Проект ГТС на базе систем передачи SDH

--PAGE_BREAK--
2.Расчет интенсивности нагрузки на ГТС.
2.1. Расчет исходящей местной нагрузки.

Произведём расчёт нагрузки по методике, изложенной в НТП 112-2000 (РД 45.120 – 2000).

Согласно данной методике, расчёт нагрузки Аисх iпроизводится отдельно для утреннего и вечернего ЧНН и из этих значений выбирается максимальное значение, которое принимается за расчётную нагрузку.

Аисх i= max{Aутр., Авеч.}, Эрл.

Расчёт нагрузки утреннего ЧНН: ,

где Аiутр. ЧНН– суммарная нагрузка для всех iкатегорий абонентов, имеющих максимальный ЧНН – утренний;

Aутр.время– добавочная суммарная нагрузка, создаваемая во время утреннего ЧНН абонентами тех категорий, которые имеют ЧНН не утренний, а вечерний.

Ajутр. ЧНН =  , Эрл

где Ni– количество абонентов конкретной категории i;

ai– интенсивность нагрузки в утренний ЧНН от абонентов i-ой категории, определённой по таблице приложения А. [1]

Aутр.время= ,

= , Эрл

где – количество абонентов j-ой категории;

— интенсивность нагрузки в вечерний ЧНН абонента j-ой категории, определяемой по таблице приложения А [].

К=0,1 – коэффициент концентрации нагрузки;

Т=16 часов – период суточной нагрузки ЧНН. Тогда:

Aутр.время=

Аналогичным образом рассчитывается нагрузка в ЧНН вечерний – АВЕЧ:

AВЕЧ= Ajвеч. ЧНН+ Aвеч.время, Эрл

= , Эрл

Aвеч.время=

Ajутр. ЧНН =   , Эрл

Учитывая, что структурный состав абонентов для всех станций одинаков, рассчитаем нагрузку только для РАТС 2 типа AXE-10.

·        ,

 = 10150,

=10150*0.022=223,3 Эрл;

·        ,

 4205,

=4205*0,07=294,35 Эрл;

·        =0,2 Эрл

          =0,004*14500=58

=58*0,2=11,6 Эрл;

A

утр. ЧНН
= 223,3+294,35+11,6 =529,25 Эрл.

·       

=10150*0,03=304,5 Эрл;

·        =;

·        ,

= 58*0,27 =15,66 Эрл;

= 304,5+177,71+15,66=497,87Эрл.

Итак, А исх. 1 = 529,25 Эрл.

Найдем нагрузку на выходе коммутационного поля:



А исх. 1 =

W– коэффициент, учитывающий снижение нагрузки на выходе КП



  — среднее время набора номера абонентами станции в сек,

=

n– значность номера, n=6

=

  — среднее время занятия входа КП при обслуживании одного вызова в сек,



=



 Эрл

Определим среднюю удельную нагрузку на одну АЛ:

,

=0,0319Эрл.

Определим исходящую нагрузку для других станций:

А исх. 2 = 0,0319*18200 = 580,58Эрл;

А исх. 3 = 0,0319*16500 = 526,35Эрл;

А исх. 4 = 0,0319*14300 = 456,17 Эрл;

А исх. 5 = 0,0319*20000 = 638Эрл.

Рассчитаем нагрузку на выходе коммутационного поля:

А вых. КП i= (1 – Ксн)* А вх. КП i,

где Ксн ≈ 0,05 – коэффициент снижения нагрузки.

А вых. КП 1 = 462,56 Эрл

А вых. КП 2 = (1 – 0,05)*580,58= 609,6 Эрл;

А вых. КП 3 = 0,95* 526,35=552,66 Эрл;

А вых. КП 4 = 0,95*456,17=478,97 Эрл;

А вых. КП 5 = 0,95*638=669,9 Эрл.

2.2.Расчёт нагрузки к УСС

Доля интенсивности нагрузки к УСС от местной исходящей нагрузки на выходе КП составляет 3 – 5 %. Тогда АУССi= 0,03АВЫХ КПi, Эрл;

АУСС1 = 0,03*462,56 = 13,87 Эрл;

АУСС2 = 0,03*580,58 = 18,28Эрл;

АУСС3 = 0,03*526,35 = 16,57Эрл;

АУСС4 = 0,03*456,17 = 14,36 Эрл;

АУСС5 = 0,03*638 = 20,09Эрл.


2.3. Распределение межстанционной нагрузки на сети

Определим значения нагрузки от каждой станции ГТС, подлежащей распределению на местной сети.

