетевой структуры, а также были выбраны схемы синхронизации оборудования и управления сети. Приведены технико-экономическое обоснование, расчет капитальных затрат и эксплуатационных расходов, оценка экономической эффективности, расчет срока окупаемости.

Оглавление

[1] Аннотация

[2] Оглавление

[3] Введение

[4] Глава 1. Сравнительный анализ сетевых технологий

[4.1] 1.1. Технология Frame Relay

[4.2] 1.2. Технология ATM

[4.3] 1.3. Технология MPLS

[4.4] 1.4. Технология VPN в корпоративных сетях

[4.5] 1.5. Технология мультиплексирования SDH/SONET

[5] Глава 2. Проектирование корпоративной сети

[5.1] 2.1. Функциональные методы защиты синхронных потоков

[5.2] 2.2. Определение и расчет емкостей межстанционных связей и соеденительных линий

[5.3] 2.3. Определение уровней СЦИ

[5.4] 2.4. Выбор оптических интерфейсов и выбор типа оптического кабеля

[5.5] Рис. 2.9. Оптический магистральный кабель типа ОКБ:

[5.6] Указания по монтажу:

[5.7] Кабели могут прокладываться ручным или механизированным способом при температуре не ниже –10° С.

[5.8] 2.5. Разработка схем управления и синхронизации сети

[5.9] 2.6. Определение параметров качества передачи

[5.10] 2.7. Расчет основных показателей надежности

[6] Глава 3. Технико-экономическое обоснование

[6.1] 3.1. Расчет капитальных затрат и эксплуатационных расходов

[6.2] 3.2. Расчет эксплуатационных расходов

[6.3] 3.3. Оценка экономической эффективности проектируемого участка

[7] Глава 4. Раздел охраны труда

[7.1] 4.1. Исследование возможных опасных и вредных факторов при эксплуатации ЭВМ и их влияния на пользователей

[7.1.1] Введение

[7.1.2] Выводы:

[7.2] 4.2. Анализ влияния опасных и вредных факторов на пользователя

[7.2.1] Влияние электрического тока

[7.2.2] Влияние статического электричества

[7.2.3] Влияние электромагнитных излучений НЧ

[7.2.4] Выводы

[7.3] 4.3. Методы и средства защиты пользователей от воздействия на них опасных и вредных факторов

[7.3.1] Методы и средства защиты от поражения электрическим током

[7.3.2] Вывод

[7.3.3] Методы и средства защиты от электромагнитных полей низкой частоты

[7.3.4] Методы и средства защиты от статического электричества

[7.4] 4.4. Эргономические требования к рабочему месту пользователей

[7.4.1] Общие рекомендации при работе с вычислительной техникой

[7.4.2] Требования к помещениям и организации рабочих мест

[7.4.2.1] Требования к организации работы

[7.5] Выводы

[8] Заключение

[9] Список литературы

[10] Приложения

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

(Технический Университет)

Кафедра

Информационно-коммуникационных технологий

 

«Утверждаю»

Зав. кафедрой

ЗАДАНИЕ

на дипломное проектирование

____________________

«___»__________20___

 

студенту

С-104

группы

дневного

отделения

(дневного, вечернего)

Морозу Александру Александровичу

(фамилия, имя, отчество полностью)

I. Тема проекта

Проектирование высокоскоростной корпоративной сети на базе технологии СЦИ

(Утверждена приказом по институту от ________________20  ___г. №_________________)

II. Срок сдачи студентом законченного проекта

1 июня 2009 г.

III. Техническое задание

Выбор структуры проектируемого участка.

Определение уровней СЦИ. Определение оптических  

интерфейсов и типа оптического кабеля. Разработка схем управления и

синхронизации сети. Определение параметров качества передачи.

IV. Содержание расчетно-пояснительной записки.

А. Специальная часть проекта.

1.

Корпоративная сеть как основа ИТ-инфраструктуры предприятия

2.

Качество обслуживания в корпоративных сетях

3.

Анализ технологии СЦИ

4.

Анализ оптических интерфесов и типов оптического кабеля

5.

Анализ параметров качества передачи

6.

Разработка схем управления и синхронизации сети

7.

Расчет основных параметров надежности

 

 

В. Охрана труда.

1.

Разработка вопросов по экологии и безопасности жизнедеятельности при работе                    

в ЛАЦ

2.

Правила проведения работ, мероприятия по обеспечению электробезопасности  

и пожарной безопасноти


 V. Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей).

1.

Постановка задачи

2.

Анализ топологий построения сети СЦИ

3.

Определение емкости СЦИ с учетом резервирования

4.

Разработка системы синхронизации

5.

Разработка схем управления

6.

Расчет параметров надежности

VI. Консультанты по проекту.

Консультант по специальной части  

Е. А. Байкова

(подпись)

Консультант по конструктивно-технологической части  

(подпись)

Консультант по охране труда

А. Ф. Завальнюк

(подпись)

 VII. Дата выдачи задания «___»______________20____г.

Руководитель дипломного проектирования

А. Г. Харламов

(подпись)

Задание принял к исполнению

А. А. Мороз

(подпись)

«____»____________20____г.

Примечание. 1. Задание оформляется в двух экземплярах и сдается студентом на кафедру. После утверждения один экземпляр задания выдается на руки студенту. Экземпляр задания вшивается в пояснительную записку.

 2. Получив задание, студент должен составить и согласовать с руководителем от кафедры календарный график выполнения дипломного проекта.

Введение

Начало использования цифровых технологий в сетях передачи данных связано с импульсно-кадровой модуляции ИКМ, а именно, с системами цифровой телефонии на основе кабельных сетей связи, используемых для передачи голоса.

Первой коммерческой цифровой системой передачи голоса, использующей  ИКМ и методы мультиплексирования с временным разделением каналов, считают систему копании Bell System (США), установленную в Чикаго в 1962 году. Система давала возможность передавать 24 голосовых канала по медному кабелю, проложенному между офисами компании Bell System. Каждый голосовой канал использовал скорость передачи  64 кбит/с. Все каналы объединялись с помощью мультиплексора в единый поток двоичных данных со скоростью 1536 кбит/с, а с учетом служебного канала (8 кбит/с) этот поток приобретал скорость 1544 кбит/с. Он, благодаря последующей стандартизации, и стал известен как канал DS1 или T1, принятый далее в США за первый (или первичный) уровень мультиплексирования для систем цифровой телефонии.

Сетевые цифровые технологии развивались до последнего времени параллельно для глобальных и локальных сетей. Технологии глобальных сетей были направлены в основном на развитие цифровых телефонных сетей, используемых для передачи голоса. Технологии локальных сетей – напротив, использовались, в основном, для передачи данных.

Развитие технологий скоростных телекоммуникаций на основе PDH привело к появлению в последнее время двух наиболее значительных новых цифровых технологий: синхронной оптической сети SONET (COC), и синхронной цифровой иерархии SDH (СЦИ), иногда рассматриваемых как единая технология SONET/ SDH, расширившая диапазон используемых скоростей передачи до 40 Гбит/с. Эти технологии были ориентированы на использование волоконно-оптических кабелей (ВОК) в качестве среды передачи.

Создание компьютерных сетей масштаба предприятия, корпоративных, региональных и глобальных сетей передачи данных, связывающих множество локальных компьютерных сетей, привело к созданию таких транспортных технологий передачи данных как Х.25, цифровая сеть интегрированного обслуживания (или с интеграцией служб) ISDN (ЦСИО или ЦСИС) и ретрансляции кадров Frame Relay, решавших эти задачи первоначально на скоростях 64 кбит/с – 144 кбит/с – 1,5/2 Мбит/с соответственно.

С точки зрения системной функциональности корпоративная сеть связи (КСС) выглядит как единое целое, предоставляющее пользователям и программам набор полезных в работе услуг (сервисов), общесистемных и специализированных приложений, обладающее набором полезных качеств (свойств) и содержащие в себе службы, гарантирующие нормальное функционирование сети.

Корпоративная сеть является базовой несущей конструкцией современной организации вне зависимости от того, является ли данная организация коммерческой (торговой, промышленной, многопрофильной) или относится к государственному сектору.

Основные характеристики корпорации в целом типичны для представителя семейства больших организаций и представляют интерес именно в этом качестве.

Масштабы и распределенная структура. Корпорация включает множество предприятий и организаций, расположенных по всей территории Российской Федерации, а также за ее пределами.

Организационно – управленческая структура Корпорации. Предприятия и организации в составе Корпорации обладают определенной самостоятельностью в выработке и проведении технической политики собственной автоматизации.

Большое количество приложений специального назначения. В Корпорации эксплуатируется большое количество разнообразных приложений специального назначения, созданных на базе различного базового программного обеспечения (БПО).

Неотъемлемой частью современной информационной инфраструктуры любого предприятия являются учрежденческие автоматические телефонные станции (УАТС, УПАТС в русскоязычной литературе или PBXPrivate Branch Exchange в англоязычной).

Функциональные возможности современных цифровых УАТС чрезвычайно многообразны, а их интеграция с корпоративными информационными системами стала на столько глубокой, что от характера использования этих станций теперь напрямую зависит эффективность бизнеса в целом.

До недавнего времени компьютер, и телефон сосуществовали независимо. Связующим мостиком между вычислительными системами и телефонией служил модем. Но это был лишь интерфейс, позволяющий связывать между собой компьютеры через неестественную для них среду. Реально же «сращивание» двух технологий – телефонии и вычислительной техники – вызвало настоящий взрыв технических решений. Интеграция послужила толчком к появлению невероятных комбинаций приложений, прежде характерных для каждой технологии в отдельности.

Современного корпоративного клиента привлекает одновременное и оперативное получение услуг проводной и беспроводной цифровой телефонии, передачи данных и высокоскоростного доступа в Интернет с обеспечением высокого качества связи и относительно невысокой стоимости.

Говоря о телефонных и вычислительных сетях, составляющих основу корпоративных сетей, хотелось бы также отметить новые возможности, которые открывает их интеграция. «Сердцем» любой телефонной системы является УАТС. Современные цифровые УАТС – сами по себе весьма интеллектуальные устройства: они поддерживают все основные функции ISDN, предоставляют клиентам услуги голосовой почты и конференцсвязи, осуществляют интеллектуальную коммутацию телефонных вызовов и многие другие функции.

Сеть связи любой современной компании содержит много различных подсистем, тяготеющих друг к другу, но порой не имеющих реальных возможностей для объединения. Чтобы сотрудники компании могли отправлять и получать факсы, электронную почту и голосовые сообщения, обычно устанавливается факс-сервер, компьютерная сеть обеспечивает доставку электронной почты, а встроенные в телефонные аппараты автоответчики принимают голосовые сообщения. Отдельно функционируют системы оперативной связи, распорядительно – поисковая громкоговорящая связь, базовая телефония, беспроводная связь и устройства передачи данных.

Корпоративная сеть должна быть максимально универсальной, то есть предусматривать возможность интеграции уже существующих и будущих приложений с минимально возможными затратами и ограничениями.

Корпоративная сеть, как правило, является территориально – распределенной, то есть объединяющей офисы, подразделения и другие структуры, находящиеся на значительном удалении друг от друга [15].

Целью написания дипломной работы является проектирование корпоративной сети по технологии СЦИ (синхронная цифровая иерархия) сетевые узлы которых расположены в Волгоградской области.

Задачи:

  1.  Анализ выбранного участка проектируемой транспортной сети;
  2.  Анализ топологических сетевых структур для выбора наиболее эффективной топологии проектируемой сети;
  3.  Организация методов резервирования каналов СЦИ сети;
  4.  Выбор комплектующего оборудования и сетевых кабелей;
  5.  Проектирование схем управления и синхронизации сети;
  6.  Определение показателей качества передаваемого сигнала на всех участках сети;
  7.  Расчет параметров надежности сети;
  8.  Технико-экономическое обоснование;

Объектом исследования является проектируемая транспортная СЦИ сеть.

Предметом исследования является участок проектируемой СЦИ сети объединенный в «кольцо».

В процессе написания дипломной работы был проанализирован широкий спектр материалов по выбранной тематике исследования. В частности, материалы научных конференций, Интернет-публикации.

Глава 1. Сравнительный анализ сетевых технологий

В данном проекте необходимо спроектировать корпоративную сеть между крупными городами Волгоградской области: Дубровка, Волжский, Средняя Ахтуба, Краснослободск, Красноармейский, Горьковский, Гурмак, Городище, Краснооктябрьский, в которых находятся узлы электросвязи. А также между узлами, которые находятся в Волгограде: улица Трехгорная и Университетский проспект. Обзор наиболее популярных сегодня сетевых технологий позволит определить наиболее подходящую технологию для проектирования корпоративной сети.

1.1. Технология Frame Relay

Технология Frame Relay определяет два типа виртуальных каналов – постоянные (PVC) и коммутируемые (SVC). Для удовлетворения потребностей пользователей наиболее оптимален постоянный виртуальный канал (PVC), т.к. для таких соединений трафик передаётся почти всегда. Коммутируемые каналы подходят для наиболее редких соединений. Максимальная скорость, допускаемая технологией Frame Relay равна 34.368 Мбит/с.

Стек протокола Frame Relay устроен проще чем у X.25, т.к. разработчики Frame Relay, учитывая высокое качество связи на оптоволокне, посчитали не включать в протоколы стека функции надежности. Если ошибка всё же происходит, что мало вероятно, то технология Frame Relay игнорирует эту ситуацию, т.е. оставляет работу по восстановлению утерянных или искажённых данных протоколам верхнего уровня.

Параллельно с Frame Relay была разработана технология Frame Switching, которая обеспечивает надёжную передачу на канальном уровне и может применяться тогда, когда каналы связи не высокого качества. Но всё же на практике технология Frame Switching не нашла своего применения. Ниже (рис. 1.1) показан «стек протоколов технологий Frame Relay и Frame Switching».

Рис. 1.1. Стек протоколов технологий Frame Relay и Frame Switching.

На канальном уровне сетей Frame Relay работает протокол LAP-F (Link Access Procedure for Frame mode bearer services), определяемый в рекомендациях ITU-T как Q.922. Существует две версии этого протокола:

  •  Протокол LAP-F coreобеспечивает минимум средств, позволяющих обеспечить работу Frame Relay. В этом случае сеть будет предоставлять услуги только постоянных виртуальных каналов.
  •  Протокол LAP-F control обеспечивает восстановление кадров по алгоритму скользящего окна, необходим для того, чтобы сеть оказывала услуги Frame Switching (коммутации кадров).

На физическом уровне сеть Frame Relay может использовать линии связи технологии PDH/SDH или ISDN.

Рассмотрим слой управления, выполняющий функции установления динамически коммутируемых каналов SVC. Коммутаторы сети должны поддерживать два протокола слоя управления — на канальном уровне LAP-D (известный, как Q.921) и Q.933 на сетевом. Протокол LAP-D в сетях Frame Relay обеспечивает надежную передачу сигнальных кадров между соседними коммутаторами.

Протокол Q.933 использует адреса конечных узлов, между которыми устанавливается виртуальный канал. Эти адреса задаются в формате телефонных адресов, соответствующих стандарту Е.164, т.е. адрес состоит из 15 десятичных цифр, которые делятся на поля кода страны (от 1 до 3 цифр), кода города и номера абонента. К адресу добавляется до 40 цифр подадреса, которые требуются для нумерации терминальных устройств, если у одного абонента их несколько.

В протоколе Frame Relay не определено автоматическое составление таблиц маршрутизации, поэтому может использоваться фирменный протокол производителя оборудования, или таблицы могут составляться вручную.

По виртуальным каналам Frame Relay могут передаваться данные различных протоколов. Спецификация RFC 1490 определяет методы инкапсуляции в кадры Frame Relay пакетов сетевых протоколов, таких как IP, протоколов локальных сетей, например Ethernet, а также протокола SNA. Ниже (рис. 1.2) показана «структура кадра протокола LAP-F».

Рис. 1.2. Структура кадра протокола LAP-F.

Поле DLCI (Data Link Connection Identifier — идентификатор соединения уровня канала данных) состоит из 10 бит, что позволяет задействовать до 1024 виртуальных соединений. Это поле может занимать и большее число разрядов, этим управляют признаки расширения адреса ЕА0 и ЕА1 (Extended Address –  расширенный адрес). Если бит расширения адреса установлен в ноль, то признак называется ЕА0 и означает, что в следующем байте имеется продолжение поля адреса, а если бит расширения адреса равен 1, то поле называется ЕА1 и означает окончание поля адреса. Десятиразрядный формат DLCI является основным, но при использовании трёх байтов для адресации поле DLCI имеет длину 16 бит, а при использовании четырех байтов — 23 бита.

 Стандарты Frame Relay распределяют DLCI-адреса между пользователями и сетью следующим образом:

  •  0 — используется для виртуального канала локального интерфейса администрирования (LMI)
  •  1-15 — зарезервированы
  •  16-991 — используются абонентами для нумерации каналов PVC и SVC
  •  992-1007 — используются сетевой транспортной службой
  •  1008-1022 — зарезервированы
  •  1023 — используется для управления канальным уровнем

Исходя из этого, в любом интерфейсе Frame Relay для оконечных устройств пользователя отводится 976 DLCI-адресов. Поле C/R переносит признак команды (Command) или ответа (Response). Этот признак является унаследованным и используется в протокольных операциях HDLC. Поля DE, FECN и BECN используются протоколом для управления трафиком и поддержания заданного качества обслуживания виртуального канала.

Достоинства:

  •  Низкая протокольная избыточность обеспечивает высокую пропускную способность и небольшое время задержки кадров.
  •  Предсказуемая пропускная способность за счет установления постоянных виртуальных каналов (PVC) при заранее обговоренной величиной CIR.
  •  Высокая надежность, которая обеспечивается за счёт постоянных виртуальных соединений, т.е. при обрыве канала связи автоматически перестроится маршрут, и пакеты пойдут по другому пути.
  •  Контроль работоспособности канала с пользовательской стороны.
  •  Поддержка большого количества протоколов – мультипротокольная среда.
  •  Также Frame Relay предоставляет гарантированное качество обслуживания и по времени задержки и по скорости передачи кадров.

Недостатки:

  •  Высокая стоимость услуг связи между сетями филиалов корпорации – каждый виртуальный канал необходимо оплачивать.
  •  Сложность доступа к корпоративной сети по телефонным коммутируемым каналам.
  •  Сложность взаимодействия с Internet.

1.2. Технология ATM

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode — асинхронный режим передачи) была разработана как единая универсальная технология транспорта для нового поколения сетей с интегрированным обслуживанием. По своей сути, ATM является второй попыткой построения универсальной сети. В отличие от технологии Frame Relay, которая изначально предназначалась только для передачи эластичного компьютерного трафика, цели разработчиков ATM были значительно шире, а именно, технология ATM должна была обеспечивать:

  •  Передачу трафика любого типа (компьютерного и мультимедийного);
  •  Иерархию скоростей передачи данных;
  •  Возможность использования существующей инфраструктуры линий связи;
  •  Взаимодействие с существующими протоколами локальных и глобальных сетей.

Стек протокола ATM соответствует нижним уровням семиуровневой модели ISO/OSI и содержит уровень адаптации ATM. Точного соответствия между уровнями протоколов технологии ATM и уровнями модели ISO/OSI нет. Ниже (табл. 1.1) отображена «структура стека протоколов ATM» и отображено  (рис. 1.5) «распределение протоколов по узлам и коммутаторам сети ATM».

Уровни адаптации ATM (ALL1-5)

Подуровень

конвергенции (CS)

Общая часть подуровня конвергенции

Специфическая для сервиса часть

Подуровень сегментации и реассемблирования (SAR)

Уровень ATM

(маршрутизация пакетов, мультиплексирование, управление потоком, обработка приоритетов)

Физический

уровень

Подуровень согласования передачи

Подуровень, зависящий от физической среды

Табл. 1.1. Структура стека протоколов ATM.

Рис. 1.5. Распределение протоколов по узлам и коммутаторам сети ATM.

Рассмотрим уровень адаптации ATM (ATM Adaptation Layer, AAL).

Он состоит из набора протоколов AAL1 – AAL5, которые трансформируют сообщения протоколов верхних уровней ATM в ячейки ATM нужного формата. Протоколы AAL при передаче пользовательского трафика работают только в конечных узлах сети.

