Волоконно-оптические системы связи

Содержание
Введение
1 Выбор и обоснование проектныхрешений
1.1 Трасса кабельной линии передачи
1.2Характеристика оконечных ипромежуточных пунктов
1.3 Обоснование и расчет уровня ТКС
1.4 Выбор и характеристикатранспортной системы
1.4.1 Транспортные системы SDH
1.5 Выбор оптического кабеля
1.6 Расчет предельных длин участков регенерации
1.7 Схема организации связи
1.7.1 Общие положения
1.7.2 Схема организации связи с ВОСП SDH
2 Расчет параметров ВОЛП
2.1 Расчет быстродействия ВОЛП
2.2 Расчет вероятности ошибок ПРОМ
2.3 Расчет порога чувствительностиПРОМ
2.4 Расчет затухания соединителей ОВ
2.5 Расчет распределенияэнергетического потенциала
3 Организация управления сетью связи
3.1 Общие положения
3.2 Сеть управления электросвязью
3.3 Функции управления
3.3.1 Общие функции управления
3.3.2 Управление сообщениями обаварийных ситуациях
3.3.3 Конфигурирование элементов исети
3.3.4 Управление конфигурацией
3.4 Управление оборудованием и сетьюсвязи фирмы Alcatel
3.4.1 Система управления Alcatel
3.4.2 Рабочая станция 1353 ЕМ
3.4.3 Конфигурирование элементов исети
3.4.4 Маршрутизация
3.5 Организация служебных каналов
4 Синхронизация цифровой сети
5 Надежность оптической линиипередачи
5.1 Термины и определения понадежности
5.2 Расчет параметров надежности
6 Технико-экономическое обоснование
6.1 Цель проекта
6.2 Вид расчета
6.3 Расчет капитальных затрат
6.4 Тарифы и цены
6.5 Расчет тарифных доходов
6.6 Расчет годовых эксплуатационныхрасходов
Заключение
Список использованной литературы
 

Введение
 
В настоящее времяускорение технического прогресса невозможно без совершенствования средствсвязи, систем сбора, передачи и обработки информации. В вопросах развития сетейсвязи во всех странах большое внимание уделяется развитию систем передачи ираспределения (коммутации) информации.
Наиболее широкоераспространение в последнее время получили многоканальные телекоммуникационныесистемы (ТКС) передачи с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), работающие поволоконно-оптическим кабелям (ОК).
В настоящее времяволоконно-оптическая связь широко применяется не только для организациителефонной связи, но и для кабельного телевидения, видеотелефонии,радиовещания, передачи данных и т.д.
Дальнейшему развитиюметодов и аппаратуры волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) способствуютуникальные свойства волоконно-оптических линий связи (ВОЛС):
— малые затухание идисперсия оптических волокон (ОВ);
— гибкость в реализациитребуемой полосы пропускания;
— широкополосность;
— малые габаритныеразмеры и масса ОВ и ОК;
— невосприимчивость квнешним электромагнитным полям;
— отсутствие искрения приобрывах, коротком замыкании и ненадёжных контактах;
— допустимость изгибасветовода под малым радиусом;
— низкая стоимостьматериала световода;
— возможностьиспользования ОК, не обладающих электропроводностью и индуктивностью;
— высокая скрытностьсвязи;
— высокая прозрачностьОВ;
— возможность постоянногоусовершенствования системы связи по мере появления источников с улучшеннымихарактеристиками.
Кроме того,отечественными и зарубежными фирмами разработана и продолжает разрабатыватьсяширокая номенклатура волоконных световодов и оптических кабелей для ВОСПразличных предназначений и структур. Для широкополосных систем дальней связи, вчастности магистральных, изготавливаются кабели с одномодовыми волокнами, т.е.волокнами, в которых распространяется лишь основной тип колебаний. Здесьодновременно предъявляются и наиболее высокие требования по снижению затуханияи дисперсионных искажений. Изготавливаются волокна, обеспечивающие сохранениеполяризации в распространяющемся оптическом излучении.
Такие кабели,предназначенные для магистральной связи, весьма сложны в изготовлении иотносительно дороги. Кроме того, их использование предусматривает сочетание слазерными передающими оптическими модуляторами (ПОМ), к которым такжепредъявляются повышенные требования в отношении спектральной чистоты излучения,высокой стабильности всех характеристик излучения и т.д. Например, АО“Самарская оптическая кабельная компания” для использования на Взаимоувязаннойсети связи (ВСС) производит оптические кабели ОКЛ, кабели ОКГТ-4, встраиваемыев грозозащитный трос и самонесущие кабели ОКС-26. В них используется оптическиеволокна фирмы Corning – крупнейшего производителя ОВ вмире.
В последнее время на ВССшироко внедряются ТКС синхронной цифровой иерархии (СЦИ, англ. SDH), работающих также по ВОЛС.
SDH – это набор цифровых структур,стандартизированных с целью транспортирования нужным образом адаптированнойнагрузки по физическим цепям. В SDHреализуется комплексный процесс перемещения информации, включающей в себя нетолько передачу сигналов, но и глубокую автоматизацию функций контроля,управления и обслуживания (ОАМ – Operation, Administration and Manaqement).
SDH разработана с учетомнедостатков РDH и по сравнению с последней имеет следующие преимущества:
1) Возможность передачиширокополосных сигналов, предполагаемых в будущем.
2) Синхронизация сети исинхронная техника мультиплексирования.
3) Использованиесинхронной схемы передачи с побайтным мультиплексированием.
4) Временное выравниваниеза счет побайтового двухстороннего стаффинга.
5) Примультиплексировании осуществляется синхронизация под входные сигналы.
6) Возможность плезиохроннойработы при необходимости. В этом случае стаффинг осуществляется за счетдвустороннего побитового выравнивания.
7) SDH удачно сочетаетсяс действующими системами РDH и позволяет существенно улучшить управляемость иэффективность этих сетей.
8) Мультиплексирование сиспользованием техники указателей (пойнтеров). Фазовые соотношения между цикломSТМ и полезной нагрузкой записывается с помощью указателей. Таким образом,доступ к определенному каналу возможен за счет использования указателя.
9) Возможностьввода/вывода компонентных сигналов на любом пункте.
10) Встроенная системаоперативного переключения сокращает потребности в аппаратуре, улучшаетпроизводительность и надежность сети, позволяет выполнять кросс- коммутациюпотоков на различных уровнях согласно планируемой конфигурации сети, а такжеускоряет процедуры восстановления сети в аварийных ситуациях.
11) SDH обеспечиваетнадежную трассу передачи системой указателей, которая способствует безупречнойработе даже в случае, когда узлы несинхронизированы. Для стыковки сигналов РDHприменяется юстификация по битам. Все это вместе гарантирует исключительнонизкий коэффициент ошибок по битам.
12) Кольцевые сети SDHобеспечивают экономичное резервирование маршрута и оборудования без сложныхсхем резервирования сети.
13) Высокая надежность исамовосстанавливаемость сети с использованием резервирования и автоматическогопереключения в обход поврежденного участка за счет полного мониторинга сети ииспользования кольцевых топологий.
14) Простота перехода содного уровня SDH на другой. Структура мультиплексированного сигнала SТМ – N идентичнаструктуре сигнала SТМ-1. Скорости транспортировки сигналов SТМ – N определяютсяумножением базовой скорости 155,52 Мбит/с на N, поэтому при мультиплексированиине требуется формирования нового цикла.
15) Гибкая структурацикла предоставляет возможность для наращивания пропускной способности системы.
16) Прозрачность сети SDHдля передачи любого трафика, обусловленная использованием виртуальныхконтейнеров.
17) Возможность прямогопреобразования электрического сигнала в оптический без сложного линейногокодирования. Управление за счет контроля количества ошибок на различныхучастках передачи информации.
18) Единый всемирныйстандарт для производителей оборудования, высокий уровень стандартизации SDHтехнологий и стандартизованный линейный код NRZ обеспечивают совместимостьмультиплексного и линейного оборудования разных фирм – изготовителей.
19) Предоставление услугпо требованию, обеспечиваемое гибкими элементами сети и эффективным управлениемсетью.
20) Сокращение издержектехнической эксплуатации (ТЭ) и технического обслуживания (ТО) вследствиешироких возможностей сетевого управления в системах SDH. Управление функциямипередачи, резервирования, оперативного переключения, ввода/вывода и контроля накаждой станции и во всей транспортной системе осуществляется программно идистанционно по каналам, встроенным в цикл STM, полная автоматизация процессовэксплуатации сети SDH, радикально повышает её гибкость и надежность, а такжекачество связи.
Наличие служебных битов всоставе передаваемых структур позволяет:
— контролировать ихпрохождение по сети и обеспечивать качество услуги “абонент-абонент”;
— контролироватьсостояние элементов сети;
— организовать управлениесетью (реконструкция, самовосстановление при авариях), что создает предпосылкидля достижения её высокой надежности и живучести.
Таким образом, на сетяхсвязи всех уровней на ВОЛС некоторое время будут совместно находиться наэксплуатации ВОСП РDH и SDH. Такое положение сохранится дополного вытеснения систем РDHсистемами SDH. Поэтому на данном этапе развитияВСС весьма важным является умение проектировать цифровые оптические линиипередачи и оценивать качество их функционирования.
 

1 Выбор и обоснованиепроектных решений
 
1.1 Трасса кабельной линиипередачи
 
Исходя из задания на ДПволоконно-оптическая линия связи должна быть построена способом подвески ОК наопорах высоковольтной линии передачи.
Такое решение принято наосновании следующих особенностей сооружения ВОЛС по линиям электропередачи(ЛЭП) по сравнению с традиционным способом прокладки кабеля в грунт:
-уменьшение сроковстроительства;
-отсутствие необходимостиотвода земель и согласования с землепользователями, центральными и местнымиадминистративными органами;
-уменьшение количестваповреждений в районах городской застройки и промышленных зон;
-снижение капитальных иэксплуатационных затрат в районах с тяжелыми грунтами.
Трасса ВОЛС определяетсяналичием существующих линий электропередачи.
Трасса волоконно-оптическойлинии передачи (ВОЛП) разделяется на десять регенерационных участка (РУ):
РУ –1 Волгоград – р. п. Городище — 15,9 км
РУ — 2 Городище – Иловля — 79,9 км.
РУ – 3 Иловля – Фролово — 74,1 км
РУ – 4 Фролово –Михайловка — 53,6 км
РУ – 5 Михайловка –Даниловка — 85,7 км
РУ – 6 Даниловка -Котово — 61,8 км
РУ – 7 Котово – Камышин — 60,2 км
РУ – 8 Камышин – Дубовка — 146 км
РУ – 9 Дубовка –Котлубань — 52,6 км
РУ – 10 Котлубань –Волгоград — 53,6 км.
Общая протяженностьтрассы составляет 683,4 км.
Трасса проектируемой ВОСПпересекает следующие естественные препятствия, электрифицированные и не электрифицированныежелезные дороги; магистральные автомобильные дороги; асфальтированные игрунтовые дороги; линии связи; трубопроводы и нефтепроводы; садоводческиепостройки; огороды; реки, овраги.
Все переходы ипересечения выполняются в соответствии с электрическими и механическимирасчетами на существующих опорах ВЛ 220кВ. Расположение ВОК в пролетах вышефазных проводов и, соответственно, габарит по вертикали от ВОК до пересечениябольше, чем между линейными проводами и инженерными сооружениями,перечисленными выше.
Спуск с опор ВЛ и заходыв здания производятся в соответствии с правилами проектирования, строительстваи эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линияхэлектропередачи напряжением 110 кВ и выше, [1].
Подробноеописание проектируемой трассы ВОЛС возможно только после натурногообследования.
 