Аi= АВЫХ КПj-  АУССj, Эрл

А1 = 462,56 — 13,87=448,69 Эрл;

А2 = 609,6- 18,28==591,32 Эрл;

А3 = 552,66-16,57=536,09 Эрл;

А4 = 478,97-14,36=464,61 Эрл;

А5 = 669,9- 20,09=649,81 Эрл.

Произведём расчёт межстанционной нагрузки по методике, изложенной в НТП 112-2000.

Алгоритм расчёта распределения нагрузки, изложенной в НТП112-2000, включает следующие шаги:

1.Для каждой РАТС сети определяется коэффициент ηi, характеризующий долю исходящей нагрузки к i-ой РАТС к суммарной исходящей нагрузке всех РАТС города:

  , %

%;

%;

%;

%;

%.

2.Используя коэффициенты , определим по таблице приложения Б [1] значения коэффициентов внутристанционного тяготения Квн i(i=1,m) для каждой станции методом интерполяции.

Квн 1 = 34,78%;

Квн 2 = 39,5%;

Квн 3 = 38,2%;

Квн 4 = 35,74%;

Квн 5 = 41,4%.

3. Определим значение нагрузки, подлежащей распределению на местной межстанционной сети АiРАСПРдля каждой станции, по формуле:













4.Рассчитаем межстанционную нагрузку на сети по формуле:



где Аij– межстанционная нагрузка от i-ой станции к j-ой станции ГТС.

·        А11 =  

А12 =

А13 =

А14 =

А15 =

·        А21 =  

А22 =0,27*357,7 = 93 Эрл;

А23 = 0,27*331,3= 90,9 Эрл;

А24 = 0,27*298,55 = 81,9 Эрл;

А25 = 0,277 *380,7= 104,4 Эрл;

·        А31 =  

А32 =0,25*357,7 = 89,1 Эрл;

А33 =0,25*331,3 = 82,52 Эрл;

А34 =0,25*298,55 = 74,36 Эрл;

А35 =0,25*380,7 = 94,82 Эрл;

·        А41 =  

А42 =0,22*357,7=78,3 Эрл;

А43 =0,22*331,3=72,5 Эрл;

А44 =0,22*298,55=65 Эрл;

А45 =0,22*380,7=83,4 Эрл;

·        А51 =  

А52 =0,29*357,7=106,3  Эрл;

А53 =0,29*331,3 = 98,48 Эрл;

А54 =0,29*298,55=88,75 Эрл;

А55 =0,29*380,7=113,17Эрл.


2.4. Расчёт междугородной нагрузки

Для расчёта исходящей междугородной нагрузки, поступающей на заказно-соединительные линии АЗСЛ iдля i-ой станции, используем выражение:



где    — удельная нагрузка от одного источника на ЗСЛ;

АИ РПП – исходящая междугородная нагрузка, создаваемая кабинами переговорных пунктов:



где  – удельная исходящая и входящая нагрузка на одну кабину переговорного пункта.

·       

АМТА – нагрузка, создаваемая междугородными телефонами-автоматами:

АМТА = аМТА*NМТА, Эрл

где аМТА = (0,42  0,65) – удельная нагрузка от одного МТА,

NМТА– количество междугородных телефонов-автоматов.

АМТА1 = 0,65*(14500*0,002) = 18.85 Эрл;

АЗСЛ 1 = 0,0015(10150+4205) +13,05 + 18,85 = 53,43 Эрл.

·        ;

АМТА2 = 0,65*(18200*0,002) = 23,66 Эрл;

АЗСЛ 2 = 0,0015(12740+5278) +16,38 + 23,66 = 67,06 Эрл.

·        ;

АМТА3 = 0,65*(16500*0,002) = 21,45 Эрл;

АЗСЛ 3 = 0,0015(11550+4785) +14,85 + 21,45 = 60,8 Эрл.

·        ;

АМТА4 = 0,65*(14300*0,002) = 18,59 Эрл;

АЗСЛ 4 = 0,0015(10010+4147) +12,87 + 18,59 = 52,69 Эрл.

·        ;

АМТА5 = 0,65*(20000*0,002) = 26 Эрл;

АЗСЛ 5 = 0,0015(14000+5800) +18 + 26 = 73,7 Эрл.

Расчёт интенсивности входящей междугородной нагрузки:

;

где    — удельная входящая междугородная нагрузка, поступающая к абоненту квартирного или народно-хозяйственного сектора.

