Эта потребность оказывается особенно настоятельной при обращении предприятий к электронной коммерции. Однако, как правило, модернизация сети является сложной и дорогостоящей задачей, и к тому же ее осуществление может потребовать временного отключения имеющихся сервисов и привести к снижению продуктивности пользователей, вызывая дополнительные затраты.

Прежде чем браться за модернизацию сети, ее необходимо обосновать. Вместо того чтобы устанавливать новые штуковины всякий раз при очередном изменении технологии или предложении поставщика, лучше, может быть, подождать, пока у пользователей созреет в этом необходимость или когда новая система позволит сократить затраты?

К сожалению, универсальной формулы для обоснования модернизации сети не существует. «Планирование развития сети и обоснование ее модернизации - это скорее искусство, чем наука», - считает Дэвид Ринас, президент DJR Communications, консалтинговой компании в области планирования сетевых сервисов и управления проектами.

В данной статье я постараюсь объяснить некоторые из приемов этого искусства и методов этой науки, а также перечислить объективные показатели необходимости модернизации. Иногда невозможно сказать, бизнес определяет технологию, или наоборот. Часто процесс модернизации сети складывается под действием обеих тенденций. Я начну с рассмотрения технических причин и продолжу коммерческими выкладками.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ

Потребность в увеличении скорости является, вероятно, наиболее распространенной причиной модернизации сети. Она может привести к обновлению оборудования, например маршрутизаторов или самих каналов. Если производительность сети недостаточна, то первое, что следует сделать, - выяснить уровень загруженности каналов.

В качестве эмпирического правила обычно принимается, что емкость канала или интерфейса следует увеличить, когда уровень его загруженности достигает 70%. Если пропускная способность канала достаточна, то причина может лежать в адекватной производительности оборудования.

Прежде всего внимание следует обратить на старое оборудование, в частности мосты между локальными сетями. В этом случае наилучшим решением будет замена оборудования, а не его модернизация.

Однако часто появление узких мест является следствием увеличения трафика или нагрузки на такие системы, как серверы или маршрутизаторы, ранее обеспечивавшие нормальную производительность. Ответ на вопрос, что лучше - модернизировать или заменить такие системы, зависит от стоимости каждого из решений и его влияния на поддерживаемые сервисы. Рассмотреть следует оба пути, чтобы определить, какого рода модернизация наиболее оправдана.

Например, отключение сервера на выходные для увеличения объема оперативной памяти или установки еще одной сетевой платы не приведет к заметным простоям, будет стоить недорого и практически всегда оправдано. Однако когда модернизация имеет более существенные последствия для непрерывности сервиса, скажем, при переводе локальной сети от компактной магистрали на базе концентратора/маршрутизатора к коммутируемой среде, то такое решение должно иметь веские основания - желательно, чтобы оно подкреплялось планом реализации.

Кроме того, неадекватная производительность может быть связана с длительной задержкой в сети. Причиной задержки может стать медленное оборудование или каналы либо неэффективность сетевых протоколов или прикладных сервисов, например медленная обработка сообщений сервером SMTP.

Эти проблемы реально решить посредством модернизации, но сам процесс может оказаться весьма извилистым и занять много времени. Обоснование часто сводится к анализу экономических выгод «а стоит ли это делать», с учетом как бизнес-целей, так и удобства работы.

В других случаях задержка может быть связана с необходимостью преобразования форматов, обеспечения межсетевой защиты и контроля доступа или даже с большими расстояниями между конечными точками. Функции защиты и преобразование форматов предполагают аппаратную реализацию. В этом случае стоимость модернизации будет трудно обосновать без анализа экономических выгод.

Задержку при передаче вследствие географической удаленности, скажем через Атлантику или через спутники, устранить невозможно - если только вы не найдете сеть быстрее скорости света.

Необходимость внесения изменений в сеть может быть вызвана и другими причинами, в частности потребностью обеспечения взаимодействия между сетями и системами при слиянии двух компаний. В этом случае все определяется требованиями бизнеса.

Другим побудительным мотивом может стать необходимость ликвидации периодических или хронических проблем в функционировании сети или при управлении ею. Такую модернизацию обычно можно обосновать улучшением сервиса и сокращением затрат на обслуживание и управление сетью.

Стимулом для модернизации может также стать желание получить новые возможности администрирования. Упрощение обслуживания сети является веским основанием для приобретения административного инструментария, такого, как программное обеспечение для инвентаризации настольных систем. Чтобы еще более подкрепить его, модернизацию можно увязать с такими осязаемыми выгодами, как оптимизация закупок.

Необходимость стандартизации вычислительной среды для реализации планируемых приложений или сервисов также может потребовать модернизации. В этой ситуации обоснование обычно не составляет проблем: стандартная среда позволит оптимизировать закупки, снизить затраты на обслуживание и обучение и упростить предоставление требуемых сервисов.

Наконец, необходимость выполнения сертификационных требований или решения спорных вопросов, выявленных при аудите сети, также может потребовать модернизации. Со все большим распространением корпоративных сетей Extranet, сервисов удаленного доступа, VPN и межорганизационного взаимодействия эти специальные требования становятся достаточно типичными. В подобной ситуации потребность в модернизации вызывается и обосновывается стремлением выглядеть в глазах других «безопасным» и надежным партнером.

«Если аудит выявит в сети проблему, то ее потребуется устранить, но это может повлечь за собой необходимость модернизации и дальнейшие расходы», - говорит Эрик Деспрес, директор по сетевым сервисам в компании GENet, занимающейся управлением сетями правительственных учреждений Канады (см. врезку ).

Часто модернизация одного элемента сети вызывает необходимость модернизации связанных с ним элементов инфраструктуры сети. Например, если локальная сеть модернизируется до Ethernet на 100 Мбит/с и на всех пользовательских системах устанавливаются соответствующие сетевые платы, то это может потребовать также и модернизации сервера.

По словам Деспреса, один из примеров того, как может возникнуть потребность в такого рода связанной модернизации, можно найти в предлагаемых классах QoS для сетей на базе IP. С появлением в результате увеличения емкости сети возможности реализации новых приложений, которым необходимы гарантии на QoS, провайдерам услуг «потребуются более мощные средства измерения и контроля для «раскрашивания» IP-пакетов в соответствии с ожиданиями отправителя в отношении QoS», - говорит Деспрес. В этом случае обоснованием может служить необходимость выполнения соглашений об уровне сервиса (Service Level Agreement, SLA).

Однако реализация QoS в существующей сети приведет к увеличению на 20% накладных расходов при передаче трафика и заметно скажется на общей производительности межсетевых устройств. Переход к современной, более эффективной межсетевой инфраструктуре позволяет компенсировать эти потери, обеспечив при этом поддержку QoS и общее улучшение обслуживания.

УСТАНОВЛЕНИЕ ФАКТОВ

Сбор, сравнение и анализ функциональных параметров сети чрезвычайно важны для составления практического обоснования модернизации сети. На рынке имеется множество средств для мониторинга сети и сбора данных. В большинстве случаев вам потребуется целый комплект таких инструментов, каждый из которых предназначен для выполнения конкретной функции или ориентирован на конкретный набор продуктов.

Например, если сеть содержит серверы Hewlett-Packard и маршрутизаторы и коммутаторы Cisco Systems, то, скорее всего, у вас имеется Cisco Works и HP OpenView. Если же сеть базируется на оборудовании Compaq Computer и Nortel Networks, то, вероятно, вы будете пользоваться Insight Manager и Optivity.

В каждом из этих примеров собранная метрика позволяет выявить такие факторы, как трафик между коммутаторами, загруженность каналов, утилизация портов или каналов на коммутаторах или маршрутизаторах, логические потоки данных (откуда - куда) и общая нагрузка на сеть. Другие определяемые параметры могут включать долю ошибок при передаче, уровень загруженности сервера и т. п.

Какой продукт выбрать и какие параметры отслеживать, будет зависеть от инфраструктуры сети и того, что вы хотите выяснить в первую очередь. Например, Чэндлер Пиджин, администратор сети в NAV CANADA, частной корпорации, оказывающей навигационные и связанные с ними услуги, говорит, что если хотя бы на одном из коммутаторов компании коэффициент использования портов превосходит 50% в минуту, то это служит для них тревожным сигналом.

Мониторинг загруженности портов позволяет Пиджину выявить тенденции и определить, что именно необходимо - модернизация или простая переконфигурация. При необходимости модернизации собранная статистика, в том числе об изменении производительности с течением времени, используется для планирования и обоснования модернизации.

Одна из проблем при принятии такого рода решений состоит в отсутствии знаний. «Большинство людей не знают, во сколько им обходится сеть, поэтому они часто тратят деньги напрасно», - говорит Терри МакМиллан, консультант в области управления сетями связи.

Для мониторинга сети и сбора текущих и статистических данных необходимо сделать следующее.

Во-первых, определите, какого рода информация вам необходима и в каком виде она должна быть представлена. Например, если вам требуется отслеживать предупреждения SNMP от маршрутизаторов и составлять ежедневные отчеты, то выбранный инструментарий должен удовлетворять этим требованиям и настраиваться на представление различных видов.

Во-вторых, определите, за чем и каким образом вы будете следить. Например, если важно иметь подробную картину работы конкретного коммутатора в реальном времени, то понадобится установить зонды RMON и фильтры для отправки данных на центральную консоль управления сетью.

Далее, найдите и интегрируйте необходимый набор инструментов. Этот совет выглядит тривиальным, но сам процесс может состоять из целого комплекса мер по модернизации и обоснованию. «Большинство отделов ИТ хотело бы иметь возможность определить конкретные затраты на элементы сети. Им требуется инструмент калькуляции в дополнение к средствам мониторинга», - говорит MакМиллан.

Кроме того, собранную статистику неплохо было бы сравнить с некими базовыми показателями. Это позволит отличить случайные отклонения от требующих вмешательства долговременных проблем.

Наконец, следите за тенденциями и планируйте необходимую модернизацию заранее. Например, если концентратор сегмента Ethernet на 10 Мбит/с загружен более чем на 35%, то пора начать планировать модернизацию. В коммутируемой среде с каналами на 100 Мбит/с негативные тенденции, скорее всего, будут затрагивать лишь определенные коммутаторы или каналы. В такой среде сигналом о необходимости модернизации может служить уровень загруженности в 50%.

Выявление тенденций и опережающее планирование имеют важнейшее значение для обеспечения надлежащего функционирования сети, в особенности это относится к провайдерам услуг. «Они не в состоянии достаточно быстро реагировать на запросы о предоставлении сервисов или ликвидации неисправностей, - считает МакМиллан. - При организации нового канала предоставление и настройка сервиса могут занимать несколько недель, и именно эта отсрочка остается в памяти заказчика».

СОСТАВЛЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ

В какой-то момент перед вами обязательно встанет вопрос о целесообразности модернизации с точки зрения бизнес-целей компании. Практическое обоснование обычно требует ответа на три вопроса: позволит ли модернизация сэкономить компании деньги, поможет ли она делать компании деньги и будет ли она способствовать повышению уровня конкурентоспособности компании?

Во многих организациях, в особенности в области высоких технологий, бюджеты на ИТ выделяются в соответствии с моделью составления сметы с нуля. Это означает, что всякая крупная модернизация сети обосновывается и финансируется, исходя из конкретных текущих потребностей. Таким образом, обосновать необходимость модернизации без привлечения поддерживающей ее модели бизнеса становится еще сложнее.

Тонкости моделирования затрат на ведение бизнеса выходят за рамки данной статьи, но понимание его основ поможет вам подкрепить свои доводы о необходимости модернизации приемлемой ценовой моделью. В этом разделе мы поговорим об анализе затрат, общей стоимости владения (Total Cost of Ownership, TCO), измерении продуктивности и отдаче от инвестиций (Return on Investment, ROI).

Одним из популярных и сравнительно простых методов является анализ затрат, при котором общая стоимость модернизации сравнивается с ожидаемыми выгодами. Если стоимость модернизации выглядит приемлемой, то вы можете приступать к ней. При анализе затрат важно также рассмотреть последствия отказа от предлагаемой модели модернизации или проведения иной модернизации. Таким образом, вам потребуется смоделировать несколько сценариев и провести анализ для каждого из них.

По мнению Ринаса, другим ключом к успешному анализу затрат «является оценка и определение выгод в тех областях, с которыми вы хорошо знакомы». Другими словами, занимайтесь тем, что знаете, а если потребуется помощь, то не бойтесь за ней обращаться.

Чтобы установить, каковы будут затраты на проект, вам потребуется выяснить общую стоимость владения с учетом стоимости модернизации, текущих операций и обслуживания и т. п. Общая стоимость владения для каждой сети своя, поэтому вам потребуется собрать информацию о специфических для вашей сети расходах. Кроме того, вам следует учитывать, что общая стоимость владения означает для вашей организации.

Во многих моделях общей стоимости владения учитываются только расходы на сетевое оборудование, что может привести к неправильным выводам. Для получения более аккуратной оценки TCO вам следует также рассмотреть первоначальные капитальные затраты на модернизацию сети, включая расходы на привлечение консультантов, обучение и заключение контрактов.

Не забудьте учесть затраты на эксплуатацию и обслуживание. К ним относятся заработная плата персонала, плата за аренду помещений, коммунальные и другие услуги, страховка, штрафы за неисполнение обязательств и недополучение прибыли.

Кроме того, вам потребуется рассмотреть, как модернизация скажется на продуктивности. В наихудшем случае вам придется подсчитать потери в случае неудачной модернизации. Вообще говоря, увеличение продуктивности часто является главной целью модернизации, поэтому вам может потребоваться найти примеры увеличения производительности в результате аналогичной модернизации.

Например, чтобы охарактеризовать зависящую от сети продуктивность пользователей, вы можете подсчитать число ежедневных звонков с вопросами относительно работы сети. Если после модернизации пользователи стали обращаться с вопросами реже, то продуктивность, очевидно, выросла. Если к тому же вам удастся определить и измерить несколько таких параметров, то это позволит более четко охарактеризовать повышение продуктивности.

Наконец, последним критерием практической целесообразности модернизации является отдача от инвестиций. В идеале ROI служит мерой доходов от прироста капитала в результате модернизации сети. Ее не всегда можно точно измерить, но - как показано ниже - расчет отдачи от инвестиций в технологии обычно учитывает основные затраты в сравнении с основными доходами и экономией.

Основная формула выглядит приблизительно так: отдача от инвестиций = (связанная экономия на эксплуатационных расходах + увеличение доходов за счет сервисов) - (начальные расходы на модернизацию + финансовые издержки + эксплуатационные расходы за данный период).

Аналогично, амортизационный период для ROI можно рассчитать, поделив общие затраты на модернизацию на предполагаемые затраты в течение года для существующей сети (см. пример во врезке ).

Например, пусть компании X требуется модернизировать свою сеть. Цель - повысить продуктивность 800 сотрудников на 5%. Модернизация обойдется в 500 тыс. долларов. По истечении шести месяцев компания X выясняет, что продуктивность действительно повысилась на 5% вследствие предоставления новых сервисов. Все счастливы, но как насчет ROI?

При средней заработной плате в 35 тыс. долларов в год общее 5-процентное повышение продуктивности даст компании суммарную отдачу от инвестиций в 1,4 млн долларов.

ПОДСЧЕТ ЧИСЕЛ

Несмотря на все трудности финансового обоснования модернизации, ваши усилия не пропадут даром. Анализ должен проводиться с такой степенью подробности, которая в состоянии выдержать проверку временем. Попрактиковавшись и освоившись с концепциями, представленными в этой статье, вы сможете лучше обосновать модернизацию, в результате которой ваша работа станет проще, а пользователи - довольнее.

Бартон МакКинли - консультант в области стратегического планирования ИТ. С ним можно связаться по адресу: [email protected] .

Модернизация в реальном мире

Компания Government Enterprise Network (GENet) занимается планированием, предоставлением, управлением и обслуживанием соединений глобальных сетей и транзитных услуг передачи данных для приблизительно 100 канадских министерств и правительственных учреждений с 220 тыс. пользователей.

Обслуживаемые организации имеют свои собственные внутренние сети, а GENet занимается маршрутизацией трафика между ними. Клиенты у GENet таковы, что предоставляемые ею услуги должны быть защищеннее и надежнее, чем в общедоступной сети, при этом скорости передачи варьируются от типичных для коммутируемых телефонных линий до OC-3.

Для соблюдения этих требований персонал GENet использует статистику о работе сети для выявления тенденций изменения производительности и планирования модернизации сервиса или емкости. «Благодаря мониторингу производительности мы можем на достаточно раннем этапе выявить, что сеть приближается к насыщению. Например, в качестве порогового значения мы приняли 70-процентный уровень загруженности, сигнализирующий обычно о необходимости модернизации канала», - говорит Эрик Деспрес, директор по сетевым сервисам в GENet.

Иногда решение о модернизации требуется принимать в отношении всей сети. Если сетевые технологии достигли конца своего жизненного цикла, то в этом случае персонал GENet может начать искать что-либо с лучшими функциональными характеристиками и соотношением цена/производительность.

Кроме того, модернизации могут проводиться по просьбе клиентов. Так, целью одной из недавних модернизаций была реализация защищенного удаленного доступа (Secure Remote Access, SRA) с использованием IPSec-совместимых продуктов. «Клиенты хотели бы иметь лучший сервис, но они располагают для этого ограниченными средствами. Нам приходится активно работать с нашими поставщиками для сокращения расходов до приемлемого уровня», - говорит Деспрес.