Каждый протокол уровня AAL обрабатывает пользовательский трафик определенного класса (A, B, C, D и X). На начальных этапах стандартизации каждому классу трафика соответствовал свой протокол AAL, который принимал в конечном узле пакеты от протокола верхнего уровня и заказывал с помощью соответствующего протокола нужные параметры трафика и качества обслуживания для данного виртуального канала. При развитии стандартов ATM такое однозначное соответствие между классами трафика и протоколами уровня AAL исчезло, и разрешается использовать для одного и того же класса трафика разные протоколы уровня ALL.

 В соответствии с «табл. 1.1» уровень адаптации состоит из двух подуровней:

  •  Подуровень сегментации и реассемблирования (Segmentation And Reassembly, SAR) – является нижним подуровнем AAL. Эта часть не зависит от типа протокола AAL и от класса передаваемого трафика. Она занимается разбиением сообщения, принимаемого AAL от протокола верхнего уровня, на ячейки ATM, снабжением их соответствующим заголовком и передачей уровню ATM для последующей отправки в сеть.
  •  Подуровень конвергенции (Convergence Sublayer, CS) — является верхним подуровнем AAL. Этот подуровень зависит от класса передаваемого трафика (A, B, C, D и X). Протокол подуровня конвергенции решает задачи обеспечения временной синхронизации между передающим и принимающим узлами (если трафику необходима такая синхронизация). Контролирует и, по-возможности, восстанавливает битовые ошибки в пользовательской информации. Занимается контролем целостности передаваемого кадра.

Протоколы AAL для выполнения своей работы используют служебную информацию, размещаемую в своих заголовках. После приема ячеек, поступивших по виртуальному каналу, подуровень SAR протокола AAL собирает посланное по сети исходное сообщение (чаще всего разбитое на несколько ячеек ATM) с помощью заголовков AAL, которые для коммутаторов ATM являются прозрачными, так как помещаются в 48-битном поле данных ячейки. После сборки исходного сообщения протокол AAL проверяет служебные поля заголовка и концовку кадра и на этом основании принимает решение о корректности полученной информации.

Необходимо отметить, что сам протокол ALL при передаче пользовательских данных конечных узлов не занимается восстановление искажённых или потерянных данных, а уведомляет об этом конечный узел. Это сделано с целью ускорить работу коммутаторов сети ATM, так как случаи искажения или потери данных редкие.

Рассмотрим протокол AAL1.

Он обычно обслуживает трафик класса А с постоянной битовой скоростью (CBR), который характерен для цифрового видео и цифровой речи, и чувствителен к временным задержкам. Этот трафик передается в сетях ATM таким образом, чтобы эмулировать обычные выделенные цифровые линии. Заголовок AAL1 занимает в поле данных ячейки ATM 1 или 2 байта, оставляя для передачи пользовательских данных соответственно 47 или 46 байт. В заголовке один байт отводится для нумерации ячеек, чтобы приемная сторона могла судить о том, все или не все посланные ячейки дошли до нее. При отправке голосового трафика временная отметка каждого замера известна, так как они следуют друг за другом с интервалом в 125 мкс, поэтому при потере ячейки можно скорректировать временную привязку байтов следующей ячейки, сдвинув ее на 125 х 46 мкс. Потеря нескольких байтов замеров голоса не так страшна, так как на приемной стороне воспроизводящее оборудование сглаживает сигнал.

По сути, в задачи протокола ALL1 входит сглаживание неравномерности поступления ячеек данных в узел назначения.

Рассмотрим протокол ALL2.

Он был разработан для передачи трафика класса В, но при развитии стандартов его исключили из стека протоколов ATM, и сегодня трафик класса В передается с помощью протокола AAL(1, 3-5).

Рассмотрим протокол AAL3/4. 

Он обрабатывает пульсирующий трафик, характерный для трафика локальных сетей — с переменной битовой скоростью (VBR). Этот трафик обрабатывается так, чтобы не допустить потерь ячеек, но ячейки могут задерживаться коммутатором. Протокол AAL3/4 выполняет сложную процедуру контроля ошибок при передаче ячеек, нумеруя каждую составляющую часть исходного сообщения и снабжая каждую ячейку контрольной суммой. Правда, при искажениях или потерях ячеек этот уровень не занимается их восстановлением, а просто отбрасывает все сообщение — то есть все оставшиеся ячейки, так как для компьютерного трафика потеря части данных является фатальной ошибкой. Протокол AAL3/4 представляет собой результат слияния протоколов AAL3 и AAL4, которые обеспечивали поддержку трафика компьютерных сетей соответственно с установлением соединения и без установления соединения. Однако ввиду большой близости используемых форматов служебных заголовков и логики работы протоколы AAL3 и AAL4 были объединены.

Рассмотрим протокол AAL5. 

Это протокол работает быстрее, так как вычисляет контрольную сумму не для каждой ячейки сообщения, а для всего исходного сообщения и помещает ее в последнюю ячейку сообщения и является упрощенным вариантом протокола AAL4. Протокол ААL5 может поддерживать различные параметры качества обслуживания, кроме тех, которые связаны с синхронизацией передающей и принимающей сторон. Поэтому он обычно используется для поддержки всех классов трафика, относящегося к передаче компьютерных данных, то есть классов С и D. Протокол AAL5 работает не только в конечных узлах, но и в коммутаторах сети ATM. Однако там он выполняет служебные функции, не связанные с передачей пользовательских данных. В коммутаторах ATM протокол AAL5 поддерживает служебные протоколы более высоких уровней, занимающиеся установлением коммутируемых виртуальных соединений.

Достоинства:

  •  Быстрая аппаратная коммутация – трафик передается в небольших ячейках фиксированной длины (53 байта);
  •  Единый универсальный сетевой транспорт – единый способ передачи данных, позволяющий связывать сеть практически любых размеров и в последствии их масштабировать;
  •  Возможность в одном подключении смешивать данные разных типов – например, передача голоса и видео по единому сетевому подключению;
  •  Гибкое и эффективное распределение ширины полосы пропускания сети – это позволяет использовать ATM для того, чтобы определить приоритет и качество обслуживания для каждого сетевого соединения ATM с требуемой точностью.

Недостатки:

Использование технологии ATM позволяет улучшить качество сервиса, однако некоторые достоинства ATM являются продолжением существенных недостатков:

  •  Небольшой размер ячейки (53 байта) – большие накладные расходы на канальном уровне (~10%);
  •  Минимальная скорость ATM интерфейса – 2,048 Мбит/с – сужает круг потенциальных клиентов/заказчиков.
  •  Высокая цена оборудования.

1.3. Технология MPLS

 Технология MPLS (Multiprotocol Label Switching – мультипротокольная коммутация по меткам) представляется перспективной за счёт коммутации пакетов по меткам.

С помощью меток определяются маршруты и атрибуты услуг. На периферии сети, в точке входа, происходит обработка входящих пакетов, выбираются и присваиваются метки. Опорная сеть считывает метки, соответствующим образом обрабатывает пакеты и передает их далее в соответствии с метками. Вычисления, требующие больших процессорных мощностей, таких как анализ, классификация и фильтрация – выполняются один раз, в точке входа. После этого пакеты с метками передаются по опорной сети.

Устройства опорной сети передают пакеты только на основе меток и не анализируют заголовки IP-пакетов, что приводит к снижению нагрузки на опорную сеть. В точке выхода метки удаляются и пакеты передаются в пункт назначения.

Метка в MPLS.

Метка представляет собой 32-битовый идентификатор фиксированной длины, предназначенный для идентификации класса FEC и обычно имеющий локальное значение. Метка, назначаемая пакету, указывает класс FEC, к которому причислен пакет.

Технологии 2-го уровня не могут использовать адресные поля второго уровня для переноса меток. Эти технологии переносят метки во вспомогательных промежуточных заголовках. Промежуточный заголовок для метки вставляется между заголовками канального и сетевого уровня (рис. 1.7). Использование промежуточного заголовка позволяет поддерживать средства MPLS в большинстве технологий второго уровня.

Метка (20 бит)

CoS (3 бита)

S (1 бит)

TTL (8 бит)

Метка – метка MPLS

CoS – Класс обслуживания

S – Конец стека

TTL – Время жизни

Заголовок ATM-ячейки

GFC

VPI

VCI

PTI

CLP

HEC

Данные

VPI+VCI – Метка

Промежуточный заголовок

Заголовок 2-го уровня

Метка

Заголовок 3-го уровня

Заголовок 4-го уровня

Данные

Рис. 1.7. Форматы меток MPLS.

Необходимо отметить, что для поддержки вспомогательных заголовков нужно, чтобы отправляющий маршрутизатор сообщил принимающему о том, что кадр содержит промежуточный заголовок (в различных технологиях это осуществляется разными способами).

Стековый бит позволяет реализовать хранение меток MPLS в стеке; при этом IP-пакету может быть назначено более одной метки. Для указания конца стека соответствующий бит устанавливается в 1 (бит S). Всем остальным битам стека задается значение 0. При использовании MPLS для коммутации пакетов начало стека находится сразу после заголовка канального уровня, а конец  непосредственно перед заголовком сетевого уровня. Пересылка пакетов осуществляется с использованием значения метки в начале стека. При одиночной рассылке пакетов IP-маршрутизация не использует размещение меток в стеке.

Поле TTL аналогично полю времени существования пакета (time-to-live), используемому в заголовке IP. Узел MPLS просто обрабатывает поле TTL в верхней позиции стека меток.

Информационная база меток.

Информационная база пересылки меток (Label Forwarding Information Base – LFIB) поддерживается узлом MPLS, она состоит из последовательных записей. Каждая запись состоит из входной метки и одной или более вложенных записей (рис. 1.8.). В базе LFIB создаются индексы по значениям, содержащимся во входной метке.

Входная метка

Первая запись

Запись отсутствует

Входная метка

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода

Входная метка

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода

Входная метка

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода

Рис. 1.8. Информационная база пересылки по меткам.

Каждая вложенная запись состоит из выходной метки, номера выходного интерфейса и адреса следующего транзитного перехода. Запись внутри другой записи может иметь такие же или иные выходные метки. При многоадресной пересылке необходимы вложенные записи с несколькими выходными метками, т.к. поступающий на интерфейс пакет должен быть разослан на несколько выходных интерфейсов. Кроме того, запись в таблице отправки может содержать информацию о выходной очереди, в которую должен быть помещён пакет.

Распределение меток. Протокол LDP.

Протокол распространения меток (Label Distribution ProtocolLDP) используется вместе со стандартными протоколами маршрутизации сетевого уровня для распределения информации о метках между LSR(Label-Switched Router)-устройствами в сетях с коммутацией по меткам. Протокол LDP позволяет LSR-устройствам распространять метки между LDP-устройствами того же уровня через порт 646 по протоколу TCP. Использование протокола TCP необходимо для гарантированной доставки информации протокола LDP.

Когда LSR-устройство назначает метку классу FEC, необходимо известить об этом соответствующие устройства того же уровня. Для этого используется протокол LDP. Набор меток от входного LSR-устройства до выходного LSR-устройства в домене MPLS определяет маршрут LSP. Метки представляют собой способ преобразования маршрутной информации в коммутируемые маршруты канального уровня. Протокол LDP помогает устанавливать LSP-маршруты, используя набор процедур для распространения меток среди LSR-устройств одного ранга.

Протокол LDP использует следующие классы сообщений для предоставления LSR-устройствам механизмов обнаружения и установки связи:

  •  сообщение DISCOVERY – пересылается по протоколу UDP с использованием многоадресной рассылки HELLO в целях обнаружения других LSR-устройств;
  •  сообщение ADJACENCY – передаются по протоколу TCP и инициируют сеанс с помощью сообщений INITIALIZATION в начале согласования сеанса LDP;
  •  сообщение LABEL ADVERTISEMENT – обеспечивают распространение информации о привязке меток путём рассылки сообщений LABEL MAPPING, извещающих о связи между классами FEC и метками;
  •  сообщение LABEL WITHDRAWAL (удаление метки) – используются для процесса, обратного установлению соответствия;
  •  сообщение LABEL RELEASE (освобождение метки) – используются LSR-устройствами, которые получили информацию о преобразовании меток и желают удалить метку, т.к. она больше не требуется;
  •  сообщения NOTIFICATION – переносят справочную информацию и информацию об ошибках паритетным LSR-устройствам, участвующим в сеансе LDP.

Построение маршрута в MPLS.

Маршруты LSP могут быть установлены следующими способами:

  •  с помощью использования механизма независимого контроля;
  •  с помощью использования механизма упорядоченного контроля.

Независимый и упорядоченный контроль для установления LSP-маршрутов могут существовать в одной и той же сети, при этом не возникают структурные проблемы или проблемы взаимодействия. Независимый метод обеспечивает более быструю сходимость и установку маршрутов LSP, т.к. LSR-устройства могут устанавливать и анонсировать привязку меток в любой момент, не затрачивая время на распространение сообщений от одной границы сети до другой. Установка маршрута LSP происходит сразу после завершения конвергенции протоколов маршрутизации. При использовании метода упорядоченного контроля перед установкой маршрута LSP происходит распространение информации о привязке меток. Такой метод контроля предоставляет большие возможности предотвращения в сети кольцевых маршрутов.

Ниже (рис. 1.9.) приведён пример установки LSP-маршрута упорядоченным методом.

Рис. 1.9. Упорядоченный метод установления маршрута LSP.

Устройство LSR7 является выходным LSR-маршрутизатором, которое инициирует установку LSP-маршрута. Устройству LSR7 известна своя роль, поскольку оно имеет непосредственное соединение с сетью 192.168.0.0/16. Допустим, что маршрутизатор LSR7 назначает классу FEC 192.168.0.0/16 метку со значением 66. После этого он извещает о своей локальной метке соседнее устройство LSR6. Получив такое оповещение, маршрутизатор LSR6 назначает данному классу FEC новую метку со значением 33 и сообщает о привязке метки к сети своим соседям: устройствам LSR3 и LSR5. Упорядоченная установка маршрута LSP продолжается таким способом на протяжении всего маршрута LSP к входному или иному устройству LSR1.

Управление потоками в MPLS.

 Управление потоками включает в себя обеспечение надёжного качества обслуживания (QoS), более рационального использования сетевых ресурсов за счёт равномерного распределения потоков по каналам связи и быстрого восстановления работы сети в случае отказа узла или канала. Такая цель может быть достигнута за счёт перераспределения потоков MPLS в базовой магистрали.

Перераспределение потоков в коммутации MPLS использует протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol – RSVP) для автоматической установки и поддержки туннеля в магистрали. Маршрут, используемый туннелем, определяется на основе требований туннеля к ресурсам и на основе доступных ресурсов сети, таких как доступная в данный момент полоса пропускания. Информация о доступных ресурсах распространяется путем использования расширений протоколов с учётом состояния каналов IGP, таких как OSPF или IS-IS.

Вычисление туннельных маршрутов осуществляется в головном узле (маршрутизатор-отправитель) на основе сопоставления требуемых и доступных ресурсов. Протокол IGP автоматически маршрутизирует потоки данных по таким туннелям. Пакет, пересекающий магистраль с перераспределением потоков проходит по одному туннелю, который соединяет входную и выходную точку.

Поскольку в сетях MPLS передача пакетов управляется метками, то такая технология имеет ряд следующих преимуществ:

  •  Входной маршрутизатор может использовать любую информацию, которую он имеет о пакете;
  •  Пакеты могут быть принудительно направлены по заданному маршруту, например по недогруженному каналу, что позволяет оптимально использовать ресурсы;
  •  Класс обслуживания пакета может быть определён входным узлом MPLS, это позволяет применять разные методы установки очерёдности.
  •  Технология MPLS имеет наиболее полную поддержку механизмов QoS.
  •  Технология MPLS обеспечивает высокую надежность работы сети в целом, за счёт организации резервных каналов связи.

1.4. Технология VPN в корпоративных сетях

Основная концепция VPN (Virtual Private Network – виртуальная частная сеть) – это объединение узлов в глобальной сети, которым необходимо обмениваться информацией, и обеспечение конфиденциальности передаваемых данных.

Ниже перечислены случаи, когда формирование виртуальных туннелей с помощью технологии VPN действительно может быть необходимо для корпоративной организации:

  •  возможность доступа в корпоративную сеть удалённого пользователя;
  •  возможность удалённого управления корпоративной сетью или отдельными её компонентами.

Наряду с этими возможностями у данной технологии есть достоинства и недостатки.

К достоинствам этой технологии относится:

  •  мобильность сотрудников корпорации;
  •  низкая стоимость её реализации.

К недостаткам можно отнести:

  •  отсутствие высокой производительности;
  •  наличие задержек во времени;
  •  затруднение использования нестандартных протоколов, которые невозможно инкапсулировать в протокол Интернета – IP.

В момент создания технологии, с помощью VPN-сетей передавались в основном текстовые данные. На настоящий момент данные сети уже используются для передачи аудио/видео трафика, в следствие этого вопрос о поддержке механизмов QoS в данной технологии является наиболее актуальным, т.к. основную нагрузку на качество обслуживания медиа данных вносят механизмы шифрования VPN-трафика.

1.5. Технология мультиплексирования SDH/SONET

Стандарт SDH (synchronous digital hierarchy) разработан в Европе, (предназначен для замены иерархии асинхронных линий E-1/E-3) используется в настоящее время многими сетями и представляет собой модификацию американского стандарта на передачу данных по оптическим каналам связи SONET (synchronous optical network). Несмотря на свое название SONET не ограничивается исключительно оптическими каналами. Спецификация определяет требования для оптического одно- и мультимодового волокна, а также для 75-омного коаксиального кабеля CATV 75. Пропускная способность SONET начинается с 51,84 Мбит/с STS-1 (synchronous transport signal-1). Более высокие скорости передачи информации в sonet кратны этому значению. Стандартизованы следующие скорости передачи, которые кратны скорости 64 Кбит/с.

Для того, чтобы спроектировать сеть в целом, нужно пройти несколько этапов, на каждом из которых решается та или иная функциональная задача. Это могут быть задачи выбора основной структуры сети (топологии сети), выбора оборудования узлов у сети в соответствии с указанной топологией, формирование сетей управления  и синхронизации. Первой из них является задача выбора топологии сети.         

Транспортная сеть СЦИ строится на основе относительно небольшого количества базовых топологических структур:

  •  “точка - точка”;
  •  “последовательная линейная цепь”;
  •  “звезда”;
  •  “уплощенное кольцо”;
  •  “кольцо”.

Топология «точка – точка»

Сегмент сети, связывающий два узла А и В, является наиболее простым примером базовой топологии SDH сети (рис. 1.10). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резервирования канала приема/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приема/передачи). При выходе из строя основного канала сеть в считанные десятки миллисекунд автоматически переходит на резервный.

Рис. 1.10. Топология «точка-точка», реализованная с использованием ТМ

Несмотря на свою простоту, именно эта базовая топология наиболее широко используется при передаче больших потоков данных по высокоскоростным магистральным каналам, например, по трансокеанским подводным кабелям, обслуживающим цифровой телефонный трафик. Эту же топологию используют для прокладки сети при переходе к новой более высокой скорости в иерархии SDH, например, с 622 Мбит/с (STM-4) на 2,5 Гбит/с (STM-16). Она же используется как составная часть радиально-кольцевой топологии и является основной для топологии “последовательная линейная цепь”.

Топология “последовательная линейная цепь”

Эта базовая топология используется тогда, когда интенсивность трафика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек на линии, где могут, вводится и выводится каналы с доступа. Она реализуется с использованием как терминальных мультиплексоров на обоих концах цепи, так и мультиплексоров ввода/вывода в точках ответвлений. Эта топология напоминает последовательную цепь, где каждый мультиплексор ввода / вывода является отдельным ее звеном. Она представлена в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования (рис.1.11), либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1 (рис. 1.13). Последний вариант топологии часто называют уплощенным кольцом.

Рис. 1.11. Топология «последовательная линейная цепь»,                   реализованная на ТМ и TDM

Топология “звезда”

В этой топологии один из удаленных узлов сети, связанный с центром коммутации или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора, или хаба, где часть трафика может быть распределена по другим удаленным узлам (рис. 1.12.). Этот концентратор должен быть активным и интеллектуальным (в терминологии локальных сетей), то есть быть мультиплексом ввода/вывода с развитыми возможностями кросс-коммутации. Иногда такую схему называют оптическим концентратором (хабом), если на его входы подаются частично заполненные потоки уровня STM-N (или потоки уровня на ступень ниже), а его выход соответствует STM-N. Фактически эта топология напоминает топологию “звезда”, где в качестве центрального узла используется мультиплексор SDH.