АСЛМ 1 = 0,001(10159+4205) + 13,05 = 27,4 Эрл;

АСЛМ 2 = 0,001(12740+5278) + 16,38 = 34,39Эрл;

АСЛМ 3 = 0,001(11550+4785) + 14,85 =31,18 Эрл;

АСЛМ 4 = 0,001(10010+4147) + 12,87 = 27,02 Эрл;

АСЛМ 5 = 0,001(14000+5800) + 18 = 37,8 Эрл.


Таблица 2. Значения интенсивности нагрузки на ГТС (Эрл)

№ РАТС

РАТС1

РАТС2

РАТС3

РАТС4

РАТС5

АМТС

УСС

ЗСЛ

СЛМ

РАТС1

62,7

76,6

70,9

63,94

     81,54

53,43

27,4

13,87

РАТС2

80,4

98

90,9

81,9

104,4

67,06

34,39

18,28

РАТС3

73

89,1

82,52

74,36

94,82

60,8

31,18

16,57

РАТС4

64,2

78,3

72,5

65

83,4

52,69

27,02

14,36

РАТС5

88,7

106,3

98,48

88,75

113,17

73,7

37,8

20,09


3 Расчет емкости  пучков соединительных линий

При расчете емкости пучка соединительных линий (каналов) следует учитывать:

·        норму потерь (качество обслуживания вызовов) в направлении связи;

·        величину нагрузки на заданном направлении связи;

·        структуру коммутационного поля узла автоматической коммутации (ОТС, АМТС);

·        тип пучка соединительных линий (односторонний или двусторонний).

Средние значения нагрузки на различных направлениях, представленные в таблице 2.5.1. необходимо пересчитать в расчетные значения по формуле:

, Эрл – для односторонних линий.

, Эрл – для двусторонних линий.

Где .

Полученные данные для удобства сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Расчетные значения нагрузки в различных направлениях

№РАТС

РАТС1

РАТС2

РАТС3

РАТС4

РАТС5

АМТС

УСС

РАТС1

АТСКУ

-

163,34

(Д)

    151,68

(Д)

68,16

 (О)

         179,08

(Д)

57,1

(О)

15,28

РАТС2

AXE-10

163,34

(Д)

-

189,2

(Д)

86,92

(О)

123,3

(Д)

81,37

(О)

20

РАТС3

AXE-10

     151,68

(Д)

189,2

(Д)

-

85,21

(О)

203,12

(Д)

64,86

(О)

18,24

РАТС4

S-12

68,4

(О)

83,16

(О)

74,6

(О)

-

85,9

(О)

56,37

(О)

15,7

РАТС5

S-12

    179,08

(Д)

123,3

(Д)

203,12

(Д)

100,8

(О)

-

78,39

(О)

21,98

АМТС

AXE-10

29,72

(О)

37,12

(О)

33,71

(О)

29,33

(О)

40,48

(О)

-

19,86



Как известно, пучки соединительных линий могут быть неполнодоступными и полнодоступными. Структура пучка определяется коммутационными возможностями КП используемых систем коммутации.

Коммутационные поля цифровых систем коммутации позволяют создавать полнодоступные пучки в направлении связи. Для расчета емкости пучка в этом случае используется первая формула Эрланга или таблицы Пальма.

Для расчета числа каналов от координатных АТС к другим станциям сети используется метод эффективной доступности (МЭД), поскольку коммутационные блоки АТСК обладают внутренними блокировками.

На АТСК-У исходящие СЛ включаются в выходы коммутационных блоков ГИ-3 с параметрами 80х120х400 на ступени 1ГИ. На АТСК исходящие СЛ включаются в выходы коммутационных блоков 60х80х400 ступени ИГИ.

Для расчета числа СЛ методом МЭД следует:

1. Определить эффективную доступность − Дэф.

2. Используя формулу О`Делла, определить число СЛ.

Расчет Дэф производится по формуле: , где  − минимальная доступность;  − среднее значение доступности.

, где  − число выходов из одного коммутатора звена А;  − число входов в один коммутатор звена А;  − коэффициент связности для рассматриваемого блока коммутации;  − число выходов из одного коммутатора звена В в заданном направлении (q= 1, Дmax= 20; q= 2, Дmax= 40); Q
– коэффициент, зависящий от параметров звеньевого включения, величины нагрузки, потерь и доступности в направлении искания (Q= 0.65-0.75).

, где  − нагрузка, обслуживаемая  промежуточными линиями звеньевого включения:

, где  − удельная нагрузка на один вход блока коммутации (1ГИ или ИГИ),  = (0.5-0.7) Эрл.