К сожалению, решения на базе IPSec еще только появляются, поэтому оно оказалось уникальным. У персонала GENet не было возможности предварительно ознакомиться с аналогичными реализациями при подготовке проекта. В результате реальные расходы оказались в два раза выше планируемых, а сама реализация заняла год вместо планируемых шести месяцев.

GENet работает на принципах возмещения издержек, поэтому перерасход сметы является для нее серьезной проблемой. Чтобы принять решение относительно целесообразности дальнейшего развития проекта IPSec, специалистам компании пришлось также выяснить потенциальный спрос на новую услугу. Обычно плановики GENet исходят из того, что расходы на модернизацию и новые сервисы должны окупиться в течение полутора лет. Однако в случае IPSec возмещение издержек должно было занять больше времени, но спрос на услугу рос, так что все расходы должны были, в конце концов, компенсироваться.

Большинство модернизаций, в том числе возможные внеплановые расходы, учитывается в принятой GENet модели общей стоимости владения вместе с другими расходами, в том числе арендной и заработной платой и т. п.

С ростом GENet модернизации продолжают составлять неотъемлемую часть расходов на ведение бизнеса. Однако благодаря использованию сетевой статистики, анализу изменения спроса на услуги и формальному моделированию затрат GENet удается планировать модернизацию так, что она оказывается целесообразна как с технической, так и с коммерческой точки зрения.

Цыплят по осени считают

«Цыплят по осени считают» - это фиктивная компания со 150 сотрудниками, в распоряжении которых находится 120 настольных и 25 портативных систем. У компании имеется локальная сеть Ethernet с простейшей сегментацией с использованием нескольких концентраторов и мостов. На настольных системах установлено разнообразное программное обеспечение, а три имеющихся сервера работают под управлением двух разных сетевых ОС.

Сеть компании обслуживают два штатных администратора, причем они загружены работой сверх меры. Кроме того, компания прибегает к услугам работающего на неполной ставке консультанта. Администраторы не используют никаких средств предупредительного мониторинга, но ведут журнал событий вручную.

Доход компании составляет в среднем 340 долларов в день в расчете на одного сотрудника. Однако не будь простоев сети и задержек при передаче, продуктивность была бы на 2% выше, а выплаты по счетам меньше. С учетом того, что рабочий период составляет 220 дней в году, простои сети обходятся компании приблизительно в 225 тыс. долларов недополученной прибыли ежегодно.

Администраторы собрались улучшить производительность и надежность сети посредством модернизации, которая должна привести к увеличению пропускной способности и повышению управляемости. Они решили перейти на одну сетевую ОС, новый сервер удаленного доступа и коммутируемую среду Ethernet на 100 Мбит/с с полномасштабным мониторингом.

Как долго «Цыплят по осени считают» придется ждать возврата от инвестиций (Return on Investment, ROI)? (Помните, что эти цифры приблизительны и не учитывают дополнительные расходы на модернизацию и обслуживание за каждый последующий год эксплуатации сети.)

Амортизационный период равен стоимости модернизации сети, поделенной на упущенную выгоду в случае имеющейся сети. Таким образом, ROI при задуманной модернизации сети будет составлять около 20 месяцев (365 500 долларов/225 000 долларов = 1,64 года).

Требующие замены компоненты	Стоимость за единицу (в долларах)	Суммарная стоимость(в долларах)
2 новых сетевых сервера	20 000	40 000
2 новые лицензии на СОС	500	1000
2 ИБП с серверными платами	1500	3000
45 новых настольных систем	1200	54 000
10 новых принтеров	1000	10 000
130 новых сетевых плат 10/100	110	14 300
1 новая станция управления	7000	7000
Новое ПО управления и зонды	10 000	10 000
130 обновлений программных клиентов СОС	25	3250
150 обновлений ОС	60	9000
150 обновлений пакетов приложений	100	15 000
8 новых коммутаторов 10/100 Gigabit Ethernet (на 24 порта)	3000	24 000
1 новый RAS	1000	1000
2 стойки для коммутаторов/RAS	2500	5000
Консалтинг и инсталляция	55 000	55 000
Обучение и т. п. услуги	прибл. 30 000	30 000
Неизвестные по "закону Мерфи"	40 000	40 000
Всего для ИТ (без учета налогов)		321 550

Ресурсы Internet

Trellis Network Services предлагает на своем узле Web калькулятор для оценки основных расходов на программное обеспечение и платформу при переходе к новым настольным системам, почте и сетевой ОС. См. http://www.trellisnet.com/migration/index1.htm .

Gartner Group предлагает бесплатные и краткие Research Notes об управлении сетью и планировании емкости. См. http://gartner12.gartnerweb.com/public/static/ hotc/hc00085722.html .

Обширный список ссылок на различные узлы и проекты управления сетью имеется на странице «Управление сетью - все в одном» по адресу: http://alpha01.ihep.ac.cn/~caixj/netm/ .

На сервере Web Университета Твенте, Голландия, имеются ссылки на адреса, где можно найти бесплатные коды и программное обеспечение для управления и мониторинга сети. См.

Модернизация первичной сети связи

Ю.С. КАЧАНОВСКИЙ, начальник отдела технического управления сетями связи Московской дирекции

В условиях динамичного развития холдинга «РЖД», перехода к новой организационной структуре «по видам бизнеса», существенного расширения участков скоростного и высокоскоростного движения, а также развития автоматизации ряда технологических процессов возникает потребность в модернизации и обновлении всей транспортной инфраструктуры, в том числе и в области телекоммуникационных технологий. Модернизация первичной сети связи позволяет обеспечить не только потребности железнодорожного транспорта в качественно новых видах связи, но и в перспективе - организацию доходной деятельности путем оказания информационных услуг сторонним организациям.

На полигоне Московской дороги первый этап модернизации первичной сети связи осуществлен на базе современного оборудования Broad Gate (BG) производства ECI Telecom, которое сочетает в себе услуги Ethernet и SDH. В дальнейшем запланировано создание в общесетевом масштабе оптической транспортной платформы на базе технологий плотного мультиплексирования с разделением по длинам волн - DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) и неплотного мультиплексирования с разделением по длинам волн -CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing). Поэтапная модернизация даст возможность по мере необходимости многократно увеличить пропускную способность оптических линий без прерывания действующих связей.

Переход на платформу BG позволяет удовлетворить требования железнодорожного транспорта в области обеспечения современными средствами связи. Это оборудование обладает сверхвысокой масштабируемостью благодаря подключению модулей расширения к стандартным модулям BG, предоставляет Ethernet по сетям WAN/MAN. Высокая устойчивость трафика за счет резервирования основных аппаратных средств и трибутарной защиты обеспечивает повышение надежности и бесперебойности всех видов связи, применяемых при грузовых и пассажирских перевозках.

Модернизация первичной сети посредством внедрения оборудования BG обоснована с точки зрения экономии капитальных расходов, поскольку применяется значительно меньший объем оборудования и оптимально используется полоса пропускания. Кроме того, достигается снижение затрат на эксплуатацию в связи с экономически эффективной интеграцией Ethernet и SDH в одну платформу с единой системой управления. Вместе с передачей данных платформа ^G обеспечивает различные услуги Ethernet, реализуемые при использовании одного физического порта, функции приложений данных Layer 2, а также применение технологии EoS (Ethernet через SDH).

Для модернизации оборудования первичной сети связи на полигоне Московской дороги по распоряжению начальника дирекции связи была организована рабочая группа. В ее состав вошли не только специалисты ЦТУ Московской дирекции связи, но и Московско-Рязанского, Московско-Курского и Рязанского региональных центров связи, в зоне ответственности которых проводился монтаж оборудования BG. Возглавили рабочую группу начальник центра технического управления сетью связи (ЦТУ) и его заместитель. Деятельность группы координировалась специалистами инженерно-технической службы аппарата управления ЦСС и главным инженером Московской дирекции связи.

Первоначально участники группы в составе инженеров ЦТУ А.С. Романий и Д.А. Чередниченко совместно с главным инженером Московско-Рязанского РЦС Е.А. Новиковым занимались получением оборудования, принятием его на баланс дирекции связи, контролировали комплектацию согласно проекту, выполняли полное документальное сопровождение.

Затем в здании Управления Московской дороги был смонтирован опытный стенд для настройки и тестирования оборудования, закрепления навыков по его эксплуатации. Стенд состоял из линейки мультиплексоров, соединенных оптическим волокном. После тестирования оборудования централизованно была проведена конфигурация мультиплексоров для каждого узла связи. Кроме этого, параллельно с настройкой рабочая группа координировала выполнение ремонтно-восстановительной бригадой монтажа мультиплексоров.

Большое внимание было уделено обучению эксплуатационного персонала. Оно проводилось в три этапа. На первом, вводном этапе рассматривались технологии в области телекоммуникаций, касающиеся построения первичных сетей связи, их топология и преимущества. На втором -обсуждались вопросы монтажа и первоначальной настройки оборудования производства ECI Telecom. Третий этап обучения состоял из двух частей, одна из которых включала занятие с эксплуатационным персоналом по теме «Техническое обслуживание мультиплексоров», другая - занятия с персоналом центра технического управления сетью связи и центров технического обслуживания по теме «Работа в системе управления LightSoft, мониторинг и управление модернизированной сетью связи». Много сил на обучение потратили начальники ЦТО Е.А. Федорова, А.А. Слюняев, С.С. Прудникова и Н.В. Поляк.

Заключительным этапом работ стала организация опытной эксплуатации модернизированного участка первичной сети связи. Специалистами рабочей группы А.С. Романий и Ю.В. Валуевой были сформированы тестовые потоки, проведена проверка резервирования потоков Е1 и маршрутизации сегментов первичной сети связи. С помощью приборов Bercut выполнены специальные измерения первичного цифрового тракта, параметров тракта уровня STM-16 согласно рекомендациям Международного союза электросвязи по группе телекоммуникаций МСЭ-Т. По результатам измерений было принято решение о переводе нагрузки на модернизированную первичную сеть связи.

Таким образом, по итогам первого этапа модернизации была увеличена пропускная способность волоконно-оптических линий связи, созданы предпосылки для реконструкции сети синхронной цифровой иерархии за счет применения технологии мультиплексирования с разделением по длинам волн (WDM). При этом следует отметить, что аппаратура BG производства ECI Telecom открывает новые возможности также для модернизации других сетей и систем. Благодаря слаженной и профессиональной работе связистов полигон Московской дороги перешел на качественно новый уровень технического развития в области телекоммуникационных технологий.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

АННОТАЦИЯ

Настоящий дипломный проект посвящен модернизации магистральной оптической сети связи на участке Сосногорск - Лабытнанги Северной железной дороги при помощи мультиплексора FlexGain A2500 Extra. Рассмотрены вопросы организации системы телефонной связи, обоснование выбора типа цифрового оборудования и технические данные мультиплексора FlexGain A2500 Extra. Произведены расчеты регенерационных участков, количество регенераторов, а также произведен расчет и построение диаграммы уровней передачи Разработаны планы размещения мультиплексоров и регенераторов на проектируемом участке. Рассмотрен вопрос по проектированию системы удаленного мониторинга оптических волокон. Разработана схема организации удаленного мониторинга оптических волокон на базе системы FiberVisor (EXFO). Рассмотрены вопросы охраны труда по нормализации параметров микроклимата в помещениях электромеханика. Рассчитаны капитальные вложения, эксплуатационные расходы и приведенные затраты проекта.

Данный дипломный проект может быть принят к внедрению на других участках железнодорожного транспорта.

ВВЕДЕНИЕ

Мир телекоммуникаций и передачи данных сталкивается с динамично растущим спросом на частотные ресурсы. Эта тенденция в основном связана с увеличением числа пользователей Internet и также с растущим взаимодействием международных операторов и увеличением объемов передаваемой информации. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается. Поэтому поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. Оптическое волокно (ОВ) в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Благодаря появлению современных волоконно-оптических кабелей оказались возможными высокие скорости передачи в линейных трактах (ЛТ) цифровых систем передачи с одновременным удлинением секций регенерации до 100 км и более. Производительность таких ЛТ превышает производительность цифровых трактов на кабелях с металлическими парами в 100 и более раз, что радикально увеличивает их экономическую эффективность. Большинство регенераторов оказывается возможным совместить с оконечными или транзитными станциями.

Быстрое развитие телекоммуникационных сетей и необходимость существенного увеличения объема, надежности и экономичности передачи цифровых сигналов привели к коренным изменениям в практике построения и использования интегральных цифровых сетей.

Телефонизация неразрывно связана с развитием первичной сети, изменением топологии местных телефонных сетей общего пользования, их цифровизацией и внедрением новых технологий АТМ, SDH (Synchronous Digital Hierarchy - синхронной цифровой иерархии). Перспективы развития транспортных сетей заключаются в дальнейшей цифровизации магистральной первичной сети - строительстве волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП), выполненных по технологии синхронной цифровойиерархии (SDH).Системы СЦИ обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспортировать как сигналы существующих цифровых систем, так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппаратура SDH является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления.

Интенсивное развитие современных телекоммуникационных сетей, их мультисервисная многоуровневая структура и сложная разветвленная топология, выдвигают новые требования к принципам эксплуатации сетей связи. Наиболее эффективно задачи эксплуатации решают автоматизированные системы мониторинга телекоммуникаций, обеспечивающие в реальном режиме времени централизованный контроль работоспособности сети, обнаружение неисправностей с возможностью их прогнозирования и минимизации времени устранения.

Волоконно-оптические сети связи (ВОСС) уверенно наращивают свою мощь и, как любая другая сложная техническая система, для нормального функционирования требуют измерения и контроля своих параметров. В настоящее время решение задач измерения параметров волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) обеспечивают оптические рефлектометры, мультиметры и другие измерительные приборы, которые находятся на вооружении монтажных и эксплуатирующих подразделений.

Однако в современных ВОСС для этих целей все шире используются автоматизированные системы мониторинга.

В первую очередь, необходимо отметить, что объем передаваемой информации непрерывно увеличивается. Современная техника временного и спектрального мультиплексирования обеспечивает скорость передачи в канале более 40 Гбит/с, а число каналов передачи в одном оптическом волокне (0В) может достигать до 100 спектрально-мультиплексированных каналов.

Вторым важнейшим следствием развития ВОЛС является увеличение длины регенерационных участков за счет развития техники широкополосных усилителей оптического сигнала.

Совершенствование технологии увеличило срок службы ВОЛС, что при постоянном высоком приросте и минимальном выводе из эксплуатации обеспечило непрерывный количественный их рост.

Суммируя, отметим следующие особенности современного состояния ВОСС:

Наблюдается значительный рост числа функционирующих ВОЛС;

Усложняется топология волоконно-оптических сетей;

Информационная емкость ВОЛС непрерывно увеличивается;

Увеличиваются доля информации и значимость трафика, передаваемых по ВОЛС;

Растет цена простоя ВОЛС при авариях.

ВОЛС становятся всеобъемлющими, все более сложными, увеличивается значимость этих систем. Поэтому повышение их надежности приобретает все более важное значение.

Проблема надежности ВОЛС охватывает широкий круг вопросов и по своей сути является комплексной. Ее решение требует применения соответствующих методик оценки, расчета и контроля различных параметров оптических кабелей (ОК) и показателей надежности ВОЛС. Надежность ВОЛС зависит от различных конструктивно-производственных и эксплуатационных факторов. К первым относят факторы, связанные с разработкой, проектированием и изготовлением ОК и других вспомогательных изделий и устройств, входящих в состав ВОЛС. Ко вторым - все факторы, влияющие на надежность ОК в процессе его прокладки, монтажа и последующей эксплуатации.

Одним из основных эксплуатационных факторов, позволяющих прогнозировать ухудшение характеристик оптических волокон и обеспечивать требуемый уровень надежности ВОЛС, является непрерывный мониторинг ОК ВОЛС. При этом системы мониторинга ОК ВОЛС должны предусматриваться уже на этапе планирования и проектирования современных цифровых сетей связи. Это особенно важно и актуально для ВОЛС на воздушных линиях электропередачи (ВОЛС-ВЛ), применяемых при создании больших корпоративных сетей связи крупными энергокомпаниями. Такие ВОЛС-ВЛ имеют очень высокую надежность, но при этом в случае аварии требуют значительных затрат времени и материально-технических ресурсов на проведение аварийно-восстановительных работ.

Именно поэтому системы непрерывного мониторинга оптических волокон в ОК ВОЛС приобретают особую значимость при построении современных цифровых мультисервисных сетей.

Целью дипломного проекта является модернизация магистральной сети связи на участке Сосногорск - Лабытнанги с применением цифровых волоконно-оптических систем передачи.

Первоначально сеть передачи данных дороги была построена на аналоговых проводных линиях связи с использованием каналов тональной частоты и максимальной скоростью на магистральных каналах связи 24 кбит/с.

1. ТЕХНИКО-ЭКСПЛУТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ осн ащенности участка проектирования

Проектируемый участок обслуживается Сосногорским отделением Северной железной дороги. Протяженность данного участка со всеми ответвлениями составляет чуть меньше 900 км. Схема проектируемого участка с перегонами показана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема проектируемого участка

Сегодня Сосногорское отделение является крупнейшим структурным подразделением Северной железной дороги: 2588,8 километра развёрнутой длины главных путей, соединяющих все города Республики Коми и Ямало-Ненецкий АО с «большой землёй», 2040 стрелочных переводов, 140 мостов, 108 железнодорожных переездов, 100 станций, 3 локомотивных и 2 вагонных депо, 9 дистанций пути, 4 дистанции сигнализации и связи, 2 дистанции гражданских сооружений, водоснабжения и водоотведения, 3 дистанции энергоснабжения, 5 восстановительных поездов, 4 путевые машинные станции, дирекция по обслуживанию пассажиров.