1.2 Характеристикаоконечных и промежуточных пунктов
 
Существующаявнутризоновая сеть Волгоградской области построена по радиальному принципу спреимущественным тяготением трафика от районов к областному центру. Исходныеданные на строительство сети SDHразработаны с учетом переключений существующих внутризоновых каналов связи и ихувеличением для нужд внутризоновой сети Волгоградской области с организациейкольца Волгоград – Городище – Иловля – Фролово – Михайловка – Даниловка –Котово – Камышин – Дубовка – Котлубань – Волгоград.
По проектируемой трассерасположены два города областного подчинения (г. Михайловка, г. Камышин) и дварайонных центра (р. п. Даниловка, г. Котово), в которых сосредоточеныпредприятия, такие как Себряковский цементный завод, Камышинский х/б комбинат,Кузнечно-литейный завод, Котовский завод электролампового оборудования,предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции (мясомолочногоживотноводства, зерна, овощей), предприятия пищевой промышленности инефтегазодобывающей промышленности.
В перечисленных районахсосредоточено 443,8 тыс. населения.
 
1.3 Обоснованиеи расчет уровня ТКС
 
На существующих ВОЛСвнутризоновой сети Волгоградской области предусмотрена замена оборудования ПЦИтипа ФК-34, ФК-35 на оборудование СЦИ уровня STM-4, переносимого с ГТС г. Волгограда с частичным ихдооборудованием и постановкой двух новых мультиплексоров в объеме линейных,станционных и энергосооружений.
Мультиплексоры типа Alcatel 1651, снимаемые с ГТС г. Волгоградав соответствии со схемой организации связи предусматривается установить на АМТСг. Волгограда и в зданиях РУС р. п. Городище, р. п. Иловля, г. Фролово, г.Михайловка, р. п. Даниловка, г. Котово.
В высвобождаемых с сети ГТСг. Волгограда мультиплексорах 1651 SM, оптимизированных на длину волны 1,33 мкм., при их переносе навнутризоновую сеть предусматривается замена агрегатных плат на агрегатныеплаты, оптимизированные на длину волны 1,55 мкм. Исключение составляет участокВОЛС Волгоград – Городище протяженностью 15, км, на котором агрегатные платы в мультиплексорах Alcatel1651, оптимизированные на длину волны1,33 мкм не заменяется.
Для определениянеобходимого числа каналов при проектировании используем методику кольцевойсети или линии передачи, соединяющей несколько АТС, при неизвестных количествахканалов (или потоков 2 Мбит/с) между АТС.
На участке ВОЛС Камышин –Дубовка протяженностью 146 км проектом предусматривается установка двух новыхмультиплексоров типа Alcatel1660, в состав которых входят оптические усилители, позволяющие перекрытьзатухание, вносимое ОК.
Для ввода-выводатрибутарных потоков Е1, превышающих количество 63Е1, в г.г. Волгограде иМихайловке также предусматривается установка мультиплексоров типа Alcatel 1641, переносимых из г. Волгограда.
Для организации каналовт. ч. и каналов n х 64 кбит/с длянужд корпоративной сети ОАО «Волгоградэлектросвязь» и дляпредоставления услуги аренды каналов сторонним юридическим лицам и операторампроектом предусматривается разбивка потоков Е1 с помощью функций кросс-коннекции.
 
1.4 Выбор ихарактеристика транспортной системы
 
Схема распределенияпотоков разработана с учетом расширения ГТС и СТС Волгоградской области,организации потоков для мультиплексорной сети ПД ОАО«Волгоградэлектросвязь», для каналов радиовещания, для сетей стороннихоператоров и перспективы развития внутризоновой сети.
Для организации навнутризоновой сети синхронного кольца предусматривается оборудование SDH уровня STM-4 со скоростью передачи 622 Мбит/С по схемерезервирования 1+1. В качестве оборудования предусматривается оборудованиемультиплексоров типа Alcatel1651, Alcatel 141.
Для исключениястроительства НРП в связи с большой протяженностью участка Камышин – Дубовка (L=146 км) предусматривается в РУСКамышин и РУС Дубовка установить новые мультиплексоры OPTINEX-1660SM свходящими в их состав оптическими усилителями.

1.4.1 Транспортныесистемы SDH
Новые возможностицифровых коммутаторов и технических средств транспортной среды (возможностьреализации мощных транспортных сетей на базе ВОЛС и мультиплексоров SDH: терминальных, ввода/вывода, скросс-коммутацией) с перспективой увеличения пропускной способности безсущественной реконструкции, способность SDH к глубокой автоматизации и контролю элементов сети икачества услуг, а также к автоматическому и программному управлению сложнымиконфигурациями.
Достижения современнойтехники коммутации и передачи сместили акценты в распределении затрат.Стоимость канало-километра стремительно снижается, а стоимость точки коммутацииесли не растет, то снижается значительно меньшими темпами. С другой стороны,появление SDH и мощных мультиплексоров скросс-коммутацией превратили сеть передачи по сути в распределённый коммутатор.
Транспортная сеть илисистема (ТС) может охватывать участки зоновых линий передачи. ТС органическиобъединяет сетевые ресурсы, которые выполняют функции передачи информации,контроля и управления (оперативного переключения, резервирования и т.д.). ТСявляется базой для всех существующих и планируемых служб интеллектуальных,персональных и других сетей. Информационной нагрузкой ТС SDH являются сигналы PDH. Аналоговые сигналы предварительнопреобразуются в цифровую форму с помощью имеющегося на сети аналого-цифровогооборудования. Универсальные возможности транспортирования разнородных сигналов достигаютсяв SDH благодаря использованию принципаконтейнерных перевозок. В ТС SDHперемещаются не сами сигналы нагрузки, а новые цифровые структуры – виртуальныеконтейнеры, в которых размещаются сигналы нагрузки. Сетевые операции сконтейнерами выполняются независимо от их содержания. После доставки на место ивыгрузки из виртуальных контейнеров (VC) сигналы нагрузки обретают исходную форму. Поэтому ТС SDH является прозрачной для любыхсигналов.
ТС SDH содержит информационную сеть исистему обслуживания [6].
Таблица 1.1 –Соответствие слоёв SDH синформационными структурами.Слои Информационные структуры Каналы Контейнеры С Тракты низшего порядка Виртуальные контейнеры VC-12, VC-2 Субблоки TU и их группы TUG высшего порядка Виртуальные контейнеры VC-3, VC-4 Административный блок AU
Среда
передачи Секции Синхронные транспортные модули STM Физическая среда
/>
Рисунок 1.1 – Послойноестроение сети SDH
Архитектураинформационной сети представляет собой функциональные слои, связанные междусобой отношениями клиент-слуга. Все слои выполняют определённые функции и имеютстандартизированные точки доступа. Каждый слой оснащён собственными средствамиконтроля и управления и может создаваться и развиваться независимо. На рисунке1.1 показано послойное строение сети SDH, а в таблице 1.1 – соотношение указанных слоёв с информационными структурамиSDH. Указанное свойство SDH облегчает эксплуатацию сети ипозволяет достичь наиболее высоких технико-экономических показателей. Сеть SDH содержит три топологическинезависимых слоя: каналов, трактов и среды передачи. Создание сетевыхконфигураций, контроль и управление отдельными станциями и всей информационнойсетью осуществляется программно и дистанционно с помощью системы обслуживания SDH. Система решает задачи обслуживаниясовременных сетей связи: оптимизирует эксплуатацию аппаратуры разных фирм-производителейв зоне одного оператора и обеспечивает автоматическое взаимодействие зон разныхоператоров. Система обслуживания делится на подсистемы. Доступ к каждой SDH-подсистеме осуществляется черезглавный в этой подсистеме (шлюзовый) узел или станцию SDH.
В слое среды передачинаходятся самые крупные структуры SDH: синхронные транспортные модули (STM),представляющие собой форматы линейных сигналов. Они же используются наинтерфейсах сетевых узлов.
На рисунке 1.2 показаныциклы STM-1 и VC-4. Административный блок AU-4 образуется по алгоритму
C-4 + POH =VC-4,                                   VC-4 + AU PTR = AU-4,
где    POH – трактовыйзаголовок VC-4;
AU PTR – указательадминистративного блока.

/>
Рисунок 1.2 – Структурацикла STM-1 и фрагменты отображения AU-4 на STM
Цикл STM имеет периодповторения 125 мкс и изображен в виде прямоугольной таблицы из 9 рядов и 270столбцов (9 х 270 = 2430 элементов). Каждый элемент соответствует объёмуинформации 1 байт (8 бит) и скорости транспортирования 64 Кбит/сек, а всятаблица – скорости передачи первого уровня SDH:
64 х 2430 = 155 520кбит/сек = 155,520 Мбит/сек.
Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы:секционный заголовок (SOH),который состоит из заголовка регенерационной секции RSOH (первые три ряда) и заголовка мультиплексной секции MSOH (последние 5 рядов) и указателяадминистративного блока (AU-указателя),т.е. указателя позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбецотводятся для нагрузки.
Для организациисоединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-12. VC – блочная структура с периодом повторения 125 мкс или 500мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый VC состоит из поля нагрузки C-n и трактовогозаголовка POH (рисунок 1.5).
/>
STM-1=(((E1++VC-12_POH+TU-12_PRT)x3TUG-2)x7TUG-3+NPI+ +FSTUG-3)x3VC-4+VC-4_POH+FSVC-4+AU-4_PTR)x1AUG+RSOH+MSOH
STM-1 = (32E1+2байты+1VC-12_POH+1TU-12_PRT)*3TUG-2)*7TUG-3+3NPI+ +15FS_TUG-3)*3VC-4+9VC-4_POH+18FS_VC-4+9AU-4_PTR)*1AUG+3*9RSOH+5*9MSOH.
Рисунок 1.3 – Примерформирования STM-1
На рисунке 1.3 приведёнпример логического формирования модуля STM-1 из потоков E1 2 Мбит/с по схеме Европейского института стандартов вобласти связи (ETSI), а нарисунке 1.4 – схема группообразования по схеме ETSI,
где    TU – субблок;
TUG – группа субблоков;
AUG – группаадминистративных блоков;
FS – балласт,фиксированное пустое поле;
NPI – индикация нулевогопоказателя.