Формула О`Делла имеет следующий вид:

, где  − расчетная нагрузка в направлении от i-ой станции к j-ой станции;  и  − коэффициенты, значения которых определяются для заданных потерь в направлении связи и найденному значению Дэф.

Емкость пучков СЛ рассчитывается исходя из нормы потерь и интенсивности нагрузки, поступающей в том или ином направлении
                   Р
i
→
j= Рi
↔
j
= 0,01;

Р
i
→ УСС= 0,001;

Р
i
→ АМТС= Рi
ЗСЛ= 0,003;

РАМТС→
i= Рi
СЛМ= 0,002;

Для РАТС4: q
= 1, f= 1, ma= 20, na= 13.333;

  Аm=0.5*13.33=6,665 Эрл

  = 1*(20-6,665)=13,67

  Дmin= (1/1)*(20-13,33+1)=8

  Дэфф = 8+0,7*(13,33-8)=30,8

Найдем: α = 1.52 и β = 3.1 (РАТС-РАТС, Р = 0,01);

               α= 1.87 и β = 4.2 (РАТС-УСС, Р = 0,001);

               α= 1.76и β = 3.5 (СЛМ к РАТС, Р = 0,003);

 α= 1.7 и β = 3.8 (ЗСЛ от РАТС, Р = 0,002);

Результаты расчета сведем в таблицу 3.2

Таблица 3. 2.Расчет числа соединительных линий


4 Выбор оптимальной структуры построения сети
SDN

Система SDHпозволяет организовывать универсальную транспортную сеть, решая задачи не только передачи информационных потоков, но контроля и управления данной сетью. Она рассчитана на транспортирование всех сигналов PDH(ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920), а также всех действующих и перспективных служб, в том числе и широкополосной цифровой сети с интеграцией служб (B-ISDN), использующей асинхронный способ передачи (АТМ).

В системе SDHиспользованы последние достижения в электронике, системотехнике, вычислительной технике, программировании и т. п. Применение SDHдля построения первичных сетей различного уровня позволяет существенно сократить капитальные затраты, эксплуатационные расходы, сократить сроки монтажа и настройки оборудования. При этом повышается надежность сетей, их гибкость и качество связи.

Линейные сигналы SDHорганизованы в синхронно транспортные модули STM(агрегатные блоки). Первый из них – STM-1 – соответствует скорости передачи 155 Мбит/с. Каждый последующий имеет скорость в 4 раза большую, чем предыдущий. Уже стандартизованы STM-4 (622 Мбит/с) и STM-16 (2.5 Гбит/с). Ожидается принятие STM-64 (10 Гбит/с). Основной направляющей системой для SDHявляются ВОЛП (волоконно-оптические линии передач).

В сети SDHиспользуется принцип контейнерных перевозок. Передаваемые сигналы предварительно размещаются в стандартных контейнерах С. Все операции производятся с контейнерами независимо от их содержимого. Благодаря этому достигается универсальность сети SDH.
    продолжение
--PAGE_BREAK--4.1 Анализ способов построения сетей на базе SDH
Сеть на базе SDHстроится с помощью различных функциональных модулей. Состав модулей определяется основными операциями, которые необходимо выполнить для обеспечения передачи высокоскоростных цифровых потоков по сети связи. Эти операции следующие:

·              сбор входящих потоков, поступающих в сеть SDH, в синхронные транспортные модули (STM);

·              передвижение (передача) STMпо сети с возможностью ввода/вывода цифровых потоков (контейнеров) в промежуточных пунктах;

·              передача контейнеров, несущих полезную информацию из одной части сети в другую в одном и том же узле;

·              объединение нескольких однотипных потоков (STM) в потоки (STM) более высокого уровня;

·              восстановление формы и амплитуды сигналов, передаваемых на большие расстояния;

·              сопряжение сети SDHс сетями пользователей (сети доступа) с помощью согласующих устройств.

Для решения поставленных задач в состав SDHвходят следующие модули:

·                   мультиплексоры;

·                   концентраторы;

·                   регенераторы;

·                   коммутаторы.

Мультиплексор– основной модуль сети SDH.

Мультиплексор выполняет следующие функции:

·                   объединение низкоскоростных потоков в высокоскоростной поток (мультиплексирование) и наоборот (демультиплексирование);

·                   обеспечение доступа (терминального доступа) низкоскоростных каналов иерархии PDHк входным портам SDH;

·                   решение задач локальной коммутации, концентрации регенерации цифровых потоков.

Различают два основных вида мультиплексоров: терминальный (ТМ) и мультиплексор ввода/вывода (ADM).

ТМ является оконечным устройством сети SDHс некоторым числом каналов доступа (оптических и электрических).