Рис. 1.12. Топология «звезда» с мультиплексором в качестве концентратора

Наиболее распространены в сетях СЦИ кольцевые структуры.

Топология “уплощенное кольцо”

Структура типа “уплощенное кольцо” (рис. 1.13.) часто используется вместо линейных структур, обеспечивая тем самым более надежное их функционирование.

Рис. 1.13. Топология «последовательная линейная цепь»                                      типа «уплощенное кольцо» с защитой 1+1

Топология “кольцо”

Эта топология (рис. 1.14) широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное преимущество этой топологии - легкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар  (основной и резервной) оптических агрегатных выходов (каналов приема/передачи): восток-запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками (показаны стрелками на рис. 1.14).

Кольцевая топология обладает рядом интересных свойств, позволяющих сети самовосстанавливаться, то есть быть защищенной от некоторых достаточно характерных типов отказов.

Архитектурные решения при проектировании сети SDH могут быть сформированы на базе использования этих топологий сети в качестве ее отдельных сегментов. Наиболее часто используется сочетание кольцевой и радиальной (типа “точка-точка”) топологий или топологии последовательной линейной сети.

Рис. 1.14. Топология «кольцо»

Достоинства:

  •  Умеренная структурная сложность, снижающая затраты на монтаж; эксплуатацию и развитие сети, в том числе подключение новых узлов;
  •  Широкий диапазон возможных скоростей - от 155,520 Мбит/с (STM-1) до 159,252 Гбит/с (STM-1024) и выше;
  •  Возможность интеграции с каналами PDH, поскольку цифровые каналы PDH являются входными каналами для сетей SDH;
  •  Высокая надежность системы благодаря централизованному мониторингу и управлению, а также возможности использования резервных каналов;
  •  Высокая степень управляемости системы благодаря полностью программному управлению;
  •  Возможность динамического предоставления услуг - каналы для абонентов могут создаваться и настраиваться динамически, без внесения изменений в инфраструктуру системы;
  •  Высокий уровень стандартизации технологии, что облегчает интеграцию и расширение системы, дает возможность применения оборудования различных производителей;
  •  Высокая степень распространения стандарта в мировой практике.
  •  Стандарт SDH обладает достаточной степенью зрелости, что делает его надежным для инвестиций.

Недостатки:

  •  Использование одного из каналов полностью под служебный трафик;
  •  Неэффективное использование пропускной способности каналов связи. Сюда относятся как необходимость резервирования полосы на случай отказов, так и особенности технологии TDM, не способной динамически выделять полосу пропускания под различные приложения, а также отсутствие механизмов приоритезации трафика;
  •  Необходимость использовать дополнительное оборудование (зачастую от других производителей), чтобы обеспечить передачу различных типов трафика (данные, голос) по опорной сети.

Вывод:

В соответствии с исходными данными, проведенный анализ существующих на сегодняшний день сетевых технологий, позволил определиться с выбором наиболее подходящей, как с технической так и с экономической точки зрения, сетевой технологии СЦИ, которая и будет взята за основу проектирования корпоративной сети.

Так как в городах высокая плотность населения и большая деловая активность, то для Дубровки, Волжского, Средней Ахтубы, Краснослободска, Красноармейского, Горьковского, Гурмак, Городище, Краснооктябрьского, в которых находятся узлы электросвязи можно применить кольцевую структуру сети, а для станций, находящихся на улице Народного – Ополчения и Дегтярном переулке – линейную. То есть получается комбинированная структура сети.

Кольцевая структура сети достаточно часто используется в сетях СЦИ для первых двух уровней иерархии СЦИ (155 Мбит/с и 622 Мбит/с). Основное преимущество данной сетевой структуры – легкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар (основной и резервной) оптических агрегатных выходов (каналов приема/ передачи): восток-запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встроенными потоками, и путевой защиты.

Оборудование SDH будет устанавливаться в помещениях ЛАЦ.

Выбранная конфигурация сетевой структуры с указанными расстояниями между узлами связи показана на рисунке Приложение №4. Здесь:

1.  г.  Дубровка;

2. г. Волжский;

3. г. Средняя Ахтуба;

4. г. Краснослободск;

5. г. Красноармейский;

6. г. Горьковский;

7. г. Гурмак;

8. г. Городище;

9. г. Краснооктябрьский.

10 - ул. Трехгорная;

11 -  Университетский проспект.

Глава 2. Проектирование корпоративной сети

2.1. Функциональные методы защиты синхронных потоков

Одним из основных преимуществ SDH является возможность такой организации сети, при которой достигается не только высокая надежность ее функционирования, обусловленная использованием ВОК, но и возможность сохранения или восстановления работоспособности сети даже в случае отказа одного из ее элементов или средств передачи – кабеля.

В принципе существуют различные методы обеспечения быстрого восстановления работоспособности синхронных сетей, которые могут быть сведены к следующим схемам:

 1 - резервирование участков сети по схемам 1+1 и 1:1 по разнесенным трассам;

 2 - организация самовосстанавливающихся кольцевых сетей, резервированных по схемам 1+1 и 1:1;

 3 - резервирование терминального оборудования по схемам 1:1 и N:1;

 4 - восстановление работоспособности сети путем обхода неработоспособного узла;

 5 - использование резервного переключения.

Резервирование по схеме:

1+1 - участки между двумя узлами сети соединяются по двум разнесенным     трассам (стопроцентное резервирование), сигналы по которым распространяются одновременно. В узле приема сигналы анализируются, и выбирается тот, который имеет наилучшее соотношение параметров.   

1:1 - альтернативным маршрутам назначаются приоритеты – низкий и высокий, ветвь с низким приоритетом находится в режиме горячего резерва, переключение на нее происходит по аварийному сигналу от системы управления.

        Организация самовосстанавливающихся кольцевых сетей, резервированных по схемам 1+1 и 1:1, наиболее распространена в сетях SDH, при которой используется топология типа “кольцо”, которое может быть организована с помощью двух волокон (“сдвоенное кольцо”).

        При этом по одному кольцу потоки направляются по часовой стрелке, а по другому – против часовой стрелки. При организации сдвоенного кольца резервирование может осуществляться разными способами, из которых наиболее часто используются: метод однонаправленного сдвоенного кольца и методы сдвоенного двунаправленного кольца с переключением трактов и переключением линий.

Метод однонаправленного сдвоенного кольца заключается в следующем. На передаче каждый передаваемый поток дублируется и посылается по двум направлениям (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Направление потоков в однонаправленном сдвоенном кольце

На приемном конце получаемые потоки сравниваются между собой и поток более высокого качества (или приоритета) направляется пользователю. При повреждении любой (одной) соединительной линии поток будет продолжать поступать к пользователю. Этот метод относительно прост с точки зрения системы управления, но требует большого резерва емкости соединительных линий: по каждой из них проходят все межстанционные потоки. Поэтому метод однонаправленного сдвоенного кольца применяют в структурах с небольшим количеством станций.

Методом резервирования, требующим наименьшего запаса по емкости соединительных линий, является метод двунаправленного сдвоенного кольца с переключением трактов. В этом случае при повреждении соединительной линии, потоки, проходившие по ней, направляются по резервному направлению (рис. 2.2).

Недостаток этого метода заключается в том, что это переключение возможно в результате достаточно сложной, а поэтому длительной процедуры обмена информацией между станциями. В этом отношении удобным оказывается метод переключения линий в двунаправленном сдвоенном кольце.

Рис. 2.2. Направление потоков в двунаправленном сдвоенном кольце              при переключении трактов

Метод переключения линий в двунаправленном сдвоенном кольце заключается в переключении линейных потоков с одного кольца на другое на границах поврежденной соединительной линии. Полученную структуру при этом можно рассматривать как одиночное уплощенное кольцо, по которому продолжают распространяться потоки (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Направление потоков в двунаправленном сдвоенном кольце              при переключении линий

2.2. Определение и расчет емкостей межстанционных связей и соеденительных линий 

Для выбранной сетевой структуры  на рис. 2.4. показано распределение межстанционных потоков.

Рис. 2.4. Распределение межстанционных потоков (кольцевого участка).

Так как линейный участок направлен внутрь кольца, то в целях незагромаждения рисунка потоки, которые распределяются на линейный участок, на рисунке не указаны.

Рассмотрим таблицу межстанционного трафика (Таблица 2.1). 

№№

станций

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

сумма

1

10

8

7

5

9

7

8

6

2

4

66

2

10

5

6

8

6

5

8

5

3

4

60

3

8

5

8

6

5

4

7

6

4

5

58

4

7

6

8

4

5

7

9

8

4

6

64

5

5

8

6

4

8

7

5

6

3

4

56

6

9

6

5

5

8

9

8

6

2

3

61

7

7

5

4

7

7

9

5

6

3

5

58

8

8

8

7

9

5

8

5

7

4

3

64

9

6

5

6

8

6

6

6

7

3

2

55

10

2

3

4

4

3

2

3

4

3

4

32

11

4

4

5

6

4

3

5

3

2

4

40

                                                                                                                  Итого: 614

Таблица 2.1. Межстанционный трафик.

В левом столбце и первой строке таблицы даны номера станций в соответствии с рис. 2.4,  на котором показано распределение потоков между проектируемыми узлами связи. На пересечении столбцов и строк указано число потоков Е1, которые должны быть организованы между станциями с соответствующими номерами. Поскольку предполагается организация только двусторонних каналов, таблица симметрична относительно заштрихованной диагонали .

Рассматриваемый в следующем разделе расчет нагрузки на соединительные линии между станциями осуществляется раздельно для кольцевой и линейной частей сетевой структуры. Для удобства этого расчета составим таблицу аналогичную таблице 2.1  но только для кольцевого участка.

Для этого потоки от некоторой станции n, расположенной на кольце, проходящие транзитом через станцию 1 к станциям линейного участка, присоединить к потокам между станциями n и 1 (см. рис. 2.4). Например, к потоку 1-2 (между станциями 1 и 2) следует добавить потоки  2-10 и 2-11, к потоку 1-3 - потоки 3-10 и 3-11, к потоку 1-4 – потоки 4-10 и 4-11 и так далее.

Полученные результаты указанным способом приведены в таблице 2.2.   

                                                                                                     

№№ станций

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Сумма

1

17

17

17

12

14

15

15

11

118

2

17

5

6

8

6

5

8

5

60

3

17

5

8

6

5

4

7

6

58

4

17

6

8

4

5

7

9

8

64

5

12

8

6

4

8

7

5

6

56

6

14

6

5

5

8

9

8

6

61

7

15

5

4

7

7

9

5

6

58

8

15

8

7

9

5

8

5

7

64

9

11

5

6

8

6

6

6

7

55

                                                                                                              

                                                                                                                  Итого: 594

Таблица 2.2. Межстанционный трафик кольцевого участка.

 Расчет необходимой емкости соединительных линий при отсутствии на них повреждений сводится к суммированию проходящих по ним потоков в соответствии со схемой сетевой структуры. Произведем расчет отдельно для линейного и кольцевого участков. Для данной сетевой структуры, воспользовавшись данными таблицы 2.1, получим результаты, которые сведены в таблицу 2.3.

                                                                                                                                            

Соединительные линии

Суммируемые потоки

Количество потоков Е1

1-10

1-10; 2-10; 3-10; 4-10; 5-10; 6-10; 7-10; 8-10; 9-10; 1-11; 2-11; 3-11; 4-11; 5-11; 6-11; 7-11; 8-11; 9-11

64

10-11

1-11; 2-11; 3-11; 4-11; 5-11; 6-11; 7-11; 8-11; 9-11; 10-11

40

Таблица 2.3. Необходимая емкость соединительных линий линейной части структуры.

Аналогично осуществляется расчет необходимой емкости соединительных линий при отсутствии повреждений на кольцевом участке сетевой структуры. Кольцевой участок удобно изобразить отдельно, как показано на рисунке 2.4, а при подсчете потоков пользоваться значениями, приведенными в таблице 2.2. Результаты расчетов удобно свести в таблицу, подобную таблице 2.3.    

                                     

Соединительные линии

Суммируемые потоки

Количество потоков Е1

1-2

1-2; 1-3; 1-4; 1-5; 2-7;  2-8; 2-9; 3-8; 3-9; 4-9

102

2-3

1-3; 1-4; 1-5; 2-3; 2-4;  2-5; 2-6; 3-8; 3-9; 4-9

92

3-4

1-4; 1-5; 2-4; 2-5; 2-6;  3-4; 3-5; 3-6; 3-7; 4-9

80

4-5

1-5; 2-5; 2-6; 3-5; 3-6;  3-7; 4-5; 4-6; 4-7; 4-8

66

5-6

2-6; 3-6; 3-7; 4-6; 4-7;  4-8; 5-6; 5-7; 5-8; 5-9

62

6-7

1-6; 3-7; 4-7; 4-8; 5-7;  5-8; 5-9; 6-7; 6-8; 6-9

75

7-8

1-6; 1-7; 2-7; 4-8; 5-8;  5-9; 6-8; 6-9; 7-8; 7-9

79

8-9

1-6; 1-7; 1-8; 2-7; 2-8;  3-8; 5-9; 6-9; 7-9; 8-9

89

9-1

1-6; 1-7; 1-8; 2-7; 2-8;  2-9; 3-8; 3-9; 4-9; 9-1

94

Таблица 2.4. Необходимая емкость соединительных линий кольцевой части структуры.

Для подсчета потоков на кольцевом участке сети, проходящих по той или иной соединительной линии, удобно воспользоваться рисунком 2.5, на котором схематично представлены транспортные потоки на кольцевом участке при обрыве соединительной линии между узлами - это потоки, направленные по резервному пути. Для того чтобы не загромождать рисунок, на нем не показываем потоки, не затронутые повреждением. Перемещая в этой диаграмме номера станций против часовой стрелки, будем последовательно получать диаграммы при повреждениях на других соединительных линиях. Произведем расчет емкости соединительных линий кольца при повреждении линии 1-2:

Обрыв на участке 1-2:

Линия 2-3:«2-3»+(1-2)-(1-3)-(1-4)-(1-5)+(2-7)+(2-8)+(2-9)-(3-8)-(3-9)-(4-9) = 60;

Линия 3-4: «3-4»+(1-2)+(1-3)-(1-4)-(1-5)+(2-7)+(2-8)+(2-9)+(3-8)+(3-9)-(4-9) = 108;

Линия 4-5: «4-5»+(1-2)+(1-3)+(1-4)-(1-5)+(2-7)+(2-8)+(2-9)+(3-8)+(3-9)+(4-9) = 144;

Линия 5-6: «5-6»+(1-2)+(1-3)+(1-4)+(1-5)+(2-7)+(2-8)+(2-9)+(3-8)+(3-9)+(4-9) = 164;

Линия 6-7: «6-7»+(1-2)+(1-3)+(1-4)+(1-5)+(2-7)+(2-8)+(2-9)+(3-8)+(3-9)+(4-9) = 177;

Линия 7-8: «7-8»+(1-2)+(1-3)+(1-4)+(1-5)-(2-7)+(2-8)+(2-9)+(3-8)+(3-9)+(4-9) = 171;

Линия 8-9: «8-9»+(1-2)+(1-3)+(1-4)+(1-5)-(2-7)-(2-8)+(2-9)-(3-8)+(3-9)+(4-9) = 151;

Линия 9-1: «9-1»+(1-2)+(1-3)+(1-4)+(1-5)-(2-7)-(2-8)-(2-9)-(3-8)-(3-9)-(4-9) = 118;

и т. д.

Рис. 2.5. К расчету двунаправленного сдвоенного кольца при переключении трактов

Линии

Рабочее состояние

Аварийное состояние

Макс. число

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-1

1-2

102

60

108

144

164

177

171

151

118

177

2-3

92

60

58

106

142

167

171

167

144

171

3-4

80

108

58

64

112

147

159

169

158

169

4-5

66

144

106

64

56

101

127

155

160

160

5-6

62

164

142

112

56

61

101

139

156

164

6-7

75

177

167

147

101

61

58

122

151

177

7-8

79

171

171

159

127

101

58

64

105

171

8-9

89

151

167

169

155

139

122

64

55

169

9-1

94

118

144

158

160

156

151

105

55

160

Таблица 2.5. Необходимая емкость соединительных линий сдвоенного двунаправленного кольца при переключении трактов.

Недостаток метода резервирования сдвоенного двунаправленного кольца  с переключением трактов заключается в том, что это переключение возможно в результате сложной, а потому относительно длинной процедуры обмена информацией между станциями. Более удобным оказывается метод переключений линий в двунаправленном сдвоенном кольце.

Метод переключения линий заключается в переключении линейных потоков с одного кольца на другое на границах поврежденной соединительной линии.

Для подсчета потоков на кольцевом участке сети, проходящих по той или иной соединительной линии, удобно воспользоваться рис. 2.6.  Результаты  расчета представлены в таблице 2.6.

                                                                                                 

Линии

Рабочее состояние

Аварийное состояние

Макс. число

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-1

1-2

102

194

182

168

164

177

181

191

196

196

2-3

92

194

172

158

154

167

171

181

186

194

3-4

80

182

172

146

142

155

159

169

174

182

4-5

66

168

158

146

128

141

145

155

160

168

5-6

62

164

154

142

128

137

141

151

156

164

6-7

75

177

167

155

141

137

154

164

169

177

7-8

79

181

171

159

145

141

154

168

173

181

8-9

89

191

181

169

155

151

164

168

183

191

9-1

94

196

186

174

160

156

169

173

183

196

Таблица 2.6. Необходимая емкость соединительных линий сдвоенного двунаправленного кольца при переключении линии.

Рис.2.6. К расчету двунаправленного сдвоенного кольца  при переключении линий

2.3. Определение уровней СЦИ

Определение уровней СЦИ для тех или иных соединительных линий осуществляется на основе результатов расчета необходимых емкостей соединительных линий при том или ином способе резервирования. Сведем ранее полученные результаты по необходимым емкостям соединительных линий  в общую таблицу 2.7.

Линия

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-1

1-10

1-11

10-11

Рабочее состояние

102

92

80

66

62

75

79

89

94

28    64

36

4      40

Однонапра-вленное кольцо

594

594

594

594

594

594

594

594

594

68

68

68

Переключе-ние трактов

177

171

169

160

164

177

171

169

160

64

64

40

Переключе-ние линий

196

194

182

168

164

177

181

191

196

64

64

40

Таблица 2.7. Необходимые емкости соединительных линий для разных условий.

Рассмотрим вначале линейный участок сетевой структуры (линии 1-10 и 10-11). Если на линейном участке применять двухволоконную линию, то резервирование при ее повреждении невозможно. В нашем случае необходимая емкость соединительных линий (см. таб. 2.7) составит 64 и 40 канала Е1. Обычно на линейном участке прокладывается кабель, емкостью не менее четырех волокон; в этом случае возможна организация структуры типа «уплощенное кольцо», как это показано на рисунке 2.7.

Рис. 2.7. Линейный участок типа «уплощенное кольцо».

Результаты расчета такой структуры, выполненные аналогично расчетам для кольцевого участка, приведены в таблице 2.7. Сравнивая величины необходимой емкости соединительных линий линейного участка, приходим к заключению, что как при отсутствии защиты, так и для любого метода защиты этого участка можно ограничиться  первым уровнем СЦИ. На линейном участке проложим восьмиволоконный кабель, а потому имеется возможность организовать защиту участка.

Рассмотрим кольцевой участок структуры. Анализируя данные таблицы 2.7 отмечаем, что организация участка без защиты потребует использовать четвертый уровень СЦИ. Применение метода однонаправленного сдвоенного кольца потребует 16-ого уровня СЦИ, а метод двунаправленного кольца, как с переключением трактов, так и с переключением линий, потребует четвертого уровня СЦИ.

Так как организация сетевых структур без защиты невозможна, а стоимость оборудования СЦИ 16-го уровня значительно дороже стоимости оборудования СЦИ 4-го уровня, принимаем на кольцевом участке метод двунаправленного сдвоенного кольца с переключением линий, так как переключение линии требует менее сложной процедуры, нежели переключение трактов.

2.4. Выбор оптических интерфейсов и выбор типа оптического кабеля

Выбор оптических интерфейсов производится на основе данных об уровне СЦИ и протяженности той или иной соединительной линии. Зная длины соединительных линий, произведем выбор. 