/>
Рисунок 1.4 – Схемагруппообразования по ETSI
В проекте по результатамрасчётов количества организуемых каналов выберем уровень STM-4 и аппаратуру фирмы Alcatel.
Таблица 1.2 – Техническиепараметры аппаратуры SDHуровня STM – 4Параметры Обозначение по G.957
1651 SM
Alcatel Уровень передачи, дБм S-4.1 8 15 L-4.1 +2 3 L-4.2 +2 3 V(JE)-4.3 -5 +1
Длина волны, мкм
Продолжение таблицы 1.2 S-4.1 1,3 L-4.1 1,3 L-4.2 1,35 V(JE)-4.3 1,55
Чувствительность приемника при Кош = 1010, мкм S-4.1 -28 L-4.1 -28 L-4.2 -28 V(JE)-4.3 -36 Затухание регенерационного участка, дБ S-4.1 0 — 12 L-4.1 10 — 24 L-4.2 10 — 24 V(JE)-4.3 10 — 30 Уровень перегрузки приемника, дБм S-4.1 -8 L-4.1 -8 L-4.2 -8 V(JE)-4.3 -8 Дисперсия S – R на уровне 1 дБ, пкс/нм S-4.1 46 L-4.1 300 L-4.2 3000 V(JE)-4.3 3000 Тип источника излучения S-4.1 FP L-4.1 InGaAs – APD L-4.2 InGaAs – APD V(JE)-4.3 InGaAs – APD Тип оптического детектора S-4.1 L-4.1 Ge – APD L-4.2 Ge – APD V(JE)-4.3 InGaAs – APD
Alcatel 1660 SM представляет собой компактный мультиплексор ввода/вывода (ADM) и небольшой узел кросскоммутации спортами STM-1, STM-4 и STM-16,матрицей высокого уровня (НО) 96х96 VC4 и матрицей низкого уровня (LO) 64x64 эквивалента STM-1. При использовании в качествесетевого узла в кольце STM-4это устройство поддерживает отличные возможности доступа к сигналам 2 Мбит/с(до 756 трактов 2 Мбит/с на 300-миллиметровой стойке). Alcatel 1660 SMподдерживает множество различных конфигураций, включая кросс-коннект 64х64 STM-1. Alcatel 1660 SMможет терминировать два независимых друг от друга кольца STM-16 с различными механизмами защиты ANC-P или MS-SPRing, а также с представлением доступа к 32-мкомпонентным потокам STM-1.Интерфейсы STM-16 с нормированной длинной волныоптического излучения («colored»)могут использоваться для прямого сопряжения с оборудованием DWDM без промежуточных адаптеров длинволн. Все системные блоки могут дублироваться для повышения надежности. Длякоммутации АТМ и IP-маршрутизации Alcatel 1660 SM использует карту коммутации /маршрутизации с пропускнойспособностью 2,5 Гбит/с (на одной полке можно использовать две таких карты).

1.4 Выбор типаоптического кабеля
 
Выбор ОК дляпроектируемой ВОЛС осуществляется, исходя из следующих основных требований [10]:
1) Число ОВ в оптическомкабеле и их тип – одномодовые, градиентные, многомодовые – определяютсятребуемой пропускной способностью с учетом развития сети на период 15 – 20 лет,выбранной системой передачи (транспортной системой), схемой организациилинейного тракта (однокабельная однополосная) и с учетом резервирования.
2) Затухание и дисперсияОВ в ОК, зависящие от излучения, должны обеспечивать заданную (или максимальную)длину РУ и высокую экономичность ВОСП и ВОЛС, которые должны конкурировать ссуществующими системами передачи на базе симметричных и коаксиальных кабелей.
3) Защитные покровы исиловые элементы ОК должны обеспечивать необходимую защиту ОВ от механическихповреждений и воздействий, достаточную надежность работы ОК. Кабель должендопускать прокладывание примерно такое же, как и большинство электрическихкабелей.
4) Кабель должен с малымзатуханием, достаточной легкостью и за приемлемый отрезок времени сращиваться вмуфтах ОК и соединяться с помощью разъемов в полевых и станционных условиях.
5) Механические и электрические свойства ОК должнысоответствовать их конкретному применению и условиям окружающей среды, включаястойкость к воздействию статических и динамических нагрузок, влаги, содержаниюОК под избыточным воздушным давлением для обеспечения достаточной надежностиработы в течение проектируемого срока эксплуатации ОК.
6) Отдельные световоды вкабеле должны быть различимы для их идентификации.
Оценивая параметры иконструкцию ОК применительно к различным звеньям сети связи, при проектированииВОЛС для внутризоновой связи используем градиентные ОВ на длине волны 1,3 мкм,кабель типа ОКСН 10.01.022.
При выборе ОК сопределенным видом ОВ (одномодовым) оценим соответствие пропускной способностиОВ, зависящей от его дисперсионных свойств, скорости передачи ВОСП в линейномтракте.
В транспортных системах SDH фирмы Alcatel в качестве линейного используется код без возврата к нулю NRZ, поэтому скорости передачи цифровогосигнала в линейном тракте равны скоростям передачи STM соответствующего уровня. 1.5 Одномодовые ОВ
В одномодовых ОВмежмодовая дисперсия отсутствует (передается одна мода). Уширение импульсаобусловлено хроматической дисперсией, которую разделяют на материальную иволноводную.
Волноводная дисперсияобусловлена зависимостью групповой скорости моды от частоты и определяетсяпрофилем показателя преломления ОВ.
В нормальных условияхматериальная дисперсия преобладает под волноводной. Обе компоненты могут иметьпротивоположный знак и различаются зависимостью от длины волны. Это позволяет,оптимизируя профиль показателя преломления, минимизировать общую дисперсию ОВна заданной длине волны за счет взаимокомпенсации материальной и волноводной дисперсией.
Для одномодовых ОВ впаспортных данных указывается нормированная среднеквадратичная дисперсия ( s = 6 пс/(нм×км)), которая с ненормированнойвеличиной связана выражением

s = 10-3 × Dl × sн, нс/км,                           (1.1)
где Dl — ширина полосы оптическогоизлучения, нм, определяется из справочных данных соответствующего источникаизлучения; Dl =5 нм
Тогда s = 10-6 × 5 × 10-9 × 6 × 10-12 = 0,003 нс/км (1.2)
 
1.6 Расчет предельныхдлин участков регенерации
 
Известно, что длинарегенерационного участка ВОСП определяется двумя параметрами: суммарнымзатуханием РУ и дисперсией сигналов ОВ /7/.
Длина РУ с учетом толькозатухания оптического сигнала, то есть потерь в ОВ, устройствах вводаоптического излучения (как правило, потерь в разъемных соединениях),неразъемных соединениях (сварных соединениях строительных длин кабеля) можнонайти из формулы [2]:
Ару = Э = a × lру + Ар × nр + Ан × nн, дБ,                                (1.3)
где    Ару –затухание оптического сигнала на регенерационном участке, дБ;
Э — энергетическийпотенциал системы передачи, дБ,
a — коэффициент затухания ОВ, дБ /км,
lру — длина регенерационного участка,км,
Ар, Ан — затухание оптического сигнала на разъемном и неразъемном соединениях, дБ
nр, nн — количество разъемных и неразъемныхсоединений ОВ на регенерационном участке.
В этой формуле количествонеразъемных соединений ОВ на длине регенерационного участка равно:

nн = />,
где    lс — строительная длина ОК.
Подставив количествонеразъемных соединений на регенерационном участке в уравнение (1.3), получим:
Э = a × lру + Ар × nр + Ан ×/>,
Э = a × lру + Ар × nр + />× lру — Ан ,,
lру/> =Э — Ар × nр + Ан .
Отсюда можно выразитьдлину регенерационного участка
lру = />.
Современные технологиипозволяют получать затухания Ар £ 0,5 дБ, Ан £ 0,1 дБ. Кроме того, на регенерационном участке количестворазъемных соединений nр= 2.
Тогда можно найтимаксимальную и минимальную длины регенерационных участков с учетом потерь назатухание в ОВ, потерь в устройствах ввода/вывода оптического сигнала (вразъемных соединителях), потерь в неразъемных сварных соединениях при монтажестроительных длин кабеля
lру maxa = />, км,                         (1.4)

где Эз — энергетический (эксплутационный запас) системы, необходимый для компенсацииэффекта старения элементов аппаратуры и ОВ, Эз = 6 дБм,
25 – 6 – 0,5 × 2 + 0,3  
0,15 + 0,3/2   />lру max a = = 61 км
При проектированииоптической линии передачи SDHэнергетический потенциал ВОСП рассчитывается как разность уровней передачи иминимального уровня приема.
При расчете минимальнойдлины регенерационного участка результат может получиться с отрицательнымзнаком. Это означает, что минимальная длина РУ равна нулю.
Как было отмечено выше,длина регенерационного участка ВОСП зависит также и от дисперсии сигнала в ОВ.Максимальная длина РУ с учетом дисперсионных свойств ОВ рассчитывается последующей формуле:
lру maxs= /> , км,                                                       (1.5)
где s — дисперсия сигнала в ОВ,определенная для одномодового ОВ,
В` – скорость передачицифрового сигнала в линейном тракте
/>
0,03 × 10-9 × 622,080 × 106  
0,25   lру max s = =133,9 км
Из рассчитанных максимальныхдлин по формулам (1.4) и (1.5) в проекте выбираем наименьшее значение, равное 61 км.
Затухание, рассчитанноепо формуле
Ару max= s × lру max, дБ ,

должно быть не большедопустимого затухания на РУ.
Ару max = 0,03 × 10-9 × 61 = 1,83 × 10-9 дБ
 
1.7 Схема организациисвязи
 
1.7.1 Общие положения
Схема организации связиразрабатывается на основе размещения ОП, ОРП, НРП, технических возможностейаппаратуры и технического задания с целью получить наиболее экономичный варианторганизации необходимого числа каналов ТЧ, ОЦК или цифровых потоков болеевысокого порядка между соответствующими населенными пунктами или АТС (МТС),если строится городская сеть.
В процессе разработкисхемы организации связи решены вопросы организации цифровой связи, служебнойсвязи, телеконтроля и телемеханики. Кроме того, на схеме организации связипоказаны количество систем передачи (транспортных систем), распределениеканалов, тип аппаратуры оконечных и промежуточных пунктов, сервисногооборудования.
1.7.2 Схемаорганизации связи с ВОСП SDH
На сетях связи РФ частоиспользуется следующие сетевые структуры (топологии) [12]:
— цепочечная (линейная)сетевая структура с вводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.5);
— кольцевая структура свводом/выводом компонентных сигналов (рисунок 1.6).
На внутризоновой сети внастоящее время используются цепочечные структуры. Разновидностью цепочечнойструктуры является структура “точка-точка” без ввода/вывода компонентныхсигналов между оконечными пунктами.
/> /> /> /> /> /> /> />
 2 М
34 М
140 М
STM-1   /> />
 
ОМ-4   /> /> /> /> />/>
/>/>/> /> /> /> /> /> /> />/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

— Резервная (опция)
Х — Регенераторы (опция)
ОМ-4 — Оконечныймультиплексор 4-го уровня
МВВ-4 — Мультиплексорввода-вывода 1-го уровня
Рисунок 1.5 — Цепочечная(линейная) сетевая структура
На рисунках 1.5 и 1.6приняты следующие обозначения:
КС – компонентныесигналы,
В, З – восточный изападный порты мультиплексора ввода/вывода.
На внутризоновой сети используютсяцепочечные и кольцевые структуры.
Линейная цепь, показаннаяна рисунке 1.5, является самой простой по структуре, но требует универсальныхмультиплексоров ввод/вывода с встроенными устройствами оперативногопереключения. Такие мультиплексоры, работающие на высоких агрегатных скоростях(например, STM-4), производятся фирмой Alcatel.