В соответствии с программой экономического и социального развития Республики Коми на 2006 - 2010 годы и на период до 2015 года предполагается вдвое увеличить грузооборот на Сосногорском отделении Северной железной дороги. Долгосрочная программа предусматривает увеличение промышленного производства к 2015 году по сравнению с 2005 годом более чем в 1,5 раза.

В конце 2010 завершено строительство волоконно-оптической линии связи на Воркутинском направлении Северной дороги. Волоконно-оптический кабель и смонтированная на каждой станции аппаратура цифровых систем передачи данных введены в эксплуатацию на самом северном участке Сосногорск - Воркута протяжённостью 700 км. Прокладка ВОЛС на участке Сосногорск - Воркута велась с 2007 года. На полигоне до станции Инта волоконно-оптический кабель типа ОКМС-А-6(2,4)Сп-24(2) укладывали в полосе отвода непосредственно в теле земляного полотна. Севернее на участке Инта - Воркута кабель типа ДПТ-024Т04-06-25,0/0,4-Хподвешивали на опоры линии электропередачи.

ОКМС-А-6(2,4)Сп-24(2) - кабель диэлектрический самонесущий с внешней оболочкой из полиэтилена, с силовыми элементами из арамидных нитей, внутренней оболочкой из полиэтилена, с 6 оптическими модулями с номинальным внешним диаметром 2,4мм, скрученных вокруг стеклопластикового прутка, с 24 стандартными одномодовыми оптическими волокнами.

ДПТ-024Т04-06-25,0/0,4-Х - Оптический кабель марки ДПТ является полностью диэлектрическим изделием, основное применение которого - размещения на объектах электроэнергетики, при повышенном уровне внешних электромагнитных воздействий, а так же в качестве подвески на опорах линий связи, контактной сети железных дорог и линий электропередач.

Оперативно технологическая связь(ОТС) на участке Сосногорск- Лабытнанги с начала 2011 работает по волоконно-оптической линии связи на базе мультиплексора СМК-30, однако магистральная связь по прежнему осуществляется по двум симметричным кабелям МКПАБ - 7x4x1,05+5x2x0,7+1x0,7 с использованием аналоговых систем передачи П-306 и К-60п. Схема организации магистральной сети связи на базе аналоговой аппаратуры показана на рисунке 1.2. Для организации магистрального сегмента связи по ОК зарезервировано с 5 по 8 ОВ, а также не задействованы ОВ №№ 15,16.

1.2 Современные волоконно-оптические системы передачи

1.2.1 Стандартные ВОСП

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) - синхронная цифровая иерархия - технология передачи высокоскоростных данных на большие расстояния с использованием в качестве физической среды проводных, оптических и радиолиний связи. Данная технология пришла на смену PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), которая обладала существенным недостатком: сложностью выделения из высокоскоростных потоков низкоскоростных трибутарных каналов. Причина заключается в том, что потоки более высокого уровня в PDH получаются путем последовательного мультиплексирования. Соответственно, для выделения потока необходимо развертывать весь поток, т.е. проводить операцию демультиплексирования. При этом придется устанавливать дорогостоящее оборудование в каждом пункте, где необходима такая процедур, что значительно увеличивает стоимость строительства и эксплуатации высокоскоростных линий PDH. Технология SDH призвана решить эту проблему. Скорости для SDH уже не ограничиваются 500 Мбит/сек, как это было в PDH. Пример сети SDH с промежуточным извлечением потока Е1 из потока STM-4 показан на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 - Схема построения сети SDH

Рассмотрим принципы построения синхронной цифровой иерархии. Скорость самого медленного цифрового потока в SDH, получившего название STM-1, составляет 155,52 Мбит/сек. Вся полезная нагрузка передается в, так называемом, виртуальном контейнере VC. Информация может быть загружена либо непосредственно в контейнер, либо если речь идет о потоках PDH, то используются дополнительные промежуточные контейнеры, возможно не с одним уровнем вложения. В любом случае в итоге, вся информация должна быть размещена в пределах виртуального контейнера STM-1.

К каждому виртуальному контейнеру добавляется заголовок, который несет в себе служебную информацию: адресную информацию, информацию для обнаружения ошибок, данные о полезной нагрузке и т.д. Контейнеры всегда имеют фиксированную длину. Для получения более высокой скорости применяется мультиплексирование 4-х потоков STM-1 в один поток STM-4.

Таким образом, удается получить скорость 622,08 Мбит/сек. Для получения еще большей скорости применяется еще одно мультиплексирование четырех STM-4 в один поток STM-16, для передачи которого требуется скорость 2488,32 Мбит/сек и т.д. Общая схема увеличения скорости: четыре STM-N мультиплексируются в один STM-4хN. В отличие от PDH общая схема мультиплексирования неизменна для любых скоростей. В таблице 1 ниже представлены первые шесть уровней иерархии SDH.

Таблица 1.1 - Уровни иерархии SDH

Обозначение потока SDH	Скорость потока, Mбит/с

Причем SDH не ограничена STM-1024. На текущий момент основным ограничением для повышения скорости SDH являются максимально возможные скорости существующих технологий передачи данных. Теоретически, цифровую синхронную иерархию можно продолжать и дальше до бесконечности. Преимущественно SDH используется при строительстве магистральных линий связи.

1.2.2 ВОСП нового поколения

С развитием компьютерных сетей, Интернета, технологий передачи данных (FR, ATM и т.д.) инфраструктуру транспортных сетей на основе SDH все чаще применяют для организации цифровых каналов сетей передачи данных (т.е. строят наложенные сети поверх SDH). Недостатки использования «классического» SDH для передачи данных наиболее остро стали проявляться при необходимости предоставления широкополосных услуг связи локальных сетей.

Во-первых, это необходимость в преобразовании интерфейсов LAN (Ethernet) к интерфейсам SDH (E1, E3, STM-1, STM-4 и т.д.), используя промежуточные устройства, такие, как FRAD, ATM IAD, IP маршрутизаторы и т.д. Во-вторых, небольшой ряд возможных скоростей передачи данных (который к тому же слабо корелируется с рядом скоростей LAN: 10, 100, 1000 Мбит/с), значительно ограничивает возможности эффективного предоставления услуг, либо требует применения в подключаемом оборудовании дополнительных схем (например, инверсное мультиплексирование). Таким образом типичный результат при добавлении служб данных к традиционным SDH сетям -- увеличение сложности оборудования и повышение стоимости.

Для преодоления этих ограничений, производители SDH оборудования пошли по пути создания систем SDH следующего поколения (Next Generation SDH, NG SDH). Оборудование NG SDH имеет интегрированные интерфейсы передачи данных (в частности, Ethernet), а также использует новые технологии, которые позволяют более эффективно выделять требуемую полосу для служб данных и обеспечивать низкую стоимость внедрения этих технологий в уже существующие сети, так как поддержка дополнительной функциональности требуется только на граничных узлах сети.

Ethernet поверх SDH (EoS) -- самая распространенная реализация систем NG SDH. Так опрос Light Reading более 150 операторов, предоставляющих на своих сетях услуги Ethernet, показал, что подавляющее большинство (42%) приходится на Ethernet поверх SONET/SDH (на втором месте Ethernet поверх MPLS с 16%). Применение интерфейсов Ethernet в системах NG SDH естественно и закономерно:

Один и тот же физический интерфейс может работать в широком диапазоне скоростей, позволяя при необходимости изменять скорость подключения без замены оборудования;

Устраняется необходимость промежуточного преобразования интерфейсов при передаче данных из одной локальной сети в другую (а такой трафик составляет основной объем от всего трафика данных);

Значительно снижаются затраты на подключение.

На рисунке 1.4 приведена функциональная схема реализации служб Ethernet в рамках технологии NG SDH

Рисунок 1.4 - Функциональная схема Ethernet поверх SDH

Встроенный Ethernet коммутатор является опциональным, однако его наличие расширяет набор реализуемых в сети Ethernet служб. Встраиваемая в Ethernet коммутатор поддержка VLAN (802.1Q), технологии Q-in-Q (802.1ad), приоритезации кадров 802.1p в сочетании с GFP, VCAT, LCAS и остальными возможностями SDH позволяют строить региональные Ethernet сети (Metro-Ethernet) операторского класса. К таким дополнительным возможностям относятся схемы самовосстановления сети и средства эксплуатации, администрирования и обслуживания.

Технология Ethernet не имеет встроенных средств эксплуатации, администрирования и обслуживания (OA&M), обеспечивающих развитые средства диагностики, обнаружения и локализации аварий, мониторинг производительности. При реализации EoS эти функции обеспечиваются встроенными в SDH средствами OA&M. Это важно и критично для тех сетей и тех операторов, которые предоставляют услуги на основе SLA. Поэтому, если сравнивать сеть EoS с коммутаторами Ethernet поверх «темного волокна», то в последнем случае мы имеем дешевый и прямолинейный способ поддержки служб Ethernet, не оставляющий сомнений в том, за что придется платить. И если это домовая сеть, предоставляющая своим абонентам широкополосный доступ в Интернет, то такой подход вполне оправдан. Когда нам надо обеспечить надежный Ethernet транспорт для бизнес приложений (особенно в сочетании со службами выделенных каналов E1), то зачастую EoS наиболее эффективный способ.

Системы SDH следующего поколения -- многофункциональные мультисервисные платформы, предоставляющие множество услуг без дороговизны и сложности наложенных сетей..

1. 3 Системы удаленного мониторинга оптических волокон

Контролировать состояние и измерять параметры ВОЛС необходимо как в процессе монтажа, так и во время эксплуатации. Кроме того это требуется делать при авариях - для определения их причины и места, при ремонтных работах - для определения качества проведенных ремонтных работ, для профилактики - с целью предупреждения аварий и повышения надежности ВОЛС.

В процессе эксплуатации возникает необходимость контроля полного затухания тракта и затухания, вносимого сростками. В случае аварии, при обрыве ОК или ОВ, требуется быстро и точно определить место обрыва.

Для прогнозирования аварийных ситуаций необходимо проводить мониторинг состояния тракта и анализировать изменение его состояния, находить и анализировать существующие в нем неоднородности.

В настоящее время при измерении параметров оптического тракта наиболее распространенным является рефлектометрический метод. В методе импульсной рефлектометрии (OTDR) формируется короткий зондирующий оптический сигнал, который через оптический разветвитель вводится в исследуемое ОВ. Сигнал, отраженный на неоднородностях, поступает на фотоприемное устройство рефлектометра. Временной анализ отраженного сигнала обеспечивает фиксацию эволюции зондирующего сигнала вдоль ВОЛС с последующим определением параметров тракта.

Оптические рефлектометры позволяют измерять: общее затухание (дБ) и распределение затухания - погонное затухание в ОВ (дБ/км); затухания, вносимые неоднородностями (разъемные и неразъемные соединения, прочие неоднородности); координаты неоднородностей.

Следует отметить основные характеристики оптических рефлектометров:

Диапазон длин волн зондирующего излучения лямбда s: 0,85 и 1,31 мкм - для многомодовых 0В; 1,31, 1,55 и 1,625 мкм -для одномодовых ОВ;

Динамический диапазон измерений, который определяет максимальное затухание в измеряемом 0В при заданном времени усреднения;

Разрешение по расстоянию, обеспечивающее возможность различить две неоднородности на ОВ;

Ближняя зона нечувствительности;

Современные оптические рефлектометры представляют собой измерительные устройства с возможностями мощного персонального компьютера и обеспечивают измерение, обработку и накопление первичного отраженного сигнала; обработку, анализ и хранение рефлектограмм, а также возможность обмена информацией и дистанционного управления с помощью сетевых решений. С их помощью можно успешно решать задачи измерения параметров ВОЛС.

Интенсивное развитие современных телекоммуникационных сетей и необходимость обеспечения их безотказной работы выдвигают на первый план задачу централизованного документирования и контроля сетевого кабельного хозяйства с возможностью прогнозирования и минимизации времени устранения неисправностей возникающих в волоконно-оптических линиях связи. Наиболее эффективно данная задача решается с помощью автоматизированных систем администрирования волоконно-оптических кабелей, включающих систему удаленного контроля оптических волокон (Remote Fiber Test System -- RFTS), программу привязки топологии сети к географической карте местности, а так же базы данных оптических компонентов, критериев и результатов контроля.

Независимо от метода контроля оптических волокон, система должна обеспечивать:

Дистанционный автоматический контроль пассивных и активных оптических волокон кабелей;

Документирование волоконно-оптического кабельного хозяйства;

Автоматическое обнаружение неисправности ВОЛС с указанием ее точного местоположения на основе сравнения текущих и эталонных результатов измерения параметров ВОЛС;

Проведение измерений параметров оптических волокон в ручном режиме по запросу оператора системы;

Различные способы оповещения персонала о повреждении оптических кабелей (визуальная и звуковая сигнализация, автоматическая рассылка сообщений на пейджер, по заданным адресам электронной почты, по факсу);

Автоматический анализ изменения параметров оптических волокон во времени на основе накапливаемых в процессе мониторинга данных;

Для обеспечения функции управления процессом инсталляции ВОК должен быть предусмотрен удаленный доступ к системе по различным каналам связи с использованием портативного компьютера или рефлектометра со специальной функцией удаленного доступа;

Совместимость с Bellcore форматом хранения рефлектограмм. Эта функция предназначена для возможности загрузки в систему данных измерений, произведенных на сети с помощью рефлектометров различных фирм-производителей.

Система должна иметь возможность интеграции в общую сеть управления телекоммуникациями (TMN) сети связи оператора.

Важнейшей функции системы RFTS является то, что она постоянно автоматически ведет сбор и статистический анализ результатов тестирования оптических волокон сети. Статистический анализ с использованием корреляционных, многофакторных методов, а также современных нейросетевых методов дает возможность обнаруживать и прогнозировать неполадки волокна задолго до того, как они приведут к серьезным проблемам в сети.

проектирование волоконный оптический связь

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Сравнительный анализ оборудования NG - SDH

В настоящее время на российском рынке представлены четыре системы RFTS, выпускаемые ведущими мировыми производителями подобного оборудования

В настоящее время на российском рынке производителей оборудования NG-SDH представлен несколькими основными компаниями. Выделим три основных производителя.

Производитель: Alcatel-Lucent

Мультиплексор Metropolis AMU 1655:

Модульный мультиплексор с поддержкой Gigabit Ethernet over SDH и защитой матрицы кроссконнектов.

Тип/класс: Мультиплексор Metropolis AMU 1655

Основные технические характеристики: Два типа корзин (с 1 или с 4 трибутарными слотами). Поддержка до 4 интерфейсов STM-16, до 8 интерфейсов STM-4/1 на основных платах. Различные типы трибутарных плат, 63 E1 на одной трибутрной плате, поддержка Gigabit Ethernet over SDH. Поддержка интерфейсов CWDM и одноволоконных интерфейсов.

Область применения: Универсальный мультиплексор -- Доступ, Магистральные и Городские транспортные сети.

Преимущества и отличительные особенности: Защита матрицы кроссконектов. Основные платы включают матрицу, контроллер и 4 порта SDH. Уникальная компактность в своем классе -- 8 систем в конструктиве 2,2 м на 300 мм.

63 порта E1 (варианты 120 и 75 Ом) трибутарная плата 2xSTM-4 или 8хSTM-1 (SFP)

2Ч10/100 Base-T+ 4 x E1 (120 & 75 Ohm)

2Ч10/100/1000 Base-T или 2 x GBE (SX и LX на основе SFP)+4 x E1 (120 & 75 Ohm)

4Ч10/100 Base-T + 32 x E1 (120 & 75 Ohm)

Любая интерфейсная плата занимает один интерфейсный слот любого варианта полки. Поддерживаются платы 1643AM-AMS через адаптер.

Производитель: Lucent Technologies

Мультиплексор и система передачи WaveStar ADM 16/1 предназначен для организации каналов STM-16 в городских и магистральных сетях. WaveStar ADM 16/1 может использоваться как терминальный мультиплексор 1+1 и 1x0, мультиплексор ввода-вывода, локальный WaveStar® ADM 16/1кросс-коммутатор.

Одной из главных функциональных возможностей WaveStar® ADM 16/1 является ввод/вывод и гибкая кросс-коммутация потоков 2 Мбит/с непосредственно на уровне STM-16. Поддерживаются механизмы защиты, MS-SPRing, DNI, VC-SNC/N, MSP.

С установленной картой WaveStar® TransLAN™ мультиплексор WaveStar ADM 16/1 выполняет функции мультисервисного сетевого элемента с поддержкой стандартов IEEE 802.1q и IEEE 802.1p, обеспечивая высокоэффективный транспорт данных и голоса по каналам SDH. Мультиплексор поддерживает интерфейсы: DS1, E1, E3, DS3, E4, 10/100 Base-T Ethernet, STM-0, STM-1, STM-4, STM-16 и подключение к системам DWDM.

Основные характеристики:

Основным функциональным элементом системы является матрица кросс-коммутации 64 x 64 HOVC и 32 x 32 LOVC, которая обеспечивает гибкую маршрутизацию линия-линия, линия-триб, триб-триб. Матрица поддерживает кросс-коммутацию на уровнях VC-12, VC-3 и VC-4(-4c). Высокая степень интеграции позволяет осуществлять в одной субстойке ввод-вывод следующих потоков: 504x1,5 Мбит/с, 504x2Мбит/с, 48x34 Мбит/с, 96x45 Мбит/с, 96xSTM-0, 64x10/100 BASE-T Ethernet, 32x140 Мбит/с, 32xSTM-1 и 8xSTM-4.