ТМ имеют один или два входа/выхода. Два входа/выхода используются ля повышения надежности. К входам/выходам ТМ (агрегатным) подключаются ВОЛП, образуя линейные тракты первичной сети.

Мультиплексор ADMотличается от ТМ наличием 2-х или 4-х оптических агрегатных входов/выходов при том же числе каналов доступа, что и в ТМ. Дополнительно к возможностям коммутации, осуществляемой ТМ, ADMпозволяет осуществлять:

·              сквозную коммутацию цифровых потоков в обоих направлениях;

·              осуществлять замыкание канала приема на канал передачи на обеих сторонах («восточной» и «западной») в случае выхода из строя одного из направлений;

·              пропускать в случае аварийного выхода из строя мультиплексора основной оптический поток мимо него в обходном режиме.

Все это дает возможность использовать ADMв топологиях типа «кольцо».

Концентратор– это мультиплексор, объединяющий несколько, как правило, одинаковых (со стороны входных портов) потоков, поступающих от удаленных узлов сети в один распределительный узел сети SDH, не обязательно также удаленный, но связанный с основной транспортной сетью.

Этот узел может также иметь не два, а три или четыре или больше линейных портов типа STM-1 или STM-Nи позволяет организовывать ответвление от основного потока или подключение нескольких узлов ячеистой сети к кольцу SDH. В общем случае он позволяет уменьшить общее число каналов, подключенных непосредственно к основной транспортной сети SDH. Мультиплексор распределительного узла позволяет локально коммутировать подключенные к нему каналы, давая возможность удаленным узлам обмениваться через него между собой, не загружая основную сеть.

Регенератор– мультиплексор, который имеет два или четыре агрегатных входа/выхода и специальные каналы доступа, предназначенные для обслуживания сети SDH. Регенератор используется для увеличения расстояния между узлами сети путем восстановления формы и амплитуды сигналов полезной нагрузки. Он используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети SDHпутем регенерации сигналов полезной нагрузки.

Коммутатор (
DXC
)– устройство, которое позволяет связывать различные пользовательские каналы путем организации постоянных или временных (полупостоянных) перекрестных соединений между ними.

Коммутаторы применяются в узлах большой пропускной способности, где необходимо гибкое управление нагрузкой различных направлений.

Для того чтобы спроектировать сеть SDH, необходимо, прежде всего, выбрать структуру сети. Известны следующие основные базовые топологии (структуры), на основе которых может быть составлена топология сети в целом.

Топология «точка-точка».

В этом случае соединение двух узлов А и В осуществляется с помощью терминальных мультиплексоров. Топология «точка-точка» может быть использована для участков магистральной сети с большой протяженностью и значительной нагрузкой (уровни STM-16, STM-64) при 100% резервировании линий и группового оборудования аппаратуру (мультиплексоров и регенераторов).

Топология «линейная цепь».

Эта конфигурация используется тогда, когда интенсивность нагрузки в сети невелика и существует необходимость ответвления в ряде точек на линии, где могут вводиться и выводится каналы доступа. Линейная цепь реализуется с помощью ТМ на обоих концах цепи и мультиплексоров ADMв точках ответвления.

Указанная структура может быть реализована без резервирования или при 100% резервировании (резервирование типа 1+1).

Топология «звезда».

Эта топология применяется для подключения удаленных узлов сети к транспортной магистрали. При этом один из мультиплексоров выполняет функции концентратора, у которого часть нагрузки выводится к терминалам пользователя, а оставшаяся нагрузка распределяется по другим узлам сети. В этом случае мультиплексор должен обладать свойствами мультиплексора ввода/вывода с развитыми возможностями коммутатора.

Топология «кольцо».

Эта топология часто используется для построения местных и внутризоновых первичных сетей связи. В синхронной цифровой иерархии это наиболее используемая структура для уровней STM-1, STM-4, STM-16. Основное преимущество кольцевой структуры – простота реализации защиты 1+1, благодаря использованию для построения кольца мультиплексоров ADM. Переключения в кольце позволяют локализовать (организовать обход) поврежденные участки линий или мультиплексоры. Кольцевая структура первичной сети может быть двух видов: двухволоконное кольцо и четырехволоконное кольцо. Второй вариант рекомендуется для организации сети на уровне STM-16.

Кольцевые сети могут обеспечить высокую надежность и экономичность по сравнению с указанными вариантами построения первичной сети.

Существует два варианта построения сети кольцевой топологии: однонаправленное и двунаправленное кольцо.