/>
Рисунок 1.6 — Кольцевая сетеваяструктура
На проектируемом кольцетранспортной сети Волгоградской области проектом предусматривается защитныймеханизм SNCP, обеспечивающий быстродействие инадежность защиты, а также возможность взаимодействия с другими перспективнымикольцами при дальнейшем развитии внутризоновой сети.
Переход на другой типзащиты трафика по MS-Spring невозможен по следующим причинам:
1) В мультиплексорахСЦИ уровня STM-4 фирмы Alcatel, переносимых с сети ГТС г. Волгограда, механизмподдержки MS-Spring не реализован.
2) Переход на МS-Spring потребует задействования дополнительно по 2 волокна воптическом кабеле на каждом участке сети, что труднореализуемо, так как научастке Камышин – Дубовка в настоящее время ОАО«Волгоградэлектросвязь» выкупило в ВОК ОАО «Ростелеком»только два волокна.
Сеть SDH, охватывающая все районы области,позволяет соединить основные узлы телефонной сети качественнымивысокоскоростными каналами связи. Сеть SDH используется и как транспортная среда для передачиданных, предоставления услуг широкополосной связи с интеграцией служб (B-ISDN).
Синхронизация сети SDH осуществляется от источникаэталонной частоты типа SYSTEM-2000с рубидиевым генератором. Эталонный генератор обеспечивает относительнуюнестабильность частоты         
/>,
где    Df – отклонение частоты задающегогенератора от номинала;
fзг – номинальное значениечастоты задающего генератора.
Корреляция частотызадающего генератора осуществляется через искусственный спутник Земли от центраВсемирного координирования времени. После подключения городской сети SDH кТранссибирской линии (ТСЛ) синхронизация задающего генератора будетосуществляться выделенной из этой линии тактовой частотой.
Географически эталончастоты (ЗГ) размещается на АМТС.

2 Расчет параметровВОЛП
 
2.1 Расчетбыстродействия ВОЛП
 
Выбор типа ОК может бытьоценен расчетом быстродействия системы и сравнением его с допустимым значением.
Быстродействие системыопределяется инертностью ее элементов и дисперсионными свойствами ОВ.
Полное допустимое времязапаздывания в системе определяется скоростью передачи В`, Мбит/с, способоммодуляции оптического излучения, типом линейного кода и определяется по формуле[11]:
tдоп.S= />,нс ,
где b – коэффициент, учитывающий характерлинейного сигнала (вид используемого линейного кода) и равный 0,7 для кода NRZ и 0,35 для всех других кодов.
/>

t доп.S = =1,13 нс
В соответствии срекомендациями МСЭ-Т линейным кодом транспортных систем SDH является код NRZ.
Общее ожидаемоебыстродействие ВОСП определяется по формуле
tож. S= 1,111× />,нс,
где tпер — быстродействие передающегооптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источникаизлучения;
tпр — быстродействие приемногооптического модуля (ПРОМ), определяемого скоростью передачи информации и типомфотодетектора (ФД),;
tов — уширение импульса на длине РУ
tов = s × lру, нс
где s — дисперсия, определяемая по формуле(1.1) для одномодового волокна.
Быстродействие ПОМ и ПРОМСП синхронной иерархии приведено в таблице 2.1.
Таблица 2.1 — Быстродействие ПОМ и ПРОМСкорость передачи Мбит/с 622
 tпер нс 0,1
 tпр нс 0,08
Таким образом,
tов = 0,03 × 10-9 × 13,39 = 0,402 × 10-9 нс,
/>tожS = 1,111 × √ 0,12 + 0,082 + 0,4022= 0,42 нс
Так как tож. S, то выбор типа кабеля и длины РУсделан верно. Величина
Dt = tдоп. S — tож. S, нс
называется запасом побыстродействию. При достаточно большом его значении можно ослабить требования ккомпонентам ВОСП.

Dt = 1,13 – 0,42 = 0,71 нс
При tож. S
2.2 Расчет вероятностиошибок ПРОМ
 
Вероятность ошибокзависит от отношения сигнал/шум на входе решающего устройства регенератора.Вероятность ошибок, приходящихся на один регенерационный участок, зависит оттипа сети (местная, внутризоновая, магистральная) и определяется по формуле[9]:
Рош.1 = Рош.км× lру ,
где    Рош.км — вероятность ошибок, приходящихся на 1 километр линейного тракта;
lру — длина регенерационного участка,км.
Вероятность ошибок,приходящуюся на 1 км линейного тракта, можно принять равной для внутризоновойсети 1,67 × 10-10
Рош.1 = 1,67 × 10-10 × 13,39 = 2,24 × 10-9
Если длина проектируемойВОЛП составит 60,2 км, а длина регенерационного участка 13,39 км, то общеечисло РУ можно рассчитать по формуле
13,39   nру = />
60,2   />nру = = 4,5,

Тогда суммарнаявероятность ошибок на проектируемой линии передачи будет равна
Рош. S = nру × Рош. 1,
PошS = 4,5 × 2,24 × 10-9 = 1,01 × 10-8
Допустимая вероятностьошибок в канале ВОСП на внутризоновой линии обычно задается равной [11]
Рош.доп. S£ 1,67 × 10-10 × L,       
где    L — длина проектируемой линии, км.
Рош.доп. S £ 1,67 × 10-10 × 60,2 = 1,01 × 10-8
При правильном выборепроектных решений соблюдается условие
Рош. S£ Рош.доп. S,
следовательно, напроектируемой ВОЛП обеспечивается достаточно высокое качество каналов.
Для рассчитанногозначения Рош. Sзащищенность Аз сигнала от помех на выходе канала ВОСПсоставит 20,7 дБ.
Таким образом, можнонайти отношение сигнал/шум
j(Рош. S ) = 100,05×Аз ,
j(Рош. S ) = 100,05 ×20,7 = 2,24 × 1010
 

2.3 Расчетпорога чувствительности ПРОМ
 
Одной из основныххарактеристик приемника оптического излучения является его чувствительность,т.е. минимальное значение обнаруживаемой (детектируемой) мощности оптическогосигнала, при которой обеспечиваются заданные значения отношения сигнал/шум иливероятности ошибок.
Из теории [12] следует,что в условиях идеального приема, то есть при отсутствии шума и искажений дляобеспечения вероятности ошибок не хуже 10-9 требуется генерация 21фотона на каждый принятый импульс. Это является фундаментальным пределом,который присущ любому физически реализуемому фотоприемнику и называетсяквантовым пределом детектирования. Соответствующая указанному пределуминимальная средняя мощность оптического сигнала длительностью
t = />
называется минимальнойдетектируемой мощностью (МДМ).
Минимальная средняя мощность оптического сигнала на входеПРОМ, при которой обеспечиваются заданные отношения сигнал/шум или вероятностьошибок, называется порогом чувствительности.
МДМ можно рассчитать поформуле (5.84) [8], однако существуют приближенные формулы расчета абсолютногоуровня МДМ при вероятности ошибок не хуже 10-8 в зависимости отскорости передачи В` в линейном тракте:

/>-70 + 10,5 lg B` при B`
P min = для ЛФД
-70 + 10 lg B` при B` ³ 50 Мбит/с.
Рmin = — 70 + 10 lg 622,080 = — 42,06 дБ
Точность расчетов поприведенным формулам достаточная для оценки порога чувствительности ПРОМ.
Зная абсолютный уровеньМДМ и максимальный уровень передачи ПОМ, можно получить приближенную оценкуэнергетического потенциала ВОСП:
Э = Рпер. – Рпр.,дБ,
где    Рпр. ³ Рmin – уровень приемаПРОМ.
Э = — 4 – ( — 34) = 30 дБ
2.4 Расчетзатухания соединителей ОВ
 
Уровень оптическоймощности, поступающей на вход ПРОМ, зависит от энергетического потенциаласистемы, потерь мощности в ОВ, потерь мощности в разъемных и неразъемныхсоединителях.
Потери мощности в ОВнормируются и составляют, например, во втором окне прозрачности 0,7 дБ, а втретьем окне прозрачности 0,1 дБ/км (берутся из паспортных данных ОК) [5].
Потери мощности внеразъемном соединителе нормируются и составляют 0,1 дБм.
Потери в разъемномсоединителе нормируются и составляют 0,5 дБм. Потери в разъемном соединителенормируются определяются суммой /10/.

Ар = />, i = 1, 2, 3, 4,
где    а1 –потери вследствие радиального смещения на стыке ОВ (рисунок 2.1.);
а2 – потери наугловое рассогласование ОВ (рисунок 2.2);
а3 – потери наосевое рассогласование ОВ (рисунок 2.3);
а4 –неучтенные потери.
/>
Рисунок 2.1 – Радиальноесмещение ОВ
/>
Рисунок 2.2 — Угловоерассогласование ОВ
/>
Рисунок 2.3 — Осевоерассогласование ОВ
Потери вследствиерадиального смещения в одномодовых ОВ рассчитываются по формуле [7]:

а1 = 10 lg [exp(-d2 / w2)], дБ,
где    d — величина максимального радиальногосмещения двух ОВ на стыке, d = 1,52 мкм;
w — параметр,определяющий диаметр луча, w = 10 мкм./>
 - 1,522  

 102   />а1 = 10 lg [exp( )] = 0,1
По результатам расчетов можно заметить, что для ОВ сградиентным профилем показателя преломления оптические потери вследствиерадиального смещения выше. Это связано с тем, что их числовая апертура,максимальная по оси, убывает до нуля к периферии сердцевины.
Угловое рассогласованиеОВ также приводит к существенным оптическим потерям. В формулы для расчетовуказанных потерь, кроме угла рассогласования q, входят еще и показатели преломления ОВ и воздуха.Из-за того, что в паспортных данных ОВ не приводятся величины показателейпреломления, расчет потерь из–за углового рассогласования вызывает определенныетрудности. Поэтому для одномодовых ОВ можно принять а2 = 0,35 дБ. Следуетзаметить, что одномодовые ОВ более чувствительны к угловому рассогласованию ипри одинаковом угле потери в них примерно в два раза выше, чем в многомодовыхОВ.
Оптические потери вразъемных соединителях увеличиваются также в результате осевого рассогласования.
Для расчета потерь из–заосевого рассогласования в одномодовых ОВ можно воспользоваться следующейформулой [1]
а3 = -10 lg (1– Z× tg />), дБ,

где    Z — максимальное расстояние междуторцами ОВ;
d — диаметр ОВ;
q a — апертурный угол.
Для достижения малыхвеличин потерь для одномодовых ОВ можно принять максимальные значения Z = 2,95 мкм, q a = 3,96
3,36   />
2 × 10 -5   а3 = -10 lg(1 – 2,95 × tg ) = 0,04 дБ
Неучтенные потери вразъемном соединители можно принять равными а4 = 0,01 дБ.
При существующихтехнологиях потери в разъемном соединителе не превышают величины
Ар = а1 +а2 + а3 + а4 £ 0,5 дБ,
Ар = 0,1 + 0,35 + 0,04 +0,01 = 0,5
а в неразъемныхсоединениях – не более Ар £ 0,1 дБ.
 