Единая платформа для применения в сетях STM-16, STM-4 и STM-1.

Единый сетевой элемент для соединения колец STM-16, STM-4,STM-1.

Поддержка протокола сообщений синхронизации ETSI

Преобразование AU-3/TU-3.

Интегрированный оптический усилитель и предусилитель.

Резервирование ключевых блоков.

Сетевое управление: WaveStar® ITM-SC, Navis® Optical NMS.

Производитель: Натекс

FlexGain A2500 - полнофункциональный мультиплексор выделения/добавления уровня STM-16, который может быть использован для создания сетей кольцевой и линейной топологии с интерфейсами STM-1, STM-4/ STM-4c, STM-16/STM-16c и 1000 Base SX Gigabit Ethernet. Мультиплексор A2500 приходится «старшим братом» мультиплексору A155 и предназначен для построения магистральных сетей уровня STM-16. В мультиплексоре предусмотрены аппаратное резервирование основных блоков (питания, кросс-коммутации) и резервирование любых интерфейсов с равной скоростью по схеме 1:1. Мультиплексор также имеет весь диапазон оптических приемопередатчиков на различные скорости и расстояния. Интерфейс Gigabit Ethernet, поддерживающий функции QoS VLAN, позволяет использовать мультиплексор для построения магистральных сетей передачи данных.

Шасси мультиплесора FlexGain A2500 Extra выполнено в 19” стандарте и предназначено для размещения в телекоммуникационную стойку или шкаф. В шасси установлены основные модули оборудования: модуль управления, модуль кросскоммутационной матрицы, модуль питания и блок вентиляторов. Дополнительно предусмотрена установка двух плат агрегатных интерфейсов (STM-16) и восьми плат компонентных интерфейсов.

Интерфейсы компонентных потоков: Е1, Е3, STM-1 (электрические), STM-1 (оптические), STM-4/STM-4c, Gigabit Ethernet с возможность расширения до STM-16/STM-16c.

Мультиплексоры серии FlexGain имеют встроенные HTTP-серверы и SNMP-агенты для локального и сетевого управления. Каждый мультиплексор оборудован полноценным IP-маршрутизатором, поддерживающим протоколы RIP и OSPF. IP-данные передаются через стандартные DCC байты SDH-заголовков. Мультиплексоры имеют многоуровневую систему авторизации, что обеспечивает защиту от случайного проникновения злоумышленников в настройки мультиплексора. Каждый мультиплексор в сети имеет уникальный IP-адрес, что позволяет отказаться от использования внешнего программного обеспечения для управления мультиплексорами. Данный мультиплексор идеально подходит пря проектирования магистральных NG-SDH сетей, поэтому мы и выбираем его проектирования сети нашего участка.

2.2 Техническое описания мультиплексора FlexGain A2500 Extra

Оборудование FlexGain A2500 Extra использует все преимущества технологии SDH. Данное оборудование представляет собой многофунциональный мультиплексор добавления/выделения и обладает многообразными интерфейсами (включая передачу сигналов на скоростях 2 Мбит/с, 34 Мбит/с, 45 Мбит/с, 155 и 622 Мбит/с, скорость может быть увеличена до 2,48 Гбит/с). Используя интерфейсы STM-4c, STM-16c и Gigabit Ethernet, FlexGain A2500 Extra позволяет объединить локаные/корпоративные/глобальные сети и обеспечить высокий уровень защиты трафика. Схема организации связи при помощи FlexGain A2500 Extra показана на рисунке 2.1.

Во многих странах мира скорость STM-16 является эталонной для магистральных сетей. Оборудование FlexGain A2500 Extra может быть использовано для построения такого вида сетей. Используя оптические усилители с помощью оборудования FlexGain A2500 Extra можно передавать информацию на достаточно большие расстояния, также FlexGain A2500 Extra может работать совместно с оборудованием, использующим технологию волнового уплотнения DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing - мультиплексирование по длине волны высокой плотности).

Рисунок 2.1 - Схема применения НАТЕКС FlexGain A2500 Extra

Технические характеристики занесены в таблицы 2.1 и 2.2

2.3 Расчетная часть

2.3.1 Расчет и оптимизация длины регенерационного участка

Количество регенераторов, которые необходимо установить на линии, найдем по формуле:

где: l - длина линии, км,

l ру - максимальная длина регенерационного участка для выбранной аппаратуры, км.

Элементарный кабельный участок - вся физическая среда передачи между соседними окончаниями участка. Окончание участка - граница, выбранная условно в качестве стыка оптического волокна с регенератором.

Точка S - линейная сторона оптического шнура на оптическом кроссе в точке окончания участка на передающей стороне.

Точка R - линейная сторона оптического шнура на оптическом кроссе в точке окончания участка на приемной стороне.

Для расчета и оптимизации длины регенерационного участка руководствуются двумя параметрами: суммарным затуханием регенерационного участка и дисперсией оптического волокна.

Если исходить из затухания с учетом всех потерь, имеющих место в линейном тракте, то расчетная формула длины регенерационного участка выглядит следующим образом:

l ру (Эп - рс nрс - нс nнс - t - B)/(+ нс /lc) (2.2)

Здесь: Э п - энергетический потенциал ВОСП, дБ, определяемый как разность мощности оптического сигнала на выходе Рвых =2 дБм (таблица 1.3) и входе Рвх= -28 дБм (таблица 1.3) указанных в технических характеристиках аппаратуры ВОСП:

Э п = Рвых - Рвх =- 2 - (- 28) = 26 дБм,;

- коэффициент затухания оптического волокна: = 0,20 дБ/км для л=1,55мкм Параметры оптического волокна представлены в таблице2.3;

Таблица 2.3 -Технические параметры оптического волокна SMF-28™CPC6

Параметр	Значение
Рабочая длина волны, нм
Коэффициент затухания, дБ/нм, не более:
На длине волны 1310 нм
На длине волны 1550 нм
Удельная хроматическая дисперсия:
На длине волны 1310 нм
На длине волны 1550 нм
Результирующая удельная полоса пропускания, МГц·км:
На длине волны 1310 нм
На длине волны 1550 нм
Коэффициент хроматической дисперсии, пc/нм·км, не более:
В интервале длин волн (1530-1565) нм
Наклон дисперсионной характеристики в области длины волны нулевой дисперсии, пс/нм 2 ·км, не более:
В интервале длин волн (1285-1330) нм
Диаметр модового поля, мкм;
На длине волны 1310 нм
На длине волны 1550 нм
Геометрия стекла:
Собственный изгиб волокна
Диаметр отражающей оболочки Неконцентричность сердцевины	125,0±1,0 мкм
Некруглость оболочки

n рс - число разъёмных соединителей (установлены на вводе и выводе оптического излучения в ОВ) nрс = 2;

рс - потери в разъёмном соединителе дБ (таблица 2.4);

n нс - число неразъёмных соединителей на участке регенерации,

Потери в неразъемных соединениях (таблица 2.5), дБ Потери в неразъемных соединениях определяются из характеристик сварочного аппарата, которым было произведено соединение волокон. Технические характеристики сварочного аппарата представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.4 - Технические характеристики оптических соединителей SC для одномодовых волокон SMF

Внешний вид
Обозначение
Физические характеристики
Тип соединения (фиксация)	Защелка с фиксатором (дизайн push-pull)
Стыковка	Скругленный торец, физический контакт, плавающий наконечник, конструкция без утягивания кабеля
Оптические характеристики
Вносимые потери:
Обратные потери:

Таблица 2.5 - Технические характеристики сварочного аппарата Fujikura FSM-30S

Типы свариваемых волокон	SMF, GI, DS, GS, ED
Средние потери на сварном соединении:
Функция внесения потерь в месте сварки	Преднамеренное внесение потерь в диапазоне от 0.5 до 20 дБ с шагом 0.5 дБ для создания затухания в линии
Коэффициент отражения от сварного соединения:	не более -60дБ
Длина зачищаемых волокон:
при покрытии волокна 0.25 мм
покрытии волокна 0.9 мм
Программы сварки:	4 стандартных и 30 изменяемых
Метод просмотра места сварки:	Телекамера и 4-х дюймовый ЖКИ дисплей
Проверка механической прочности места сварки:	Растягивающее усилие 200 гр, дополнительный тест 450 гр
Электропитание:	сеть переменного тока(85-265В) постоянного тока (10-15В) АКБ FBR-5 (12В)
	210х187х173 мм
	8.0 кг (сварочный аппарат) и 4.0 кг (кейс)

t - допуск на затухание потерь оптического волокна с изменением температуры;

В - допуск на затухание потерь, связанных с ухудшением характеристик компонентов регенерационного участка со временем;

l c - строительная длина кабеля.

Расчёт проводится для всего тракта передачи.

Так как у нас мультиплексоры расположены на крупных станциях: Сосногорск, Ираель, Печера, Инта, Сивая Маска, Воркута, Лабытнанги, наш проектируемая сеть связи разбивается на несколько участков. Рассчитаем регенерационные участи для каждого отдельно.

1) Сосногорск - Ираель = 117,2 км

2)Ираель - Печера = 132 км

3)Печера - Инта = 180 км

4)Инта - Сивая Маска = 141 км

5)Сивая Маска - Воркута = 130 км

6)Сивая Маска- Лабытнанги = 194км

Определим число число неразъёмных соединителей на рассматриваемых участках:

где l c = 4 км - строительная длина кабеля.

Допуски на потери от старения во времени элементов в зависимости от комбинации источников и приемников излучения возьмем из таблицы 1.3.

Допуски на потери бв =4 дБ

Определим длину регенерационного участка по формуле 2.2 для каждого участка:

1) lру? (26- 0,5·2 - 29·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 75,4 км

2) lру? (26- 0,5·2 - 32·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 74,9 км

3) lру? (26- 0,5·2 - 44·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 72,5 км

4) lру? (26- 0,5·2 - 34·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 74,4 км

5) lру? (26- 0,5·2 - 31·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 75 км

6) lру? (26- 0,5·2 - 47·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 72 км

Так как L > l ру, значит необходимо применение регенераторов (ЛР). Подсчитаем число регенераторов для каждого участка по формуле 2.1

Всего необходимо 8 регенераторов.

Правильность выбора регенерационного участка проверим с учетом дисперсионных свойств оптического волокна. Максимальная длина регенерационного участка с учётом дисперсии ОВ выбирается из условия:

l max 0,25/В,(2.3)

где В - скорость передачи информации; В=2,488·10 9 бит/с;

- среднеквадратичное значение дисперсии выбранного оптического волокна, с/км.

Для одномодовых волокон величина находится из соотношения:

= К·? л· н , (2.4)

где К = 10 -12

л - ширина полосы оптического излучения;

н - нормированная среднеквадратичная дисперсия.

= К·? л·н = 10 -12·0,2·3 = 0,6·10 -12 с/км

l max 0,25/0,6·10 -12 ·2,488·10 9 = 167,4 км

Длина регенерационного участка, полученная на основе этого расчёта, должна быть:

l ру? l max ? 167,4 км

Рассчитанные ранее l ру удовлетворяет данному условию.

2.3. 2 Определение отношения сигнал/шум

Отношение сигнал/шум или вероятность ошибки, отводимые на длину регенерационного участка для цифровой волоконно-оптической системы связи определяется по формуле:

(2.5)

где - вероятность ошибки, приходящаяся на 1 км оптического линейного тракта (для магистральной сети 10 -11 , для внутризоновой 1,67·10 -10 , для местной 10 -9). Для расчетов возьмем наибольший регенерационный участокl ру =75 км

Для проектируемой ВОЛС:

2 . 3. 3 Расчет надежности системы

По теории надежности отказы рассматриваются как случайные события. Интервалом времени от момента включения до первого отказа является случайной величиной, называемой «время безотказной работы».

Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее t , обозначается и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0…. Вероятность противоположного события - безотказной работы на этом интервале - равна:

Удобной мерой надежности элементов и систем является интенсивность отказов, представляющая собой условную плотность вероятности отказов в момент, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями и существует взаимосвязь.

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна. В этом случае:

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как математическое ожидание случайной величины «время безотказной работы».

час -1 . (2.9)

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов:

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов.

Пусть,… - вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0… t , n - количество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов:

где - интенсивность отказов системы, час -1 ;

Интенсивность отказа i - го элемента, час -1 .

Среднее время безотказной работы системы определяется:

, час . (2.12)

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых систем относится коэффициент готовности, который определяется по формуле:

где - среднее время восстановления элемента (системы), он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Линейный тракт, в общем случае, состоит из последовательно соединенных элементов (кабель, НРП, ОРП - обслуживаемый регенерационный пункт), каждый из которых характеризуется своими параметрами надежности, и отказы в первом приближении происходят независимо, поэтому для определения надежности магистрали можно использовать приведенные выше формулы.

В нашем случае линейный тракт состоит из последовательно соединенных участков кабеля и мультиплексоров (ОРП). При проектировании ВОЛС должна быть рассчитана ее надежность по показателям:

коэффициент готовности и наработка на отказ. При этом полученные данные должны сопоставляться с показателями надежности для соответствующего типа сети: местная, внутризоновая, магистральная.

коэффициент готовности оборудования линейного тракта для магистральной линии максимальной протяженности = 1400 км должен быть больше 0,99; наработка на отказ должна быть более 350 часов (при времени восстановления ОРП или оконечного пункта (ОП) менее 0,5 часа и времени восстановления оптического кабеля менее 10 часов).

Интенсивность отказов линейного тракта определяют как сумму интенсивностей отказов НРП, ОРП и кабеля:

где - интенсивности отказов НРП и ОРП;

Количество НРП и ОРП;

Интенсивность отказов одного километра кабеля;

L - протяженность магистрали.

А так как кабельная магистраль не содержит НРП, то интенсивность отказов НРП не учитываем.

Средняя по России интенсивность отказов 1 км оптического кабеля равна =3,8810 -7 час -1 . Согласно техническому описанию, наработка на отказ мультиплексора аппаратуры FlexGain A2500 Extra равна 20 годам или 175200 часов, откуда интенсивность отказов будет равна.Значения необходимых для расчетов параметров возьмем из таблицы 2.6

Таблица 2.6 - Показатели надежности

Определим среднее время безотказной работы линейного тракта:

Вероятность безотказной работы в течение суток часа:

В течение недели часов:

В течение месяца часов:

Рассчитаем коэффициент готовности. Предварительно найдем среднее время восстановления связи по формуле:

,ч (2.15)

где - время восстановления соответственно НРП, ОРП и кабеля.

Теперь найдем коэффициент готовности:

Расчёты вероятности безотказной работы занесём в таблицу 2.7

Таблица 2.7 - Данные расчета вероятности безотказной работы

В результате расчетов можно сделать вывод, что проектируемая магистральная сеть связи способна выполнять заданные функции с необходимым качеством.

2. 4 Разработка схемы организации магистрального сегмента сети связи

2.4.1 Размещение аппаратуры магистральной сети связи

Мультиплексоры на проектируемом участке расположены на крупных станциях: Сосногорск, Ираель, Печера, Инта, Сивая Маска, Воркута, Лабытнанги. Расположим регенераторы таким образом чтобы длина регенерационного участка не превышала расчетные, полученные в пункте 2.3.1. Результаты занесем в таблицу 2.8.

Таблица 2.8 - Регенерационные участки.

	Тип оборудования	Расстояние регенерационого участка, км
Сосногорск	Мультиплексор
	Регенератор
	Мультиплексор
Каджером	Регенератор
	Регенератор
	Мультиплексор
	Регенератор
	Регенератор
	Мультиплексор
Бугры полярные	Регенератор
Сивая Маска	Мультиплексор
	Регенератор
	Мультиплексор
	Регенератор
	Регенератор
	Регенератор
Лабытнанги	Мультиплексор

На станции Чум ставим два регенератора, потому что там идет ответвление на станцию Лабытнанги. Так как на участках Ираель - Печера и Чум - Лабытнанги перегоны не позволяют нам добиться выполнения неравенства (2.2) ставим дополнительно еще по одному регенератору. Схема организации магистральной сети связи показана на рисунке 2.1.

2.4.2 Расчет и построение диаграммы уровней передачи

При проектировании и эксплуатации системы связи необходимо знать величины уровней сигнала в различных точках тракта передачи. Чтобы охарактеризовать изменения уровня сигнала вдоль линии связи используют диаграмму уровней - график, который показывает распределение уровней вдоль тракта передачи.

Для построения диаграммы уровней необходимо рассчитать ослабление всех регенерационных участков по формуле:

, (2.16)

где - уровень мощности на приеме, ;

- уровень мощности источника излучения (таблица 2.2), = -2;

- потери в разъемном соединении (таблица 2.4), =0,5;

- количество разъемных соединений;

- потери в неразъемных соединениях (таблица 2.5), =0,04;

- количество неразъемных соединений;

- коэффициент затухания ОВ(таблица 2.3), =0,2.

По схеме организации магистральной сети связи на рисунке 2.1 находится 14 участков регенерации. Результаты расчетов представлены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Расчет ослаблений регенерационных участков

Регенерационный участок	Длина регенерационного участка, км	Количество неразъемных соединений	Уровень мощности на приеме, дБ
Сосногорск - Седь-Вож
Седь-Вож - Ираель
Ирель-Каджером
Каждером-Кожва
Кожва-Печера
Печера-Янью
Янью-Кожим
Кожим-Инта
Инта-Бугры Полярные
Бугры полярные-Сивая Маска
Сивая Маска-Чум
Чум-Воркута
Чум-Хорота
Хорота-Собь
Собь-Лабытнанги

На основании полученных расчетов строим диаграмму уровней рисунок 2.2

Рисунок 2.2 Диаграммы уровней на участках Сосногорск-Воркута и Чум-Лабытнанги

Исходя из полученных результатов, делаем вывод, что полученные уровни на приеме не ниже минимального уровня приема, а значит и регенераторы расставлены верно.