При первом варианте каждый входящий в сеть цифровой поток направляется вокруг кольца в обоих направлениях, а в пункте приема осуществляется выбор наилучшего сигнала. Для построения кольца используются два волокна. Передача по основному пути происходит в одном направлении (например, по часовой стрелке), а по резервному – в противоположном. Следует отметить, что деление на основной и резервный здесь является условным, т. к. оба пути равноправны. Поэтому, такое кольцо, называется однонаправленным с переключением трактов или с закрепленным резервом.

Однонаправленное кольцо целесообразно использовать для случая центростремительного трафика. Например, для построения внутризоновой первичной сети и т. п.

В двунаправленном кольце при нормальной работе, если используется два волокна, каждый входящий поток направляется вдоль кольца по кратчайшему пути в любом направлении (отсюда и название «двунаправленное»).

При возникновении отказа, с помощью мультиплексора ADMна обоих концах отказавшего участка, осуществляется переключение секций сети SDHили защита с совместноиспользуемым резервом.

Возможно строительство двунаправленного кольца с четырьмя волокнами. При этом надежность кольца увеличивается, но существенно возрастают и затраты на его построение.

Двунаправленные кольца выгодны при достаточно равномерном тяготении узлов коммутации вторичной сети. Поэтому двунаправленные кольца широко используются для построения первичной сети города.

Архитектура сетей SDH.

Архитектурные решения при проектировании сети могут быть сформированы на базе использования рассмотренных выше элементарных топологий сети в качестве ее отдельных сегментов. Учитывая возможность самостоятельного использования отдельных элементарных топологий, рассмотрим здесь только сети, комбинирующие элементарные топологии.

Радиально-кольцевая архитектура. Эта сеть фактически построена на базе использования двух базовых топологий: «кольцо» и «последовательная линейная цепь». Вместо последней может быть использована более простая топология «точка-точка». Число радиальных ветвей ограничивается допустимой нагрузкой (общим числом каналов доступа) на кольцо.

Архитектура типа «кольцо-кольцо». Кольца в этом соединении могут быть либо одинакового, либо разного уровней иерархии.

Каскадная схема соединения трех колец различного (по нарастающей) уровней -STM-1, STM-4, STM-16. При таком соединении можно использовать необходимые оптические каналы доступа предыдущего иерархического уровня при переходе от кольца одного уровня к другому (например, триб STM-1 при переходе на кольцо STM-4 и триб при переходе не кольцо STM-16).

Архитектура разветвлений сети общего вида. В процессе развития сети SDHразработчики могут использовать ряд решений, характерных для глобальных сетей. Например, разветвленная сеть SDHс каскадно-кольцевой и ячеистой структурой. Остов (или опорно-магистральная сеть) ее сформирован для простоты в виде одной сетевой ячейки, узлами которой являются коммутаторы типа SDXC, связанные по типу «каждый с каждым». К этому остову присоединены периферийные сети SDHразличной топологии, которые могут быть «образами» либо корпоративных сетей SDH, либо сегментов других глобальных сетей, либо общегородских сетей SDH. Эта структура может рассматриваться как некий образ глобальной сети SDH.

В нашей работе мы будем использовать топологию «двунаправленного кольца».
4.2 Разработка оптимальной структуры сети МСС
В качестве исходных данных при разработке оптимальной структуры сети используем план населенного пункта, на котором отмечено расположение телефонных станций. Кроме того известна структура ситуационных трасс (см. рисунок 4.2.1), по которым возможна прокладка кабеля. Каждый участок ситуационных трасс характеризуется расстоянием (одно деление сетки улиц составляет 6 км). Требуется найти оптимальную кольцевую структуру трасс, соединяющих все станции. Будем использовать приведенный ниже алгоритм[1].

Математическая постановка задачи.Задан граф G=(X, U), где X-множество вершин, в которых заканчиваются ситуационные трассы; U– множество ребер, соответствующих участкам ситуационных трасс.

Х¢ÍХ – подмножество вершин, в которых расположены телефонные станции. Lij-длина участка трассы uij. Требуется найти цикл С в графе G, проходящий по всем вершинам множества Х¢и имеющий минимальную длину: .


Анализ алгоритмов.Рассмотрим задачу, когда Х¢
= Х. В этом случае требуется построить кольцо, проходящее по всем вершинам, то есть, предполагаем, что во всех вершинах расположены станции. Эта задача известна в теории графов как «Задача коммивояжера». Она принадлежит классу NP– трудных задач, для которых не существует точных эффективных алгоритмов. Поэтому задачу решают приближенными, эвристическими алгоритмами с вычислением нижней и верхней оценок решения.