2.5 Расчётраспределения энергетического потенциала
 
Уровень оптической мощности сигнала, поступающего на входПРОМ, зависит от энергетического потенциала ВОСП, потерь мощности в ОВ, потерьмощности в разъемных соединителях, потерь мощности в неразъемных соединениях.
Составим таблицу (таблица2.2) с исходными данными для расчета распределения энергетического потенциалапо длине ВОЛП. Для транспортных систем SDH в технических данных приводятся обычно два уровняпередачи: Рпер.mах и Рпер.min. При малых длинах РУ, при проектировании городскихсетей рекомендуется выбирать уровень Рпер.min. и работу на длине волны 1,3 мкм, что исключаетперегрузку приемных усилителей.
В случае, когда нетнеобходимости использовать промежуточные регенерационные пункты, рекомендуетсявыбирать режим работы ПОМ с оптическим усилителем и ПРОМ – с оптическимпредусилителем.
Исходные данные длярасчета распределения энергетического потенциала Параметры Обознач. Ед. изм. Значение 1 Уровень мощности передачи
Рпер. дБм — 4 2 Минимальный уровень мощности приема
Рпр.min дБм -34 3 Энергетический потенциал ВОСП Э дБ 25 4 Длина РУ
lру км 61?? 5 Строительная длина ОК
lc км 2 6 Количество строительных длин ОК на РУ
nc шт. 2 7 Количество разъемных соединителей на РУ
nр шт. 2 8 Затухание оптического сигнала на разъемном соединителе
Ар дБ 0,5 9 Количество неразъемных соединений на РУ
nн шт. 3 10 Затухание оптического сигнала на неразъемном соединении
Ан дБ 0,1 11 Коэффициент затухания ОВ a дБ 0,35
Кольцевая внутризоновая сеть Волгоградской области охватываетВолгоград – Городище – Иловлю – Фролово – Михайловку – Даниловку – Котово –Камышин – Дубовку — Волгоград. Расчет приводится для участка Камышин — Котово.
Рассчитывается уровеньприема в Котово, общее затухание на оптической соединительной линии Камышин — Котово, а также уровни оптического сигнала после каждого соединения. Уровеньпередачи оптического сигнала Рпер. = — 4 дБм.
Уровень сигнала послепервого разъемного соединителя (РС)
Рр1 = Рпер — Ар = — 4,0 – 0,5 = — 4,5 дБм.
Уровень сигнала послепервого неразъемного соединителя (НС) станционного оптического кабеля илинейного ОК

Рр1 = Рр1 — Ан = — 4,5 – 0,1 = — 4,6 дБм.
Рассчитаем уровни сигналаНС с интервалом 2 км
Рн2 = Рн1 — lc × a — Ан = — 4,6 – 2 × 0,7 – 0,1 = — 6,1 дБм.
…………………………….
Рн3 = Рн2 — lc × a — Ан = — 6,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 7,6 дБм.
Рн4 = Рн3 — lc × a — Ан = — 7,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 9,1 дБм.
Рн5 = Рн4 — lc × a — Ан = — 9,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 10,6 дБм.
Рн6 = Рн5 — lc × a — Ан = — 10,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 12,1 дБм.
Рн7 = Рн6 — lc × a — Ан = — 12,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 13,6 дБм.
Рн8 = Рн7 — lc × a — Ан = — 13,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 15,1 дБм.
Рн9 = Рн8 — lc × a — Ан = — 15,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 16,6 дБм.
Рн10 = Рн9 — lc × a — Ан = — 16,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 18,1 дБм.
Рн11 = Рн10 — lc × a — Ан = — 18,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 19,6 дБм.
Рн12 = Рн11 — lc × a — Ан = — 19,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 21,1 дБм.
Рн13 = Рн12 — lc × a — Ан = — 21,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 22,6 дБм.
Рн14 = Рн13 — lc × a — Ан = — 22,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 24,1 дБм.
Рн15 = Рн14 — lc × a — Ан = — 24,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 25,6 дБм.
Рн16 = Рн15 — lc × a — Ан = — 25,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 27,1 дБм.
Рн17 = Рн16 — lc × a — Ан = — 27,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 28,6 дБм.
Рн18 = Рн17 — lc × a — Ан = — 28,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 30,1 дБм.
Рн19 = Рн18 — lc × a — Ан = — 30,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 31,6 дБм.
Рн20 = Рн19 — lc × a — Ан = — 31,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 33,1 дБм.
Рн21 = Рн20 — lc × a — Ан = — 33,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 34,6 дБм.
Рн22 = Рн21 — lc × a — Ан = — 34,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 36,1 дБм.
Рн23 = Рн22 — lc × a — Ан = — 36,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 37,6 дБм.
Рн24 = Рн23 — lc × a — Ан = — 37,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 39,1 дБм.
Рн25 = Рн24 — lc × a — Ан = — 39,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 40,6 дБм.
Рн26 = Рн25 — lc × a — Ан = — 40,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 42,1 дБм.
Рн27 = Рн26 — lc × a — Ан = — 42,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 43,6 дБм.
Рн28 = Рн27 — lc × a — Ан = — 43,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 45,1 дБм.
Рн29 = Рн28 — lc × a — Ан = — 45,1 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 46,6 дБм.
Рн30 = Рн29 — lc × a — Ан = — 46,6 — 2 × 0,7 – 0,1 = — 48,1 дБм.
Рн31 = Рн30 — lc × a — Ан = — 48,1 — 0,2 × 0,7 – 0,1 = — 48,34 дБм.
Уровень сигнала послевторого РС на АТС – Котово
Рр2 = Рн3 — Ар = — 48,34 – 0,5 = — 48,84 дБм.
Уровень сигнала послевторого РС — уровень приема на АТС — Котово
Рпр = Рр2= — 48,84 дБм.
Общее затухание наоптической СЛ АТС-Камышин – АТС–Котово составляет
Ару = Рпер– Рпр = — 4 – (- 48,84) = — 44,84 дБм.
По результатам расчетовможно сделать вывод, что затухание на оптической СЛ значительно меньшеэнергетического потенциала ВОСП, равного Э= 25 дБм. Эксплутационный запассистемы можно принять аз = 6 дБм.
Для транспортных систем SDH в технических данных приводятсямаксимальный уровень приема. Рассчитанный уровень приема не должен быть большемаксимально возможного уровня приема, но он не должен быть ниже минимальновозможного уровня приема

Рпр.min £ Рпр £ Рпр.maх .
Аналогичные расчетывыполняются для всех других СЛ. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.3.Результаты расчетовраспределения энергетического потенциалаПараметр Ед. изм. Камышин-Котово
Ару дБм — 44,84
Рпр дБм — 48,84
lру км 60,2
Уровни оптическогосигнала в точках приема больше минимально возможного и меньше максимальновозможного уровней, приводимых в технических данных ВОСП.

3 Организацияуправления сетью связи
 
3.1 Общие положения
Сетевое управлениеоказывает существенное влияние на качество передаваемых сигналов, развитиеуслуг сетей связи и на структуру элементов сети [3].
Системы управлениятранспортной сетью SDH должна обеспечивать оперативноеадминистрирование и эксплуатационное управление сетью, а именно:
- конфигурированиесети;
- сбор и обработкуинформации о всех элементах сети;
- сбор статистики;
- диагностикуоборудования и программного обеспечения сети;
- локализацию иисправление неисправностей;
- предоставлениеотчетов о работе сети.
В состав программно-аппаратногокомплекса входят следующие системы управления:
- Alcatel OPTINEX 1354 RM:система управления региональной транспортной сетью SDH.
- Alcatel OPTINEX 1353 SH:система управления сетевыми элементами
- Alcatel OPTINEX 1320 CT/NX: терминал управления сетевымиэлементами
Система управлениярегиональной транспортной сетью SDH AlcatelOPTINEX 1354 RM (RegionalNetwork Manager) позволяет операторам связи управлять соединениями повсему каналу (end – to – end) врегиональных сетях SDH.
Вместе с системойуправления сетевыми элементами 1353SH оборудование 1354 RM предназначено для управления подсетями, состоящимииз разнообразных элементов сетей SDH,такими, как мультиплексоры ввода – вывода, линейные системы, регенераторы,радиорелейное оборудование и системы цифрового кроссового переключения 4/3/1 и4/4.
Система управлениясетевыми элементами AlcatelOPTINEX 1353 SH предназначена для управления сетевыми элементами (Element Manager), производимых компанией Alcatel мультиплексоров ввода – вывода, кросс – коннекторов, WDM, синхронных систем передачи,радиорелейных и проводных систем SDH/PDH.
Терминал управлениясетевыми элементами AlcatelOPTINEX 1320 CT/NX предназначендля управления сетевыми элементами в местном или дистанционном режиме.
В качестве аппаратногосредства предусматривается переносной компьютер PC – notebook под управлением ОС Microsoft NT. Подключается ксетевым элементам через последовательные порты.
3.2 Сеть управленияэлектросвязью
 
В современном деловомокружении с высокой конкуренцией управление сетью становится критически важнымсредством операторов сетей. В рекомендации МСЭ-Т М.3010 изложены общие принципыпланирования, функционирования и технического обслуживания сети управленияэлектросвязью (Telecommunications Management Network — TMN). Целью TMN является управление сетями электросвязи, а основным принципом –обеспечение организационной структуры сети для взаимодействия различных типовоперационных систем и аппаратуры электросвязи с использованием стандартныхпротоколов и интерфейсов [13].
В процессе взаимодействияTMN и сети электросвязи операционныесистемы OS осуществляют обработку всейинформации, необходимой для выполнения функций управления.

/>
Рисунок 3.1 — Уровниуправления сетью связи
Рабочие станцииобеспечивают пользовательский интерфейс, посредством которого обслуживающийперсонал взаимодействует с сетью управления.
Сеть передачи данныхпредназначена для организации связи между сетевыми элементами, операционнымисистемами и другими компонентами TMN.
Система управления сетьюстроится иерархически и имеет 5 уровней (рисунок 3.1):
1)  сетевых элементов;
2)  управления сетевыми элементами;
3)  управления сетью;
4)  управления обслуживанием;
5)  административного управления.
Уровень управленияэлементами включает в себя:
— контроль и отображениепараметров работы;
— техническоеобслуживание;
— тестирование;
— конфигурированиеприменительно к отдельным элементам или некоторым их подмножествам.
Уровень сетевогоуправления охватывает всю сеть, контролируя подмножества сетевых элементов в ихвзаимосвязи между собой и управляя всеми сетевыми ресурсами. Уровень управленияобслуживанием, в отличие от всех нижележащих уровней, которые непосредственносвязаны с сетью, т.е. с техническими средствами, направлен к пользователю.Здесь принимаются решения по предоставлению и прекращению услуг, ведётся соответствующеепланирование и учёт и т.п. Ключевым фактором на этом уровне являетсяобеспечение качества обслуживания.
Уровень административногоуправления обеспечивает функционирование компании оператора сети связи. Здесьрешаются организационные и финансовые вопросы, осуществляется взаимодействие соператорами других сетей связи.
3.3 Функции управления
 
3.3.1 Общие функцииуправления
В аппаратуре управлениявстроенные каналы управления ЕСС используются для связи с сетевыми элементами NE и имеют следующие функции [13]:
— запрос и приёмсообщений о сетевых параметрах, таких, как размер пакета, временные промежутки,качество сервиса и.д.;
— формированиемаршрутизации сообщения между узлами в каналах передачи данных DCC (байты D1 – D12секционного заголовка SOH);
— менеджмент сетевыхадресов (возможное преобразование форматов адресов);
— запрос и приёмсообщений о сетевом статусе DCCдля данного узла;
— возможность разрешатьили запрещать доступ к DCC.
На все события, требующиефиксации во времени, ставится временная метка с разрешением в 1 секунду. Времяфиксируется по показанию локального таймера сетевого элемента NE.
Другие общие функции,например, защита на различных уровнях или обеспечение безопасности,дистанционный вход в сеть, загрузка и модификация программного обеспечения, внастоящее время гарантируются производителем SDH оборудования.
3.3.2 Управлениесообщениями об аварийных ситуациях
Наблюдение за сообщениямиоб аварийных ситуациях включает в себя обнаружение сообщений об авариях исохранение сообщений о тех событиях и условиях, которые сопутствовали ихпоявлению. Управление сообщениями об аварийных ситуациях поддерживает следующиефункции:
— автономное сообщение овсех сигналах возникновения аварийной ситуации;
— разрешение или запретна автономное сообщение о всех сигналах возникновения аварийной ситуации;
— запись моментоввозникновения таких сигналов в регистровом файле. Регистры могут быть считаныпо запросу или периодически.
 