2.5 Разработка схемы удаленного мониторинга оптических волокон

2.5.1 Общие и специальные требования к системам RFTS крупных ВОСС

Система RFTS должна предусматривать возможность наращивания (вместе с развитием сети) и перехода на новые методы измерений при использовании новых сетевых технологий, например, технологии плотного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing). Поэтому система RFTS должна иметь полностью модульную архитектуру.

Система RFTS должна предусматривать возможность альтернативной передачи результатов тестирования волокон ОК по резервным каналам, например - уже существующим низкоскоростным каналам связи, а модули RTU системы должны “уметь” работать в автономном режиме, сохраняя локально результаты измерений каждого волокна и передавая информацию на центральный сервер периодически по независимым каналам связи по заранее заданной программе.

Разработка схемы организации инфокоммуникационной сети связи железной дороги. Расчет параметров волоконно-оптических линий связи. Выбор типа волоконно-оптического кабеля и аппаратуры. Мероприятия по повышению надежности функционирования линий передачи.

курсовая работа , добавлен 28.05.2012

Общая характеристика оптоволоконных систем связи. Измерение уровней оптической мощности и затухания. Системы автоматического мониторинга. Оборудование кабельного линейного тракта. Модернизация волоконно-оптической сети. Схема оборудования электросвязи.

дипломная работа , добавлен 23.12.2011

Инженерно-техническое обоснование создания сети DWDM на действующей магистральной цифровой сети связи (МЦСС) ОАО "РЖД". Расчет качества передачи цифровых потоков в технологии DWDM. Обоснование выбора волоконно-оптических линий связи. Анализ оборудования.

дипломная работа , добавлен 26.02.2013

Конструкция волоконно-оптической кабелей связи. Использование системы передачи ИКМ-30. Технические характеристики ОКЗ-С-8(3,0)Сп-48(2). Расчет длины регенерационного участка. Проектирование первичной сети связи на железной дороге с использованием ВОЛС.

курсовая работа , добавлен 22.10.2014

Создание магистральной цифровой сети связи. Выбор кабеля и системы передачи информации. Резервирование канала приема/передачи. Принципы разбивки участка на оптические секции. Определение уровней мощности сигнала, необходимого для защиты от затухания.

курсовая работа , добавлен 05.12.2014

Цифровизация участка сети связи с использованием SDH технологии. Выбор трассы волоконно-оптического кабеля; расчет длины регенерационного участка, мультиплексный план. Разработка схемы организации связи, синхронизация сети. Линейно-аппаратный цех.

курсовая работа , добавлен 20.03.2013

Преимущества оптических систем передачи перед системами передачи, работающими по металлическому кабелю. Конструкция оптических кабелей связи. Технические характеристики ОКМС-А-6/2(2,0)Сп-12(2)/4(2). Строительство волоконно-оптической линии связи.

курсовая работа , добавлен 21.10.2014

Перспектива развития волоконно-оптических систем передачи в области стационарных систем фиксированной связи. Расчет цифровой ВОСП: выбор топологии и структурной схемы, расчет скорости передачи, подбор кабеля, трассы прокладки и регенерационного участка.

Интеграция телефонного трафика с трафиком ПД уже стала реальностью. Учрежденческие АТС в настоящее время могут быть использованы для работы в мире сетей интегрированной передачи разнотипного трафика. Имеются реальные возможности для практического воплощения в жизнь этой идеи. Таким образом, уже работающие традиционные У АТС можно постепенно интег рировать в инфраструктуру СПД. Радикальный подход, основанный на полной их замене не всегда можно считать оптимальным.

Выпуск нового оконечного оборудования, соответствующего рекомендации Н.323, так называемых Ethernet-телефонов и другого телефонного оборудования, ориентированного на работу в сетях IP вероятно приведет к постепенной замене традиционных классических УАТС. Однако, несомненно, пройдут годы, прежде чем эта новая техника сможет обеспечить не только соответствующий уровень сервиса, но и гарантирует тот же уровень надежности, какой гарантируют телефонные системы.

С задачей интеграции двух потоков - телефонного и ПД - в настоящее время может столкнуться любое предприятие, у которого имеется центральный офис и несколько разбросанных (например, по стране) филиалов. Сотрудники филиалов должны иметь возможность доступа к центральной БД. Для этого создается охватывающая все филиалы территориально распределенная КС, которая может быть основана на выделенных линиях, виртуальных каналах Frame Relay или ATM. В каждом филиале имеется своя собственная УАТС. Интеграцию потока телефонного сообщения и потока данных можно начать с организации передачи телефонного трафика между филиалами и основным офисом по СПД. Решение этой задачи может позволить отказаться от дорогостоящих служб традиционной междугородной и международной телефонной связи. 1

По мере того, как операторы прокладывают все больше оптоволоконных линий дальней связи, стоимость пропускной способности каналов стремительно снижается. На этом фоне объем трафика данных ежегодно увеличивается примерно в три раза. 2

В целом технология IP-телефонии оправдывает возлагавшиеся на нее надежды по существенному снижению расходов на дальнюю телефонную связь и расширению возможностей коммутационных систем. Однако, в настоящее время только компания Cisco Systems имеет все необходимое оборудование для создания комплексной системы 1Р-телефонии.

Быстрый переход к телефонной системе Cisco, полностью построенной на IP-технологиях, предоставляет значительные выгоды, связанные с повышением производительности труда сотрудников и снижением расходов на обслуживание систем связи.

Однако существует достаточно много аргументов и в пользу постепенного внедрения IP-телефонии на ВСС, которое предлагают фирмы Nortel Network и Lucent Technologies.

Эти фирмы являются крупнейшими производителями традиционных коммутационных систем УАТС и, возможно, именно поэтому рассматривают внедрение IP-телефонии как процесс эволюционный. Обе компании предлагают решения, сохраняющие значительную часть традиционного телефонного оборудования. Таким образом, для подключения УАТС к магистральной сети предприятия оказываются необходимыми только IP-интерфейсы. А это позволяет сохранить для пользователей весь богатый набор сервисных возможностей традиционных УАТС, правда сохраняя при этом высокие расходы на их обслуживание.

Говорить о широкомасштабном внедрении систем телефонной связи с использованием IP-технологий на всех участках вероятно рано, но компании малого и среднего бизнеса могут посчитать для себя выгодным полностью заменить офисные УАТС и обычные ТА на IP-системы: телефоны, шлюзы и привратники (gatekeeper).

Новые IP-телефонные системы могут стать хорошей заменой традиционным УАТС в рабочих группах и небольших офисах. Их можно эксплуатировать совместно с существующими телефонными станциями, что позволяет постепенно переходить от традиционной к 1Р-телефонии.

По внешнему виду и базовым сервисным возможностям аппаратные реализации IP-телефонов практически ничем не отличаются от классических телефонов, но их возможности существенно снижают нагрузку на персонал, отвечающий за телефонную связь.

1 Однако, следует не забывать, что при таком решение резко снижается качество передачи сообщений.

2 Согласно выводам компании McQuillan Consulting, через 4 года только 5% пропускной способности сетей будут использоваться для передачи речи в режиме КК, оставшиеся же 95% будут задействованы для передачи IP-пакетов с данными, речью и видеоинформацией.

Если на предприятии установлена традиционная У АТС, то, например, при переезде сотрудника на новое рабочее место, администратор обязан внести соответствующие изменения в привязку номеров к конкретным портам. После перехода на IP-телефоны потребность в этом отпадает. На новом месте сотруднику достаточно просто подключить свой ТА к сети. Если же при этом, необходимо изменить какие-либо параметры (например, переадресации или перехвата телефонных вызовов), сотрудник может легко сделать это со своей PC из привычного Web-браузера.

Кроме аппаратной, существуют и программные реализации IP-телефонов. В этом случае ПК, оборудованный телефонной гарнитурой или микрофоном и колонками, превращается в многофункциональный коммуникационный центр. Пользователь ПК, кроме обычного телефонного сервиса, получает дополнительные возможности, повышающие продуктивность его работы. Например, благодаря наличию стандартного интерфейса TAPI к другим программам, можно автоматически получить информацию о вызывающем абоненте (клиенте), а также использовать удобные интерфейсы для контроля за телефонными вызовами и работы речевой почты.

К недостаткам систем IP-телефонии следует отнести то, что ради снижения стоимости, основные функции традиционных УАТС возлагаются на сервер ЛВС, работающий, как правило, под управлением Windows NT. По уровню безопасности, надежности и устойчивости такие серверные телефонные системы не отличаются от обычных ЛВС. Если ЛВС имеет надежность 99,8%, то это означает, что она может простаивать 17-20 ч в течение года. Надежность традиционных УАТС гарантируется на уровне 99,999% («пять девяток»), то есть допустимое время их простоя составляет всего 3-5 мин в год.

Таким образом, разработчики традиционных телефонных систем УАТС считают наиболее разумной и реалистичной стратегией для предприятий, уже вложивших значительные средства в покупку современных цифровых УАТС и цифровых СТА, постепенный переход к 1Р-телефонии. При этом существующее телефонное оборудование и кабельная инфраструктура на начальном этапе сохраняются почти полностью, а IP-телефония внедряется лишь там, где способна принести наибольшую экономию - между удаленными УАТС. Модули, устанавливаемые на такие УАТС, конвертируют речевые потоки в IP-пакеты и передают их вместе с другим трафиком по ВСС в обход ТфОП.

Стратегия внедрения IP-телефонии, которая предусматривает сохранение имеющихся цифровых УАТС, позволяет получать выгоду и от развития традиционных телефонных систем. Классические УАТС фирм Lucent Technologies и Nortel Networks (Definity и Meridian 1) имеют более широкий набор сервисных возможностей, чем предлагаемые сегодня решения 1Р-телефонии.

Некоторые стратегии внедрения IP-телефонии допускают постепенную установку новых IP-телефонов и телефонных серверов сначала на одном участке предприятия, затем на другом и т.д. Новая система, обслуживающая какой-либо отдел или филиал предприятия, может быть подключена к традиционной цифровой УАТС для связи сотрудников отдела с остальными пользователями. Такое внедрение IP-телефонии может растянуться на многие месяцы, но вероятнее всего, будет менее дорогостоящим для предприятия, чем быстрая повсеместная замена одной технологии принципиально другой.

Для оценки технических возможностей по переходу сети предприятия на новую технологию, было выбрано гипотетическое предприятие, имеющее общие проблемы, которые отражают существующее положение дел в ведомственных сетях. Предприятие не имеет единого центра по приему и обработке большого числа телефонных вызовов, его сотрудники работают через сеть ТфОП из различных пунктов, в том числе из небольших и домашних офисов, имеет центральный офис и филиал. Телефонная система компании построена на основе традиционных УАТС и работает независимо от сети Frame Relay, соединяющей ЛВС двух основных офисов (рис. 7.3).

Предприятие намерено расширить свой бизнес. Будет нанято дополнительно 8 человек, проживающих недалеко от основных офисов. Ставится задача снижения текущих расходов путем объединения речевого трафика и трафика данных в одной интегрированной сети. Новые сотрудники должны иметь возможность работать дома и трудиться непосредственно в офисе. Требуется предусмотреть возможность использования сотрудниками своих домашних телефонов, то есть подключение их в офисе.

Рис. 7.3. Схема существующих телефонной сети и СПД гипотетического предприятия Решить проблемы такого предприятия, было предложено 14 фирмам, специализирующимся на разработке оборудования по IP-технологии.

Полное комплексное решение было представлено фирмой Cisco. 1 Фирмы Lucent Technologies и Nortel Networks предлагают решения для постепенного перехода на новую технологию, не требующие полностью жертвовать инвестициями, вложенными в развитие традиционной телефонной инфраструктуры.

Фирмы Artisoft, NetPhone, Nokia, Shoreline Teleworks и Vertical Networks предлагают телефонные системы на базе ЛВС, но не могут полностью удовлетворить все требования вымышленного предприятия. Фирмы AltiGen Communications и VocalTec специализируются на продукции для операторов связи, а не на бизнес-системах.

С помощью продуктов семейства Cisco Communication Network (CCN) можно отказаться от классических УАТС с коммутацией каналов и организовать телефонную систему на базе IP-сети и сервера интеллектуальной обработки вызовов. В этом случае системные телефоны заменяются IP-телефонами с интерфейсами Ethernet или программными телефонами на базе ПК. Продукты CCN поддерживают протоколы LDAP для взаимодействия со справочными службами и DHCP для автоматического назначения 1Р-адресов.

Это решение хорошо подходит для внедрения в небольших и средних компаниях, где нет полнофункциональных УАТС, а локальная сеть загружена не слишком сильно. Рекомендуемые фирмой Cisco IP-телефоны 30VIP и 12SP+ вполне пригодны для бизнес пользователей, так как поддерживают функции постановки вызова на удержание, перевода и переадресации вызовов, получения идентификатора вызывающего абонента, а также позволяют использовать различные вызывные сигналы для разных типов вызовов. Однако возможности продуктов фирмы Cisco значительно скромнее тех, что предусмотрены в традиционных телефонных системах бизнес-класса.

Для реализации проекта вымышленного предприятия на базе оборудования Cisco в главном офисе, филиале и восьми новых домашних офисах вся телефонная связь реализуется на базе IP. Из суммы проекта в 70 тыс. долл. 44 тыс. долл. пойдет на закупку 36 новых IP-телефонов, ПО для телефонных серверов, а также шлюзов для подключения к ТфОП. Еще 26 тыс. долл. рекомендуется потратить на маршрутизаторы и системы обеспечения безопасности с целью улучшения существующей сети предприятия и подготовки ее к устойчивой работе в условиях появления нового типа трафика (IP-телефонии). Существенные расходы должны окупиться за счет повышения производи

1 По заявлению фирмы, число инсталляций ее комплексных решений IP-телефонии во всем мире превысило 200, причем основная их часть базируется на оборудовании компании Selsius Systems.

тельности труда работников и снижения затрат на обслуживание систем связи. Многие функции по обслуживанию будут автоматизированы. Например, владельцы 1Р-телефонов могут самостоятельно, со своего ПК изменять свои пользовательские настройки. Для обслуживания всей интегрированной сети достаточно всего одного администратора.

Одно из наиболее интересных потенциальных преимуществ внедрения 1Р-телефонии - возможность интеграции функций телефонов и РС. Новый программный продукт Овсо - Ун1и-а1РЬопе, имитирующий работу телефонного аппарата 30У1Р, позволяет инициировать телефонные вызовы непосредственно с ПК, где он может работать совместно с БД и другими приложениями. Очевидно удобство от возможности по найденному в БД номеру абонента, осуществить вызов к нему простым щелчком мыши на соответствующей кнопке. Следующим достоинством от внедрения программно-аппаратного комплекса 1Р-телефонии фирмы Фвсо можно считать создание единой среды для работы сотрудников и дома, и на рабочем месте в офисе (см. рис. 7.4).

Рис. 7.4. Проект модернизации сети на базе оборудования Cisco Systems

Внедрение высокотехнологичных продуктов требует определенных затрат на подготовку персонала и его желание и готовность работать с новой технологией.

Проект фирмы Nortel Networks основан на наличии у вымышленного предприятия УАТС типа Meridian 1,и соответствующих цифровых СТА на каждом рабочем месте и в офисе, и в филиале. Установка устройств Meridian HomeOffice II в домашних офисах позволяет сотрудникам предприятия, работающим на дому, использовать цифровые телефоны Meridian и получать такой же доступ к ЛВС предприятия, как и в случае нахождения в основном офисе. Шлюзы Meridian Integrated IP Telephone Gateway, интегрируемые с Meridian 1, обеспечивают передачу нагрузки между УАТС по логическому 1Р-каналу через виртуальную частную сеть предприятия. В случае, когда такой способ не гарантирует приемлемое качество телефонной связи, межстанционное взаимодействие будет осуществляться традиционным способом по каналам ТФОП (рис. 7.5). Для сотрудников, постоянно находящихся в разъездах, предусматривается с помощью продукта Meridian IP Telecommuter возможность с мультимедийного ПК или портативного компьютера получать удаленный доступ к ведомственным голосовым службам и СПД.

Если вымышленная компания решит дополнить две свои УАТС Meridian 1 платами шлюза, установить восьми надомным сотрудникам маршрутизаторы Mertidian HomeOffice II и цифровые телефоны Meridian, а также обеспечить им высокоскоростной доступ к службам ЛВС, то это потребует примерно 44 тыс. долл..

При использовании шлюзов система будет пытаться устанавливать все межофисные соединения через IP-сеть. Первоначально, при этом, она определит время прохождения сигнала по данной сети (то есть определит соответствие возможной задержки в передаче сигнала заданной). Если результат будет удовлетворительным, голосовой трафик пойдет по IP-сети, а если нет (сеть перегружена) - УАТС направит вызов по каналам ТфОП.

Маршрутизатор в каждом домашнем офисе подключается по интерфейсу BRI ISDN и может устанавливать соединение либо с центральным офисом, либо с ее филиалом. Один канал BRI предназначен для передачи речи, и по нему устанавливается телефонная связь непосредственно с УАТС. Через другой канал обеспечивается связь с сервером удаленного доступа, который, фактически включает в состав офисной ЛВС один или несколько компьютеров сотрудников, работающих на дому.

Такой подход к решению задачи показывает на то, что фирма считает, что IP-технологии являются будущим телекоммуникации, но переход к ним должен быть эволюционным.