В случае Х¢
ÌХнаша задача еще более усложняется. Опишем метод, с помощью которого она может быть сведена к «Задаче коммивояжера».

Построение аппроксимирующего графа.

Шаг 1.Вычислить по алгоритму Дейкстры кратчайшие пути между всеми парами вершин из множества Х¢. Алгоритм реализуется следующим образом:

·                   выбираем вершину (ОТС) и находим вершины, смежные с ней. Присваиваем каждой найденной вершине пару чисел, состоящую из номера корневой (выбранной) и длины соответствующего ребра. Для остальных вершин графа сопоставляют пару (0, ¥);

·                   из множества неотмеченных вершин найдем вершину с минимальным весом, включаем ее в дерево кратчайших путей и отмечаем ее. Далее уже для вновь отмеченной вершины находим смежные с ней. Найденной вершине (смежной) присваиваем вес минимальный из двух возможных: либо уже существующий, либо вес, полученный из суммы длины ребра с весом предыдущей вершины; так необходимо повторять до тех пор, пока вершины не будут просмотрены и отмечены.

Шаг 2.Построить полный граф G¢= (X¢, U¢), у которого множество вершин совпадает с множеством вершин X¢. Множество ребер соединяет две пары вершин. Для каждого ребра uijположить его вес равным длине кратчайшего пути из Хiв Хjв исходном графе G, полученном на шаге 1.

Шаг 3.На полученном графе можно решать задачу коммивояжера, т. е. найти цикл минимального веса, проходящий по всем вершинам X¢.

Шаг 4.Получив структуру цикла в графе G¢, выделить кратчайшие пути в графе G, соответствующие ребрам полученного цикла.

Методы решения «Задачи коммивояжера».

Рассмотрим алгоритм получения верхней и нижней оценок для «Задачи коммивояжера» (ЗК).

Нижней оценкой для ЗК является решение, полученное с помощью алгоритма Прима-Краскала, в результате которого строится кратчайшее остовое дерево (КОД). Длина искомого цикла не может быть меньше суммарного веса КОД.

Верхняя оценка цикла в ЗК может быть получена с использованием стратегии «иди в ближайший». Опишем подробнее этот алгоритм.

Шаг 1.Выбрать исходную вершину и считать ее текущей вершиной строящегося нового цикла.

Шаг 2.Найти ближайшую вершину к текущей вершине относительно длины ребра и сделать ее текущей. Увеличить вес цикла на длину ребра.

Шаг 3.Если не все вершины включены в цикл, то шаг 2 повторяется. Если в цикл включены все вершины графа, то запомнить суммарный вес ребер, включенных в цикл. Если вес полученного цикла меньше предыдущего решения, считать его наилучшим.

Шаг 4.Если не все вершины графа просмотрены как исходные вершины циклов, то перейти на шаг 1, иначе цикл, имеющий минимальный вес является верхней оценкой для ЗК.

Шаг 5.Полученное кольцо минимальной длины вложить в структуру ситуационных трасс первичной сети. При этом ветви кольца не должны содержать элементы структуры ситуационных трасс более одного раза.

Используя данные задания на выполнение курсового проекта и изложенную методику, необходимо определить длину оптимального кольца по структуре ситуационных трасс города.

Вычислим по алгоритму Дейкстры кратчайшие пути между всеми парами АТС.

 

А)Кратчайшие пути от РАТС1 до всех станций данной сети

 

Б)Кратчайшие пути от РАТС2 до всех станций данной сети

 

В)Кратчайшие пути от РАТС3 до всех станций данной сети


 

Г)Кратчайшие пути от РАТС4 до всех станций данной сети

 

Д)Кратчайшие пути от РАТС5 до всех станций данной сети


 

Е)Кратчайшие пути от АМТС до всех станций данной сети

 


Полученные данные сведем в таблицу 4.2.1.

Таблица 4.1 Кратчайшие пути между АТС


    продолжение
--PAGE_BREAK--


Используя выбранные кратчайшие пути, построим граф и решим для него «Задачу коммивояжера».


Длина оптимального цикла равна 64.

Нанесем полученное кольцо на сетку улиц города (рисунок 4.2.1) в соответствии с выбранными кратчайшими путями (рисунок 4.2.2 – 4.2.7) получим рисунок 4.2.9.


 

       5 Выбор типа синхронного транспортного модуля 5.1 Расчет числа ИКМ трактов передачи
В качестве каналов доступа узлов коммутации (ОТС, АМТС, УСС) к первичной сети, реализованной на базе SDH, будем использовать плезиохронные системы передачи ИКМ-30 (стандарт Е1).

