Реконструкция местной сети Болотнинский район Новосибирской области.

Содержание

1 Введение
2 Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛС
2.1 Характеристика оконечных пунктов
2.2 Выбор трассы прокладки ОК на заданном участке
2.2.1 Требования к прокладке кабеля
2.2.2 Причины необходимой реконструкции
3 Расчет необходимого числа каналов
3.1 Описание способа защиты информации
4 Принципы построения систем передачи SDH
4.1 Синхронная Цифровая Иерархия
4.2 Технология SDH
4.3 Структура кадра STM-1
5 Краткая характеристика оптических кабелей, выбор типа кабеля
5.1 Конструкции оптического кабеля
5.2 Выбор типа оптического кабеля
5.3 Прокладка волоконно-оптического кабеля
6 Выбор и характеристики системы передачи
6.1 Описание оборудования XDM-500
6.2 Описание оборудования XDM-100
6.2.1 Интерфейсные модули XDM-100
6.2.2 Система электропитания XDM-100
6.2.3 Защита трафика
6.3 Определение типа оптического интерфейса оборудования
6.4 Расчет длины регенерационного участка
6.5 Комплектация оборудования
7 Схема организации связи
8 Разработка схемы синхронизации сети
8.1 Рекомендации по проектированию сети синхронизации
9 Управление транспортной сетью
9.1 Общие принципы построения сети управления
10 Электропитание оборудования
11 Оценка технико-экономической эффективности реконструируемой транспортной сети на участке ВОЛП Болотнинского района
11.1 Расчёт капитальных затрат на проектируемый участок
11.2 Расчет численности производственных работников
11.3 Затраты на производство услуг
11.4 Расчёт доходов от предоставления услуг
11.5 Оценка эффективности проектирования
11.6 Оценка эффективности инвестиционных проектов
12 Безопасность жизнедеятельности
12.1 Характеристика опасных и вредных факторов





12.2 Микроклиматические условия
12.3 Шум
12.4 Электробезопасность
12.5 Защита от статического электричества
12.6 Освещение
12.7 Эргономические требования к рабочему месту
12.8 Пожарная безопасность
Заключение
Приложение А

Реконструкция местной сети Болотнинский район Новосибирской области.

Защита мультиплексорной секции (MSP) и защита линии. В системе XDM-100 имеются два независимых механизма защиты мультиплексорной секции/линии:
линейный - линейная защита мультиплексорной секции (MSP-L) и ав­томатическое защитное переключение (APS) (однонаправленное MSP/APS 1+1 или двунаправленное MSP/APS 1+1);
кольцо - кольцо совместной защиты мультиплексорной секции (MS-SPRing) и даунаправленное кольцо с переключением линии (BLSR).
Кроме всего прочего платы МХС снабжены датчиками вскрытия: в слу­чае откручивания винтов крепления самой платы или крышки NVM по сис­теме управления на рабочее место оператора мониторинга сети будет отправ­лено предупреждающее событие. Таким образом, сигнализируется попытка несанкционированного вскрытия мультиплексора.
Систему XDM-100 можно ставить в стойках ETSI 2200 мм или 2600 мм, а также в стойках 19" и 23". В стойке возможно расположение оптического кросса, для соединения мультиплексора с оптическим кабелем, и электрического кросса, для расшивки выделяемого трафика.
Исходя из приведенного описания, набора выполняемых функций и интерфейсов, стоимости мультиплексоров, для реализации данного проекта выберем компактный мультиплексор XDM-100.
6.3 Определение типа оптического интерфейса оборудования
В SDH оптический интерфейс оборудования принято обозначать буквенно-цифровым обозначением вида: X, Y, Z.
Буква X, обозначает максимальное рабочее состояние, на котором способен работать оптический приемо–передатчик. Всего на данный момент существует 4 максимальных длины рабочих участков :
S – (short) – короткий участок длиной до 10 км;
L – (long) – длинный участок (до 80 км);
V – (very long) – очень длинный участок (до 113 -120 км);
U – (ultra long) – ультрадлинный участок (до 140 км).
Y – цифра, обозначающая уровень (т.е скорость) интерфейса:
1 – соответствует уровню STM -1 (155.52 Мбит/с);
4 – уровень STM -4 (622.08 Мбит/с);
16 - уровень STM -16 (2.5 Гбит/с);
64 - уровень STM -64 (10 Гбит/с).
Z - цифра, обозначающая рабочую длину волны:
1 – длина волны 1310 нм;
2 – длина волны 1550 нм.
Параметры оптического интерфейса для STM-1 приведены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 - Параметры оптического интерфейса
Код измерения
Ед. измер.
S-1.2
L-1.2a
L-1.2
Уровень SDH
 