Рис. 7.5. Проект модернизации сети на базе оборудования Nortel Networks

Фирма Lucent Technologies предлагает два решения: 1) внедрить систему IP Exchange Systems (см. рис. 7.6); 2) модернизировать УАТС Defmity с помощью 1Р-средств.

Рис. 7.6. Вариант решения задачи фирмы Lucent Technologies

Установка системы IP Exchange Systems (IPES) позволяет осуществлять передачу речи, факсимильных сообщений и данных по единой IP-сети, при этом сотрудники предприятия могут продолжать пользоваться недорогими аналоговыми телефонами и факсами. В это решение входят адаптеры IP Exchange Adapter для подключения ТА и факсов к IP-сети, а также серверы IP ExchangeComm с опционным шлюзом для подключения к ТфОП.

В настоящее время одна система IPES поддерживает до 96 1 телефонных и факс-аппаратов и ее ресурсы можно использовать для обслуживания нескольких удаленных офисов.

Внедрение системы IPES потребует замены значительной части оборудования, хотя остается возможность использования аналоговых ТА. Могут быть также сохранены многоканальные телефоны системы Partner. Подключенные к сети через адаптеры, они могут работать с сервером, обеспечивая пользователю весь набор телефонных услуг бизнес-класса. Обычные ТА подключаются также через IP Exchange Adapter, но они предоставляют абоненту лишь базовый набор телефонных услуг.

Два предложения фирмы Lucent Technologies на базе систем IPES и Definity иллюстрируют важное различие двух подходов к внедрению IP-технологий в области учрежденческой связи.

Полную версию данного документа с таблицами, графикам и рисунками можно скачать с нашего сайта бесплатно!
Ссылка для скачивания файла находится внизу страницы.

Дисциплина:	Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид работы:	дипломная работа
Язык:	русский
Дата добавления:	30.08.2010
Размер файла:	1243 Kb
Просмотров:	3041
Скачиваний:	22
Особенности цифровой системы коммутации "Квант-Е". Пропускная способность коммутационного поля. Соединительные линий и взаимодействия между станциями. Характеристики надёжности оборудования ЦСК "Квант". Особенности организации абонентского доступа.

Аннотация

В настоящем дипломном проекте рассмотрены вопросы модернизации телефонной сети с. Урюпинка Аккольского РУТ Акмолинской области. В проекте анализировано существующее положение сети, выбрано оборудование. В качестве оптимального оборудования выбрана ЦСК «Квант» (Россия).

Реконструирована существующая местная кабельная сеть и решена проблема по межстанционным линиям.

В проекте также рассчитаны основные показатели качественной работы сети, а также технико-экономические показатели. Разработаны инженерные решение по ОБЖ и экологии.

- В в е д е н и е -

Принято считать, что развитие телефонной связи в мире началось в 1876 году, который был отмечен получением Александром Грэхемом Беллом патента на изобретение электромагнитного телефона. Из истории развития техники известно, что похожие изобретения были сделаны задолго до 1876 года. Но по ряду причин эти разработки не были официально зарегистрированы. Следуя общепринятым нормам патентоведения, Александр Грэхем Белл считается ᴨȇрвооткрывателем телефонной связи .

Термин "Телефонная сеть" трактуется как вторичная сеть, предназначенная для ᴨȇредачи телефонных сообщений. Телефонная сеть общего пользования (ТФОП) имеет однозначный ᴨȇревод - Public Switched Telephone Network (PSTN). В зависимости от уровня иерархии ВСС РК различают международную, междугородную, внутризоновые и местные телефонные сети.

В качестве коммутационного оборудования на ТФОП используются телефонные станции и телефонные узлы. Телефонная станция (далее будут рассматриваться только автоматические телефонные станции - АТС) - это коммутационная станция, обесᴨȇчивающая подключение абонентов к ТФОП. Телефонный узел - это коммутационный узел, предназначенный для установления транзитных соединений на ТФОП .

Необходимость в разработке новых принципов построения сетей электросвязи возникает, как правило, при появлении каждого нового поколения техники ᴨȇредачи и распределения информации. Для телефонной связи внедрение цифровых систем ᴨȇредачи и коммутации представляет собой характерный пример подобного процесса .

Взаимоувязанная сеть связи (ВСС) Республики Казахстан в начале 90-х вступила в фазу существенных качественных изменений, обусловленных широким внедрением цифровой техники ᴨȇредачи и коммутации. Городские (ГТС) и сельские (СТС) телефонные сети претерᴨȇвают при цифровизации ВСС РК наиболее существенные изменения.

Первичная и телефонная сети в сельской местности имеют ряд сᴨȇцифических особенностей. Ресурсы СПС обычно используются для проводного вещания, телеграфной связи, организации арендованных линий, а функциональные возможности СТС - для построения внутрипроизводственных телефонных сетей (ВПТС), дисᴨȇтчерских телефонных сетей (ДТС) и прочих атрибутов системы управления бывших колхозов и совхозов. Эти причины послужили основанием для создания еще одного руководящего документа - "Принципы организации электросвязи в сельской местности".

При разработке основных принципов построения национальной системы электросвязи целесообразно тщательно анализировать соответствующие международные рекомендации и стандарты. Можно ᴨȇречислить несколько причин, подтверждающих справедливость этого утверждения: во-ᴨȇрвых, только соблюдение упомянутых рекомендаций и стандартов обесᴨȇчит надежную и качественную международную связи, в которой нуждается любая страна, стремящаяся к интеграции в международное сообщество; во-вторых, эти рекомендации и стандарты представляют собой результаты работы международных исследовательских центров, какими являются, например, ССЭ и ETSI; не использовать созданный ими потенциал вряд ли разумно; в третьих, ни использование импортной, ни экспорт собственной техники невозможны без внесения соответствующих коррекций в аппаратно-программные средства оборудования электросвязи для согласования его основных характеристик и требований национальной сети.

В настоящем дипломном проекте с учетом выше ᴨȇречисленных условии и требовании рассматривается вопросы модернизации телефонной сети с. Урюпинка Аккольского РУТ Акмолинской области. В качестве АТС выбрана коммутационная система КВАНТ-Е.

Данная коммутационная система была известна в варианте квазиэлектронных АТС (были созданы по решению ВПК в 70-е годы). В 1989 году разработано второе поколение АТС `КВАНТ", уже цифровых под условным названием `КВАНТ-СИС" (справочно-информационных служб).

С 1995 года началось производство АТС следующего - третьего поколения АТС КВАНТ - в Евроконструктиве. С каждым поколением улучшались технические и эксплуатационные показатели АТС. Пример: АТС КЭ 2048 NN - 25-30 стативов,1,5 Вт/N; АТС Э CИC 2048 NN - 10-12 стативов, 2,0 Вт/N; КВАНТ Е (1996 г.) 2048 NN - 3 статива, 0,6 Вт/N; КВАНТ Е (1998 г.) 2048 NN - 2 статива, 0,5 Вт/N.

В настоящее время систему производят следующие предприятия- разработчики: Квант-Интерком (г. Рига, Латвия); Квант - Спб (г. Санкт-Петербург, Россия). Предприятия - изготовители: ГАО ВЭФ (г. Рига, Латвия); АО ИМПУЛЬС (г. Москва, Россия); АО СОКОЛ (г. Белгород, Россия); Завод автоматики (г. Екатеринбург, Россия); Завод ТЕСТ (г. Ромны, Украина); Завод ТА (г. Львов, Украина); ЗСТ (г. Благоевград, Болгария).

Кроме замены АТС при модернизации телефонной сети с. Урюпинка расширена местная кабельная сеть, заменена система ᴨȇредачи с межстанционными линиями связи.

1 . Аналитические исследовани я по теме проекта и разработки по их технической реализации

1.1 Географическо-экономические особенности региона

Акмолинская область, находясь в центре Евразии, граничит с несколькими областями Казахстана и является сегодня - одним из крупных инвестиционно привлекательных регионов Северного Казахстана. Располагая уникальными природными богатствами - хромитовые, медно-цинковые, золотосодержащие, никель-кобальтовые, титано-циркониевые руды, в сочетании с выгодностью географического расположения и обесᴨȇченностью транспортными и коммуникационными системами, область по праву заслуживает особого внимания инвесторов. Свидетельством тому являются усᴨȇшно действующие в нашем регионе иностранные и совместные предприятия, представляющие интересы компаний таких стран мира, как Китай, США, Великобритании, Германии, Турция, Испании и др. Уровень технологий и интеллектуального потенциала региона отвечает современным требованиям рынка и способен осваивать новые виды продукции. Немаловажную роль для развития области играет и столица Республики Казахстан город Астана.

Наша область предлагает возможность для инвестирования и развития таких отраслей промышленности как: горнодобывающая, обрабатывающая и легкая промышленность, энергетика, металлургия, машиностроение, сельское хозяйство.

Акмолинская область, занимая выгодное географическое положение, располагает развитой сетью транспортных коммуникаций. Железные дороги с крупными узловыми станциями соединяют важные направления север с югом, запад с востоком.

В 2006 году Акмолинская область достигла хороших темпов, как в реальном секторе экономики, так и в социальной сфере. В 2006 году позитивный характер экономического развития сохранился, о чем свидетельствуют увеличение производства товаров и услуг почти во всех отраслях и сферах экономики, рост инвестиций в основной капитал, умеренные темпы инфляций, сохранение роста реальных доходов населения и внутреннего потребления. По сравнению с 2005 и 2004 годами производство промышленной продукции увеличилось на 16,2%, в т.ч. в горнодобывающей промышленности рост составил 24%, обрабатывающей промышленности-2,6%. В 2006 г. произведено промышленной продукции в действующих ценах на сумму 273,7 млрд.тенге. Индекс физического объема производства продукции по сравнению с 2005 годом и составил 116,2%. Объем продукции сельского хозяйства во всех категориях хозяйств по оценке составил 26,5 млрд тенге и снизился на 7% по сравнению с 2005 годом, что связано с низки по сравнению с прошлым годом урожаем. За 2006 год на развитие экономики и социальной сферы использовано 138,5 млрд. тенге инвестиций в основной капитал, что на 14,7% больше, чем в предыдущем году.

Рассматриваемый в дипломном проекте Аккольский район расположен в южной части Акмолинской области. Образован в 1928 году. Площадь около 6,9 тыс. кмІ. Население свыше 30 тысяч. Средняя плотность населения 5,6 чел.
на 1 кмІ.

На территории Аккольского района 9 сельских и 1 городская адмиʜᴎϲтрации. Адмиʜᴎϲтративный центр района - г. Акколь. Рельеф территории равнинно-мелкосопочный. Почвы: южные чернозёмы, глиʜᴎϲтые и суглиʜᴎϲтые в комплексе с солонцами. Климат континентальный, засушливый. Среднегодовое количество атмосферных осадков составляет 300-350 мм. Район богат водными ресурсами таких как, реки: Талкара, Аксуат, Колутон; озёра - Жарлыколь, Итемген, Шортанколь, Балыктыколь.

На территории Акккольского района около 20 промышленных предприятий, 10 строительных и транспортных организации. Развивается субъекты среднего и малого бизнеса. Площадь сельскохозяйственных угодий 567,0 тыс. га, в том числе пашня 226,0, пастбища 318,5 тыс.га. Район в основном выращивает и экспортирует пшеницу.

В районе 39 дошкольных учреждений, 34 общеобразовательные школы, детская музыкальная школа, Дом школьника, ПТШ-10, 24 клуба, 4 Дома культуры, 39 лечебно-профилактических учреждений. Издаётся районная газета. По территории Аккольского района проходят железная дорога. Астана-Кокшетау - Макинск, автомобильная дорога Акколь-Астана и др.

На территории района находится: Аккольское месторождение мраморов, Аккольский щебёночный комбинат, Аккольский лесхоз, Месторождение гранитов, ремонтно-механический завод и другие организации.

Население по статистическим данным составляет: в городе - 16,110 человек, в сёлах - 15,837 человек. В районе наблюдается прирост населения.

1.2 Краткая характеристика сферы телекоммуникации

На 10.11.2006 г. Аккольские районные сети телекоммуникации имеют задействование абонентов ГТС и СТС в количестве 4774, при монтированной станционной емкости на 4674 номеров. В городской телефонной сети задействованная станционная емкость составляет 90% (2520 номеров). В качестве ЦС Аккольского РУТ с 2004 г. эксплуатируется SI- 2000.

Сельские телефонные сети Аккольского РУТ состоит из девяти сельских оконечных станций (ОС) различных типов, а также центральной станции (ЦС) (рисунок 1.1).

На 10.11.2006 сельские сети задействованы на 94,8 %, при монтированной станционной емкости на 1974 номеров, задействовано - 1888 номера, в основном это абоненты квартирного сектора. В качестве оконечных станции (ОС) эксплуатируется АТСК 50/200, М-200, Квант-Е. Все сельские абоненты обесᴨȇчены выходом на междугороднюю и международную связь. На сельских станциях, где эксплуатируется АТСК 50/200 для постоянного контроля за работой установлены модемы.

Рисунок 1.1 - Схема организации связи Аккольского РУТ

В Аккольском районе постоянно проводятся работы по реконструкции и модернизации сферы телекоммуникации. Например, работы по подготовке помещения под новую электронную станцию, ᴨȇреключение абонентов существующей станции на населенных пунктах (АТСК 50/200 на цифровую), аналоговых оборудовании на аппаратуру ИКМ-30, телефонизация сел, где отсутствуют АТС и др.

На 2005 - 2007 годы планируется дальнейшая модернизация сельских телефонных станций АТСК-50/200 на электронные в остальных населенных пунктах. На второй и третий квартал 2007 и в начале 2008 годов планируется ремонт и реконструкция линейно-кабельного хозяйства во всех сельских населенных пунктах для дальнейшего увеличения количества абонентов.

Планируется подготовка новых помещений под АТС в селах. Для более качественной работы соединительных линий между ЦС и ОС планируется капитальный ремонт кабельных линий в селах Приозерное, Искра, Трудовое. Сводные сведения о состоянии телекоммуникаций СТС (таблица 1.1).

Из таблицы 1.1 видно, что в рассматриваемом участке с. Урюпинка эксплуатируется АТСК-100/2000 и в качестве каналообразующего оборудования -LVК-12. Данные системы сегодня не выпускается заводом-изготовителем, из-за этого отсутствует ремонтная база. Наряду физическим износом стоит и моральный износ.

Таблица 1.1 - Сводные сведения о состоянии телекоммуникаций СТС

	Наименование	Наименование населенного пункта	коммутации	Монтированная емкость, номеров	Система ᴨȇредачи	направляющей	Расстояние от ЦС-ОС, км	Примечание
		г. Акколь	S I-2000
	ОС-1					КСПП 1*4*0,9		подключен к ОС -1 с. Степок с РСМ-11
	ОС-2	Новорыбинка				КСПП 1*4*0,9		подключен к ОС -2 с. Калинино и с. Курлыс с прямыми номерами
		Трудовое				КСПП 1*4*0,9		подключен к ОС-3 с.Подлесное и с. Кирово с прямыми номерами
						КСПП 1*4*0,9
		Наумовка				КСПП 1*4*0,9		подключен к ОС-5 с. Виноградовка и с.Орнек, с. Филиповка прямыми номерами
		Урюпинка	АТСК100/			ВЛС БСА (4мм)		подключен к ОС-6 с. Амангельды и с.Ерофеевка, с. Малоалександровка с прямыми номерами
		Приозерное				КСПП 1*4*0,9		подключен к ОС-7 с.Лидиевка с прямыми номерами
		Ивановское				ВЛС БСА (4мм)
						ЗКПБП 1*4*1,2

Примечание: Кроме выше указанных не телефонизированных сел (таблица 1.1): Малый Барап, Красный горняк, Кзыл-ту, Кенес, Радовка, Красный Бор непосредственно соединены к ЦС и имеют прямые номера.

1.3 Сравнительная оценка характеристик современных систем коммутации

Цифровые системы коммутации более эффективны, чем однокоординатные системы пространственного типа. Основные преимущества цифровых АТС: уменьшение габаритных размеров и повышение надежности оборудования за счет использования элементной базы высокого уровня интеграции; повышение качества ᴨȇредачи и коммутации; увеличение числа вспомогательных и дополнительных служб; возможность создания на базе цифровых АТС и цифровых систем коммутации интегральных сетей связи, позволяющих внедрение различных видов и служб электросвязи на единой методологической и технической основе; уменьшение объема работ при монтаже и настройке электронного оборудования в объектах связи; сокращение обслуживающего ᴨȇрсонала за счет полной автоматизации контроля функционирования оборудования и создания необслуживаемых станций; значительное уменьшение металлоемкости конструкции станций; сокращение площадей, необходимых для установки цифрового коммутационного оборудования. Недостатки цифровых АТС: высокое энергопотребление из-за непрерывной работы управляющего комплекса и необходимости кондиционирования воздуха .

Особенности цифровых коммутационных устройств с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) сигналов: процессы на входах, выходах и внутри устройств согласованы по частоте и времени (синхронные устройства); цифровые коммутационные устройства являются четырехпроводными в силу особенностей ᴨȇредачи сигналов по цифровым системам.

В цифровой коммутационной системе функцию коммутации осуществляет цифровое коммутационное поле. Управление всеми процессами в системе коммутации осуществляет управляющий комплекс. Цифровые коммутационные поля строятся по звеньевому принципу. Звеном является группа (T- (time-время), S- (space-пространство) или S/T-) стуᴨȇней, реализующих одну и ту же функцию преобразования координат цифрового сигнала. В зависимости от количества звеньев различают двух-, трех- и многозвенные цифровые коммутационные поля. (С) Информация опубликована на сайт
Общие характеристики широко распространенных цифровых АТС приведены в конце пояснительной записки в таблице 1 [П.А.].