Линия

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9-1

1-10

1-11

10-11

Длина,

км

29

11

22

27

28

12

7

6

26

35

45

9

Код

МСЭ-Т

L-4.2

S-4.2

L-4.2

L-4.2

L-4.2

S-4.2

S-4.2

S-4.2

L-4.2

L-4.2

L-4.2

S-4.2

Уровень СЦИ

4

Таблица 2.8. Длины соединительных линий и уровни СЦИ.

В таблице 2.8 указан код оптического интерфейса, который присваивается согласно классификации МСЭ-Т рекомендация G.957. Коды, указанные в таблице 2.8, выбраны ориентировочно, их уточнение и определение параметров кабеля осуществляется на следующем этапе работы.

                    Риc 2.8. Диаграмма уровней оптической секции.

На диаграмме, представленной на рисунке 2.8, приняты следующие обозначения:

- Рпер макс, Рпер мин - максимальный и минимальный соответственно уровни передачи оптического передатчика;

- Рпр макс - уровень перегрузки оптического приемника;

- Рпр мин - минимальный уровень приема, при котором обеспечивается необходимое качество передачи;

- Аэз - эксплуатационный запас оптического тракта;

- Амакс, Амин - максимальное и минимальное соответственно допустимые затухания оптического тракта.

С помощью диаграммы уровней для каждой соединительной линии следует определить Амакс и Амин. Необходимые значения уровней передачи и приема, а также величины Аэз возьмем для STM-4 по рекомендации G.707 и G.958, которые сведем в таблицу 2.9.

Оптический интерфейс S- 4.2:

Параметры передатчика в пункте S:

- Максимальная ширина спектра на уровне -20 дБ: 1 нм;

- Коэффициент подавления не основных мод: 30 дБ;

- Средняя излучаемая мощность:

- максимум: -8 дБм,

- минимум: -15 дБм;

- Минимальный коэффициент гашения: 8,2 дБ.

Оптический тракт между пунктами S u R:

- Диапазон затухания: 0 -12 дБ;

- Минимальные обратные потери в тракте: 24 дБ;

- Максимум дискретных отражений между пунктами S и R: -27 дБ.

Параметры приемника в пункте R:

- Минимальная чувствительность: -28 дБм;

- Минимальная перегрузка: -8 дБм;

- Максимальный энергетический запас оптического тракта: 1 дБ;

- Максимальный коэффициент отражения приемника: -27 дБ.

Оптический интерфейс L-4.2:

Параметры передатчика в пункте S:

- Максимальная ширина спектра на уровне -20 дБ: < 1 нм;

- Коэффициент подавления не основных мод: 30 дБ;

- Средняя излучаемая мощность:

- максимум: +2 дБм,

- минимум: -3 дБм;

- Минимальный коэффициент гашения: 10 дБ.

Оптический тракт между пунктами S u R:

- Диапазон затухания: 10-24 дБ;

- Минимальные обратные потери в тракте:20 дБ;

- Максимум дискретных отражений между пунктами S и R: -27 дБ.

Параметры приемника в пункте R:

- Минимальная чувствительность: -28 дБм;

- Минимальная перегрузка: -8 дБм;

- Максимальный энергетический запас оптического тракта: 1 дБ;

- Максимальный коэффициент отражения приемника: -27 дБ.

Код

Рпер макс, дБ

Рпер мин, дБ

Рпр макс, дБ

Рпр мин, дБ

Аэз,

дБ

Амакс,

дБ

Амин,

дБ

S-4.2

-8

-15

-8

-28

1

12

0

L-4.2

+2

-3

-8

-28

1

24

10

Таблица 2.9

На основании величин Амакс и Амин следует определить максимальную и минимальную длины соединительных линий (мультиплексных секций) и сравнить их с длинами соединительных линий проектируемой сетевой структурой   (таблица 2.8). Расчет проводится по формуле:

Lсл = (А - 2-Арс)/α, км, (2.1)

где Lсл - максимальная или минимальная длина линии соответственно при подстановке вместо А значения Амакс или Амин;

- Арc - потери в разъемном соединении кабеля, дБ;

- α - километрические потери в кабеле (учитывающие потери на сращивание, старение и температурные изменения), дБ/км.

Воспользуемся значениями основных параметров оптических волокон из таблицы 2.9. Для интерфейса S-4.2 рекомендовано применение кабеля со ступенчатым одномодовым волокном, удовлетворяющим требованиям рекомендации G.652 МСЭ-Т. Из таблицы 2.9 находим, что величина киллометрических потерь менее 0,5 (0,15-0,25) дБ/км. Этот же тип волокна рекомендован и для интерфейса L-4.2.

Потери в современных разъемных соединителях не более 0.5дБ.

Параметр

волокна

Длина волны излучателя,

нм

Рекомендация МСЭ-Т

G.652

G.653

G.654

Километрическое затухание, дБ/км

1310

<1,0

(0,3-0,4)

Не используется

1550

<0,5

(0,15-0,25)

<0,5

(0,19-0,25)

<0,22 (0,15-0,19)

Хроматическая дисперсия, пс/нм*км

1310

3,5-5,3

Не используется

1550

~20

3,5

~20

Таблица 2.10. Основные параметры оптических волокон.

Определим по формуле (2.1) максимальную и минимальную длину соединительных линий:

Для интерфейса S-4.2:

Рекомендация МСЭ-Т G.652:

длина волны излучения 1550 нм;

α = 0,5 дБ/км;

Арс= 0,5 дБ;

Амакс = 12 дБ, Амин = 0 дБ;

Lсл макс = (12-2*0,5)/0,5 = 22 км;

Lсл мин = (0-2*0.5)/0,5 = 0 км;

Для интерфейса S-4.2. получаем:

Lсл макс = 22 км, а Lсл мин = 0 км. Обращаясь к таблице 2.10, видно, что выбранный интерфейс удовлетворяет требованиям по потерям в оптическом тракте на участках: 2-3, 6-7, 7-8, 8-9, 10-11.

Для интерфейса L-4.2:

Рекомендация МСЭ-Т G.652:

длина волны излучения 1550 нм;

α = 0,5 дБ/км;

Арс= 0,5 дБ;

Амакс = 24 дБ, Амин = 10 дБ;

Для интерфейса L-4.2 получаем:

Lсл макс = 46км, а Lсл мин =18 км. Обращаясь к таблице 2.10, видно, что выбранный интерфейс удовлетворяет требованиям по потерям в оптическом тракте на участках: 1-2, 3-4, 4-5, 5-6, 9-1,1-10, 1-11.

Кроме требований по потерям, оптические волокна должны удовлетворять требованиям по дисперсии. Максимальная длина соединительной линии может быть подсчитана в этом случае по формуле:

Lсл макс = Е *10б / В * С* Δλ, км, (2.2)

где В - скорость передачи в Мбит/с;

- С - хроматическая дисперсия, пс/нм*км;

- Δλ - среднеквадратическая ширина спектра источника излучения, нм.

Величину Е принимают равной:

- 0,306 для СД и одномодовых лазеров (дополнительные потери в тракте 1дБ);

- 0,491 для тракта STM-16 (дополнительные потери в тракте 2 дБ);

- 0,115 для многомодовых лазеров (учет шума разделения мод).

Если ширина спектра определена на уровне -20дБ (Δλ20), то среднеквадратическая ширина определяется как Δλ = Δλ20 / 6,07.

Определим   по   формуле   (2.2)   максимальную      длину   соединительных линий, воспользовавшись таблицей 2.10:

Для интерфейса S-4.2:

Рекомендация МСЭ-Т G.652:

длина волны излучения 1550 нм;

Δλ20 = 1 нм;

Δλ = Δλ20/6,07 = 1/6,07 = 0,165 нм;

В = 622 Мбит/с;

С =20 пс/нм*км;

Е = 0,306;

Lсл макс = 0,306* 10б/622 *20*0,165 = 149,079 км;

Для интерфейса S-4.2 получаем:

Lсл макс = 149,079 км, то есть  выбранный интерфейс с избытком отвечает требованиям по дисперсии на всех соединительных линиях: 2-3, 6-7, 7-8, 8-9, 10-11

Для интерфейса L-4.2:

Lсл макс ≥ 149,079 км, то есть  выбранный интерфейс с избытком отвечает требованиям по дисперсии на всех соединительных линиях: -2, 3-4, 4-5, 5-6, 9-1,1-10, 1-11.

Правильный выбор типа оптического кабеля снижает капитальные затраты и эксплуатационные расходы на проектируемую систему передачи.

Необходимо также учитывать топологию проектируемой сети, применяемые методы защиты синхронных потоков, а также условия прокладки кабеля (рекомендация G.652).

На проектируемой магистрали используется кабель для прокладки в грунтах всех категорий. Основным требованием к конструкции таких кабелей наряду с малым затуханием и высокой широкополосностью является высокая механическая прочность к растягивающим и сдавливающим усилиям, а также влагостойкость и широкий диапазон рабочих температур. Броневые покровы кабеля придают ему дополнительную разрывную прочность и защищают его от сдавливающих усилий. Броневые покровы кабеля могут быть изготовлены из стальных лент, проволоки или стеклопластиковых нитей.

Оптические кабели, марки ОКБ производства ЗАО НФ «ЭЛЕКТРОПРОВОД», предназначены для прокладки в грунтах всех категорий, в том числе зараженных грызунами (кроме грунтов, подверженных мерзлотным деформациям), в воде при пересечении неглубоких болот, водных преград и несудоходных рек, а также, в кабельной канализации, трубах, блоках, по мостам и эстакадам и эксплуатации при температуре окружающей среды от -40 до +50° С. При необходимости, прокладывать кабель в коллекторах, внутри зданий и сооружений он может быть изготовлен на основе полиэтилена, не распространяющего горение (ОКНБ-…).     

Рассмотрим в проекте вариант использования на сети магистрального волоконно-оптического кабеля: ОКБ–8Т–10–0,22–8, где

ОК - Оптический кабель;

Б - Тип защитного покрова;

8 - Количество элементов в повиве сердечника;

Т - Тип центрального силового элемента;

10 - Тип оптического волокна;

0,22 - Предельное затухание на рабочей длине волны;

8 - Количество оптических волокон в кабеле.

Рис. 2.9. Оптический магистральный кабель типа ОКБ:

  1.  Центральный силовой элемент: стальной трос — Т.
  2.  Оптическое волокно: одномодовое (рекомендация МСЭ-Т G.652) — 10.
  3.  Внутримодульный гидрофобный заполнитель.
  4.  Оптический модуль (ОМ).
  5.  Межмодульный гидрофобный заполнитель.
  6.  Промежуточная оболочка: полиэтилен.
  7.  Гидроизоляция бронирующего слоя.
  8.  Броня из стальной оцинкованной проволоки.
  9.  Защитная оболочка: полиэтилен.

Основные характеристики кабеля марки ОКБ – 8Т - …

- количество оптического волокна в кабеле: 2-48;

- количество элементов в повиве сердечника: 8;

-  номинальный наружный диаметр ОМ: 2,0 мм;

- номинальный наружный диаметр кабеля 17,4 мм;

- масса кабеля: 580 кг/км.

Дополнительные технические характеристики кабеля марки ОКБ-…

- Толщина наружной оболочки кабеля должна быть не менее 2,0 мм;  

- Толщина внутренней оболочки кабеля должна быть не менее 0,5 мм;  

- Номинальный диаметр служебных жил 1,13 мм.

Кабели марки ОКБ-… должны быть стойкими:

• к воздействию многократных изгибов (20 циклов) с радиусом, равным 20 номинальным наружным диаметрам кабеля, при температуре не ниже –10° С,
• к 10 перемоткам с барабана на барабан с радиусом шейки, равным 20 номинальным наружным диаметрам кабеля, при нормальных климатических условиях,
• к перемотке с поворотами в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на угол ±90° в каждой плоскости с приложением к кабелю допустимого растягивающего усилия с барабана на барабан с номинальным радиусом шейки и поворотных роликов, равным 20 номинальным наружным диаметрам кабеля, при температуре до –10° С,
• к воздействию осевых кручений на угол ±360° на длине 2,0 м. Количество осевых кручений — 10,
• к воздействию вибрационных нагрузок частотой от 10 до 200 Гц при ускорении не менее 40 м/с,
• к воздействию одиночных ударов с начальной энергией 10 Дж,
• к воздействию воды при статическом гидравлическом давлении до 0,1 МПа,
• к воздействию пониженного атмосферного давления до 5,3

•104 Па (400 мм рт. ст.),
• к повреждению грызунами, к продольному проникновению воды, к воздействию плесневых грибов, инея, росы, дождя, соляного тумана и солнечного излучения.  

Внешняя оболочка кабеля должна выдерживать испытание электрическим напряжением, приложенным между металлической броней и землей (водой), с амплитудой 10 кВ и частотой 50 Гц или 20 кВ постоянного тока в течение 5 секунд.

Кабели без медных жил должны выдерживать воздействие импульсного тока растекания длительностью 60 мкс и величиной 105 кА.

Изоляция цепей „жила-жила“ и „пучок жил — остальные металлические элементы“ должна выдерживать испытание напряжением 1,5 кВ переменного тока с частотой 50 Гц в течение 5 минут.

Указания по монтажу:

Кабели могут прокладываться ручным или механизированным способом при температуре не ниже –10° С. 

При прокладке и монтаже кабелей не должны быть превышены допустимые растягивающие и раздавливающие нагрузки.

Минимальная температура разделки и монтажа кабеля должна быть не ниже –10° С.

Радиус изгиба при монтаже, прокладке и эксплуатации кабеля не должен быть менее 20 номинальных наружных диаметров кабеля.

При монтаже кабеля минимально допустимый радиус изгиба оптоволокна — 3 мм, на время не более 10 минут.

Разделка и монтаж кабеля должны проводиться способами и инструментами, исключающими его повреждение.

Срок службы кабелей, включая срок хранения, при соблюдении указаний по монтажу и эксплуатации и при отсутствии воздействий, превышающих указанные выше, не менее 25 лет. Срок хранения кабелей в упаковке поставщика в отапливаемых помещениях — 25 лет. При хранении в полевых условиях под навесом — не менее 10 лет.

2.5. Разработка схем управления и синхронизации сети

Мультиплексоры SMS-600V могут синхронизироваться от следующих источников синхросигналов:

- любые порты STM-N (STM-1, 4) (общее количество 4 (максимум 4хТ1 или максимум 2хТ1 + 2хТ2) по внутренней шине Т1 (Т2));

-   любой из портов 2 Мбит/с (2 по внутренней шине Т2);

-   источники внешних опорных синхросигналов (2 через вход ТЗ);

-   внутренний генератор синхросигналов соответствует требованиям G.813.

Цель синхронизации – получить наилучший возможный хронирующий источник или генератор тактовых импульсов или таймер для всех узлов сети. Для этого нужно не только иметь высокоточный хронирующий источник, но и надежную систему передачи сигнала синхронизации на все узлы сети.

Учитывая высокие скорости передачи современных систем связи для операции мультиплексирования, демультиплексирования и переключения необходимо очень точно фиксировать временное положение сигналов, что обеспечивается соответственной синхронизацией.

Задача синхронизации – необходимость обеспечить работу всего оборудования данной сети и соседних взаимоувязанных сетей  с одной тактовой частотой, но решение этой задачи достаточно сложное. Для обеспечения взаимодействия  различных сетей, требования абсолютной точности частоты составляет 1·10ˉ¹¹.   Такая точность обеспечивается лишь атомными источниками, которые сложны и дороги. Естественным решением является построение системы распространения высокоточных опорных сигналов от главного генератора между элементами сети для обеспечения синхронизации их собственных генераторов от этих высокоточных сигналов.

Сеть синхронизации представляет собой совокупность сетевых элементов и каналов связи между ними.

Основными элементами сетей синхронизации являются источники (генераторы) опорных сигналов. Выделяют несколько типов источников синхросигналов отличающихся качеством генерируемого сигнала:

PRC (ПЭГ) – первичный эталонный генератор;

SRC (ВГ) – вторичный генератор.

В качестве генераторов могут использоваться различные приборы, характеризующиеся различной стабильностью частоты генерируемых сигналов.

Параметрами, характеризующими качество работы приборов, является точность частоты и стабильность частоты. Различают: долговременную стабильность, определяемую как пределы систематических изменений частоты на длительных интервалах времени, и кратковременную стабильность – как пределы случайных отклонений на коротких интервалах.

Хорошей долговременной стабильностью обладают атомные генераторы (цезиевые и рубидиевые), но у них ограниченная кратковременная  стабильность. Кварцевые генераторы имеют высокую кратковременную стабильность и низкую долговременную.

С учетом указанных свойств генераторов обычно в качестве ПЭГ используются атомные генераторы, а на базе кварцевых генераторов создаются вторичные источники.

Методы синхронизации

 Существуют два основных метода узловой синхронизации: иерархический метод принудительной синхронизации с парами ведущий-ведомый таймеры и неиерархический метод взаимной синхронизации. Оба метода могут использоваться отдельно и в комбинации, однако, как показывает практика, широко используется только первый метод.

Целостность синхронизация сети PDH базировалась на использовании иерархической принудительной синхронизации (ведомый/ведущий таймеры). В ней прохождение сигналов таймеров через узлы сети было прозрачным. В сети SDH, восстанавливающей в каждом узле сигнал таймера из линейного сигнала STMN, такая прозрачность теряется. В этой ситуации целостность синхронизации сети SDH  лучше поддерживается при использовании распределенных первичных эталонных источников PRS, что позволяет устранить эффекты "каскадирования сигналов таймеров". Метод распределенных PRS описан в стандарте Bell core GR – 2830 – CORE.

При установке конфигурации (при вводе в эксплуатацию) определяются имеющиеся источники тактовых сигналов, и каждому источнику тактовых сигналов назначается приоритет.

Во время работы выполняется текущий контроль каждого из сконфигурированных источников синхронизации. При отказе источника тактовых сигналов, в данный момент используемого для синхронизации, мультиплексор автоматически переключается на источник тактовых сигналов со следующим приоритетом.

Кроме этого синхронный мультиплексор сам может служить источником для передачи синхросигнала. Для этого предусмотрен специальный выход Т4.

Значения маркера синхронизации содержатся в битах 5...8 байта S1 заголовка мультиплексной секции. В нем отражается информация об уровне качества синхросигнала и стабильность частоты в соответствии с рекомендациями МККТТ.

В таблице 2.11 показана информация, содержащаяся в байте и позволяющая оценить уровень качества синхросигнала.       

                                                                                                           

Значения хронирующего маркера (SSM) (двоичное значение)

Статус Q

Уровень качества

Точность

0000

0

неизвестно качество

--------

0010

2

PRG G.811

1·10 ˉ ¹¹

0100

3

SRC (транзитный) G.812T

1·10 ˉ 9

1000

4

SRC (локальный) G.812L

2·10 ˉ 8

1011

5

низшее качество (режим удержания)

4,6·10 ˉ 6

1111

6

для синхронизации не используется

--------

Таблица 2.11. Значения маркера синхронизации SSM.

ПЭГ (PRC) - первичный эталонный генератор: при получении SSM со значением 0010 каждый сетевой элемент синхронизируется этим опорным генератором с уровнем качества Q = 2;

ВГ (SRC) - вторичный генератор.

Правило коммутации источников синхронизации:

-  выбираются доступные источники самого высокого качества Q;

- из источников высшего качества выбирается источник с наивысшим приоритетом Р  (приоритет устанавливается оператором сети);

- источнику из аварийного линейного сигнала и для обратного сигнала присваивается статус Q = 6.

На рисунке (Приложение №1) представлена схема синхронизации оборудования, в состав которой входит первичный эталонный генератор.

Система    управления    (СУ)    предназначена   для    контроля    и обслуживания в сетях синхронной иерархии.

Общая схема сети управления телекоммуникациями (TMN) может быть представлена четырехуровневой моделью управления, где каждый уровень выполняет определенную функцию, представляя верхнему уровню последовательно обобщаемую нижними уровнями картину функционирования сети. Это уровни:

  •  бизнес – менеджмент (верхний уровень управления экономической эффективностью сети - BOS);
  •  сервис – менеджмент (уровень управления сервисом сети - SOS);
  •  сетевой менеджмент (уровень систем управления сетью - NOS);
  •  элемент – менеджмент (нижний уровень элемент – менеджеров EM или систем управления элементами сети - EOS).