3.3.3 Управлениерабочими характеристиками
Осуществляется сборданных о таких рабочих характеристиках системы, как:
— коэффициентов ошибок посекундам с ошибками ESR;
— коэффициентов ошибок посекундам с ошибками, пораженным ошибками SESR;
— коэффициентов ошибок поблокам с фоновыми ошибками BBER.

3.3.4 Управлениеконфигурацией
Основное назначениезащитного (резервного) переключения – подключить резервное устройство вместоосновного устройства. Функциями управления конфигурацией являются:
— включение/выключениеручного режима защитного переключения;
-включение/выключениепринудительного режима защитного переключения;
— включение/выключениеблокировки;
— запрос/установкапараметров автоматического защитного переключения APS (Automatic Protection Switch).
 
3.4 Управлениеоборудованием и сетью связи фирмы Alcatel
 
3.4.1 Система управленияAlcatel
В системе управленияфирмы Alcatel выделяют:
— элемент сети,
— посредник,
— операционную систему,
— рабочую станцию.
При наличии трактовпередачи SDH между различными элементами сетифункцию посредника выполняет контролер узла связи с дистанционным интерфейсомуправления.
Функциями системыуправления с дистанционным интерфейсом являются:
— проверка состоянияоборудования на аварийность;
— проверка соединений вконфигурациях;
— административнаяфункция безопасности (имя и пароль оператора);
— сервисная память о всехсобытиях в оборудовании;
— контроль захарактеристиками;
— установка программногообеспечения оборудования в энергозависимую память без прерывания передачи.
Кроме собственных адресовотдельные элементы сети передают данные об информационных сигналах,маршрутизацию которых они выполняют, о конфигурации сети, например, оподключении портов и состояниях коммутационной системы, а также о результатахтекущего контроля. Таким образом, в централизованной базе данных содержится всяинформация о маршрутизации трактов в сети.
В системах управленияфирмы Alcatel используются стандартные программы MS-DOS/WINDOWSв качестве операционной системы, 1353 ЕМ в качестве рабочей станции, аоборудование SDH – в качестве элементов сети.
Элементы сети, то естьстанции, оборудованные аппаратурой Alcatel Telecom,управляются локально посредством персонального компьютера, подключенного черезинтерфейс F рабочего терминала. Через интерфейс Q3 возможно подключение к системе TMN вышележащего уровня. Посредник (иликонтролер) оборудования SDHспроектирован как модуль диалога с персональным компьютером, чтобы обслуживать,активизировать и выявлять, устранять неполадки в работе оборудования.
 
3.4.2 Рабочая станция1353 ЕМ
Система 1353 ЕМ являетсясистемой управления элементами сети и предназначена для использования соборудованием связи фирмы Alcatel Telecom.
Благодаря специальномупрограммному обеспечению каждого элемента сети, 1353 ЕМ обрабатываетинформацию, поступающую из различных сетевых элементов NE через локальную вычислительную сеть (LAN) или через интерфейсы Х25 (рисунок3.2). Кроме того, пользователю предоставляется возможность обмена информацией ссетевым элементом.

/>
Рисунок 3.2 — Основнаяэксплуатационная рабочая станция 1353 ЕМ
На рисунке 3.3 показанавзаимосвязь рабочей станции и сети связи.

/>
Рисунок 3.3 — Основнаяэксплуатационная рабочая станция внутри используемой сети
Оператор может визуальноотобразить все статусы оборудования в реальном масштабе времени, а также можетиспользовать дистанционное управление, поддержку и конфигурированиеоборудования.
Подобный обзор дополняетили заменяет такие устройства отображения, как индикаторные лампы и табло.
Основная рабочая станцияможет следить за оборудованием PDH и SDH посредством интерфейсов Q3 и QВ3 соответственно.
Рабочая станция 1353 ЕМимеет следующие возможности:
— управление локальное идистанционное авариями и статусом NE;
— конфигурацияобслуживания;
— графическое отображениесоединений;
— администрирование;
— наблюдение за сетью PDH и SDH;
— память техническогообслуживания;
— поиск неисправности;
— обслуживание элементовсети.
/>
Рисунок 3.4 — Организацияпрограммного обеспечения для рабочей станции
По программномуобеспечению рабочая станция 1353 ЕМ включает в себя (рисунок 3.4):
— интерфейс Q3, подключенный к локальной сетипередачи данных по протокам Х25;
— интерфейс QВ3, подключенный к локальной сети Ethernet;
— специальное программноеобеспечение Super Mediation (рисунок 3.13);
— специальное программноеобеспечение для конфигурации и хранения сообщений о событиях;
— программное обеспечениеNOCTAS, сконфигурированное длямультиплексорного окружения SM.
Специальная программа Super Mediationсостоит из семи следующих частей :
1) Инициализация, используемаяпри загрузке 1353 ЕМ, инициирует диалог между 1353 ЕМ и различнымоборудованием.
2) Диспетчер. Эта частьнаправляет все сообщения, приходящие от интерфейсов, к части Super Mediation (управление конфигурацией,управление авариями).
3) Управлениеконфигурацией. Эта часть управляет текущими файлами конфигурации наблюдаемогооборудования и соответствующими справочными файлами конфигурации. С помощью справочногофайла сетевой элемент NE,потерявший свою конфигурацию, может быть сконфигурирован автоматически.
4) Управление авариями.Эта функциональная часть принимает спонтанные аварийные и статусные сообщенияот всего оборудования и сохраняет их в таблице аварий с целью их посылки позапросу.
5) Медленный опрос. Онрегулярно контролирует статус и присутствие в сети оборудования с интерфейсами Q3 и QВ3.
6) Управлениеадминистрированием. Эта часть управления доступом к рабочей станции итерминалам посредством загрузки административных функций управленияпользователями и их правами доступа и разрешением выдачи справки из файла,хранящего команды регистрации и выхода из системы.
7) Управление командамиоператора. Эта часть хранит команды, выполняемые пользователями на местных иудаленных терминалах.
Структура программногообеспечения рабочего терминала 1353 ЕМ (местного или удаленных):
— F интерфейс (обмен сообщениями);
— интерфейс PC-NFS Ethernet (передача файлов между терминалом ирабочей станцией);
— интерфейс WINDOWS;
— программное обеспечениеNOCTAS (программное обеспечение удаленноготерминала RT)
/>
Рисунок 3.5 — Организацияпрограммного обеспечения Super Mediation

На рисунках 3.6 и 3.7показана организация программного обеспечения местного (LT) и удаленного (RT) терминалов.
/>
Рисунок 3.6 — Организацияпрограммного обеспечения местного терминала
/>
Рисунок 3.7 — Организацияпрограммного обеспечения удаленного терминала

3.4.3 Конфигурированиеэлементов и сети
Управление конфигурациейвключает в себя выполнение следующих процессов:
— проверка и обработкамодификаций конфигурации оборудования;
— загрузка и выгрузкаинформации о конфигурации (по требованию пользователя);
-автоматическаяконфигурация выполняется в случае потери конфигурации или в случае конфигурацииоборудования по умолчанию;
Для каждого оборудованиясистема управления конфигурацией имеет дело:
— со справочными файлами.Они содержат версию, которая была загружена с удаленного терминала 1353 ЕМ. Этаверсия используется для автоматической конфигурации в случаях потериконфигурации или в случае конфигурации по умолчанию;
— с текущими файлами. Онисодержат информацию о конфигурации работающей системы. Данные файлыконфигурации модифицируются автоматически в случае возникновения изменений илив случае модификации оператором.
Все эти файлы хранятся нарабочей станции. В процессе работы интерфейс оператора SM позволяет производить конфигурацию сети в соответствии свыбором пользователя. Это достигается удалением или модификацией некоторогоколичества управляемого оборудования.
Администратор вводитадреса в приложение 1353 ЕМ “Network Configurations”(Сетевая конфигурация).
В случае потериконфигурации автоматическая конфигурация может быть выполнена только в томслучае, если оборудование разблокировано.
Терминал взаимодействуетс системой управления конфигурацией с целью получения текущей конфигурацииоборудования.
Когда оборудованиезаблокировано, его конфигурация может быть модифицирована только оператором1353 ЕМ.
Заблокированноеоборудование может быть автоматически сконфигурировано с помощью справочнойконфигурации, хранимой на рабочей станции 1353 ЕМ.
Во время процедурыблокировки файл текущей конфигурации сравнивается с файлом справочнойконфигурации. Если для оборудования не существует файла справочнойконфигурации, то пользователь может подтвердить текущую конфигурацию (и затемона становится справочной конфигурацией).
3.4.4 Маршрутизация
Маршрутизация каналовсвязи осуществляется администратором сети с его рабочего места программойсетевого управления 1353 ЕМ:
— вначале активизируетсясистема;
— осуществляется вход воперационную систему набором пароля и идентификацией профиля оператора;
— осуществляется вход в WINDOWS;
— отыскивается файл вхронологии оборудования (сети) и осуществляется вход в него;
— осуществляетсянепосредственно маршрутизация.
Если производится работас файлом хронологии оборудования, то на экране появляются две таблицы.
Первая таблица отображаетреальное состояние данного типа оборудования (ADM, ТM), адругая содержит сообщения об авариях, происшедших между двумя командамиоператора. В первой таблице содержатся все данные для маршрутизации. Если жепроизводится работа с файлом хронологии сети, то по всему вышесказанномудобавляется графическое распределение терминалов на сети. Тогда в первойтаблице содержатся графы первичных потоков 2; 34; 140; 155 Мбит/с. Эти потоки(порты) можно открывать и закрывать, увеличивать или уменьшать их количество.Также можно изменить конфигурацию сети, выбрав один из режимов работымультиплексоров ADM.
На схеме распределениятерминалов возможно включение действующих терминалов сети, то есть соединениемежду двумя какими – либо терминалами поддерживается некоторое время, а потомразрывается. Это позволяет использовать ресурсы сети более эффективно. Втаблице аварий отображены все аварии и их статус (срочная, малосрочная,несрочная). Здесь можно сразу запустить команду и устранить аварию. Списокаварий может быть распечатан. Существует также широкий набор дополнительныхвидов услуг, которые вводятся на сети по требованию пользователя.
 