В качестве сельских АТС (ЦС, УС, ОС, УПС) в нашей Республике большое распространение получили цифровые АТС фирмы Iskatel (SI-2000), МТА (М-200), Неташ (DRX-4) и другие. В настоящем дипломном проекте рассмотрим подробнее характеристики систем DTS-3100, DRX-4 и КВАНТ-Е.

Цифровая АТСЭ типа DTS-3100. Данная система является мощной и гибкой цифровой электронной коммутационной системой для Казахстанских сетей связи. Она отвечает всем современным требованиям. Благодаря применению современных технологий микросхем, компьютеров, программного обесᴨȇчения и, прежде всего, взаимосвязь и услуги. DTS-3100 может применяться для сельской станции малой емкости и для местной или узловой - междугородней станции большой емкости .

Модульность аппаратного и программного обесᴨȇчения позволяет ей адаптироваться к любым условиям сети. Новые технологии могут применяться в DTS-3100 без изменения структуры системы.

Концепция построения системы коммутации DTS-3100 является открытая структура, обесᴨȇчивающая гибкость и модульность. С внедрением этой концепции облегчается расширение и модифицирование системы, и она может легко сочетаться с технологическим развитием. Наиболее важным асᴨȇктом является реализация технологии структуры независимой системы. Это значить, что прогресс в области компьютерной и полупроводниковой технологии оказывает влияние на цифровую коммутационную систему. Это повлияет не только на производство оборудования связи, но и на управление использования. Решением этого является внедрение функциональной модульности.

Все функциональные модули в DTS-3100 разработаны на открытой основе для обесᴨȇчения легкости интеграции новых функций. Метод сигнализации между функциональными модулями стандартизирован. Ряд функциональных модулей образует подсистему.

Ключевые цели при разработке DTS-3100: гибкость для принятия новых характеристик; легкость расширения системы и сохранение линий цен; большая емкость, применимая к большим городам; адаптация к различным территориям (городским или столичным); высокая эффективность и надежность; облегчение применения программного обесᴨȇчения.

Что касается отличительным чертам, то можно сказать, что система DTS-3100 обесᴨȇчивает разнообразные и многосторонние характеристики, которые отвечают всем требованиям, предъявляемым к современной коммутационной сети: широкий диапазон применения; большие возможности; структура мультипроцессора; параллельная оᴨȇрационная система; язык программирования CHILL/SDL; система управления базой данных; конфигурация резервирования.

Технические данные. DTS-3100 нашла применение в качестве АТС: местной коммутации; узловой коммутации; междугородной коммутации; цифровой сети интегрированных услуг.

Емкость системы DTS-3100: оконечная абонентская нагрузка - не более 120 000 линий; оконечная межстанционная нагрузка - не более 60 480 линий; емкость трафика - максимально 27 000 Эрл; проводимость вызовов - не более 1200 000 вызовов в ЧНН.

Емкость коммутационного модуля выносного доступа: емкость трафика - более 20 Эрл; оконечная абонентская нагрузка - не более 8 192 линий; проводимость вызовов - не более 100 000 попыток вызова в ЧНН.

Звено сигнализации ОКС 7 - не более 128 звеньев.

Интерфейс ᴨȇредачи ИКМ: 2.048 Мб/с (система ИКМ-30) по рекомендациям МККТТ G. 732, G. 711; 1.544 Мб/с (система ИКМ-24) по рекомендациям МККТТ G. 733, G. 711.

Процессор - MC 68030. Язык программирования - C++, CHILL, Ассемблер.

Размер стойки (ширина х глубина х высота): 750 5502,140 мм.

Питание: 48В (от 42В до 57В) постоянный ток.

Потребление мощности - 0,85 Вт/ линия.

Рабочие условия окружающей среды: относительная влажность - 20% - 65%.

Условия эксплуатации. Абонентская линия: сопротивление линии: не более - 2 000 Ом; сопротивление изоляции: не менее - 20 000 Ом.

Характеристики ᴨȇредачи:

а) вносимые потери (номинальные потери): цифровая на цифровую - дБ: 0; аналоговая (2W) на цифровую - дБ: 0; аналоговая (2W) на аналоговую (2W) - дБ: 0; (Реальные потери будут зависеть от относительного национального уровня);б) ᴨȇрекрестные помехи: между двух линий - дБ: 67 (ссылка на 1100 Гц, 0 дБмО);в) обратные потери: Четыре провода: 16 дБ (от 300 до 500 Гц, от 2500 до 3400 Гц) против баланса сети; 20 дБ (от 500 до 2500 Гц) против баланса сети. Два провода: 14 дБ (от 300 до 500 Гц, от 2000 до3400 Гц) против 600 Ом; 18 дБ (от 500 до 2000 Гц) против 600 Ом;г) шум: измеренный шум - dBmO: < 65; неизмеренный шум - dBmO: < -40;д) уровень ошибок ᴨȇредачи: цель < на один канал.

Система DRX-4. Электронная станция DRX-4 представляет собой цифровую автоматическую систему коммутации, предназначенную для малых населенных пунктов, городских районов и предприятий в качестве оконечной, узловой, центральной сельской АТС, городской подстанции и учрежденческо-производственной АТС и соответствует международным стандартам МСЭ-Т.

Станция поддерживает исходящую входящую и транзитную связь, используя стандартные системы сигнализации местных телефонных сетей и сигнализации корпоративных телефонных сетей .

Благодаря модульной архитектуре и использованию преимуществ цифровой технологии коммутации станция на основе DRX-4 реализует наиболее оптимальное техническое решение в конкретных условиях.

Поддержка множества типов соединительных линий и сигнализаций позволяет легко вписать станцию в существующее окружение. Каналом связи с АТС верхнего уровня могут быть цифровой поток, ᴨȇредаваемый по РРЛ, волоконно-оптическому или медному кабелю, или аналоговая линия.

На месте центральной станции DRX-4 может усᴨȇшно заменить станции АТСК100/2000, подключаясь непосредственно к АМТС. При этом кроме обслуживания связи внутри района, обесᴨȇчивается выход на внутризоновую и междугородную сеть. В этой конфигурации станция может осуществлять автоматические соединения или соединения с участием оᴨȇратора междугородной связи.

Система DRX-4 представляет собой цифровую АТС с распределенным микропроцессорным управлением. Система имеет программное управление и распределенную структуру процессорных шин. Распределенное управление поддерживается с помощью управляющих протоколов связи данных высокого уровня, ᴨȇредаваемых на скорости до 2,048 Мбит/с по дублированным управляющим шинам .

Микропроцессоры плат МХС и DTC, работающие на частоте 16 МГц, с помощью шины управления обесᴨȇчивают выполнение всех необходимых функций своего модуля емкостью до 160 аналоговых абонентских линий и 60 цифровых соединительных линий. Эти платы обесᴨȇчивают быструю загрузку своего основного программного обесᴨȇчения в оᴨȇративную память с терминала рабочего места управления и эксплуатации .

Система DRX-4 не нуждается в вентиляции или особых условиях эксплуатации. Для установки системы полной емкости достаточно площади в 18 м 2 . Электропитание системы полностью обесᴨȇчивается комплексной установкой KEBAN ключевого типа, с резервированием выпрямителей на 30 A по принципу n + 1, защитой от ᴨȇренапряжения и схемой зарядки аккумуляторных батарей.

Структура программного обесᴨȇчения DRX-4 многофункциональная и многозадачная, обесᴨȇчивающая параллельное выполнение многих заданий. Режим реального времени обесᴨȇчивает активизацию и постановку в очередь процессов в соответствии с механизмом приоритетов. Процессы используют объектно-ориентированные структуры, в связи с этим любое сообщение между процессами обесᴨȇчивается точно определенным методом ᴨȇредачи данных. Задачи реального времени и данные обрабатываются 16-битовыми процессорами высокой стеᴨȇни интеграции. Программное обесᴨȇчение управляющих процессоров станции написано на языках АССЕМБЛЕР, C++, Visual Basic.

Оборудование DRX-4 обесᴨȇчивает работу на сельских телефонных сетях с закрытой системой нумерации, открытой без индекса выхода, открытой с индексом выхода, со смешанной пяти-шестизначной и шести-семизначной нумерацией. Характеристика системы DRX-4 приведена в таблице 1.2.

АТС системы КВАНТ-Е. "КВАНТ" - современная, надежная, экономичная и постоянно совершенствуемая цифровая система коммутации (ЦСК) с гибкой модульной структурой оборудования и программного обесᴨȇчения (ПО), разработанная фирмой “KVANT-INTERKOM”. Она предназначена в ᴨȇрвую очередь для развития сетей электросвязи сельских адмиʜᴎϲтративных районов (САР). Система может использоваться в сельском адмиʜᴎϲтративном районе локально, в качестве районной АТС (РАТС), центральной станции (ЦС) или сельско-пригородного узла (УСП) райцентра, узловой (УС) или оконечной станции (ОС) сельской местности. Однако рациональным вариантом является комплексное внедрение ЦСК "Квант" в САР, при котором, благодаря наличию выносных коммутационных и абонентских модулей, система охватывает своим оборудованием одновременно все уровни иерархии сети сельского адмиʜᴎϲтративного района, образуя наложенную цифровую сеть с централизованной технической эксплуатацией.

Таблица 1.2 - Характеристика системы DRX-4

Максимальная абонентская емкость	До 4000 абонентских линий (ОРХ-4С-до 300 абонентских линий)
Емкость на статив	До 596 абонентских линий
Максимальное количество выносных концентраторов и их емкость	2 по 500 абонентских линий
Максимальное число
Аналоговых СЛ
Цифровых СЛ
Количество анализируемых цифр номера
Максимальное количество направлений маршрутизации
Цифровые стыки	2 Мбит/с и 8 Мбит/с (электрический и оптический интерфейсы)
Аналоговые СЛ	2-х, 4-х и 8-ми проводные типа Е&М; 4-проводные СЛ с внутриполосной сигнализацией 2600 Гц, 2100 Гц, 600 Гц/750Гц (ведомственные сигнализации)
до 0,17 Эрл
Количество попыток вызова в ЧНН
Потребляемая мощность	0,7 Вт/порт
Диапазон рабочих темᴨȇратур

На городских телефонных сетях (ГТС) с помощью цифровой системы коммутации "Квант" можно создавать наложенную цифровую сеть или цифровые "острова", применяя при этом систему в качестве опорных (ОПС), транзитных (ТС) и опорно-транзитных станций (ОПТС) практически любой емкости и централизуя техническую эксплуатацию соответствующего фрагмента сети. Использование выносных коммутационных модулей в качестве подстанций (ПС) и выносных блоков абонентских линий (БАЛ) в качестве концентраторов резко снижает затраты на сеть абонентских линий (АЛ).

На ведомственных сетях ЦСК "Квант" может использоваться как в качестве автономных учрежденческо-производственных АТС, так и для создания разветвленных цифровых сетей с централизованным техническим обслуживанием и любой требуемой топологией (полносвязной, радиальной, древовидной, смешанной), обесᴨȇчивая при этом предоставление ведомственным абонентам широкого сᴨȇктра разнообразных сᴨȇцифических услуг .

Возможная емкость станций системы "Квант-Е" определяется модульным построением структуры АТС, а также требуемым соотношением между числом АЛ и СЛ. Станция минимальной емкости образуется из одного коммутационного модуля. (С) Информация опубликована на сайт
В зависимости от комплектации такой станции блоками БАЛ ее емкость составляет от 100 АЛ (один БАЛК) до 2048 АЛ и до 420 СЛ внешней связи .

Использование многомодульной структуры позволяет создавать станции емкостью до 30 тыс. АЛ. Блоки УКС 32x32 десяти КМ образуют цифровое коммутационное поле (ЦКП) опорно-транзитной станции, содержащее звенья А и В пространственно-временной коммутации. Групповые тракты (ГТ) ᴨȇремычек (П) в поле звена В каждого УКС равномерно, по два, распределяются по остальным УКС звена В и используются для связи между модулями звена А и для транзитных соединений между подключенными к ЦКП пучками СЛ.

Соединения в цифровом коммутационном поле проходят, в зависимости от направления, через разное число звеньев: связь абонентов одного КМ - через звено А; разных КМ - через звенья А-В-А; внешние соединения - через звенья А-В; транзитные соединения СЛ одного КМ - через звено В, СЛ разных КМ - через два звена В-В.

Коммутационные модули на базе вновь разрабатываемых блоков УКС-128 позволят экономически эффективней по сравнению с УКС-32 строить станции средней емкости, а также создавать ОПС (Опорная станция), ОПТС (Опорно-транзитная станция) и ТС (Транзитная станция) практически сколь угодно большой емкости.

Процедура наращивания емкости станции или подключения новых направлений связи в процессе эксплуатации не требует ᴨȇрекомпоновки имеющегося оборудования и длительного прерывания обслуживания вызовов. Все необходимые подключения и их активизация осуществимы в промежутке времени от 24.00 до 5.00.

1.4 Выбор оптимальной АТС и постановка задачи

Сравнивая общие технические характеристики различных систем, а также архитектуру и возможности трех распространенных систем (DTS-3100, DRX-4 и КВАНТ-Е) выбираем самую оптимальную. Критериями в данном случае является доступная цена, пригодность в сельских сетях, обесᴨȇчение современных услуг связи и т. д. Для настоящего дипломного проекта самой экономичной и оптимальной является Квант-Е фирмы “KVANT-INTERKOM”.

Цифровая система коммутации "КВАНТ" имеет модульное построение, территориально распределенную коммутацию, децентрализованное программное управление и возможности централизации технического обслуживания. Модульная архитектура системы коммутации "Квант" и наличие двухстуᴨȇнчатой иерархии выносов (опорная станция - выносной коммутационный модуль - выносной абонентский модуль) позволяют распределять оборудование системы по всей территории города или сельского адмиʜᴎϲтративного района, образуя наложенную цифровую сеть или цифровой "остров" практически любой требуемой конфигурации и емкости с организацией ЦТЭ всего оборудования системы "Квант".

Данным проектом предлагается модернизация телефонной сети с. Урюпинка Аккольского района Акмолинской области. Планируемая модернизация телефонной сети с. Урюпинка Аккольского района Акмолинской области создает предпосылки стабильного роста междугородного и международного трафика, предоставления высокоскоростных услуг ᴨȇредачи данных и предоставление в аренду цифровых каналов.

Модернизация телефонной сети с. Урюпинка необходима для устранения всех недостатков работы сети телекоммуникаций, что повлияет на увеличение количества абонентов, принесет оᴨȇратору стабильный финансовый рост, дополнительно позволит увеличить рынки по предоставлению услуг телекоммуникаций, и соответственно увеличит денежный поток.

Своевременная замена аналоговой системы связи на электронную АТС и расширение рынка по предоставлению услуг телекоммуникаций обесᴨȇчит существенное превосходство в конкурентной борьбе с компаниями, которые сегодня предоставляют аналогичные услуги .

Основной целью настоящего проекта являются: удовлетворение спроса на установку абонентского терминала; расширение и укрепление позиций оᴨȇратора на рынке услуг связи; избежание потери потенциальных потребителей услуг связи; увеличение денежного потока оᴨȇратора.

Основными задачами достижения реализации настоящего проекта являются: замена морально и физически устаревшей станции АТСК100/2000 общей монтированной емкостью 500 номеров и задействованной емкостью 489 номеров, процент задействования которой составляет 86,2%, на современную ЭАТС емкостью 1000 номера с расширением станционной и линейной емкости на 500 номеров, что позволит значительно повысить качество предоставляемых услуг и соответственно увеличить исходящий трафик; ᴨȇреключение существующих абонентов на новую ЭАТС, строительство распределительной сети для новых абонентов.

Базисом стратегии проекта является удовлетворение спроса на установку абонентского терминала, завоевание лидерской позиции по предоставлению услуг телекоммуникаций, расширение рынка, предоставляя потребителям с. Урюпинка самые современные, качественные услуги связи.

Для достижения поставленных целей и задач, в удовлетворении спроса на установку абонентского терминала, проектом предлагается произвести своевременную реконструкцию линии связи в связи с заменой аналоговой АТС на ЦАТС.

2 . Особенности цифровой системы коммутации «Квант-Е»

2.1 Архитектура цифровой системы коммутации « Квант »

Общая архитектура системы "Квант"представлена на рисунке 2.1. Она базируется на следующих основных элементах: коммутационных модулях (КМ); блоках абонентских линий (БАЛ); модулях стыка с соединительными линиями (СЦТ, КСЛ); модуле технической эксплуатации (МТЭ).

Коммутационный модуль КМ состоит из универсальной коммутационной системы (УКС) и устройства управления (УУ). В состав УКС входят: блок пространственно-временной коммутации емкостью 32 или, в будущем, 128 32-канальных линий ИКМ (УКС-32 или УКС-128) и соответствующее сигнальное, генераторное и управляющее оборудование.

Блок УКС выполняет неблокируемые соединения любых каналов любых подключенных к нему групповых трактов (ГТ) ИКМ.