    Функционирование каждого верхнего уровня в этой иерархии основано на информации уровня, лежащего ниже, передаваемой через интерфейс между этими уровнями.

 Элемент – менеджер EM осуществляет управление отдельными элементами сети NE, то есть оборудованием (мультиплексорами, коммутаторами и т.д.) сети.

Сетевой менеджер NM, или система управления сетью NMS, призвана управлять сетевым уровнем, или сетью в целом. На этом уровне менеджер абстрагируется от отдельных элементов сети, рассматриваемых с точки зрения выполнения задач, управляемых элемент – менеджером.

 Сервис – менеджер обеспечивает традиционные для сетей виды сервиса – телефонный сервис, передачу данных различного вида и др.

 Бизнес – менеджер обеспечивает мониторинг и управление типами сервиса, а также формирование запросов на уровень сервиса, лежащий ниже, на изменение вида сервиса.

В состав СУ входят:

Сетевой менеджер (NMS) - специальный компьютер, имеющий операционную систему и выполняющий функции контроля и управления сетью;

Элемент - менеджер (EM) - управляемые элементы (мультиплексоры).

Интерфейс нижнего уровня – интерфейсы сигнализации. Внутренняя сигнализация – светодиода в мультиплексоре. Внешняя сигнализация –

визуальная и звуковая.

Интерфейс высокого уровня - интерфейсы связи с сетевыми станциями и терминалами: F - позволяет подсоединять периферийные устройства, Q - передача дискретной информации, осуществляет связь между сетевой станцией и сетевым элементом.

Уместно заметить, что на всех участках сетевой структуры следует применять оборудование одного и того же производителя во избежание проблем по стыковке систем управления.

На рисунке (приложение №2) приведена структурная схема управления сетью SDH, которая состоит из "кольца" и "прямой", а последние состоят из нескольких узлов – мультиплексоров. Соединение узлов формирует SMN (сеть управления SDH). Такое соединение можно сделать, используя встроенные каналы связи DCC, которые обеспечиваются оборудованием SDH. В структурную схему входят: элемент – менеджер EM (нижний уровень управления), подключенный к мультиплексору через интерфейс F, и сетевой менеджер NMS (верхний уровень управления), подключенный через локальную сеть к сети SDH через интерфейс Q.

По международному стандарту станции управления должны иметь шесть опций:

- обработка аварийных сообщений,

- управление рабочими характеристиками,

- управление конфигурацией, в том числе и конфигурацией синхронизации,

- управление программой обслуживания и тестирования сети,

- управление безопасностью системы,

- административное управление.

Рис.2.10. Структурная схема мультиплексирования

В СЦИ используется принцип «контейнерных перемещений»: подлежащие передачи сигналы предварительно размещаются в стандартных контейнерах С.

Для организации трактов используются виртуальные контейнеры VC. Они образуются добавлением к соответствующему контейнеру заголовка тракта РОН, то есть можно условно записать: VC=C + РОН.

Виртуальные контейнеры формируются и расформировываются в точках окончания трактов. Заголовок тракта позволяет осуществлять контроль качества трактов «из конца в конец» и передавать аварийную и эксплуатационную информацию.

Один из нескольких модулей, занимающих определенные фиксированные позиции в нагрузке виртуального контейнера высшего порядка, называются группой нагрузочных модулей TUG.

Один или несколько административных модулей, занимающих определенные фиксированные позиции в нагрузке STM, называются группой административных модулей AUG.

2.6. Определение параметров качества передачи

В настоящее время при определении параметров качества цифровых трактов используют методы контроля трактов без закрытия связи посредством BIP (Bit Interleaved Parity - четность чередующихся битов) или кода CRC (Cyclic Redundancy Check - избыточный циклический код). Как в одном, так и в другом случае контролируемый цифровой поток разделяется на блоки. В первом случае блок дополнительно разделяется на то или иное количество частей, каждая из которых проверяется на четность, а результаты проверки передаются на дальний конец. На приеме после проведения аналогичной процедуры производится сравнение результатов проверки. Совпадение результатов будет свидетельствовать об отсутствии ошибок в принятом блоке информации, различие - о наличии ошибок. Во втором случае, вместо проверки на четность, на ближнем и дальнем концах. Вычисляются и сравниваются остатки от деления по модулю два содержимого блока на заданный полином, и осуществляется сравнение полученных остатков. В соответствии с этим используются следующие определения.

1. Блок - последовательность битов, ограниченная по числу битов, относящихся к данному тракту, при этом каждый бит принадлежит только одному блоку (блоки не перекрываются). Количество битов в блоке зависит от скорости передачи и определяется по отдельной методике (обычно перемножением скорости передачи в тракте на 125 мкс).

2. Блок с ошибками (Errored Block) - ЕВ - блок, в котором один или несколько битов являются ошибочными.

3. Секунда с ошибками (Errored Second) - ES - период в 1 секунду одним или несколькими ошибочными блоками.

4. Секунда, пораженная ошибками (Severely Errored Second) - SES -период в 1 секунду, содержащий > 30% блоков с ошибками (ЕВ) или, по крайней мере, один период с серьезными нарушениями (SDP).

5. Период с серьезными нарушениями (Severely Disturbed Period) - SDP - период длительностью, равной 4 смежным блокам, в каждом из которых коэффициент ошибок >10-2, или в среднем за 4 блока коэффициент ошибок >10-2, или же наблюдалась потеря сигнальной информации.

6. Блок с фоновой ошибкой (Background Block Error) - ВВЕ - блок с ошибками, не являющейся частью SES.

7. Период неготовности для одного направления тракта - период, начинающийся с 10 последовательных секунд SES (эти 10 секунд считаются частью периода неготовности) и заканчивающийся до 10 последовательных секунд без SES (эти 10 секунд считаются частью периода готовности).

8. Периоды неготовности для тракта - это период, когда хотя бы одно из направлений его находится в состоянии неготовности.

Основными показателями качества каналов и трактов ЦСП являются нормы на количество секунд с ошибками (ES) и секунд, пораженных ошибками (SES), в некоторые периоды измерений. Долговременные нормы, содержащиеся в рекомендациях G.821 и G.826, требуют для своей оценки длительного периода измерений - 1 месяц и более. Оперативные нормы относятся к экспресс-нормам, они определены на основе рекомендаций М.2100, М.2110, М.2120. Их оценка производится за относительно короткие периоды измерений. Среди оперативных норм различают:

-   нормы для ввода трактов в эксплуатацию;

-   нормы технического обслуживания;

-   нормы восстановления систем.

В данном проекте произведем расчет оперативных норм для одного из трактов и одной секции сетевой структуры. Расчет оперативных норм произведем для периодов измерений Т: 15 минут, 2 часа, 24 часа и 7 суток       (1 сутки примем равными 86400 сек). Для секции расчет параметров качества проведем между узлами 1 и 11 (45 км – самая протяженная секция), а для тракта VC-12 между  станциями 11 и 6 длиной 96 км.

Данные, необходимые для расчета, взяты из: 

(7 суток и меньше – 50% от норм рекомендации G.826)

Контролируемый объект

Суммарные нормы (РО)

ES%

SES%

VC-12

2

0,1

VC-2

2,5

0,1

VC-3

3,75

0,1

VC-4

8

0,1

STM-1 (секция или тракт)

8

0,1

STM-4 (16) (секция или тракт) 

Не применяется

0,1

Таблица 2.12. Суммарные эксплуатационные нормы по данным кратковременных измерений для трактов  27500 км.

Контролируемый объект, км

Доля от суммарных норм (Alloc), %

d ≤ 500

2

500 <d ≤ 1000

3

1000 < d ≤ 2500

4

2500 < d ≤ 5000

6

5000 < d ≤ 7500

8

d >7500

10

Таблица 2.13. Доля от суммарных норм для трактов VC-N и компонентных трактов в зависимости от длинны (МСЭ-Т М.2101).

Для секции, пересекающей международные границы, доля (allocations) равна 0,2, согласно МСЭ-Т М.2101. Для национальной сети РФ следует пользоваться данными таблицы 2.13.

Длина секции, км

Доля от суммарных норм (Alloc) %

d  100

0,6

100 < d  200

0,8

d > 200

1,0

Таблица 2.14. Доля суммарных норм для секций ВСС РО в зависимости от длинны.

 Пользуясь приведенными таблицами, определяют последовательно:

- РО - значение показателей ошибок - по таблице 2.12;

- АРО - опорное значение показателя для данного тракта (секции) в процессе эксплуатации АРО = РО * Аllос * Т, где Т - период измерений, с (принимают 1 сутки - 86400 с);

- BISPO - значение показателя ошибок для приема объекта в эксплуатацию, причем для трактов BISPO = 0,5 * АРО, а для секций - BISPO = 0,1 * APO;

- S1 - нижний предел для показателя ошибок, обеспечивающий безусловный прием объекта в эксплуатацию S1= BISPO - 2*√ BISPO;

- S2 - верхний предел для показателя ошибок, обеспечивающий безусловный отказ от приема объекта в эксплуатацию S2= BISPO + 2*√ BISPO.

Прием в эксплуатацию осуществляется при определении показателей в течение 24 или 2 часов. Если значение показателей ошибок находится в интервале S1 - S2, то измерения проводят в течение 7 суток.

После определения норм для ввода в эксплуатацию тракта или секции следует определить показатели ошибок для порогов ухудшения качества  (DPL) и недопустимого качества (UPL). DPL определяется в течение 24 часов.

DPL = 0,75 * APO (для трактов VC и компонентных трактов  STM - N);

DPL = 0,5 * APO (для секций STM - N).

UPLопределяется по данным таблицы  2.15 (время измерений 15 минут).

VC - 12

VC - 2

VC - 3

VC - 4

ES (c)

120

120

150

180

SES (c)

15

15

15

15

STM - 1

STM - 4

STM - 16

STM - 64

ES (c)

50

50

65

80

SES (c)

10

10

10

10

Таблица 2.15. Показатели недопустимого качества (UPL).

Определяются нормы на качество после ремонта (ARPL).

ARPL = 0,500 * APO (для трактов VC и компонентных трактов STM - N),

ARPL = 0,125 * APO (для секций STM - N).

Расчет оперативных норм для тракта VC-12 длиной 96 км ES.

Определим суммарные эксплуатационные нормы по данным кратковременных измерений для трактов – по таблице 2.12:

PO = 2%

Определим опорное значение показателя для данного тракта в процессе эксплуатации: АРО = РО * Аllос * Т,

Аllос = 2% для трактов VCN (Таблица 2.13),

T = 86400 c,

АРО = 0,02 * 0,02 * 86400 = 35 с.

Определим значение показателей ошибок для приема объекта в эксплуатацию:

BISPO = 0,5 * АРО,

BISPO = 0,5 * 35 = 18 с.

Определим нижний предел для показателей ошибок, обеспечивающий безусловный прием объекта в эксплуатацию:

S1= BISPO - 2*√ BISPO,

S1= 18 – 2*√18 = 10.

Определим верхний предел для показателей ошибок, обеспечивающий безусловный отказ от приема объекта в эксплуатацию:

S2= BISPO + 2*√ BISPO,

S2= 18+2*√18 = 26.

Определим показатели ошибок для порогов ухудшения качества:

DPL = 0,75 * APO,

DPL = 0,75 * 35 = 26 с.

Определим показатели ошибок недопустимого качества:

UPL = 120  с (Таблица 2.15).

Определение норм на качество после ремонта:

ARPL = 0,500 * APO,

ARPL = 18.

SES.

Определим суммарные эксплуатационные нормы по данным кратковременных измерений для трактов – по таблице 2.12:

PO = 0,1%

Определим опорное значение показателя для данного тракта в процессе эксплуатации: АРО = РО * Аllос * Т,

Аllос = 2% для трактов VCN (Таблица 2.13),

T = 86400 c,

АРО = 0,001 * 0,02 * 86400 = 2 с.

Определим значение показателей ошибок для приема объекта в эксплуатацию:

BISPO = 0,5 * АРО,

BISPO = 0,5 * 2 = 1 с.

Определим нижний предел для показателей ошибок, обеспечивающий безусловный прием объекта в эксплуатацию:

S1= BISPO - 2*√ BISPO,

S1= 1 – 2*√ 1= 0.

Определим верхний предел для показателей ошибок, обеспечивающий безусловный отказ от приема объекта в эксплуатацию:

S2= BISPO + 2*√ BISPO,

S2= 1+2*√1 = 3.

Определим показатели ошибок для порогов ухудшения качества:

DPL = 0,75 * APO,

DPL = 0,75 * 2 = 2 с.

Определим показатели ошибок недопустимого качества:

UPL = 15  с (Таблица 2.15).

Определение норм на качество после ремонта:

ARPL = 0,500 * APO,

ARPL = 1.

Расчет оперативных норм для секции STM – 4 длиной 45 км SES.

Определим суммарные эксплуатационные нормы по данным кратковременных измерений для трактов – по таблице 2.12:

PO = 0,1%

Определим опорное значение показателя для данной секции в процессе эксплуатации: АРО = РО * Аllос * Т,

Аllос = 0,6% для секций (Таблица 2.14),

T = 86400 c,

АРО = 0,001 * 0,006 * 86400 = 1 с.

Определим значение показателей ошибок для приема объекта в эксплуатацию:

BISPO = 0,1 * APO,

BISPO = 0,1 *1 = 0 с.

Определим нижний предел для показателей ошибок, обеспечивающий безусловный прием объекта в эксплуатацию:

S1= BISPO - 2*√ BISPO,

S1= 0.

Определим верхний предел для показателей ошибок, обеспечивающий безусловный отказ от приема объекта в эксплуатацию:

S2= BISPO + 2*√ BISPO,

S2= 0.

Определим показатели ошибок для порогов ухудшения качества:

DPL = 0,5 * APO,

DPL = 0,5 * 1 = 1 с.

Определим показатели ошибок недопустимого качества:

UPL = 10 с (Таблица 2.15).

Определение норм на качество после ремонта:

ARPL = 0,125 * APO,

ARPL = 0.

Ниже в таблицах 2.16 – 2.17 приведены результаты расчетов рассматриваемой структуры:

15 минут

2 часа

24 часа

7 суток

APO

0

3

35

242

BISPO

2

18

121

S1

0

10

S2

5

26

ARPL

18

DPL

26

UPL

120

Таблица 2.16. ES для тракта VC – 12 длиной 120,3 км.

15 минут

2 часа

24 часа

7 суток

APO

0

0

2

12

BISPO

0

1

16

S1

0

0

S2

0

3

ARPL

1

DPL

2

UPL

15

Таблица 2.17.  SES для тракта VC – 12 длиной 120,3 км.

15 минут

2 часа

24 часа

7 суток

APO

0

0

1

4

BISPO

0

0

0

S1

0

0

S2

0

0

ARPL

0

DPL

1

UPL

10

Таблица 2.18. SES для секции STM – 4 длиной 36,1 км.

2.7. Расчет основных показателей надежности 

Надежность – свойство объекта сохранять во времени и в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требующие функции в заданных режимах и условиях применения технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и от условия его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохранность или определенное сочетание этих свойств.

Безотказность – это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное стояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установившемся состоянии технического обслуживания.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания.

Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативной документации.

Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или восстановление его работоспособного стояния невозможно или нецелесообразно.

Восстановление – процесс обнаружения и восстановления (устранения) отказа, то есть процесс перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния при сохранении работоспособного состояния.

Комплексные показатели надежности характеризуются через коэффициент готовности Кг – это вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в производственный момент времени кроме планируемых периодов, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается (формула 2.3). С коэффициентом готовности связан коэффициент простоя      Кп = 1 - Кг, который определяет вероятность того, что объект окажется в неработоспособном состоянии, в произвольный момент времени (формула 2.4).

Кг = То / То + Тв (2.3),

Кп = Тв / То + Тв (2.4) , где

То – наработка на отказ или среднее время между отказами, ч;

Тв – среднее время восстановления, ч.

Требуемые показатели надежности и безотказности каналов местной первичной сети (МПС), внутризоновой первичной сети (ВЗПС) и сети магистральной первичной (СМП) максимальной протяженности Lм приведены в таблице 2.19.

Объект

Показатель надежности

Коэффициент готовности, Кгм

Среднее время между отказами, Том, ч

Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой ОСП

СМП, Lм = 12500 км

более 0,920

более 12,54

ВЗПС, Lм = 1400 км

более 0,990

более 111 ,4

МПС, Lм  = 200 км

более 0,997

более 400,0

ОЦК на перспективной цифровой сети

СМП, Lм = 12500 км

более 0,982

более 230

ВЗПС, Lм  = 1400 км

более 0,998

более 2050

МПС, Lм = 200 км

более 0,9994

более 7000

Таблица 2.19.

Требуемые показатели конкретного канала определяются его протяженностью L и данными таблицы 2.19.

Требуемое значение среднего времени между отказами ТOL  определяется по формуле:

ТOL = Том * Lм / L                                                                                                   (2.5)

Требуемое значение коэффициента готовности рассчитывают, исходя из условия, что время восстановления не зависит от L:

КгL = ТоL / (ТоL + Тв), отсюда Тв = ТоL * (1-КгL) / КгL.

Аналогично: Тв = Том * (1-Кгм) / Кгм.

С учетом формулы (2.5) получим:

КгL = [1 + L * (1 - Кгм) / (Lм * Кгм)] ˉ ¹(2.6)

Нормативы:

-   время восстановления НРП не более 2,5 ч, в том числе время подъезда 2 ч;

-   время восстановления ОРП и ОП не более 0,5 ч;

-   время восстановления ЛКС не более 10 ч, в том числе время подъезда 3,5ч.

Расчет параметров надежности каналов ОСП СЦИ кольцевой топологии.

Произведем расчет параметров надежности ОЦК, образованного с помощью синхронной ОСП уровня STM – 4 на внутризоновой сети. Рассмотрим кольцевую топологию с девятью обслуживаемыми пунктами рис. 2.11.

Рис. 2.11. Кольцевая топология с девятью обслуживаемыми пунктами                                  (для расчета параметров надежности).

Вычислим требуемые показатели надежности, ориентируясь на нормы, установленные для перспективной сети. Считаем, что протяженность канала равна максимальной составляющей L = 212 (рис. 1.15). Среднее время между отказами определим по формуле (2.5):

ТOL = 111,4 * 1400/ 166,3 = 937,823 ч  

Коэффициент готовности найдем по формуле (2.6):

КгL = [1+212*(1-0,998)/(1400*0,998)] ˉ¹ = 0,999762.

Рассчитаем ожидаемые показатели надежности ЛКС:

- интенсивность отказов:

интенсивность отказов одного километра кабеля равна

Λокк = М / (8765*100), 1 / (км*ч) (2.7)

Заметим, что для среднего числа отказов ОК принято значение М = 0,15 на 100 км кабеля в год (величина принята при строительстве ОСП Москва - Находка). Также необходимо учитывать отказы ОК из-за внутренних причин.

- наработка на отказ:

минимальная наработка на отказ одной строительной длины ОК составляет 215000 часов, что соответствует среднему времени наработки на отказ примерно Тоок = 215000*15 ч.

Определим интенсивность отказов ЛКС:

Λлкс = М * L / (8765 * 100) + nсд / (215000*15) , (2.8)

где  nсд = L / 2 = 166,3 / 2 = 83,15,

Λлкс = 0,15 * 166,3 / (8765 * 100) + 83,15 / (215000 * 15),

Λлкс = 5,424 * 10 ^ (-5) 1/ч.

Среднее время между отказами:

Толкс = 1 / Λлкс, (2.9)

Толкс = 1/  5,424 * 10 ˉ5,

Толкс = 18 436,578 ч.

По формуле (2.10) рассчитаем коэффициент готовности (Твлкс = 10 ч):

Кглкс = 18 436,578 / (18 436,578 + 10),

Кглкс = 0,99946.

 Для того чтобы определить показатели надежности  линейного тракта в целом, необходимо учесть электронное оборудование. В данном случае это оптические передатчики и приемники, входящие в состав синхронных мультиплексоров.

 Пусть наработка на отказ составит 56 940 часов – средний срок службы аппаратуры. С учетом такого допущения для оборудования линейного  тракта (девять комплектов приемопередатчиков по числу мультиплексоров в кольце), определим:

Тоолт = 56 940 / 9 = 6 326,667 ч,

Λолт = 1 / Тоолт = 1,581 * 10ˉ4 1/ч,

Кголт = 6 326,667 / (6 326,667 + 0,5*9) = 0,99929.