3.5 Организацияслужебных каналов
 
Материал по организациислужебной связи в оптических системах передачи PDH имеется в литературе, приведенной в спискеиспользованных источников, здесь приводиться информация только по транспортнымсистемам SDH. Секционный заголовок SDH, и трактовые заголовки РОНвиртуальных контейнеров цикла STM-N имеют достаточно большую резервнуюемкость, которая используется для формирования различных служебных каналов.Общий объем заголовка составляет 9 ´ 9 + 9 = 90 байт (рисунки 3.8 и 3.9). Использование каждогобайта эквивалентно созданию канала со скоростью передачи 64 кбит/с.
Все служебные байтызаголовка могут быть разделены на три типа:
— байты, которые не могутбыть использованы пользователями SDHоборудования;
— байты, которыеспециально предназначены для использования в служебных целях или для созданияслужебных каналов; к ним относятся, например, каналы передачи данных длярегенерационной секции DCCR (D1 D2 D3), имеющие совокупную скорость передачи 192 кбит/с и каналыпередачи данных для мультиплексной секции DCCм (D4 – D12), имеющие совокупную скоростьпередачи 576 кбит/с; кроме этого, существуют еще четыре байта – Е1, Е2 и F1, зарезервированные для созданиячетырех каналов со скоростью передачи 64 кбит/с каждый, из них канал Е1используется как канал служебной связи на регенерационных секциях, канал Е2 –как канал служебной связи на мультиплексной секции, а канал F1 – как служебный канал пользователя;байты национального использования, к которым пользователь имеет доступ, нофункции которых не регламентированы.
Последние две группыбайтов могут быть сгруппированы для создания служебных каналов и скоммутированына внешние интерфейсы, к которым может подключаться пользователь SDH оборудования.
/>
 
 
 
 
 
 
 
 
 

B1
 
  E1
 
  F1
 
  D1
 
  D2
 
  D3
 
 
Указательадминистративного блока_ B1 B2 B2 K1
 
  K2
 
  D4
 
  D5
 
  D6
 
  D7
 
  D8
 
  D9
 
  D10
 
  D11
 
  D12
 
 
 
 
 
 
 
  E1
 
 
Рисунок 3.8 — Секционныйзаголовок

/>
Рисунок 3.9 – Трактовыйзаголовок
 

4 Синхронизацияцифровой сети
 
Коммутационноеоборудование сети SDH должно иметьинтерфейсы для подключения внешней синхронизации 2048 кГц.
В основу синхронизациипроектируемой сети SDH в соответствиис рекомендациями ETSI G.803 положен принцип «ведущий –ведомый», при котором синхронизация аппаратуры, имеющей внутренний генератор,осуществляется синхросигналом, полученным от генератора с более высокойстабильностью и точностью установки частоты.
Генераторы элементовсети, т. е. генераторы, входящие в мультиплексное оборудование проектируемойВОЛС, подвергаются последовательной принудительной синхронизации. Последнимприоритетом синхронизации в мультиплексном оборудовании является собственныйзадающий генератор, работающий в системе удержания, при котором запоминаетсячастота сети принудительной синхронизации.
Синхронизацияпроектируемой транспортной сети SDHВолгоградской области осуществляется от первичного эталонного генератора ПЭГОАО «Ростелеком», установленного в Котлубани.
Сигнал синхронизации отПЭГ передается в линейном потоке STM –4 на внешний вход Т3 мультиплексора 1651 SM сети SDHОАО «Ростелеком», установленного в здании АМТС г. Волгограда и далеес внешнего выхода Т4 (2048 кГц) подается на внешний вход Т3 сетевого элемента1651 SM проектируемой внутризоновой сети SDH через аппаратуру разветвлениясигналов синхронизации.
 

5 Надежностьоптической линии передачи
 
5.1 Термины иопределения по надежности
Под надежностью элемента(системы) понимают его способность выполнять заданные функции с заданнымкачеством в течение некоторого промежутка времени в определённых условиях.Изменение состояния элемента (системы), которое влечёт за собой потерюуказанного свойства, называется отказом.
Надёжность работы ВОЛП –это свойство волоконно-оптической линии обеспечивать возможность передачитребуемой информации с заданным качеством в течение определённого промежуткавремени [1].
ВОЛП в общем случае можетрассматриваться как система, состоящая из двух совместно работающих сооружений– линейного и станционного. Каждое из этих сооружений при определениинадёжности может рассматриваться как самостоятельная система.
В теории надёжностииспользуются следующие понятия:
— отказ – повреждениеВОЛП с перерывом связи по одному, множеству или всем каналам связи;
— неисправность –повреждение, не вызывающее закрытия связи, характеризуемое состоянием линии,при котором значения одного или нескольких параметров не удовлетворяют заданнымнормам;
— среднее время междуотказами (наработка на отказ) – среднее время между отказами, выраженное вчасах;
— среднее времявосстановления связи – среднее время перерыва связи, выраженное в часах;
— интенсивность отказов –среднее число отказов в единицу времени (час);
— вероятность безотказнойработы – вероятность того, что в заданный интервал времени не возникнет отказ;
— коэффициент готовности– вероятность нахождения линии передачи в исправном состоянии в произвольновыбранный момент времени;
— коэффициент простоя –вероятность нахождения линии передачи в состоянии отказа в произвольновыбранный момент времени.
Многоканальные ТКСотносятся к восстанавливаемым системам, в которых отказы можно устранять.
Одно из центральныхположений теории надёжности состоит в том, что отказы рассматривают в ней какслучайные события. Интервал времени от момента включения элемента (системы) доего первого отказа является случайной величиной, называемой временембезотказной работы. Интегральная функция распределения этой случайной величины,представляющая собой вероятность того, что время безотказной работы будет менееt, обозначается q(t) и имеет смысл вероятности отказа на интервале (0… t). Вероятность противоположногособытия – безотказной работы на этом интервале – равна
P(t) = 1 – q(t).
Удобной мерой надёжностиэлементов и систем является интенсивность отказов l(t), представляющая собой условную плотность вероятности отказав момент времени t, при условии, что до этого момента отказов не было. Междуфункциями l(t) и P(t) существуетвзаимосвязь
P(t) = exp />.
В период нормальнойэксплуатации (после приработки, но ещё до того, как наступит физический износ)интенсивность отказов примерно постоянна l(t) » l. В этом случае

P(t) = exp (-lt).
Таким образом, постояннойинтенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации,соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы стечением времени.
Среднее время безотказнойработы находят как математическое ожидание случайной величины
tср = l/>.                              (5.1)
Оценим надёжностьнекоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть
P1(t); P2(t); …Pn(t) -
вероятности безотказнойработы каждого элемента на интервале времени (0…t), n — число элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходятнезависимо, а отказ хотя бы одного элемента ведёт к отказу всей системы (такойвид соединения элементов называется последовательным), то вероятностьбезотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказнойработы отдельных её элементов
Рсист=/>.                   (5.2)
где    Lсист =/>—интенсивность отказов системы;
l i — интенсивность отказов i – го элемента.
Среднеевремя безотказной работы системы равно

tср. сист = />.                                         (5.3)
К числу основных характеристикнадёжности восстанавливаемых элементов и систем относится коэффициентготовности
Кг = />,                                      (5.4)
где    tв сист — среднее время восстановления элемента (системы).
Коэффициентготовности соответствует вероятности того, что элемент (система) будетработоспособен в любой момент времени.
 
5.2 Расчёт параметровнадёжности
В соответствии свыражением (5.2) интенсивность отказов оптической линии передачи определяют каксумму интенсивностей отказов ОРП (ОП) и кабеля
Lсист = lорп×nорп+ lкаб×L,
гдеlорп,lкаб — интенсивности отказов соответственно ОРП (ОП) иодного километра кабеля;
nорп, nнрп — количествосоответственно ОРП (ОП);
lкаб — интенсивностьотказов одного километра кабеля;
L — протяженность оптической линии передачи.
Lсист = 4 × 10-8+ 5 × 10-8 × 683,4 = 3,46 × 10-5/>
1  


Среднеевремя безотказной работы оптической линии передачи определим по формуле (5.3)
tсист =7,93 года
Вероятностьбезотказной работы в течение заданного промежутка времени
Рсист=/>
рассчитаемпо формуле (5.2) для t1 = 24 часа(сутки), t2 = 168 часов (неделя), t3 = 720 часов(месяц) и t4 = 8760 часов (год).
Р = exp( — 3,46 × 10-5×24) = 0,999
Р = exp( — 3,46 × 10-5×168) = 0,994
Р = exp( — 3,46 × 10-5×720) = 0,975
Р =exp ( — 3,46 × 10-5×8760) = 0,73
Порезультатам расчётов построим график зависимости вероятности безотказной работыоптической линии передачи от времени Рсист (t).
/> /> /> /> /> /> />
t   />

Рисунок5.1 — Зависимость вероятности безотказной работы оптической линии передачи отвремени Рсист(t).
Коэффициентготовности оптической линии передачи рассчитывают по формуле (5.4), рассчитавпредварительно среднее время восстановления связи
tв. сист = (lорп×nорп× tв. орп + lкаб×L ×tв. каб ) /Lсист ,
где    tв. орп, tв. каб — времявосстановления соответственно ОРП (ОП) и кабеля;
tв сист = (4 × 10-8× 10 + 5 × 10-8 × 683,4 × 5)/ (3,46 × 10-5) = 197,83 × 10-5.
Значениянеобходимых для расчётов параметров приведены в таблице 7.1.

Таблица5.1 – Параметры надежности элементов ВОЛПНаименование элемента
ОРП (ОП)
SDH
Оптический
Кабель l, 1/час.
4 × 10-8
5 × 10-8 на 1 км
tв, ч. 0,1 5,0
Далеедля линий передачи кольцевой топологии определяем, во сколько раз уменьшаетсявремя восстановления (время простоя) при резервировании. Предположение, чтокольцо состоит из одной линии и разбито на n единичных участковмежду двумя соседними станциями, обслуживающими ближайших по отношению друг кдругу пользователей (рисунок 5.1).
Интенсивностьотказов единичного участка определяется по формуле
lед. уч.= lорп×nорп+ lкаб×L,
где    nорп= 2 –количество ОРП на одном единичном участке.
Среднеевремя безотказной работы единичного участка равно
tср. ед. уч. =/>,
3,46 × 10-5   />tср. ед. уч. = = 0,29 × 10-5,
акоэффициент готовности единичного участка равен
Кг ед. уч = />,         
гдеtв. ед. уч – время восстановления единичного участка безрезервирования, которое рассчитывается по следующей формуле

lорп × nорп × tорп + lкаб × L × tв каб  
lед.уч   />tв. ед. уч. = ,    />
4 × 10-8 ×10 × 0,1 + 5 ×10-8 × 5 ×683,4  

3,46 ×10-5   /> tв. ед. уч. ==4,94 × 10-5, />
3,46 × 10-5  

/>
0,29 × 10-5 + 4,94 × 10-5    Кг.ед.уч.= = 0,66 × 10-5
 

6 Технико — экономическое обоснование
 
6.1 Цель проекта
Усовершенствование системсвязи внутри предприятия путем замены оборудования PDH типа ФК-34, ФК-35 на проектируемое оборудование SDH фирмы Alcatel. Получение коммерческой прибыли от предоставления арендыпотоков E1 заинтересованным сторонниморганизациям.
6.2 Вид расчета
Расчет экономического эффектана начальной стадии проектирования.
6.3  Расчет капитальных затрат
 