STM-1
STM-1
STM-1
Скорость передачи
кбит/с
155520
155520
155520
Линейный код
 
NRZ
NRZ
NRZ
Длина волны
нм
1550
1550
1550
Характеристика оптического передатчика
Источник излучения
 
Лазер FP (MLM)
Лазер FP (MLM)
Лазер DFP (SLM)
Ширина спектра излучения на уровне -20дБм
нм
1
1
1
Минимальное подавление боковых мод
дБ
-
-
30
Средняя излучаемая мощность
дБм
-18…-8
-3…2
-3…2
Характеристики оптического приемника
Тип фотоприемника
 
GE-APD
GE-APD
APD
Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10
дБм
-32
-32,5
-34,5
Уровень перегрузки
дБм
-4
-4
-4
Максимальный коэффициент отражения приемника
дБ
-
-20
-27
Дополнительное затухание оптического тракта
дБ
1
1
1
Оптические кабели характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией. Затухание определяет длину регенерационного участка и обусловлено собственными потерями, так называемыми кабельными, вызванными скруткой, деформацией и изгибами световодов при изготовлении кабеля.
Дисперсия приводит к уменьшению объема передаваемой информации, вследствие ограничения полосы частот и уменьшению длины регенерационного участка.
На всех участках сети будем использовать интерфейс L-1.2, так как расстояние между пунктами установки оборудование не превышает 50 км.
6.4 Расчет длины регенерационного участка
При расчете длины регенерационного участка необходимо учитывать оба эти параметра.
Исходные данные для расчета:
Кабель одномодовый ОКЛК-01-6-24-10/125-0,36/0,22-3,5/18-7,0;
Длина волны λ=1.55 мкм;
Скорость передачи В=155 мбит/с;
Километрическое затухание αк=0,22 дБ/км;
Строительная длина lстр=4000 м;
Хроматическая дисперсия σдоп <18 пс/нм.км;
Потеря на стыках ОВ: αст=0,05дБ; αмки=0,6 дБ; αми=0,1дБ.
Число неразъемных соединений для участков:
г.Болотное – с. Варламово – 18 км – 5 соединений;
с. Варламово – с. Карасево – 19 км – 5 соединений;
с. Карасево - с. Новобибеево – 28 км – 8 соединений;
с. Новобибеево – с. Новое Чебула – 31 км – 8 соединений;
с. Новое Чебула – с. Егоровка – 25 км – 7 соединений;
с. Егоровка – с. Корнилово – 31 км – 8 соединений;
с. Корнилово – с. Ача – 21 км – 7 соединений;
с. Ача – г. Болотное – 23 км – 7 соединений.
Энергетические запасы Э1=Э2=3 дБ.
Расчет длины регенерационного участка lру по затуханию производят, исходя из энергетического потенциала А.
Максимальный и минимальный энергетический потенциал интерфейса L-1.2 находятся по формулам:
Аmax=Рпер-Рпр.мин–αпер–αпр.мин , дБ (6.1)
Аmin= Рпер-Рперегрузки–αпер–αпр.мин , дБ (6.2)
где αпер = αпр.мин. =0,25дБ – потери на стыках ОВ с передатчиком и приемником.
Тогда:
Аmax= Рпер-Рпр.мин–αпер–αпр.мин = -3 – (- 32,5) – 0,25 – 0,25=29 дБ
Аmin= Рпер-Рперегрузки–αпер–αпр.мин = -3 – (- 4) – 0,25 – 0,25=0,5 дБ
Длина регенерационного участка рассчитывается по формулам:
, км (6.3)
, км (6.4)
Исходя из выше приведенных формул (формула 6.3 и 6.4) сделаем вывод, что выбор оборудования и кабеля считается оптимальным, если выполняется соотношение:
Рассчитаем значения регенерационных участков:
км.
км.
Дисперсия для рассчитанного участка регенерации определяется по формуле:
σдоп=18∙Lру, нм/км (6.5)
Тогда:
σдоп=18∙Lру = 18∙96=1728 нм/км.
Должно выполняться неравенство вида:
σдоп < σсов (σсов=2900 пс/нм) (6.6)
Рассчитаем длину регенерационного участка исходя из максимального числа неразъемных соединений на участке ВОЛП. Максимальное количество неразъемных соединений равно 8, тогда длина регенерационного участка равна:
км
Дисперсия равна:
σдоп=18∙Lру = 18∙97,4=1753,2 нм/км.
Исходя из выше приведенных расчетов можно сделать вывод что на всех участках проектируемой сети с расстояниями от 18 до 32 км рационально использовать интерфейс L-1.2.
Определим длину участка регенерации по дисперсии. Длина участка регенерации по дисперсии определяется по формуле:
, (6.7)
где: -ширина спектра источника излучения выбранной аппаратуры;
– широкополосность (скорость) цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту для выбранной СП;
– результирующая дисперсия одномодового ОВ.
В характеристиках аппаратуры максимальная ширина спектра излучения определена на уровне –20дБ, поэтому ее необходимо определить для уровня –3дБ по формуле:
(6.8)
Тогда:
Рассчитаем длину регенерационного участка по формуле (6.8):