Суммарные показатели надежности линейного тракта:

Λлт = Λлкс  + Λолт, (2.11)

Λлт = 2,123 * 10ˉ4 1/ч,

Толт = 4 709,428 ч,

Кглт = Кглкс * Кголт = 0,99946 * 0,99929 = 0,99875,

Кплт = 1 – 0,99875 = 1,249 * 10ˉ3.

 На основе полученных данных, вычислим среднее время восстановления линейного тракта (с учетом ОК и аппаратуры):

Твлт = Толт * (1 - Кглт) / Кглт  (2.12)

Твлт = 5,89 ч.

 В данной кольцевой топологии обеспечивается 100% защита тракта, поэтому его коэффициент простоя с учетом резервирования составит [10]:

Кплтр = (Кплт) ² (2.13)

Кплтр = 1,56 * 10 ˉ6.

Среднее время между отказами «защищенного» тракта при том же времени восстановлении:

Толт = Твлт * (1 - Кплтр) / Кплтр,                                                                                                           Толт = 5,89 * (1 -1,56 * 10 ˉ6) / 1,56 * 10 ˉ6 = 3,776 * 10 6 ч – это приблизительно составляет 430 лет.

Полученный результат свидетельствует о том, что в период нормальной эксплуатации отказов каналов, обусловленных неисправностями линейного тракта, можно не опасаться и принимать их в расчет не следует.

Из приведённых выше расчетов видно, что параметры надежности ОЦК в рассматриваемом случае зависят только от надежности оконечного оборудования: синхронных мультиплексоров и АЦК (оборудование, предназначенное для "сборки/разборки" первичного потока Е1).

Определим эти параметры:

- Том  и Кгм - наработка на отказ и коэффициент готовности мультиплексора;

- Тоацк и Кгацк – наработка на отказ и коэффициент готовности АЦК.

Ожидаемая интенсивность отказов, среднее время между отказами и коэффициент готовности ОЦК составят:

Λоцк = 2 * (Λм + Λацк) (2.14)

Тооцк =1 / Λоцк (2.15)

Кгоцк = Кгм * Кгацк = 1 – Кпм – Кпацк (2.16)

Пусть Том = 8 лет, а Тоацк = 6 лет. Рассчитаем ожидаемые показатели надежности ОЦК и сопоставим их с требуемыми.

По формуле (2.17) определим коэффициенты  простоя мультиплексора и АЦК:

Кпм = 0,5 / (8 * 8765 + 0,5) = 7,131 * 10 ˉ6,

Кпацк = 0,5 / (6 * 8765 + 0,5) =9,507 * 10 ˉ6, тогда

Коэффициент готовности ОЦК (2.18):

Кгоцк = 1 -  7,131 * 10 ˉ6 - 9,507 * 10 ˉ6 = 0,99998.

Определим среднее время между отказами:

Тооцк = 0,5 / [(8 * 8765) ˉ ¹ + (6 * 8765) ˉ ¹] = 15 026 ч.

Сравнивая результаты расчета требуемых  показатели надежности с ожидаемыми, приходим к заключению, что последние соответствуют требованиям первичной сети связи России.

Вывод:

В результате проведенного анализа, который в конечном итоге помог определиться с выбором метода защиты синхронных потоков и тем самым выявить недостатки других методов применимых к проектируемому участку, были проведены дальнейшие математические расчеты: емкостей межстанционного трафика кольцевой и линейной части структуры, емкостей при наличии повреждений по методу резервирования переключения трактов и по методу резервирования переключения линий как соединительных так и кольцевых участков сетевой структуры. По результатам проведенных расчетов был определен уровень СЦИ для линейной (СЦИ-1) и кольцевой (СЦИ-4) структуры проектируемого участка.  

В соответствии с выбранными уровнями СЦИ и с учетом того, что длины соединительных линий и используемое оборудование были известны встал вопрос выбора оптических интерфейсов и оптического кабеля. Анализ существующих сегодня оптических интерфейсов помог в выборе подходящих, с точки зрения длины и уровня СЦИ, оптических интерфейсов. Выбор кабель лег на магистральный волоконно-оптический кабель модели ОКБ-8Т-10-0,22-8.

Следующей поставленной задачей являлась разработка схем синхронизации, которая была построена в строгом соответствии с  рекомендациями стандарта, G.811 от 09.2007 европейским сообществом ITU-T,  описывающим требования при использовании ПЭГ для синхронизации в цифровых сетях. Структурная схема синхронизации сети была построена с использованием ПЭГ и ВЭГ.     

Последними, но не менее важными этапами проектирования сети, стали расчеты следующих параметров: расчеты оперативных норм для тракта VC-12 длиной 96 км ES, расчеты оперативных норм для секции STM – 4 длиной 45 км SES, расчеты основных показателей надежности и показателей надежности каналов ОСП СЦИ кольцевой топологии.

Глава 3. Технико-экономическое обоснование 

В соответствии с заданием дипломного проекта необходимо спроектировать корпоративную сеть СЦИ для передачи цифрового потока 4-ого уровня (STM – 4). В качестве станционного оборудования для оснащения проектируемой линии будем использовать оборудование синхронного мультиплексора, выпускаемое компанией NEC.

Система управления СЦИ дает широчайшие возможности в области мониторинга, администрирования и оперативной перемаршрутизации каналов, обеспечивая полную автоматизацию процесса эксплуатации сети. Простота перехода на другие, более высокие уровни иерархии, делает возможным осуществление развития сети с минимальными затратами.

Технология СЦИ характеризуется широким использованием самовосстанавливающихся кольцевых структур.

Для подтверждения целесообразности проекта определим:

- капитальные затраты;

- эксплуатационные расходы;

- экономическую    эффективность    капитальных    вложений проектируемой сети.

3.1. Расчет капитальных затрат и эксплуатационных расходов

Капитальными затратами называют совокупность материальных, трудовых и денежных ресурсов, направленных на строительство данного объекта.

Для этой цели составим смету на станционное сооружение (табл. 3.1), в которой отражается перечень оборудования, его количество, покупные цены и затраты на монтаж, а также смету на линейно-кабельные сооружения (табл. 3.2), в которой указана стоимость используемого кабеля и затраты связанные с его прокладкой .

Цены на станционное и линейно-кабельное сооружения  предоставлены представителем Московской компании «ЗАО Инвестэлектросвязь».

В расчетах используется условная единица, которая имеет стоимость в размере 1 у.е. = 23,5 руб.

Наименование

Ед. измер.

Кол-во

Цена

(у.е.)

Стоимость

(у.е.)

1

Мультиплексор SMS-600V

шт.

11

15 000

165 000

2

Тара и упаковка

0,2% от стоимости мультиплексоров

330

3

Заготовительно-складские расходы

1,2% от стоимости мультиплексоров

1 980

4

Монтаж, пусконаладочные работы и настройка оборудования

25% от стоимости мультиплексоров

41 250

5

Транспортные расходы

3% от стоимости мультиплексоров

4 950

Итого                                                                                                             218 460

Таблица 3.1.

Наименование

Ед. измер.

Кол-во

Цена

(у.е.)

Стоимость

1

Оптический кабель

км

212

1 500

318 000

2

Муфты оптические (с монтажом)

шт.

106

400

42 400

3

Оконечные устройства

шт.

11

200

2 200

4

Прокладка оптического кабеля в грунт

300% от стоимости кабеля

954 000

5

Монтаж оконечных устройств, измерение и паспортизация ВОЛС

120% от стоимости оконечных устройств

2640

Итого                                                                                                       

6

Технологический запас оптического кабеля на укладку волокон в колодцах

5,7% от стоимости оптического кабеля

18 126

7

Тара и упаковка

0,2% от п.п. 1-3

440

8

Транспортные расходы

0,6% от п.п. 1-5

2 970

9

Заготовительно-складские расходы

1,2% от п.п. 1-5

5 940

Итого                                                                                                       27 476

Всего                                                                                                       1 346  316

Таблица 3.2.

Пояснение к таблицам:

- 1,2% для заготовительно-складских расходов постановлен Госстроем приказом № 31 от 26.04.1996г.;

- Монтажом, измерениями и настройкой оборудования занимается компания ЗАО Инвестэлектросвязь.

Наименование

Примечание

Стоимость (у.е.)

1

Линейные сооружения

1 346  316

2

Станционные сооружения

218 460

3

Непредвиденные расходы

1.5% от п.п. 1-2

20 195

Итого                                                                                       1 584 971

Таблица 3.3. Сводная смета  капитальных затрат.

Общая сумма капитальных затрат на организацию проектируемой сетевой структуры составит: Кз=1 584 971 (у.е.)

3.2. Расчет эксплуатационных расходов

Определим величину годовых эксплуатационных расходов (Эр). В процессе обслуживания оборудования и предоставления услуг связи осуществляется деятельность, требующая расходов ресурсов предприятия. Сумма затрат за год и составит фактическую производственную себестоимость или величину годовых эксплуатационных расходов.

Эксплуатационные расходы складываются из следующих экономических затрат :

-  расход на материалы и запасные части (М);

-   амортизационные отчисления (А);

-   расход на электроэнергию (Эн);

-  расход на оплату труда (ФОТ);

-   отчисления на социальные нужды (СН);

- прочие расходы (Эпр), включают в себя: затраты на прочие производственные и транспортные расходы, платежи по обязательному страхованию имущества, управленческие и эксплуатационно-хозяйственные расходы.

Эксплуатационные расходы (Эр) - текущие расходы, связанные с эксплуатацией оборудования связи. Они показывают, во что обходится оказание определенного объема услуг связи, и вместе с величиной капитальных затрат позволяют судить об эффективности проекта.

Расходы на материалы и запасные части

Затраты на материалы и запасные части принимаются в размере 2% от капитальных затрат на оборудование. Таким образом затраты на материалы и запасные части составляют:

М = 0.02 * 892 883,606 = 31 699 у.е.

Расчет амортизационных отчислений

      Амортизационные отчисления определяются относительно срока службы системы. Если срок эксплуатации 10 лет, то стоимость оборудования без НДС (18%) должна делиться на коэффициент 9 – это и будут амортизационные отчисления в год.

       В таблице 3.4 представлены результаты расчетов амортизационных отчислений.

Тип оборудования

Цена

(у.е.)

Цена без НДС

(у.е.)

Отчисления

1

Мультиплексорное оборудование (табл. 9.1.1.)

218 460

179 137

19 904

2

Оптический кабель      (табл. 9.1.2.)

318 000          

260 760

28 973

3

Муфты (табл. 9.1.2.)

42 400

34 768

3863

4

Оконечные устройства (табл. 9.1.2.)

2 200

1804

200

Итого                                                                                                   52 940

Таблица 3.4.

Затраты на электроэнергию

Затраты на электроэнергию зависят от: мощности, потребляемой оборудованием; графика работы оборудования (круглосуточный); тарифов на электроэнергию.

Э = T * n * g * t / 1000 *η

где Т - тариф на электроэнергию (0,05 у.е. за один киловатт - час);

n  - объем оборудования (количество мультиплексоров - 11 шт.);

g - потребляемая мощность (200 Вт);

t - количество часов работы в год (8 760 час.);

η - коэффициент полезного действия электропитающей установки (0,8)

Э = 0,05*11*200*8 760/1 000*0,8 = 1 204,5 у.е.

Затраты на оплату труда

Трудовые затраты на обслуживание техники, отнесенные к одному или нескольким устройствам, невелики и необходимые затраты рабочего времени могут быть меньше нормированного месячного фонда рабочего времени. Так как оборудование, автоматизированное, и не требует постоянного обслуживания, предусмотрим сумму в размере 5 000 у.е. в год для оплаты работникам действующих станций, где размещается оборудование линии для контроля за ним.

Федеральным законом от 20.11.1999 г. приказом № 197-ФЗ принята ставка единого социального налога в размере 35,6% от общего фонда заработной платы (если заработная плата в год не превышает 3 039,51 у.е.). Сюда входят отчисления:

  •  На социальное страхование 4%;
  •  В пенсионный фонд 28%;
  •  В фонд обязательного медицинского страхования 3,6%.

Общая сумма отчислений на социальные нужды составит: СН = 1 068 у.е.

Прочие расходы

Прочие расходы включают в себя внутрипроизводственные затраты, расходы на охрану труда, на содержание помещений, где располагается оборудование, необходимые транспортные расходы; примем их равными 14% от суммы общих расходов.

В таблице 3.5 представлена смета эксплуатационных расходов.

Наименование

Сумма (у.е.)

1

Затраты на персонал

5 000

2

Единый социальный налог

1 068

3

Оплата за электроэнергию

1 204,5

4

Амортизационные отчисления

11 621

Итого                                                                                18 893

Таблица 3.5.

Прочие расходы = 3 201,277 у.е.

Общая сумма годовых эксплуатационных расходов: Э = 22 094 (у.е.)

3.3. Оценка экономической эффективности проектируемого участка

Доходы от сдачи каналов в аренду

Кольцо объединяет станции крупных городов Волгоградской области: Дубровка, Волжский, Сред. Ахтуба, Краснослободск, Красноармейский, Горьковский, Гурмак, Городище, Краснооктябрьский на уровне STM - 4. STM - 4 состоит из 4-х STM - 1. Каждый STM - 1 предоставляет 63 потока по 30 каналов. Следовательно, STM - 4 может предоставить 63 * 30 * 4 = 7 560 каналов.

Предположим, что в данной системе в аренду сдано 1 000 каналов со скоростью передачи 2Мбит/с, которые предоставляются организациям на начальном этапе эксплуатации. Тогда, доход от основной деятельности определим по формуле:

Д = N * T=1 000 * 12 000 = 1 200 000 у.е. (в год)

где N - количество отданных в аренду каналов;

T - тариф за аренду (12 000 у.е. в год).

Приведенные затраты рассчитываются по формуле:

Пз=Кз*Ез+Э,                                                                                                                  где Кз – капитальные затраты;

Ез – нормативный коэффициент эффективности (0.16);

Э – эксплуатационные расходы.

Пз = 1 584 971*0,16 + 22 094 = 275 689 у.е.

Годовая прибыль:

Пг = Д – Пз = 12 000 000 – 275 689 = 924 310у.е.

Расчеты общей (абсолютной) экономической эффективности капитальных вложений осуществляются при определении перспектив развития связи - на всех стадиях разработки концепции и плановых документов по отрасли связи, в отдельных АО, по подотраслям и предприятиям связи; при оценке результатов осуществления капитального строительства; проектировании строительства предприятий и сооружений связи - на стадии разработки проекта; обосновании организационно - технических мероприятий по развитию, реконструкции и совершенствованию производства на действующих предприятиях; оценке эффективности действующих фондов.

Абсолютная эффективность капитальных вложений отражается на темпах экономического роста, производительности труда, фондоемкости и материалоемкости, росте прибыли и других показателей. Чем выше эффект и чем меньше затраты, тем выше абсолютная эффективность. Основными обобщающими показателями общей (абсолютной) эффективности капитальных вложений, измеряемых отношением эффекта и затрат, являются коэффициенты общей (абсолютной) эффективности и сроки окупаемости капитальных вложений, а также капитальные затраты - Кобщ. Поскольку определяется эффективность капитальных вложений, затраты выражаются во всех случаях суммой единовременных капитальных затрат на развитие связи.

Эа = Пг / Кобщ = 924 310/1 584 971= 0,58

Расчет срока окупаемости

Срок окупаемости капитальных вложений, характеризующий срок возвратности средств, является показателем обратным коэффициенту общей эффективности.

При расчете этих показателей эффект может быть выражен различно в зависимости от того, для какого уровня хозяйствования определяется эффективность.

Срок окупаемости капитальных вложений характеризует тот период, в течение которого сумма эффекта, полученная в результате капитальных вложений, сможет возместить сумму этих вложений.

Тк = 1 / Эа = 1 / 0,483 = 1,72 года

Срок окупаемости  капитальных вложений при сдачи в аренду 1 000 каналов приблизительно составит чуть меньше 2х лет.

Наименование

Показатель

Капитальные затраты, у.е.

1 584 971

Годовые эксплуатационные расходы, у.е.

22 094

Годовой эффект от внедрения кольца

924 310

Коэффициент абсолютной эффективности

0,58

Срок окупаемости, год

1, 72

Таблица 3.6. Технико-экономические показатели.

Вывод:

Помимо задачи проектирования сети, в проекте необходимо было учесть и ее экономическую часть, дабы оценить целеесообразность капиталовложений в проектируемый участок. Для подтвержедения целесообразности проекта были проведены следующие расчеты:  капитальные затраты, эксплуатационные расходы, расчеты экономической эффективности капитальных вложений в проектируемый участок.

Рузультаты проведенных расчетов капитальных затрат показали, что общая сумма капитальных затрат на организацию проектируемой сетевой структуры составила 1 584 957 (у.е.), общая сумма годовых эксплуатационных расходов составила 22 094 (у.е.).

Проведенная оценка экономической эффективности проектируемого участка показала, что с учетом всех затрат и сдачи в аренду 1000 каналов, срок окупаемости составит 1.72 года. Это свидетельствует о том, что спроектированное “кольцо” безусловно является хорошим вложением денег и предоставляет широкие перспективы развития существующей структуры, что легко достигается благодаря технологии СЦИ.    

Глава 4. Раздел охраны труда 

4.1. Исследование возможных опасных и вредных факторов при эксплуатации ЭВМ и их влияния на пользователей

Введение

Любой производственный процесс, в том числе работа с ЭВМ, сопряжен с появлением опасных и вредных факторов.

Опасный фактор - это производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому резкому внезапному ухудшению здоровья.

Вредный фактор - производственный фактор, приводящий к заболеванию, снижению работоспособности или летальному исходу. В зависимости от уровня и продолжительности воздействия вредный производственный фактор может стать опасным.

Типовая конфигурация компьютеризированного рабочего места:

ПК на основе процессора Intel Pentium IV 3Ггц c необходимым набором устройств ввода-вывода и хранения информации (DVD-RW);

цветной ЖК монитор Samsung 710N 17”:

Рассмотрим, какие могут быть вредные факторы при эксплуатации указанных элементов ВТ. Питание ПЭВМ производится от сети 220В. Так как безопасным для человека напряжением является напряжение 40В, то при работе на ПЭВМ опасным фактором является поражение электрическим током.

Выводы:

Исходя из анализа вредных факторов видна необходимость защиты от них.

При эксплуатации перечисленных элементов вычислительной техники могут возникнуть следующие опасные и вредные факторы:

  •  Поражение электрическим током;
  •  Электромагнитное излучение;
  •  Статическое электричество.

4.2. Анализ влияния опасных и вредных факторов на пользователя

Влияние электрического тока

Электрический ток, воздействуя на человека, приводит к травмам:

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает следующие воздействия:

  •  Термическое — нагрев тканей и биологической среды.
  •  Электролитическое — разложение крови и плазмы.
  •  Биологическое — способность тока возбуждать и раздражать живые ткани организма.
  •  Механическое — возникает опасность механического травмирования в результате судорожного сокращения мышц.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от:

  •  Величины тока.
  •  Времени протекания.
  •  Пути протекания.
  •  Рода и частоты тока.
  •  Сопротивления человека.
  •  Окружающей среды.
  •  Состояния человека.
  •  Пола и возраста человека.

Общие травмы:

  •  Судорожное сокращение мышц, без потери сознания.
  •  Судорожное сокращение мышц, с потерей сознания.
  •  Потеря сознания с нарушением работы органов дыхания и кровообращения.
  •  Состояние клинической смерти.
  •  Местные травмы (электрический ожог, электрический знак, электроофтальмия)

Наиболее опасным переменным током является ток 20 - 100Гц. Так как компьютер питается от сети переменного тока частотой 50Гц, то этот ток является опасным для человека.

Влияние статического электричества

Результаты медицинских исследований показывают, что электризованная пыль может вызвать воспаление кожи, привести к появлению угрей и даже испортить контактные линзы. Кожные заболевания лица связаны с тем, что наэлектризованный экран дисплея притягивает частицы из взвешенной в воздухе пыли, так, что вблизи него «качество» воздуха ухудшается и оператор вынужден работать в более запыленной атмосфере. Таким же воздухом он и дышит.

