Работа посвящена вопросам проектирования современной структуры участка транспортной сети с использованием технологии SDH, которая позволяет связать населенные пункты республики Крым. Целью является создание концепции сети связи, позволяющей пользователям осуществлять высокоскоростную передачу данных при сохранении высокого уровня устойчивости к механическим воздействиям на кабели связи, а также выходе из строя каналообразующего оборудования.
Ключевые слова:SDH, мультиплексор, помехозащищенность, интерфейс, топология
Конец двадцатого и начало двадцать первого века ознаменовались изобретением технологий, которые способствовали резкому увеличению пропускных способностей телекоммуникационных систем, что впоследствии создало базу для создания современных высокотехнологичных услуг связи, которыми сегодня пользуется миллиарды людей во всем мире. IP-телефония, видеоконференции, электронная почта, образовательные порталы, развлекательные сервисы, технология Internetofthings — вот лишь малая часть доступных сервисов для любого, имеющего под рукой современный смартфон либо персональный компьютер. Тем не менее, стратегия развития телекоммуникационных систем в России предполагает значительное увеличение потребления трафика в ближайшие годы, в связи с чем становится актуальным вопрос о модернизации устаревших, а также строительстве новых высокопроизводительных транспортных сетей. Телекоммуникационный рынок насыщен современными устройствами, позволяющими осуществлять передачу больших объемов трафика, но, к сожалению, не все приборы возможно связать в одну сеть. Кроме того, к выбору оборудования необходимо подходить с учетом климатических и географических факторов.
Одной из наиболее современных телекоммуникационных технологий, используемых для построения различных сетей связи, являются телекоммуникационные системы, принадлежащие к синхронной цифровой иерархии (SDH). Принципами данной структуры предполагается создание универсальной транспортной сети, объединяющей сетевые ресурсы, которые выполняют функции передачи информации, контроля и управления (оперативного переключения, резервирования и др.). Транспортная сеть СЦИ является базой для всех существующих и планируемых служб, интеллектуальных, персональных и других сетей.
Оборудование, позволяющее организовать сети синхронной цифровой иерархии с использованием современных механизмов, классифицируется как NextGenerationSDH. Сеть «нового поколения» подразумевает использование нескольких технологий, которые адаптируют SDH к компьютерным сетям. В частности, стандарты SDH NG описывают три новых механизма:
− VCAT — Виртуальная конкатенация. Позволяет более эффективно использовать емкость виртуальных контейнеров SDH при передаче трафика Ethernet.
− LCAS — Динамическое изменение пропускной способности линии. Является дополнением к механизму виртуальной конкатенации. Эта схема позволяет исходному мультиплексору, то есть тому, который формирует объединенный контейнер, динамически изменять его емкость, присоединяя к нему или отсоединяя от него виртуальные контейнеры.
− GFP — Общая процедура инкапсуляции (кадрирования) данных. Предназначена для упаковки кадров различных протоколов компьютерных сетей в кадр единого формата и передачи его по сети SDH. Такая процедура полезна, так как она решает несколько задач, общих при передаче данных компьютерных сетей через сети SDH. В эти задачи входят выравнивание скорости компьютерного протокола со скоростью виртуального контейнера SDH, используемого для передачи компьютерных данных, а также распознавание начала кадра.
Постановка задачи.
Для решения поставленной задачи был проанализирован потенциальный трафик между городами, образующими транспортную сеть, произведен выбор телекоммуникационного оборудования, оптических волокон, кабелей связи. Кроме того, были выбраны схемы защиты, сети управления и тактовой синхронизации, проведено определение норм на показатели ошибок оборудования SDH.
Реализация.
Изучив принципы образования цифровых иерархических систем, было проведено исследование, в рамках которого в первую очередь была выбрана топология сети — совмещенные кольца. Данный тип конфигурации обеспечивает высокую отказоустойчивость благодаря наличию дополнительных волокон и встроенных средств защиты трафика, в нашем случае — технология MSSpring, резервирование кольцевых структур в которой основано на разделении ресурсов SDH. При этом для передачи потоков в рабочем состоянии используются все волокна (как в двухволоконном, так и в четырехволоконном кольце), но 50 % емкости каждого волокна являются рабочей, а 50 % — защитной. При отсутствии аварий каналы защиты могут быть использованы для передачи дополнительной нагрузки. Обычно разделение ресурсов производится на уровне административных блоков AU, поэтому применение такой схемы невозможно на кольцах с аппаратурой первого уровня СЦИ.
Рис. 1. Топология сети
Число каналов, соединяющих мультиплексоры, зависит от численности населения, проживающего в этих городах, а также от заинтересованности отдельных групп населения в инфокоммуникационных услугах связи. В рамках проведенного исследования был составлен прогноз по динамике численности населения в городах, образующих сеть, в горизонте пяти лет, после этого произведен расчёт количества каналов Е1, а так же нагрузка на линии связи. Самыми высоконагруженными линиями связи с учетом резервирования оказались пути Ялта — Алушта и Евпатория — Бахчисарай. Затем, для выбранных оптических интерфейсов был остановлен расчёт коэффициентов параметров качества и надежности (рис 2).