Таким образом, длина участка регенерации будет ограничена затуханием. Исходя из расчетов длины РУ при заданных расстояниях между населёнными пунктами регенерационные пункты не требуются, так как полученные расчетные значения длины участка регенерации больше расстояний между пунктами.
Для реконструкции ВзПС Болотнинского района Новосибирской области в проекте планируется использовать оборудование израильской фирмы ECI Telecom.
6.5 Комплектация оборудования
На рисунке 6.2 приведена схема нумерации и обозначения слотов муль­типлексора XDM-100:
Рисунок 6.2 - Расположение слотов XDM-I00
Слоты I1-I8 предназначены для установки соответствующих трибутарных плат (т.е. плат для ввода-вывода пользовательского трафика).
В слоты МХС-А, МХС-В устанавливаются платы МХС-100 (основная и резервная). На этих платах находятся слоты А1, А2 и Bl, В2, в которые будут устанавливаться платы оптических модулей (с установленными на них ми­ниатюрными оптическими приёмо-передатчиками), а также слот для платы энергонезависимой памяти NVM (расположен под слотом А2 или В2, для платы МХС-А или МХС-В, соответственно).
В слот ECU устанавливается плата внешних соединений с одноимён­ным названием.
В слот FCU установится блок управления вентиляторами (FCU - Fan Control Unit), содержащий 9 высокопроизводительных вентиляторов и схему управления ими. Этот блок предназначен для принудительного охлаждения всех плат мультиплексора. Кроме того, на правую сторону FCU можно уста­новить воздушный фильтр, задерживающий пыль (на самом FCU с внешней стороны есть только защитная решётка, предохраняющая вентиляторы от по­падания в них крупных посторонних предметов). Данная опция позволит уп­ростить профилактическую чистку мультиплексора и обеспечит чистоту внутренних частей оборудования.
На все пунктах установки оборудования его комплектация будет одинаковая.
Схематичный вид мультиплексора XDM-I00 показан на рисунке ниже:
Рисунок 6.3 – Комплектация мультиплексоров в пунктах сети
Все установленные платы в соответствующие слоты приведены в таблице 6.3.
Таблица 6.3 – Комплектация оборудования XDM-100
№ п/п
Слот
Компонент
1
А1
SAM4 2
2
В1
SAM4 2
3
ECU
ECU
4
FCU
FCU
5
5^г
11
PIM2 21
6
МХС-А
МХС-100
7
МХС-В
МХС-100
7 Схема организации связи
Схема организации связи разрабатывается, исходя из нагрузки созда­ваемой пунктами сети и технической возможности выбранного оборудова­ния. От интенсивности трафика также зависит конфигурация мультип­лексоров в каждом сетевом элементе (СЭ), количество единиц оборудова­ния и тип интерфейсов (электрических и оптических). Так же следует учесть резервирование аппаратуры и трафика.
Кольца с защитой SDH подразделяются на две категории, в зависи­мости от топологии переключений:
кольцо с переключением тракта (Path Switched Ring);
кольцо с переключением секции мультиплексирования (MS Switched Ring).
В рассматриваемом проекте, уча­стки внутризоновой сети будут введены в эксплуатацию в процессе рекон­струкции сети до кольцевой топологии, в которой применяется защита со­единений подсети SNCP, это говорит о том, что для аварийного переклю­чения трафика не требуются дополнительные ОВ. Кольцо является од­нонаправленным двухволоконным.
Защита в кольцевых сетях - автоматического типа (сети с самовос­становлением) с активизацией переключений в случаях повреждения и случайного понижения качества сигнала.
На рисунках 7.1 и 7.2 приведён пример однонаправленного кольца с пе­реключением тракта:
Рисунок 7.1 – Однонаправленное кольцо в нормальном режиме работы
Рисунок 7.2 – Однонаправленное кольцо в аварийном режиме работы
На реконструируемой сети будет применяться оборудование XDM-100, рассмотренное в предыдущих разделах, используется кабель типа ОКЛК-01-6-24-10/125-0,36/0,22-3,5/18-7,0.
Схема организации связи приведена на рисунке 7.3.
Рисунок 7.3 – Схема организации связи
8 Разработка схемы синхронизации сети
Система тактовой сетевой синхронизации (ТСС) явля­ется неотъемлемой частью современных цифровых сетей связи. Известно, что нарушения в ее работе вызывают увеличение числа проскальзываний в сети, и, как следствие, ухудшение качества предоставляемых услуг. По­этому, важное значение приобретают вопросы обеспечения надежности системы ТСС.