Особенно стабильно электростатический эффект наблюдается у компьютеров, которые находятся в помещении с полами, покрытыми синтетическими коврами.

При повышении напряженности поля Е>15 кВ/м, статическое электричество может вывести из строя компьютер.

Влияние электромагнитных излучений НЧ

Электромагнитные поля с частотой 60Гц и выше могут инициировать изменения в клетках животных (вплоть до нарушения синтеза ДНК). В отличие от рентгеновского излучения, электромагнитные волны обладают необычным свойством: опасность их воздействия при снижении интенсивности не уменьшается, мало того, некоторые поля действуют на клетки тела только при малых интенсивностях или на конкретных частотах. Оказывается переменное электромагнитное поле, совершающее колебания с частотой порядка 60Гц, вовлекает в аналогичные колебания молекулы любого типа, независимо от того, находятся они в мозге человека или в его теле. Результатом этого является изменение активности ферментов и клеточного иммунитета, причем сходные процессы наблюдаются в организмах при возникновении опухолей.

Выводы

Из анализа воздействий опасных и вредных факторов на организм человека следует необходимость защиты от них.  

4.3. Методы и средства защиты пользователей от воздействия на них опасных и вредных факторов

Методы и средства защиты от поражения электрическим током

Для защиты от поражающего электрическим током используется технический метод - зануление.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей ЭЛУ, которые могут оказаться под напряжением. Применяется в трёхфазных четырехпроходных сетях с заземленной нейтралью при напряжении менее 1000В.

Основа принципа защиты занулением: защита человека осуществляется тем, что при замыкании одной из фаз на заземляющий корпус, в цепи появляется ток замыкания, который отключает от потребителя сеть. Ток короткого замыкания еще до срабатывания защиты вызывает перераспределение в сети, приводящее к снижению напряжения на корпусе относительно земли (см. Рис. 4.1).

Рис. 15 Схема зануления

По заданным параметрам определим возможный Jк.з.

 (формула  ), где: 

Jк.з. - ток короткого замыкания [А];

Uф - фазовое напряжение [B];

rm - сопротивление катушек трансформатора [Ом];

rнзп - сопротивление нулевого защитного проводника [Ом].

Uф = 220 В

Ом

 (формула  ), где:

- удельное сопротивление материала проводника [Ом*м];

l - длина проводника [м];

s – площадь поперечного сечения проводника [мм2].

рмедь= 0,0175 Ом*м

=400 м ;  =150 м ;  =50 м 

; 9,1 (Ом)

(А)

По величине  определим с каким  необходимо включить в цепь питания ПЭВМ автомат.

, где:

K – качество автомата.

 

Вывод

Для отключения ПЭВМ от сети в случае короткого замыкания или других неисправностей в цепь питания ПЭВМ необходимо ставить автомат со значением Jном = 8 А.

Методы и средства защиты от электромагнитных полей низкой частоты

Защита от электромагнитных излучений осуществляется следующими способами:

  •  Время работы - не более 4 часов
  •  Расстояние - не менее 50 см от источника
  •  Экранирование
  •  Расстояние между мониторами - не менее 1,5 м
  •  Не находиться  слева от монитора ближе 1.2 м, и сзади не ближе 1м.

Методы и средства защиты от статического электричества

Защита от статического электричества и вызванных им явлений осуществляется следующими способами:

  1.  Иметь контурное заземление.
  2.  Нейтрализаторы статического электричества.
  3.  Отсутствие синтетических покрытий.
  4.  Использование экранов.
  5.  Влажная уборка.
  6.  Подвижность воздуха в помещении не более 0.2 м/с.

Для уменьшения влияния статического электричества необходимо пользоваться рабочей одеждой из малоэлектризующихся материалов, например халатами из хлопчатобумажной ткани, обувью на кожаной подошве. Не рекомендуется применять одежду из шелка, капрона, лавсана.

4.4. Эргономические требования к рабочему месту пользователей

К эргономическим требованиям относятся:

  •  Требования к помещениям и организации рабочих мест
  •  Требования к организации работы

Общие рекомендации при работе с вычислительной техникой

Для защиты от вредных факторов имеющих место при эксплуатации ЭВМ необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

  •  правильно организовывать рабочие места;
  •  правильно организовать рабочее время оператора, соблюдая ограничения при работе с вычислительной техникой.

Требования к помещениям и организации рабочих мест

Особые требования к помещениям, в которых эксплуатируются компьютеры:

Не допускается расположение рабочих мест в подвальных помещениях.

Площадь на одно рабочее место должна быть не меньше 6 м2, а объем - не менее 20м3.

Для повышения влажности воздуха в помещениях с компьютерами следует применять увлажнители воздуха, ежедневно заправляемые дистиллированной или прокипяченной питьевой водой. Перед началом и после каждого часа работы помещения должны быть проветрены.

Рекомендуемый микроклимат в помещениях при работе с ПЭВМ:

- температура 19- 21°С;

- относительная влажность воздуха 55-62%.

- подвижность воздуха 0,1 – 0,2 м/с

В помещениях, где размещены шумные агрегаты вычислительных машин (матричные принтеры и тому подобное), уровень звука не должен превышать 75дБА, в обычных же помещениях, где стоят персональные машины, допускается максимум 65 дБА.

Помещения должны иметь естественное и искусственное освещение. Желательна ориентация оконных проемов на север или северо-восток. Оконные проемы должны иметь регулируемые жалюзи или занавеси, позволяющие полностью закрывать оконные проемы. Занавеси следует выбирать одноцветные, гармонирующие с цветом стен, выполненные из плотной ткани и шириной в два раза больше ширины оконного проема. Для дополнительного звукопоглощения занавеси следует подвешивать в складку на расстоянии 15-20 см от стены с оконными проемами.

Рабочие места по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно - слева.

Для устранения бликов на экране, также как чрезмерного перепада освещенности в поле зрения, необходимо удалять экраны от яркого дневного света.

Рабочие места должны располагаться от стен с оконными проемами на расстоянии не менее 1,5 м, от стен без оконных проемов на расстоянии не менее 1,0 м.

Поверхность пола в помещениях должна быть ровной, без выбоин, нескользкой, удобной для чистки и влажной уборки, обладать антистатическими свойствами.

Освещенность на рабочем месте с ПЭВМ должна быть не менее:

  •  экрана - 200 лк;
  •  клавиатуры, документов и стола - 400 лк.

Для подсветки документов допускается установка светильников местного освещения, которые не должны создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать его освещенность до уровня более 300 лк. Следует ограничивать прямые блики от источников освещения.

Освещенность дисплейных классов, рекомендуемая отраслевыми нормами лежит в пределах 400-700 лк и мощностью ламп до 40Вт.

В качестве источников света при искусственном освещении необходимо применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ цветовая температура (Тцв) излучения которых находится в диапазоне 3500-4200°K.

Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения. Для того чтобы избегать ослепления, необходимо устранять из поля зрения оператора источники света (лампы, естественный солнечный свет), а также отражающие поверхности (например, поверхность блестящих полированных столов, светлые панели мебели). При электрическом освещении упомянутые требования могут быть удовлетворены при выполнении следующих условий: освещение должно быть не прямым, для чего необходимо избегать на потолке зон чрезмерной освещенности. При этом освещенность должна быть равномерной, потолок должен быть плоским, матовым и однородным. Необходима также достаточная высота потолка для возможности регулировать высоту подвеса светильников.

При установке рабочих мест нужно учитывать, что мониторы должны располагаться на расстоянии не менее 2 метров друг от друга, если брать длины от задней поверхности одного до экрана другого, и 1,2 метра между их боковыми поверхностями. При выполнении творческой работы, требующей «значительного умственного напряжения или высокой концентрации внимания», между компьютерами должны быть установлены перегородки высотой 1,5-2,0 метра.

Дисплей должен поворачиваться по горизонтали и по вертикали в пределах 30 градусов и фиксироваться в заданном направлении. Дизайн должен предусматривать окраску корпуса в мягкие, спокойные тона с диффузным рассеиванием света. Корпус дисплея, клавиатура и другие блоки и устройства должны иметь матовую поверхность одного цвета с коэффициентом отражения 0.4-0.6 и не иметь блестящих деталей, способных создавать блики.

Рабочий стул должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья.

Экран монитора должен находиться от глаз пользователя на расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 мм. В помещениях ежедневно должна проводиться влажная уборка.

Рабочее место должно быть оборудовано подставкой для ног, шириной не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах 150 мм и по углу наклона опорной поверхности до 20 градусов. Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100-300 мм от края, обращенного к пользователю, или на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности.

Требования к организации работы

Для инженеров, обслуживающих компьютерную технику длительность работы в дисплейных классах устанавливается не более 6 часов в день. Для обычного пользователя продолжительность непрерывной работы за компьютером без перерыва не должна превышать 2 часов.

Необходимо делать 15-минутные перерывы каждые 2 часа, менять время от времени позу.

Для тех, у кого смена работы за компьютером 12 часов, установлено - в течение последних четырех часов каждый час должен прерываться 15-минутным перерывом.

При работе с ПЭВМ в ночную смену, независимо от вида и категории работ, продолжительность регламентированных перерывов увеличивается на 60 минут. В случаях возникновения у работающих с ПЭВМ зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений, несмотря на соблюдение санитарно-гигиенических, эргономических требований, режимов труда и отдыха следует применять индивидуальный подход в ограничении времени работ с ПЭВМ и коррекцию длительности перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использованием ПЭВМ.

Профессиональные пользователи обязаны проходить периодические медицинские осмотры. Женщины во время беременности и в период кормления ребенка грудью к работе за компьютером не допускаются.

Необходимо строго регламентировать время и условия работы с компьютером для сотрудников, страдающих заболеваниями опорно-двигательного аппарата, глаз и т. д.

Разработка вопросов по экологии и безопасности жизнедеятельности при работе в ЛАЦ

Данный раздел посвящен вопросам обеспечения безопасности ведения работ в ЛАЦ.

Для производственных процессов на телефонных станциях и телеграфах возможны следующие опасные и вредные производственные факторы:

  1.  движущиеся механизмы и отдельные части их;
  2.  повышенный уровень шума на рабочем месте;
  3.  опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;
  4.  воздействие лазерного излучения;
  5.  работы на высоте;
  6.  перемещение тяжестей;
  7.  повышенное напряжение органов зрения и голосового аппарата;
  8.  появление в зоне работы взрывоопасных, пожароопасных и ядовитых сред;
  9.  попадание мельчайших остатков оптического волокна, но кожу работника.

 

Так как производственное помещение линейно-аппаратного цеха (ЛАЦ) по степени опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током относится к помещениям с повышенной опасностью, то особое внимание следует отнести к вопросам электробезопасности.

Опыт эксплуатации электроустановок показывает, что для обеспечения безопасной, безаварийной и высокопроизводительной работы электроустановок необходимо наряду с совершенным их использованием и оснащением средствами защиты так организовать их эксплуатацию, чтобы была исключена всякая возможность ошибок со стороны обслуживающего персонала.

Основой организации безопасной эксплуатации электроустановок является высокая техническая грамотность и сознательная дисциплина обслуживающего персонала, который обязан строжайше соблюдать особые организационные и технические мероприятия, а также приемы и очередность выполнения эксплуатационных операций согласно указаниям Правил.

Также необходимо рассмотреть вопросы пожарной безопасности, так как неисправность оборудования, короткое замыкание электрических цепей, искрение контактов могут стать причиной пожара.

Комплекс соответствующих мероприятий должен обеспечить безопасность труда как при нормальном функционировании и эксплуатации, так и при ошибках персонала и неисправностях объектов.

Электробезопасность в ЛАЦ

Обслуживание и ремонт оборудования должны производиться в соответствии с эксплуатационно-техническими требованиями к аппаратуре, инструкциям, утвержденным главным инженером предприятия, с выполнением требований настоящих Правил.

К обслуживанию аппаратуры систем передачи допускаются лица с группой по электробезопасности не ниже III.

Работы по текущему и капитальному ремонту аппаратуры систем передачи, работы на стабилизаторах напряжения и на вводно-коммутационных стойках, вводных гребенках необходимо производить при снятом напряжении.

При снятии с рабочих мест блоков питания для устранения повреждения или проверки, конденсаторы фильтров этих блоков должны быть предварительно разряжены с помощью специального разрядника.

Снимать и переставлять дужки в цепях дистанционного питания необходимо в диэлектрических перчатках, стоя на диэлектрическом ковре или в диэлектрических галошах.

Для защиты от ожогов при смене ламп в аппаратуре обслуживающий персонал должен пользоваться хлопчатобумажными перчатками, специальными ключами и приспособлениями.

Электрические измерения и определение места повреждения цепей воздушных линий связи, подверженных опасному влиянию линий электропередачи или электрифицированных железных дорог, нужно проводить в присутствии второго человека. Подключать измерительный прибор к жилам кабеля, находящегося под опасным индуктированным напряжением, и отключать прибор необходимо в диэлектрических перчатках и галошах (или стоя на изолирующем основании).

Во время грозы проводить электрические измерения цепей воздушных линий связи запрещается.

В цепях линий, подверженных опасному влиянию линий электропередачи и электрифицированных железных дорог, а также во время грозы, неисправные линейные защитные устройства (разрядники и др.) заменяют в диэлектрических перчатках или клещами с изолирующими рукоятками, в защитных очках и в диэлектрических галошах или стоя на диэлектрическом коврике.

В случае аварии на кабеле напряжение дистанционного питания снимается немедленно ответственным дежурным по ОУП или станции.

На ОУП или станции для обеспечения надежного выключения напряжения дистанционного питания с оборудования и с симметричных сигнальных пар коаксиального кабеля необходимо в цепи передачи дистанционного питания сделать дополнительные видимые разрывы снятием соответствующих дужек или предохранителей.

На ключах и кнопках, с помощью которых выключено  напряжения дистанционного питания, должны быть повешены плакаты с надписью «Не включать! Работа на линии». Количество вывешенных плакатов должно соответствовать числу бригад, одновременно работающих на линии. В оперативном журнале должна быть сделана отметка о количестве вывешенных плакатов.

После снятия напряжения дистанционного питания необходимо снять остаточный заряд с жил кабеля и произвести заземление их. Эта работа выполняется в диэлектрических перчатках, диэлектрических галошах и с применением защитных очков.

Снятие остаточного заряда с жил кабеля необходимо выполнить с двух сторон усилительного участка.

В отсутствии напряжении на токоведущих частях необходимо убедиться при помощи переносного вольтметра или индикатора.

Напряжение дистанционного питания НЧ кабелей соединительных линий  ГТС, на которых установлены цифровые системы передачи, снимается на питающих  АТС, на соответствующих стойках (блоках, платах) ДП. Дополнительный разрыв осуществляется снятием дужек, с помощью которых коммутируется напряжение ДП со станционных пар на линейные пары.

Кабель заземляется на оконечной станции и в месте производства работ.

Снять плакат и включить напряжение может только лицо, повесившее плакат (или лицо, его заменяющее), после получения сообщения об окончании работ на линии и повторной проверки. Плакаты снимаются по мере получения донесений об окончании бригадами работ на линии.

Правила пожарной безопасности

К организационным мероприятиям относятся:

  •  обучение производственного персонала противопожарным правилам;
  •  издание необходимых инструкций, наглядная агитация;
  •  обеспечение средствами огнетушения.

Территории объектов связи должны постоянно содержаться в чистоте, мусор систематически должен удаляться на специально отведенные участки и по мере накопления вывозиться.

Все дороги и подъезды к зданиям, сооружениям и источникам воды необходимо очищать от завалов, содержаться в исправности и освещаться в ночное время.

Коридоры, проходы, основные и запасные выходы, тамбуры, лестничные клетки должны постоянно содержаться в исправном состоянии, ничем не загромождаться, а в ночное время иметь освещение.

Во всех помещениях должны быть вывешены планы эвакуации.

Все станционные и переносные средства пожаротушения должны находиться в исправном состоянии, периодически проверяться и испытываться.

В каждом цехе, складе и других помещениях должны быть вывешены таблички с указанием фамилии и должности лиц, ответственных за пожарную безопасность.

Курение и применение открытого огня во всех помещениях, в которых имеются горючие материалы, категорически запрещается. Курение допускается только в специально отведенных комнатах или местах, обозначенных соответствующими надписями и обеспеченных урнами с водой.

Первичные средства пожаротушения

При тушении пожара эффективна химическая пена, образуемая в результате взаимодействия пеногенераторных порошков марок ПГП и ПГП-Р с водой. Эти порошки состоят из кислотной (размолотого сернокислого глинозема) и щелочной (измельченного бикарбоната натрия, обработанного лакричным экстрактом) частей. Огнегасительные свойства пены заключаются в ее изолирующем действии, уменьшении испарения горючего вещества и охлаждении его верхнего слоя. Получаемая из пеногенераторных порошков пена является универсальным средством тушения пожаров горючих веществ за исключением спирта, ацетона и эфира. Огнетушитель химический пенный ОХП-10 состоит из стального баллона, в котором находятся щелочной раствор и полиэтиленовый стакан с кислотным раствором. Приведение огнетушителя в действие производится поворотом вверх до отказа рукоятки, которая открывает стакан с кислотным раствором. Огнетушитель переворачивают вверх дном, растворы смешиваются и начинают взаимодействовать. Химическая реакция сопровождается выделением углекислого газа, который создает в баллоне избыточное давление. Такие огнетушители применяются для тушения легковоспламеняющихся жидкостей и горючих твердых материалов.

Ручные углекислотные огнетушители ОУ-2, ОУ-5 и ОУ-8 емкостью соответственно 2, 5 и 8 литров конструктивно отличаются только емкостью баллона. Они приводятся в действие вручную, запорный вентиль открывается вращением маховичка против часовой стрелки. Эти огнетушители предназначены для тушения небольших очагов пожара, применяются в закрытых помещениях и могут быть использованы в электроустановках, находящихся под напряжением.

Огнетушители, стационарные и переносные средства пожаротушения должны периодически проверяться, испытываться и при необходимости перезаряжаться. Весь пожарный инвентарь, противопожарное оборудование и первичные средства пожаротушения должны находиться в исправном состоянии, на видном месте и к ним в любое время суток должен быть обеспечен беспрепятственный доступ.

Порядок действия при пожаре

  1.  Вызов городской пожарной охраны (указать точный адрес, номер телефона с которого передается сообщение, информировать руководство УЭС);
  2.  Эвакуация людей и материальных ценностей (прекратить все работы и организовать эвакуацию людей и материальных ценностей, используя основные и запасные эвакуационные выходы.) По необходимости вызвать скорую помощь и милицию);
  3.  Предотвращение распространения пожара и его тушение (немедленно с момента обнаружения с использованием первичных средств и соблюдением мер личной безопасности);
  4.  Встреча подразделения пожарной охраны (проводить начальника караула к месту пожара; информировать об: - очаге возгорания,                - наличие угрозы людям, - принятых мерах, - характерных особенностях планировки помещений, - месте расположении гидрантов, - наличие баллонов с газом, - нахождении установок под напряжением и т.д.)

Выводы

Выбранные методы и способы защиты от опасных и вредных факторов  при соблюдении эргономических требований обеспечивают защиту пользователей, работающих с вычислительной техникой.