Для расчета количества цифровых потоков типа Е1, необходимых для реализации пучков соединительных линий (каналов) между различными станциями сети, следует учитывать:

1) число СЛ в направлениях связи;

2) тип используемых СЛ (односторонние или двусторонние);

3) тип используемой системы сигнализации.

При использовании односторонних линий и децентрализованной системы сигнализации (2ВСК, «2 из 6» и т. д.), для расчета требуемого числа потоков Е1 от i-ой станции к j-ой станции, воспользуемся формулой:

 , где  -требуемое число цифровых потоков Е1 от i-ой станции к j-ой станции;  -число соединительных линий (каналов) между i-ой и к j-ой станциями, ();-знак целой части числа.

При использовании двусторонних пучков и централизованной системы сигнализации (ОКС №7) воспользуемся формулой: .

Эта формула справедлива, если  > 60 каналов. В противном случае необходимо использовать предыдущую формулу, заменив  на .

Результаты расчета числа цифровых потоков Е1 заносятся в таблицу 5.1.1.


Таблица 5. 1.Число ИКМ трактов передачи цифровых потоков Е1  между станциями сети



РАТС1

РАТС2

РАТС3

РАТС4

РАТС5

АМТС

УСС

РАТС1

-

7

7

8

6

7

1

РАТС2

-

-

6

9

4

4

2

РАТС3

-

-

-

9

7

4

2

РАТС4

-

-

-

-

10

6

2

РАТС5

-

-

-

-

-

5

2
    продолжение
--PAGE_BREAK--
5.2. Выбор типа модуля STM.
Синхронный транспортный модуль STM-это информационная структура, используемая для осуществления соединений в SDH. Состоит из информационной (полезной) нагрузки и секционного заголовка, объединенных в блочную цикловую структуру с периодом повторения 125 мкс. Эта информация соответственно подготовлена для последующей передачи со скоростью синхронизированной с сетью. Базовый синхронный модуль STM-1 позволяет собрать потоки со скоростью 2Мбит/с в один модуль и передавать их со скоростью 155 Мбит/с. STM-1 позволяет объединить 63 потока Е1. Каждому 2 Мбитному потоку соответствует свой адрес выделения.

Модуль STM-4 обеспечивает передачу 252 цифровых потоков Е1 со скоростью 622 Мбит/с. Модуль STM-16 позволяет объединить 1008 цифровых потоков типа Е1 и обеспечивает их передачу со скоростью 2.5 Мбит/с.

Для определения типа синхронного транспортного модуля используются результаты, полученные в предыдущих разделах:

·        структура оптимального кольца с указанием местоположения мультиплексоров ввода/вывода (ADM) на заданном кольце;

·        схема взаимодействия ADMс узлами коммутации ГТС (ОТС, УВС и т. д.), АМТС, УСС;

·        количество цифровых потоков стандарта Е1 между различными узлами коммутации телефонной сети.

·        На основании вышеуказанных данных строится матрица М емкостей кратчайших путей и ребер.

·        Матрица М включает:

·        перечень взаимодействующих узлов коммутации (станций) сети в соответствии со схемой построения ГТС;

·        количество цифровых потоков стандарта Е1 между различными узлами коммутации (станциями) ГТС;

·        перечень участков кольца, которые используются для создания основных и резервных путей (маршрутов) для передачи цифровых потоков Е1 между различными узлами (станциями) ГТС.

Для построения первичной сети на базе SDHиспользуется двунаправленное кольцо со 100% резервированием в случае аварии на участках кольца.



Матрица М емкостей кратчайших путей и ребер для рассматриваемого задания представлена в виде таблиц 5.2.1- 5.1.3.


             

 Таблица 5.2. Распределение ИКМ трактов по кольцу



После заполнения матрицы М для всех взаимодействующих станций и узлов телефонной сети определяется суммарное число трактов Е1 для каждого участка кольца первичной сети. Далее выбираем участок кольца, на котором передается максимальное количество цифровых потоков Е1 (Sтреб). С учетом коэффициента запаса на развитие сети (Кр), необходимое число цифровых потоков Е1 (SH) должно удовлетворять следующему условию:

                                           SH³Кр ·Sтреб , тогда

Рекомендуемый коэффициент Кр = 1,4 тогда

Тип синхронного транспортного модуля выбирается с учетом стандартных уровней STM.

Если         0SH£63,                   то выбираем  STM1

          63SH£252,               то -                  STM4

               252SH£1008,           то -                  STM16
    продолжение
--PAGE_BREAK--