Рис. 2. Расчёт параметров качества и надежности
В качестве каналообразующего оборудования выбран мультиплексор STM-64 FOM10GL2 компании FlexGain, позволяющий строить мультисервисные оптические сети уровня STM-1/4/16/64 SDH любой сложности. Мультисервисные сети позволяют передавать как голос, так и данные. Устройство легко интегрируется в сети синхронной цифровой иерархии и транспортные платформы, построенные на оборудовании НТЦ НАТЕКС и других производителей, а механизм LCAS позволяет оптимизировать пропускную способность мультиплексора.
Так как окружающая кабель среда принципиально меняются в зависимости от участка трассы, ограничиться одним типом покрова для решения поставленной задачи невозможно. По этой причине на участке Севастополь — Евпатория, проходящем по дну Черного моря, используется подводный кабель со стальным модулем, а для других участков — кабель для прокладки в грунт. По причине того, что полуостров Крым относится к сейсмически опасным территориям, необходимо использование усиленного кабеля — в данном проекте применен кабель с двойной броней ДПС2. Оба продукта изготовлены на заводе «Инкаб». На всех соединительных линиях используется волокно производства копании Corning, которое является волокном категории G.652 по классификации ITU-T, сочетая в себе передовые характеристики по затуханию, макроизгибным потерям, величине поляризационной модовой дисперсии. Тем не менее, поскольку для некоторых секций не выполнялись нормы на затухания по дисперсии, было принято решение о введении в линию пассивных оптических устройств — модулей компенсации дисперсии (DCM). Расчеты конечных длин по потерям, затуханиям и дисперсии приведены в таблице ниже:
Таблица 1
|
Участок |
Длина,км |
Интерфейс |
Длина по потерям, км |
Длина по дисперсии, км |
Мин затухание |
Затухание секции |
|
1–2 |
67,4 |
L-16.2 |
125.54 |
67.502 |
12 |
13,462 |
|
3–4 |
57,2 |
11,508 |
||||
|
5–1 |
73,2 |
14,573 |
||||
|
8–9 |
60,4 |
12,121 |
||||
|
10–6 |
60,0 |
12,044 |
||||
|
2–3 |
23.3 |
L-16.1 |
72.53 |
215,684 |
12 |
8,276 |
|
7–8 |
41.7 |
14,377 |
||||
|
9–10 |
37.1 |
13,202 |
||||
|
4–5 |
65.8 |
L-64.2 |
120.32 |
31,741 |
10 |
13,174 |
|
6–7 |
46.2 |
9,401 |
||||
|
4–7 |
29.1 |
6,125 |
||||
|
5–6 |
30.9 |
6,47 |
Выводы.
В результате проведенной работы было осуществлено проектирование высокоскоростной сети передачи данных в республике Крым на базе технологии синхронной цифровой иерархии. Данная структура предоставляет населению высокие скорости, надежность и качество передачи информации.
Анализ трафика между городами, образующими транспортную сеть, показал необходимость использования потоков уровня STM-16 и STM-64. В качестве станционного приемо-передающего оборудования выбран мультиплексор ввода-вывода SDH FlexGain FOM10GL2, который способен организовывать потоки уровней STM-1/4/16/64, а также поддерживает технологию NGSDH. Из-за различных условий окружающей среды на разных участках трассы было принято решение об использовании двух типов кабеля — подводного со стальным модулем и многомодульного с двойной броней, в которых используется волокно производства копании Corning. Кроме того, на основании рекомендаций Международного Союза Электросвязи, был проведен расчёт и проверка оптических интерфейсов, в результате которого удалось произвести грамотный выбор точек стыков.
Заключение.
В последние годы республика Крым особенно сильно переживает экстенсивный рост объемов передачи данных, и для удовлетворения потребностей населения необходимо увеличивать сетевые мощности посредством глубокой модернизации или строительством новых сетей связи. Что ждет население в противном случае? Невозможность развертывания современных сетей передачи данных стандарта LTE, снижение скоростей подключения к сети Интернет по причине увеличения количества пользователей. В данной статье были предоставлен анализ основных параметров современной системы SDH, которая потенциально способна удовлетворить потребности данного региона в горизонте ближайших пяти — семи лет.
Литература:
- Тверецкий М. С. Проектирование цифровых телекоммуникационных систем: Учебное пособие / мтуси. — м., 2007. — 85 с.
- В. Н. Гордиенко, М. С. Тверецкий. Многоканальные телекоммуникационные системы. Учебник для вузов. Изд. 2-е, исправленное и дополненное. — М.: Горячая линия — Телеком, 2013. — 396 с.: ил.
- Проектирование и техническая эксплуатация цифровых телекоммуникационных систем и сетей. Учебное пособие для вузов / Е. Б. Алексеев, В. Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев и др.; Под ред. В. Н. Гордиенко и М. С. Тверецкого. — М.: Горячая линия — Телеком, 2008. — 392 с.: ил.