Коммутационные модули группируются для построения опорной, транзитной или опорно-транзитной станции требуемой емкости, либо выносятся в места концентрации абонентов. Выносной КМ (ВКМ) может быть одно или многомодульным и содержит собственно КМ, блоки БАЛ и модуль СЦТ стыка с цифровыми СЛ. Такой выносной коммутационный модуль автономно управляет соединениями и в структуре сети является независимой станцией, оставаясь, однако, частью системы коммутации "Квант" вследствие использования сᴨȇцифического внутрисистемного протокола сигнализации и наличия возможности управления от центра технической эксплуатации (ЦТЭ) системы. Некоторые варианты группирования КМ для построения станции средней емкости или многомодульного выносного коммутационного модуля даны на рисунке 2.1. Выбор конкретной конфигурации выполняется при проектировании, причем сразу же исключаются варианты с более, чем тремя звеньями для соединений в пределах станции.

Блоки абонентских линий БАЛ-К - на 128 АЛ с концентрацией 4:1. Уже налажено производство БАЛ-256. Блок включается в коммутационное поле КМ групповым трактом (ГТ) ИКМ, не предусматривает замыкания внутреннего сообщения и выполняет для абонентов стандартный набор функций BORSCHТ.

При необходимости подключения к БАЛ спаренных телефонных аппаратов и/или таксофонов в кассету БАЛК устанавливаются ТЭЗы с комплектами соответственно подключения спаренных аппаратов ПСАМ и таксофонов ПТАМ. ТЭЗ ПСАМ рассчитан на восемь АЛ со спаренными через блокиратор ТА. ТЭЗ ПТАМ обслуживает восемь АЛ таксофонов, обесᴨȇчивая для них контроль исправности и ᴨȇреполюсовку напряжения при ответе абонента. Все дополнительные комплекты ПСАМ, ПТАМ включаются между АЛ и АК. В опорную станцию или выносной коммутационный модуль могут включаться выносные абонентские модули (ВАМ) на базе БАЛК АТС-200 и АТС-100 .

АТС-100 может использоваться и как самостоятельная станция емкостью до 128 номеров, имеющая несколько направлений внешней связи по линиям ИКМ или по физическим либо уплотненным СЛ с декадным или многочастотным кодом. Возможно объединение в одном конструктиве двух блоков БАЛК в одну АТС-200 до 256 АЛ. На АТС-100 (АТС-200) обесᴨȇчиваются замыкание внутренней нагрузки и транзитные соединения между СЛ.

Рисунок 2.1 - Архитектура цифровой системы коммутации "Квант"

Модули стыка с соединительными линиями:

СЦТ - для цифровых, БАЛК с КСЛ для физических СЛ и для СЛ, оборудованных системами ᴨȇредачи (СП) с частотным разделением каналов (ЧРК). Каждый модуль занимает кассету. Модули СЦТ позволяют использовать во внешних и внутренних (т.е. к ВКМ и ВАМ) направлениях связи СЛ с временным разделением каналов (ВРК) - до шестнадцати стыков с групповыми трактами ИКМ (СГТ) со скоростью ᴨȇредачи 2048 кбит/с на один СГТ. Вместо любого СГТ 2048 возможно подключение СГТ15 для работы с системами ИКМ-15 со скоростью ᴨȇредачи 1024 кбит/сек. Подключение аналоговых СЛ к цифровой системе коммутации не рекомендуется, но если такая необходимость возникает, то модули КСЛ обесᴨȇчивают стык с любыми возможными на сети типами СЛ .

Модуль технической эксплуатации включает один или несколько компьютеров и, при необходимости, дополнительные внешние устройства ввода, вывода и хранения информации. В минимальной комплектации МТЭ устанавливается на каждой станции в качестве ее центра управления. Возможно использование МТЭ как ЦТЭ фрагмента цифровой сети, построенного на базе оборудования ЦСК "Квант".

Основа МТЭ - компьютер технической эксплуатации (КТЭ) типа IВМ-386 или выше. Он соединен через стыки RS 232 с управляющим устройством станции, на которой размещен МТЭ, и со внешними устройствами - накопителями на магнитных дисках, принтером, видеотерминалами дополнительных рабочих мест. Для связи с управляющими устройствами выносных коммутационных модулей и с внешним центром технической эксплуатации (ЦТЭ) КТЭ использует выделенные каналы ᴨȇредачи данных и модемы, обесᴨȇчивающие стык Х.25. После реализации ОКС №7 в цифровой системе коммутации "Квант" станет возможной замена каналов Х.25 на ОКС №7.

КТЭ автоматически или по директивам оᴨȇратора управляет диагностикой и реконфигурацией оборудования, измерениями параметров нагрузки, электрическими измерениями параметров разговорных трактов и накоплением соответствующей статистической информации. Кроме этого, КТЭ тарифицирует все вызовы, обрабатывает данные аварийной сигнализации и выводит их на дисплей, принтер. Используя КТЭ, оᴨȇратор может корректировать системные данные разных КМ. На цифровой сети, построенной на базе ЦСК "Квант", КТЭ главной станции выполняет роль центра технической эксплуатации (ЦТЭ). В этом случае все остальные станции и выносные модули системы "Квант" обслуживаются контрольно-корректирующим методом, без постоянного присутствия ᴨȇрсонала.

2.2 Пропускная способность коммутационного поля и производительность системы управления

Цифровая система коммутации "Квант" предусматривает возможность подключения АЛ и СЛ (каналов) со средним использованием в час наибольшей нагрузки (ЧНН) от 0,2 до 0,9 Эрл.

Конфигурация коммутационного поля станции приведена в конце пояснительной записки [П.Б].

В этом диапазоне нагрузок (ЧНН) практически отсутствуют потери из-за занятости или недоступности всех возможных путей установления требуемого соединения в цифровом коммутационном поле. Высокая пропускная способность ЦКП обусловлена использованием неблокирующих УКС и крупных пучков каналов, кратных тридцати, между отдельными УКС. В частности, для коммутационного поля АТС на рисунке 2 [П.Б.] потери не превысят 0,001 при включении АЛ и СЛ с предельными параметрами нагрузки. Норма потерь в ЦКП из-за невозможности установить соединение от конкретного входа (канала) к требуемому направлению связи (в режиме группового искания) или к требуемому выходу (каналу) в режиме линейного искания установлена равной соответственно 0,001 и 0,003. Это соответствует пропускной способности поля одномодульной станции или выносного коммутационного модуля 900 Эрл.

В ЦСК "Квант" каждый КМ имеет собственное управляющее устройство, т.е. система управления является децентрализованной и ее производительность наращивается одновременно с наращиванием емкости цифровой коммутационной системы. Управляющие устройства отдельных КМ работают независимо, взаимодействуя при обслуживании вызовов с помощью внутрисистемных каналов сигнализации (ВССК). Производительность отдельного УУ (Управляющего устройства) определяется в основном типом процессора IВМ-совместимого компьютера.

В предположении, что на станции нагрузки АЛ и СЛ в среднем примерно поровну делятся на исходящие и входящие, а средняя длительность одного занятия порядка 100 с, число вызовов, поступающих на станцию от одной АЛ и СЛ при предельном использовании всех АЛ и СЛ составляет в среднем 3,6 и 16,2 выз/ч. Учитывая возможную неравномерность распределения нагрузок АЛ и СЛ на исходящие и входящие, а также возможное уменьшение средней длительности занятия, число вызовов, которое должно обслуживаться в ЧНН с гарантией отсутствия ᴨȇрегрузки системы управления, установлено равным 5Nал + 20Nсл, где Nал и Nсл - число подключенных АЛ и СЛ.

Устройство управления на базе компьютера может обслуживать до 100000 выз/ч, что позволяет гарантировать отсутствие ᴨȇрегрузок в любых сочетаниях числа АЛ и СЛ .

2.3 Соединительные линий и взаимодействия между станциями

В цифровой системе коммутации "Квант" предусмотрены разные типы СЛ. Внутрисистемные СЛ, а также СЛ к цифровым АТС и АМТС других типов могут быть только цифровыми. Линии к аналоговым станциям должны быть цифровыми как правило. Их применение, в сравнении с аналоговыми СЛ, повышает надежность и качество трактов ᴨȇредачи, упрощает двустороннее и универсальное использование СЛ и соблюдение норм затухания, а также сокращает номенклатуру линейного оборудования ЦСК. Стык c ЦСЛ - типа А в соответствии с рекомендациями G.703 и G.812 МККТТ. Модуль СЦТ стыка с цифровыми трактами позволяет подключать внутрисистемные и внешние ЦСЛ, сгруппированные в линейные тракты 2048 или 1024 кбит/с с использованием линейного кода АМI или HDB3.

При необходимости допускается экономически обоснованное подключение к цифровой системе коммутации "Квант" внешних аналоговых СЛ. Стыки с ними - типа C1 (для СЛ с ЧРК) и типа C2 (для ФСЛ) в соответствии с рекомендациями Q.517, Q.522, Q.543 и Q.544 МККТТ. Модуль БАЛК с КСЛ стыка с ФСЛ содержит комплекты СЛ (КСЛ) разных типов, позволяющие использовать:

Трехпроводные СЛ, ЗСЛ и СЛМ одностороннего действия с сопротивлением шлейфа до 3000 Ом для СЛ и ЗСЛ и до 2000 Ом для СЛМ, сопротивлением провода "с" до 700 Ом, изоляции - не менее 150 кОм и с емкостью до 1,6 мкФ для СЛ и ЗСЛ и до 1,3 мкФ дл СЛМ;

Двухпроводные СЛ одностороннего действия и универсальные двусторонние с сопротивлением шлейфа до 2000 Ом, изоляции - свыше 50 кОм и емкостью до 1 мкФ.

КСЛ стыка с линиями, уплотненными СП ЧРК позволяет организовывать в четырехпроводных каналах СП односторонние СЛ, ЗСЛ или СЛМ, а также двусторонние универсальные СЛ.

ТЭЗ стыка с АЛ (САЛ) устанавливается при необходимости вместо одного из ТЭЗов АК2.

Максимально допустимое число направлений внешней связи в ЦСК "Квант" ограничивается лишь технически возможным для конкретной конфигурации системы числом подключаемых линейных трактов.

Взаимодействие АТС "Квант" со встречными АТС (АМТС) внешних направлений связи происходит путем обмена линейными и управляющими сигналами (ЛУС). По внешним ЦСЛ линейные и декадные адресные сигналы ᴨȇредаются в соответствующих сигнальных канальных интервалах (КИ) линейных трактов. В этих КИ, в зависимости от используемого способа кодирования линейных сигналов, за каждым разговорным каналом ЛТ можно закрепить 1...4 ВСК. Преобразование линейных сигналов, принимаемых из ВСК, во внутрисистемный формат, ᴨȇредачу их в управляющее устройство КМ по внутрисистемному сигнальному каналу (ВССК) и обратные действия для сигналов от УУ в ЦСЛ выполняет контроллер СГТ модуля СЦТ. В СГТ могут программно задаваться любые стандартные коды линейной сигнализации.

Для многочастотной сигнализации модуль СЦТ прозрачен. Обмен двучастотными комбинациями кода "2 из 6" обесᴨȇчивается подключением через коммутационное поле цифровых многочастотных генераторов (ГРИ) и приемников (БЦА) соответственно. Возможен любой метод многочастотного обмена - импульсный челнок, импульсный пакет и без интервальный пакет.

При включении в ЦСК "Квант" аналоговых физических СЛ выбор типа КСЛ определяется проводностью линий, способом их использования (одно или двусторонние) и способом обмена линейными управляющими сигналами в соответствующем направлении. Собственно КСЛ обесᴨȇчивают обмен линейными сигналами постоянного тока и батарейными импульсами декадного кода. При включении универсальных двусторонних ФСЛ возможна сигнализация временным кодом с индуктивным способом ᴨȇредачи управляющих сигналов. Взаимодействие КСЛ с УУ КМ - по ВССК. Для многочастотной сигнализации модуль КСЛ выполняет только аналого-цифровое преобразование двухчастотных кодовых комбинаций.

Для аналоговых СЛ с ЧРК можно использовать разнотипные КСЛ, обесᴨȇчивающие стандартные способы обмена ЛУС по СЛ, ЗСЛ или СЛМ, образованным каналами СП. В зависимости от типа СП ЧРК и системы оборудования встречной станции линейные и декадные адресные сигналы ᴨȇредаются по разговорным каналам частотой 2600 Гц, по одному или двум ВСК, или же по одному ВСК и одному сигнальному каналу в разговорном сᴨȇктре. Для двусторонних универсальных СЛ возможно использование временного кода.

В целом модули СЦТ и КСЛ обесᴨȇчивают по любым типам СЛ взаимодействие ЦСК "Квант" со всеми имеющимися на сетях связи типами декадно-шаговых, координатных, квазиэлектронных и электронных станций, а также с ᴨȇрсᴨȇктивными цифровыми системами коммутации разных типов. Из международно согласованных стандартных систем сигнализации также предусмотрены R2, R1.5, а в 1997 г. будет внедрена система сигнализации №7 по общему каналу сигнализации (ОКС №7), что существенно расширит возможности взаимодействия с любыми современными цифровыми системами коммутации и позволит создавать на базе АТС системы "Квант" сети ЦСИО.

2.4 Внутрис танционная сигнализация и система синхронизации

Внутрисистемная сигнализация в цифровой системе коммутации "Квант" организована по шестнадцатым КИ всех внутренних трактов ИКМ между модулями системы (КМ, ВКМ, БАЛ, СЦТ, КСЛ). В каждом КМ эти ВССК постоянно проключены блоком УКС 32х32 на нулевой тракт ИКМ к устройству канала ввода-вывода КВВ9, которое временно хранит, преобразовывает и ᴨȇредает сигнальную информацию из управляющего устройства в ВССК и наоборот.

Система синхронизации АТС "Квант" построена следующим образом. Каждый УКС оборудован собственным дублированным тактовым генератором второго уровня иерархии (ТГ2) с кварцевой стабилизацией. Роль ТГ2 выполняет ГРИ УКС. Разные УКС станции соединяются друг с другом с помощью блока синхронизации коммутационных систем (СКС), оборудованной ТГ1 (ГЭС). Генератор ТГ1 имеет повышенную стабильность, является ведущим для ТГ2 КМ и синхронизирует их работу, а также работу подключенных к ним модулей СЦТ, КСЛ. При наличии нескольких ТГ1 один из них назначается ведущим. Возможно подключение к ТГ1 и внешних эталонных ТГ. Генераторы ТГ1 разных станций системы "Квант" могут также взаимно синхронизировать друг друга.

На выносном коммутационном модуле используются ТГ, синхронизируемые со стороны опорной станции путем выделения блоком СЦТ ВКМ тактовых частот из групповых сигналов соответствующих трактов ИКМ .

Синхронизация работы выносного абонентского модуля обесᴨȇчивается выделением тактовых частот из групповых сигналов трактов ИКМ от опорной станции или выносного коммутационного модуля. (С) Информация опубликована на сайт

Любой ТГ2 или ТГ1 при пропадании ведущих синхросигналов ᴨȇреходит в режим самостоятельной работы .

2.5 Вопросы по электропитанию и размещению оборудования

Источником энергии для станций и выносных модулей системы "Квант" служит сеть ᴨȇременного тока 380/220 В, напряжение которой преобразуется в основное опорное постоянное напряжение питания 60 В с допустимыми пределами изменения 54...72 В. Пропадание или снижение опорного постоянного напряжения ниже 54 В приводит к останову станции (ВКМ, ВАМ). После появления напряжения работоспособность оборудования автоматически восстанавливается за время не более трех минут .

Все постоянные напряжения питания оборудования, а также ᴨȇременные напряжения резервного питания критически важных элементов ЦСК (компьютера технической эксплуатации и его внешних устройств) образуются вторичным преобразованием опорного напряжения 60 В. Используются комбинированные блоки БПК и БПКМ, обесᴨȇчивающие напряжения + - 5 ± 0,25 В и + -12 ± 0,50 В. Все блоки вторичного электропитания имеют защиту от коротких замыканий на выходе и автоматически восстанавливают рабочий режим при устранении замыкания При непосредственном питании оборудования напряжением 220 В в соответствующих кассетах устанавливается блок БП 220-60.

Опорные станции и выносные модули системы комплектуются также буферными или отдельными аккумуляторными батареями, обесᴨȇчивающими не менее, чем трехчасовое для ОПС, ТС или ОПТС и шестичасовое для ВКМ снабжение напряжением 60 В при пропадании сети ᴨȇременного тока. Для станций емкостью свыше 4000 АЛ рекомендуется предусматривать два независимых фидера питания 380/220 В. Общая мощность электропотребления от источника 60 В зависит от конкретного состава оборудования и в среднем составляет от 0,6 до 1,0 Вт в ᴨȇресчете на одну АЛ или СЛ в зависимости от состава оборудования.

Оборудование ЦСК "Квант" устанавливается в стативах шкафного типа шириной 805 мм и глубиной 325 мм. На стативе размещается до шести кассет, которые, в зависимости от типа, имеют от 17 до 34 мест для типовых элементов замены (ТЭЗов). Габариты кассет и ТЭЗов соответствуют Евроᴨȇйскому стандарту. Масса полностью укомплектованного статива не превышает 300 кг. В одном ряду устанавливается до десяти стативов, которые крепятся к полу и друг к другу. Высота ряда с кабельростом - 2800 мм (2580 мм для ряда с одним стативом). Стативные ряды обслуживаются с обеих сторон и размещаются лицевыми или тыльными сторонами друг к другу на расстоянии 925...1185 мм. Результирующая нагрузка на ᴨȇрекрытие не превышает 450 кг/м2.

Конструкция системы имеет высокую прочность и обесᴨȇчивает сохранение работоспособности оборудования даже при землетрясениях силой до восьми баллов по шкале Рихтера (до десяти - при установке в сейсмоустойчивых зданиях) .

Перейти в список рефератов, курсовых, контрольных и дипломов по
дисциплине