Заключение

В представленном дипломном проекте была рассмотрена техническая реализация   проектирования корпоративной сети связи, на основе технологии СЦИ, с целью создания каналов связи высокого качества между 11-ми объектами, расположенными на территории Волгоградской области. Стоит отметить тот факт, что реализация проекта велась в строгом соответсвии с уже принятыми стандартами (G.781, G.783, G.803, G.810, G.812, G.813, G.822, G.823, G.824, G.825) европейского комитета ITU-T. Рассмотрены варианты стандартных базовых топологий. В качестве окончательной сетевой структуры была выбрана комбинация кольца, расположенного в районе с высокой плотностью населения и большой деловой активностью, и линейного участка. Получены следующие основные результаты:

  •  Определение уровней СЦИ для соединительных линий осуществлялось на основе результатов расчета максимальной нагрузки на СЛ при выбранном способе резервирования. Проанализировав данные пришли к выводу, что организация участка с защитой потребует 4-го уровня СЦИ.
  •  В качестве оборудования применяемого на сети использовались синхронные мультиплексоры SMS-600V фирмы «NEC», позволяющие мультиплексировать трибутарные потоки до более высоких скоростей передачи.
  •  Выбор оптических интерфейсов производился на основе данных об уровне СЦИ и протяженности той или иной соединительной линии. Уточнение выбранных оптических интерфейсов показало, что интерфейсы отвечают требованиям по затуханию и дисперсии на всех соединительных линиях.
  •  Исходя из плана местности был выбран кабель марки ОКБ - … магистральный и внутризоновый оптический с одномодовым волокном (рекомендация G. 652). Кабель предназначен для прокладки в грунтах всех категорий, в воде при пересечении неглубоких болот, водных преград и несудоходных рек и возможностью прокладки через несудоходные реки.
  •  В проекте был проведен расчет параметров качества транспортной сети: расчет оперативных норм для одного из трактов и секции сетевой структуры, а также были выбраны схемы синхронизации оборудования и управления сети.
  •  Сравнивая результаты расчета требуемых показателей надежности для ОЦК (кольцевой топологии) с ожидаемыми, пришли к заключению, что последние соответствуют требованиям перспективной первичной сети связи России.  
  •  Были разработаны вопросы охраны труда и безопасности жизнедеятельности при работе в ЛАЦ. Целью данной главы являлась разработка мероприятий направленных на безопасную работу в процессе трудовой деятельности. Выполнение этих мероприятий обеспечит нормальные условия работы, безопасных для здоровья человека.  
  •  Проведено технико-экономическое обоснование проектируемой сетевой структуры, которое показало, что организация цифровой сети связи СЦИ имеет достаточно небольшой срок окупаемости. Это есть следствие целесообразности внедрения данной аппаратуры.

Список литературы

  1.  «Корпоративные сети – транспортная система ИТ инфраструктуры предприятий», Леохин Ю.Л., Журнал «Качество, инновации, образование», N 1, январь 2009 г.
  2.  «Защита компьютерной информации. Эффективные методы и средства», Шаньгин В.Ф. – М.: ДМК Пресс, 2008, – 544 с.: ил.
  3.  «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы», Олифер В.Г., Олифер Н.А., 3-е издание. – СПб.: Питер, 2006. – 958 с.: ил.
  4.  «Структура и реализация современной технологии MPLS», Вивек Олвейн, Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2004. – 480 с. : ил. – Парал. тит. англ.
  5.  «Корпоративные сети связи», Т.И. Иванова, Изд. «Радио и Связь», Москва 2001 г.
  6.  «Качество обслуживания в сетях IP», Вегешна, Шринивас. : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. – 368 с. : ил. – Парал. тит. англ.
  7.  Документ «Построение виртуальных частных сетей (VPN) на базе технологии MPLS», М. Захватов, 2004 г., 52 стр.
  8.  «Виртуальные частные сети», Стивен Браун, Издательство «Лори», 2001 г., 508 стр.
  9.  «Безопасность корпоративных сетей», Биячуев Т.А., / под ред. Л.Г.Осовецкого. – СПб: СПб ГУ ИТМО, 2004. – 161 с.
  10.   «Руководство по технологиям объединённых сетей, 4-е издание», : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2005. – 1040 с. : ил. – Парал. тит. англ.
  11.   «Руководство по поиску неисправностей в объединённых сетях», : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1040 с. : ил. – Парал. тит. англ.
  12.   «Методические указания по организации и проведению дипломного проектирования», к.т.н., доцент Медведев В.В., Москва, МГИЭМ 2008 г.
  13.  Современные высокоскоростные цифровые телекоммуникационные системы Часть 4 Проектирование высокоскоростных синхронных сетей СЦИ / В.Н. Гордиенко, С.В. Кунегин, М.С. Тверецкий – М.: МТУСИ, 2005
  14.  Синхронные цифровые сети SDH / Н.Н. Слепов – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2003
  15.  Корпоративные сети связи / Т.И. Иванова – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001
  16.  Атлас автодорог Подмосковья / ISBN 5-7198-0067-0 – Выпуск №3, 2002
  17.  Волоконно-Оптические Системы Передачи: справочник / И.И. Гроднев,    А.Г. Мурадян, Р.М. Шарафутдинов, Е.Б. Алексеев и др. – М.: «Радио и связь», 1993
  18.  Вестник связи №10, 2000
  19.  Copyright © NEC Corporation 2000
  20.  ЗАО «Интегра - Кабель» © 2008
  21.  Основы технической эксплуатации современных волоконно-оптических систем передачи: Учебное пособие / Е.Б. Алексеев – М.: «Информсвязьиздат», 2001
  22.    Методические указания по курсовому и дипломному проектированию оптических систем передачи / С. В. Четкин – М.:«Инсвязьиздат», 2002
  23.   Министерство связи Российской Федерации Правила по охране труда при работах на телефонных станциях и телеграфах / ПОТ РО-45-007-96 – М.: 1997
  24.   Основы технической безопасности в электроустановках: учебное пособие для вузов / П.А. Долин – М.: «Энергоатомизлат», 1984
  25.   Заземляющие устройства в установках электросвязи / М.И. Михайлов, С.А. Соколов – М.: «Связь», 1971
  26.   Правила пожарной безопасности в Российской Федерации / ППБ01-93 – М.: «Инфра - М», 2007
  27.   Основы SDH / М.В. Кашин, Е.А. Муштаков – Самара: «Пгати», «Срттц», 2002
  28.   Методические указания по Технико–Экономическому обоснованию дипломных проектов для технических факультетов / Н.П. Резникова, Е.В. Демина – М.: «Радио и связь», 2000
  29.   Менеджмент предприятий электросвязи: учебник для вузов / Е.В. Демина, Н.П. Резникова, А.С. Добронравов, В.В. Макаров – М.: «Радио и связь», 2000
  30.   Методические указания по технико–экономическому обоснованию дипломных проектов для факультетов АЭС и МЭС / И.А. Траубенберг, Е.В. Демина, Н.П. Резникова – М.: МТУСИ, 2001
  31.   http://www.itu.int
  32.   http://www.ieee.org
  33.   http://www.cisco.com
  34.   http://www.nec.com

Приложения

Приложение №1

Исходные данные

Целью дипломного проекта является проектирование корпоративной сети СЦИ. Сетевые    узлы    располагаются    преимущественно    в    городах Волгоградской области. 1 [4]. Сетевые узлы, которые, предположительно,  будут объединены в кольцо,  находятся в городах:

1.  г.  Дубровка;

2. г. Волжский;

3. г. Средняя Ахтуба;

4. г. Краснослободск;

5. г. Красноармейский;

6. г. Горьковский;

7. г. Гурмак;

8. г. Городище;

9. г. Краснооктябрьский.

Сеть линейной структуры будет организована между городами  Дубровка и Волгоградом, и будет соединять:

1. г. Дубровка;

10. ул. Трехгорная;

11.  Университетский пр-т.

В качестве оборудования применяемого на сети используются синхронные мультиплексоры SMS-600V компании NEC. Преимущественно оборудование систем СЦИ должно быть установлено в помещениях ЛАЦ городских узлов электросвязи.

Кабель прокладывается в грунт вдоль автомобильных дорог (в городских районах кабель прокладывается в канализации в исключительных случаях в грунт), допустимо организовывать воздушные линии, подвешивая кабель на опорах ЛЭП или контактной сети железных дорог [5].

Для проектируемой структуры необходимо выбрать схему резервирования транспортных потоков, тип оборудования, оптические интерфейсы, тип кабеля, а также схемы синхронизации и управления сетью.

В качестве исходных данных к выполнению дипломного проекта используем межстанционный трафик (Таблица 1):    

                                                                                                           

№№

станций

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

сумма

1

10

8

7

5

9

7

8

6

2

4

66

2

10

5

6

8

6

5

8

5

3

4

60

3

8

5

8

6

5

4

7

6

4

5

58

4

7

6

8

4

5

7

9

8

4

6

64

5

5

8

6

4

8

7

5

6

3

4

56

6

9

6

5

5

8

9

8

6

2

3

61

7

7

5

4

7

7

9

5

6

3

5

58

8

8

8

7

9

5

8

5

7

4

3

64

9

6

5

6

8

6

6

6

7

3

2

55

10

2

3

4

4

3

2

3

4

3

4

32

11

4

4

5

6

4

3

5

3

2

4

40

                                                                                                                  Итого: 614

Таблица 1. МЕЖСТАНЦИОНЫЙ ТРАФИК

В левом столбце и первой строке таблицы даны номера станций в соответствии с рис 2.1,  на котором показано распределение потоков между проектируемыми узлами связи. На пересечении столбцов и строк указано число потоков Е1, которые должны быть организованы между станциями с соответствующими номерами. Поскольку предполагается организация только двусторонних каналов, таблица симметрична относительно заштрихованной диагонали .

Приложение №2

Структурная схема синхронизации

Приложение №3

Структурная схема управления сетью

Приложение №4

Конфигурация сетевой структуры

          

Приложение №5

Список сокращений

Ниже приводится список сокращений, применяемых в цифровых сетях связи на основе технологий SDH, которые используются в тексте [2], [3].

Латинские сокращения

ADMAdd/Drop Multiplexer – мультиплексор ввода/вывода

BBE Background Block Error – блок с фоновыми ошибками

BE - Block Error – блок с ошибками

BIPBit Interleaved Parity – четность чередующихся битов – проверка на четность, используемая в кадрах (фреймах), собранных по схеме с чередующимися битами

BOSBusiness Operation System – система управления экономической эффективностью сети

CCITT – Consultative Committee on International Telephony and Telegraphy или The International Telegraph and Telephone Consultative Committee – Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (МККТТ)

CMICoded Mark Inversion code – двухуровневый двоичный код без возвращения к нулю с изменением полярности на полный интервал на каждой "1" и изменением полярности в середине каждого "0"-го интервала

CRCCyclic Redundancy  Check – циклический избыточный код, используемый для проверки правильности переданного блока данных

D1 – 24 – канальная система с выходным потоком Т1=1544 кбит/с в компании Bell

DCC Data Communications Channel – служебный канал передачи данных – в SONET/SDH: канал связи, или формирующие его байты D1 – D12, соответствующие части заголовка SOH фрейма STMN

DCN – Data Communication Network – сеть передачи данных

DS1 DS-1 – Digital Signal of level 1 – цифровой сигнал первого уровня или первичной цифровой канал со скоростью 1,544 Мбит/с для американской иерархии, которому соответствует в европейской иерархии первичный цифровой канал со скоростью 2,048 Мбит/с

E1 – Первичный канал 2048 кбит/c, соответствующий первому уровню в европейской версии PDH

EB – Errored Block – блок с ошибками

EIA – Electronic Industries Association – Ассоциация электронной промышленности США

EM – Element Manager – элементменеджерсистема управления сетевым элементом

EOS – Element Operations System – система управления элементом сети

ES – End System – конечная система

ETSI – European Telecommunications Standards Institute – Европейский институт стандартов в области связи

Fинтерфейс для подключения DCN к рабочей станции элементменеджера

HDB3 – High – Density Bipolar code of order 3 – двухполярный код высокой плотности порядка 3

ISDN – Integrated Services Digital Network – цифровая сеть интегрированного обслуживания (ЦСИО)

ITU – T – International Telecommunication Union – Telecommunication Standardization – Международный союз электросвязиСектор стандартизации

MS – Multiplex Section – мультиплексная секция

MUX – Multiplexer – мультиплексор

NE – Network Element – сетевой элемент

NM – Network Manager – сетевой менеджерсистема управления сетью в целом

NMSNetwork Management System – система управления сетью/система административного управления сетью

NOSNetwork Operating System – сетевая операционная система (система управления локальной компьютерной сетью)

PDHPlesiochronous Digital Hierarchy – плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ)

Q – Тип интерфейса (Qx, Qb2, Qb3, QECC, Q3) для подключения элемент – менеджера или NMS, соответствует опорной точке q

q – Опорная точка сети TMN 

S – Обозначение стандартной короткой межстанционной регенераторной секции

SDHSynchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия (СЦИ)

SESSeverely Errored Second – секунда с серьезными ошибками

SMNSDH Management Network – сеть управления SDH

SMS - SDH Management Subnetwork – подсеть SMS сети управления SMN

SMUXSDH Multiplexer – синхронный мультиплексор

SNCP – Приемный блок самовосстанавливающегося двунаправленного двухволоконного кольца SDH компании Alcatel

SONSection Overhead – секционный заголовок

SONET - Synchronous Optical Network – синхронная оптическая сеть:

- 1) синхронная сеть передачи данных по волоконно-оптическому кабелю

- 2) синхронная цифровая иерархия, разработанная в США

SONET/SDH - Synchronous Optical Network/ Synchronous Digital Hierarchy – синхронная оптическая сеть/синхронная цифровая иерархия – единая синхронная технология или сеть SONET, использующая скорости передачи, совпадающие со скоростями иерархии SDH

SOSService Operation System – система управления сервисом сети

STM – 1Synchronous Transport Module of level 1 – синхронный транспортный модуль первого уровня иерархии SDH – 155,520 Мбит/с

STM – 16 - Synchronous Transport Module of level 16 – синхронный транспортный модуль 16 уровня иерархии SDH – 2 488,320 Мбит/с

STM – 4 - Synchronous Transport Module of level 4 – синхронный транспортный модуль 4 уровня иерархии SDH – 622,080 Мбит/с

STMN - Synchronous Transport Module of level N –  синхронный транспортный модуль SDH уровня N, где N= 1, 4, 16, 64, 256

TDMTime Division Multiplexing – Временное мультиплексирование (уплотнение)

T1 – Первичный цифровой канал со скоростью передачи 1544 кбит/с, стандартный в американской иерархии PDH

TMTerminal Multiplexer – терминальный мультиплексор

TMNTelecommunication Management Network – сеть управления телекоммуникациями (сеть управления электросвязью)

VC – 12Virtual Container 12 – виртуальный контейнер, соответствующий контейнеру С-12

VC – 2Virtual Container 2 – виртуальный контейнер, соответствующий контейнеру С-2

VC – 3Virtual Container 3 – виртуальный контейнер, соответствующий контейнеру С-3

VC – 4Virtual Container 4 – виртуальный контейнер, соответствующий контейнеру С-4

VC – N – Virtual Container of level N – виртуальный контейнер уровня N

X.25 – Локальная сеть передачи данных по протоколу X.25

Русские сокращения

1+1 – Режим стопроцентного резервирования в сетях SDH с использованием основного и резервного сигналов

1:1 - Режим стопроцентного резервирования в сетях SDH с использованием основного или резервного сигналов

АТС – Автоматическая телефонная станция

ВЗПС - Внутризоновая первичная сеть

ВОК – Волоконно-оптический кабель

ВОЛС – Волоконно-оптические линии связи

ВСС – Взаимоувязанная сеть связи РФ

ГТС – Городская телефонная станция

ИКМ – Импульсно-кодовая модуляция

КС – Корпоративная сеть

КСС – Корпоративная сеть связи

ЛАЦ – Линейно-аппаратный цех

МПС - Местная первичная сеть

МСЭ – Международный Союз Электросвязи

НРП – необслуживаемый регенерационный пункт

ОК – оптический кабель

ОП – оконечный пункт

ОРП – обслуживаемый регенерационный пункт

ОСП – оптическая система передачи

ОУ – огнетушитель углекислотный

ОЦК – Основной Цифровой Канал

ОХП – огнетушитель химически-пенный

СМП - Сеть магистральная первичная

СУ – система управления

СЦИ – Синхронная цифровая иерархия (SDH)

УАТС – учрежденческая АТС

ЦСИО – Цифровая сеть интегрированного обслуживания (ISDN)

ЦСП – цифровая система передачи

 


Каналы доступа (трибы)

Каналы доступа (трибы)

резервный

основной

В

В

А

А

ТМ

ТМ

Каналы доступа (трибы)

Каналы доступа (трибы)

вывод

ввод

запад

восток

TM

TM

Каналы доступа (трибы)

TDM

MUX

MUX

MUX

ADM

SMUX

Уплощенное кольцо

восток

запад

восток

запад

вывод

ввод

запад

восток

TM

TM

Каналы доступа (трибы)

TDM

Каналы доступа (трибы)

Каналы доступа (трибы)

Каналы доступа (трибы)

Каналы доступа (трибы)

запад

восток

восток

запад

запад

Каналы доступа (трибы)

осток

запад

восток

SMUX

SMUX

SMUX

SMUX

Каналы доступа (трибы)

1

10

11

Аэз

Амакс

Амин

Рпр макс

Рпер мин

Рпер макс

Уровни передачи

Рпр мин

F

DCC

DCC

DCC

DCC

DCC

DCC

DCC

DCC

DCC

1

2

3

9

8

7

6

5

4

10

11

DCC

DCC

F

            NMS

(Сетевой менеджер)

         основной

F

F

F

F

F

Q

F

F

F

              EM

(Элемент- менеджер)

            NMS

(Сетевой менеджер)

26,0 км

6 км

7 км

12 км

28,0 км

27 км

22 км

11 км

29 км

1

2

3

9

8

7

6

5

4

10

11

35 км

  9 км

26,0 км

6 км

7 км

12 км

28,0 км

27 км

22 км

11 км

29 км

1

2

3

9

8

7

6

5

4

10

11

35 км

  9 км


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15430. Ферменты бактерий. Изучение ферментативной активности микроорганизмов. Дыхание бактерий. Методы культивирования и выделения чистой культуры анаэробов 35.5 KB
  ЗАНЯТИЕ 5 ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Ферменты бактерий. Изучение ферментативной активности микроорганизмов. Дыхание бактерий. Методы культивирования и выделения чистой культуры анаэробов. УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Ознакомиться с ферментами бактерий. Изучить методы определения ф
15431. Вирусы, их структура. Вирусы бактерий – фаги. Фаги вирулентные и умеренные, их взаимодействие с бактериальной клеткой 35.5 KB
  ЗАНЯТИЕ 6 ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Вирусы их структура. Вирусы бактерий – фаги. Фаги вирулентные и умеренные их взаимодействие с бактериальной клеткой. Изменчивость микроорганизмов. Фенотипическая и генотипическая изменчивость. УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Изучить строение вирус...
15432. Микробиологические основы химиотерапии инфекционных заболеваний. Сульфаниламиды. Антибиотики. Механизм действия 30.5 KB
  ЗАНЯТИЕ 7 ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Микробиологические основы химиотерапии инфекционных заболеваний. Сульфаниламиды. Антибиотики. Механизм действия. Побочное действие антибактериальных препаратов на организм. Методы определения чувствительности бактерий к антибиотикам. У...
15433. Распространение микробов в природе. Микрофлора почвы, воды, воздуха. Санитарно-показательные микроорганизмы 85 KB
  ЗАНЯТИЕ 8 ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Распространение микробов в природе. Микрофлора почвы воды воздуха. Санитарнопоказательные микроорганизмы. УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Рассмотреть распространение микробов в природе. Изучить микрофлору почвы воды воздуха. Рассмотреть характе...
15434. Нормальная микрофлора тела человека, ее физиологическое значение и роль в патологии 42.5 KB
  ЗАНЯТИЕ 9 ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Нормальная микрофлора тела человека ее физиологическое значение и роль в патологии. УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Нормальная микрофлора тела человека ее физиологическое значение и роль в патологии. ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ: 1. Изучить состав нормально
15435. Иммунобиологические препараты, используемые с диагностическими целями 33.95 KB
  Иммунобиологические препараты используемые с диагностическими целями Препараты для серологической диагностики Диагностикумы антигенные Представляют собой инактивированные нагреванием либо воздействием формалина цельные микробные клетки корпускулярные АГ...
15436. ИСТОРИЯ МЕНДЖМЕНТА 2.46 MB
  А.И. Кравченко Учебное пособие для вузов ИСТОРИЯ МЕНДЖМЕНТА ИСТОРИЯ МЕНЕДЖМЕНТА Допущено Учебнометодическим объединением по классическому университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений о
15437. Знакомство с настройками Project Expert 532 KB
  Лабораторная работа №1 Знакомство с настройками Project Expert Цель: научиться изменять настройки пакета. Задачи: научиться запускать Project Expert научиться изменять настройки изучить разделы меню Структура лабораторной работы Запуск Project ...
15438. Создание инвестиционного проекта в Project Expert 390 KB
  Лабораторная работа №2 Создание инвестиционного проекта Цель: приобрести умения создавать сохранять и заполнять поля инвестиционного проекта Задачи: научиться вводить данные в поля проекта научиться настраивать расчеты по проекту Структ