Весь опыт работ по обеспечению надежности сложных технических систем свидетельствует, что чем на более ран­них этапах создания системы начнут предприниматься ме­ры по обеспечению ее надежности, тем лучших результатов удастся достичь и тем меньших затрат в конечном счете они потребуют. В частности, на этапе приемо-сдаточных испы­таний могут быть выявлены существенные недостатки в си­стеме, устранение которых может оказаться невозможным без серьезных и дорогостоящих переделок. Поэтому, вопросы надежности должны учитываться на самих ранних этапах проектирования систем ТСС.
Синхронизация транспортных сетей производится от первичного эталонного генератора со стабильностью частоты не хуже 10 -11.
Для устранения накопления фазовых дрожаний в транспортных сетях применяют вторичные задающие генераторы со стабильностью частот для транзитного не хуже 10-9 в сутки, для линейного не хуже 2×10-8 в сутки.
В качестве синхронизирующих сигналов оборудования сетевых элементов возможно использование следующих источников тактовой синхронизации:
компонентные сигналы 2048 кбит/с;
любой из агрегатных сигналов STM-N;
любой из компонентных входов STM-N;
внешний источник синхросигнала 2048 кГц;
внешний генератор с относительной стабильностью частоты не хуже 4,6*10-6.
А также существуют следующие виды сигналов синхронизации:
1. Основные:
Синусоидальный 2,048 МГц;
Импульсный 2,048 МГц.
2. Дополнительные:
64 кбит/с, 8 кбит/с,128 кбит/с, 5 МГц, 10 МГц.
Первичный эталонный генератор (ПЭГ) – высокостабильный генератор, долговременное относительное отклонение частоты которого от номинального значения поддерживается не превышающим 10 – 11 при контроле по универсальному координированному времени.
Ведомый задающий генератор (ВЗГ) – генератор, фаза которого подстраивается по входному сигналу, полученному от генератора более высокого или того же качества. ВЗГ обеспечивает, как правило, высокую кратковременную относительную стабильность частоты (около 10-9-10-11) и существенно более низкую относительно ПЭГ долговременную относительную стабильность (около 10-8). ВЗГ необходим для устранения накопления фазовых дрожаний в транспортных сетях.
Генератор сетевого элемента (ГСЭ) – синхронизируемый внешним синхросигналом генератор (обычный кварцевый), помещаемый в мультиплексоры ПЦИ, СЦИ, АТМ, кроссовых коммутаторов и т. д. Такты ГСЭ так же подстраиваются под внешние такты, как и в ВЗГ, однако их собственная относительная долговременная стабильность не превышает 10 – 6. Кроме работы в ведомом режиме, внутренний источник тактирования сетевого элемента может использоваться как независимый. В этом случае возможны два режима работы:
Режим удержания (holdover). В то время как цепи тактирования работают в ведомом режиме, все параметры, такие, как частота, фаза и другие, запоминаются. Если цепь тактирования теряет опорный сигнал, например, вследствие аварии на линии, эти сохраненные данные используются, чтобы обеспечить непрерывную и бесперебойную работу. Таким образом, удается избежать передачи возмущений, вызванных резкими изменениями частоты и фазы.
Режим свободной генерации. Цепь тактирования, представляющая собой в своей основе VCXO (генератор, управляемый напряжением), работает самостоятельно без опорного источника. Этот режим может использоваться в области, где опорный источник тактирования недоступен, а система SDH используется аналогично PDH.
Таблица 8.1 - Характеристики качества источника сигналов синхронизации
Уровень качества
Содержание байта S1
(в STM-N)
Стабильность частоты
Вид источника синхронизации
Q2
0010
<10-11
PRC ПЭГ (G.811)
Q4
0100
<10-9
в сутки
SSU-T ВЗГ-Т (G.812)
Q8
1000
<2×10-8
в сутки
SSU-l ВЗГ-L (G.812-1)
Q11
1011
<4,6×10-6
в сутки
Удержание или свободные колебания (SEC)
Q15
1111
—
Для синхронизации не использовать(DNU)
Тип источника сигналов синхронизации имеет некоторую условность:
QL = 2 — обычно обозначает, что синхросигнал гарантированно поступает от эталонно­го источника или просто является самым лучшим для данной сети ТСС;
QL = 4 — синхросигнал может не соответствовать сигналу эталонного источника, но его характеристики приемлемы для синхронизации сети. Синхросигнал с качеством QL = 4 мо­жет быть резервным источником синхронизации;
QL = 8 — сигнал от резервного источника, который может использоваться на сети огра­ниченное время (на период устранения аварий);
QL = 11 — синхросигнал непригоден для синхронизации сети и может использоваться лишь для синхронизации СП СЦИ;
QL = 15 — запрещает использовать этот сигнал для синхронизации;
QL = 0 — показывает, что качество данного синхросигнала неизвестно.
Учитывая, что ГСЭ и ВЗГ имеют несколько входов для внешних синхросигналов, качество которых может быть независимым и одинаковым, вводится система приоритетов. Уровень приоритета определяется его номером. Чем меньше номер, тем выше приоритет. Число приоритетов может быть от 0 до 254. Приоритет отмечается в таблице приоритетов, размещаемой в памяти контроллера ГСЭ.
Первым приоритетом обычно устанавливается сигнал синхронизации, поступающий от ПЭГ по самому короткому и качественному маршруту, где по пути следования синхросигнала установлено как можно меньше промежуточных ВЗГ.
Вторым приоритетом для основного оборудования узла или станции может служить сигнал синхронизации, поступающий от ПЭГ по другому маршруту, чем сигнал первого приоритета.
ВЗГ и ГСЭ могут принимать синхросигналы 3-го и 4-го приоритетов и т.д. Последним из приоритетов в любом оборудовании синхронизации является собственный генератор, работающий в режиме запоминания частоты синхросигнала (holdover) и свободных колебаний (free run). Приоритетом можно запретить использование входа синхронизации.
Приоритеты назначаются в каждом узле и в процессе ручной или автоматической реконфигурации сети синхронизации остаются неизменными. Число возможных приоритетов может быть от 1 до15.
Выбор источника синхросигнала в аппаратуре программируется и осуществляется автоматически. При этом возможен автоматический выбор наилучшего по качеству источника синхронизации среди нескольких (как правило, не менее трех). Если источники синхронизации имеют одинаковое качество, то должен быть запрограммирован приоритет использования. Информация о качестве синхросигнала, как правило, передается в структуре цикла информационного сигнала, например, в STM-N, и ее изменение обусловлено состоянием сети синхронизации.
8.1 Рекомендации по проектированию сети синхронизации
При определении основных и резервных путей прохождения синхросигналов учитывается тот факт, что основными направлениями передачи синхросигналов должны быть следующие:
От ПЭГ или от точки подключения к базовой сети ТСС до ВЗГ, установленного на данной сети;
От основного ВЗГ на цифровой сети во все направления, кроме направления, откуда ВЗГ получает синхросигнал;
От дополнительных ВЗГ (МЗГ) во все стороны, кроме направления, откуда ВЗГ (МЗГ) получает синхросигналы.
На участки цифровой сети, по возможности, должны поступать синхросигналы как от основного, так и от резервного источника синхронизации. Если на какой-либо узел связи невозможно организовать двух путей подачи синхросигналов, то на нем должна устанавливаться аппаратура синхронизации (ВЗГ, МЗГ) или БСС коммутационной станции, расположенная на данном узле, должна иметь режим удержания, который обеспечивает на время ремонта выполнение требований МСЭ-Т на допустимые проскальзывания.
В случае кольцевой структуры сети и получения синхронизации от резервного источника авария основного) необходимо, чтобы направление резервного пути передачи синхросигнала, по возможности, на ряде участков сети совпадало с направлением, основного пути, так как при этом в процессе реконфигурации задействовано минимальное число генераторов сетевого элемента.
В некоторых случаях (например, при линейной цепи) резервные пути передачи имеют в основном обратное направление по отношению к основным путям. По резервному направлению при синхронизации от основного направления передается сообщение о статусе синхронизации, запрещающее использование сигналов с этого направления.
При любых условиях передачи сигналов синхронизации необходимо исключить возможность образования замкнутых путей. Если сеть связи на основе СП СЦИ образует несколько колец, то во избежание образования замкнутых петель обмен синхросигналами между кольцами должен, как правило, идти в одну сторону (от главных колец к вспомогательным).
Определяя приоритеты для входов синхронизации на оборудовании связи необходимо исходить из следующих соображений:
приоритеты входов синхронизации должны устанавливаться таким образом, чтобы по первому приоритету поступал сигнал от ПЭГ по самому короткому и надежному пути;