Затраты на приобретение оборудованиясведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 — Локальная сметазатрат на станционное оборудованиеНаименование
Стоимость,
тыс. руб.
Кол-во,
шт.
Сумма,
тыс. руб.
Мультиплекор Alcatel
OPTINEX 1660 SM  739,530  2  1479,060
Система управления сетью
Alcatel OPTINEX 1354 RM 2382,210 1 2382,210 Система управления сетевыми элементами Alcatel OPTINEX 1353 SH 2382,210 1 2382,210
Терминал управления
сетевыми элементами Alcatel OPTINEX 1320 CT/NX 311,190 1 311,190
Неучтенное оборудование
10% от его стоимости 655,467 Итого 7210,137
Тара и упаковка 0,5%
от итоговой стоимости 36,05
Транспортные расходы 4%
от итоговой стоимости 288,405
Складские расходы 1,2%
от итоговой стоимости 86,522 Всего по смете 7621,114
Таблица 6.2 — Локальная сметазатрат на линейное оборудование
Наименование
материалов
Единица
измерения Количество
Сумма затрат,
тыс. руб. На единицу Всего
Кабель оптический
ОМЗК 10-01-0,22-8 км 683,4 42210 28846,314 Тара, 1% от стоимости линейного оборудования   0,01 288,463
Транспортные
расходы 4% от стоимости линейного оборудования 0,04 1153,852 Итого по смете 30288,629
Сводный сметный расчет строительстваВОЛС представлен в таблице 6.3.
Таблица 6.3 — Сводныйсметный расчет
Наименование объектов
и затрат
 Сметная стоимость
строительства, тыс. руб.
 Общая
сметная
стоимость,
тыс. руб.  СМР
Оборудо-
вание
 Прочие
затраты  1  2  3  4  5
Станционное оборудование
Линейное оборудование
1905,278
7572,155
7621,114
30288,629
Временные здания и
сооружения (3,8 % от СМР) 360,142 360,142
Резерв средств на
непредвиденные расходы
(3% от СМР) 294,323 294,323
Проектно-изыскательские
работы (10 % от СМР) 947,743 947,743 Отчисление в дорожный фонд (2,5% от стоимости объектов и затрат) 39,805 39,805 Отчисление в фонд НИОКР (1,5 % от стоимости объектов и затрат) 39,805 39,805 Итого 39565,639 Затраты, связанные с уплатой НДС 20% ??? 7913,128 Всего 47478,767
 
6.4 Тарифы и цены
Тариф за использование одногопотока E1, а также за разовое подключение сведеныв таблицу 6.4.
Таблица 6.4 — Тариф на использованиепотоков E1 Наименование
 Единица
измерения
 Значение
Показателя Тариф за разовое подключение потока E1  руб.  3000 Аренда потока E1 в месяц  руб.  77000
 
6.5 Расчет тарифных доходов
 
Расчет доходов производится на основании объема услуг связи(предоставляемых в аренду потоков Е1) и тарифов на услуги связи на 2008 год
/>,
где /> - объем платных услуг i вида;
/> - месячный тариф за пользование цифровым каналом2,048 Мбит/с по зоновым связям (101-200 км.), q = 77000 руб.
Д = 40 х 77000 х 12 = 36960тыс. руб.

Кроме того существуетразовая плата за организацию цифровых каналов (за подключение). Эта платасоставляет 3000 руб. за организацию одного потока Е1 соответственно за 40потоков 120 тыс. руб. Тогда доход за первый год эксплуатации составит 37080тыс. руб.
 
6.6 Расчет годовыхэксплуатационных расходов
Расчет эксплуатационныхрасходов производится по следующим статьям затрат:
— заработная плата(основная и дополнительная) – З;
— отчисления насоциальные нужды – Осн;
— амортизационныеотчисления – А;
— затраты наэлектроэнергию – Рэн;
— материалы и запасныечасти – Рмзч;
-прочие производственные,транспортные, управленческие и хозяйственные расходы – Рпр.
1) Расчет годового фонда заработной платы и отчисленийна социальные нужды
Для расчета годовогофонда заработной платы необходимо определить численность эксплуатационногоштата. Расчет численности штата на обслуживание линейных и станционныхсооружений приведен на основании норматива численности производственного штатадля предприятий связи ОАО “Ростелеком” по формуле
/>
где /> — норматив на обслуживаниеоборудования чел/час;
/> -количество обслуживаемогооборудования;
/>-месячный фонд рабочего времени, час;
/>-коэффициентотпусков равен 1,08.Общиезатраты времени определим по таблице 6.5Таблица6.5 – Общие затраты времени
 Наименование
видов работ Единица измерения Норматив на единицу Нi (чел./час),
Количество
Ni
Всего (Hi/>Ni)
(чел/час)  Обслуживание мультиплексоров шт. 0,15 10 1,5  Обслуживание 1 км кабеля км 5,6  683,4 3827,04  Итого 3828,54 Тогдачисленность штата равна
T = х 1,08 = 23,49 ≈ 24 человека
Годовой фонд заработнойплаты вычисляется по формуле
/>
где Р — численностьштата;
/> — среднемесячная заработная платаодного работника.
З = 24 х 6500 х 12 =1872000 руб.
Отчисления на социальныенужды производятся в размере 38,5% от годового фонда заработной платы

/>
Осн = 0,385 х1872000 = 720720 руб.
Годовой фонд заработной платыс отчислением во внебюджетные фонды
Зпл = З + сн = 1872000 + 720720 = 2592720 руб.
2) Расчет суммы амортизационныхотчислений
 
Расчет суммы годовых амортизационных отчислений производят наосновании сборника “Нормы амортизационных отчислений по основным фондамнародного хозяйства РФ” по формуле
/>
где /> - норма амортизационныхотчислений;
/> — среднегодовая стоимость основныхфондов (приравнивается к капитальным затратам по этой статье).
аi =6,7% для оптоволоконной линии связи;
аi=12,5 для оптоволоконных систем связи./>
12,5 х 7621,114 + 6,7 х 30288,629  

/>
100   А = = 2981,977
3) Затраты на электроэнергию
 
Р= N x W x T x t, руб.

где N – количество вводимых мультиплексоров;
W — мощность потребляемая мультиплексором;
Т – тариф за электроэнергию(0,64руб. за 1кВт) ;
t– время работы станции в год (8760 часовпри том, что станция работает круглосуточно)
Тогда затраты на электроэнергиюв год составят:
Р= 10 х 120 х 0,64 х 8760= 6727,680 тыс. руб.
4) Затраты на материалыи запчасти составляют 5% от капитальных затрат
 
М= 47478,767 х 0.05 = 2373,938тыс. руб.
5) Прочие затраты составляют 1,5 % от капитальных затрат:
П = 47478,767 х 0.015 =712,182 тыс. руб.
Годовые эксплуатационные расходыперечислены в таблице 6.5.
Таблица 6.6. Годовые эксплуатационныерасходыВиды затрат  Сумма, тыс. руб.
Фонд заработной платы и отчисления в
социальный налог 2592,72 Амортизационные отчисления 2981,977 Затраты на электроэнергию  6727,68 Затраты на материалы и запчасти 2373,938 Прочие затраты  712,182  Итого  15388,497

6.7 Счет прибылей и убытков
Далее в таблице6.7 представлен счет прибылей и убытков
Таблица 6.7 — Счет прибылейи убытковПоказатели Годы  Всего 2003  2004  2005  2006  2007  2008 Тарифные до-ходы, млн. руб. 37,080 36,960 36,960 36,960 36,960 184,92
Эксплуатационные расходы
млн. руб. 15,388 15,388 15,388 15,388 15,388 76,94
Прибыль
от реализации
млн. руб. 21,69 21,57 21,57 21,57 21,57 107,98 Налог на прибыль(24%) 5,21 5,18 5,18 5,18 5,18 25,93 Чистая прибыль 16,48 16,39 16,39 16,39 16,39 82,04
 
Заключение
Проблема быстрой передачиобширных массивов информации на значительные расстояния приобретает особуюактуальность в связи с возрастающей потребностью современного общества в обменеинформацией. Волоконно-оптические системы передачи PDH значительно повышают качество и экономичностьинформационных услуг.
Развитие технологийскоростных телекоммуникаций на основе PDH привело к созданию новой цифровой технологии SDH, ориентированной на использованиеволоконно-оптических кабелей в качестве среды передачи информации соскоростями, достигающими 40 Гбит/с.
Принципы SDH предусматривают организациюуниверсальной транспортной системы, охватывающей все участки сети (от местныхдо магистральных) и выполняющей функции передачи, резервирования, оперативногопереключения, ввода и выделения потоков информации в промежуточных пунктах,контроля и управления сетью.
Технология SDH рассчитана на транспортированиесигналов всех цифровых иерархий (Европейской, Американской и Японской) и всехдействующих и перспективных служб связи как с синхронным (SТМ), так и с асинхронным способами(АТМ) переноса информации, то есть является всемирно прозрачной иперспективной.
Аппаратурная реализация SDH существенно отличается оттрадиционной, когда отдельно создавалась аппаратура линейного тракта,преобразовательная, контроля, резервирования и т.п. В SDH используются универсальные аппаратурные комплекты(синхронные мультиплексоры и аппаратура оперативного переключения), в которыхсовмещаются перечисленные функции. В сочетании с последними достижениямитехники ЭВМ и микроэлектроники это резко сокращает объем и стоимость аппаратурыи требуемых помещений, работы по монтажу и настройке и т.д.
В аппаратуре SDH легко реализуются прогрессивныесетевые конфигурации – кольцевые, разветвленные и другие, которые обеспечиваютвысокую гибкость и надежность сети. Такие конфигурации создаются,контролируются и управляются программными средствами на единой аппаратной базе.
В результатеобеспечивается полная автоматизация процессов эксплуатации сети SDH, радикально повышающая ее гибкость инадежность, а также качество связи.
В настоящее времяиспользование SDH является единственным перспективнымрешением для первичной сети, альтернативы которому нет.
 

Список использованных источников
1 Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник/ И.И. Гроднев, А.Г. Мурадян, Р.М. Шарафутдинов и др. – М.: Радио и связь,1993. — 265 с.
2 Волоконно–оптические системы передачи: учебник для ВУЗов /М.М. Бутусов, С.М.Верник и др.; Под ред. В.Н. Гомзина. — М.: Радио и связь,1992. — 416 с.
3 Волоконно-оптические системы связи на ГТС: Справочник.Берлин Б.З. и др. — М.: Радио и связь, 1994. — 172 с.
4 Гауэр, Дж. Оптические системы связи. — М: Радио и связь,1989. — 502 с.
5 Корнилов И.И. Цифровая линия передачи: учебное пособие покурсовому и дипломному проектированию по курсу МСП. — Самара: ПГАТИ, 1998. — 125 с.
6 Многоканальные системы передачи: учебник для ВУЗов / Н.Н.Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др.; Под ред. Н.Н. Баевой и В.Н.Гордиенко. — М.: Радио и связь, 1997. — 560 с.
7 Оптические системы передачи: учебник для ВУЗов /Б.В.Скворцов, В.И.Иванов, В.В. Крухмалев и др.; Под ред. В.И.Иванова. – М.:Радио и связь, 1994. — 224 с.
8 Проектирование волоконно–оптических линий связи: уч.пособие по дипломному и курсовому проектированию для специальностей 2305 и 2306/ В.А. Бурдин и др. — Самара: ПИИРС, 1992. — 148 с.
9 Руководящий технический материал по применению систем и аппаратурысинхронной цифровой иерархии на сети связи РФ. — М.: ЦНИИС, 1994. — 50 с.
10 Строительство кабельных сооружений связи: Справочник /Д.А. Барон, И.И. Гроднев и др. — М. Радио и связь, 1988. — 768 с.
11 Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптическихлиний связи: учебник для ВУЗов / В.А. Андреев и др.; Под ред. Б.В. Попова. — М.: Радио и связь, 1995. — 200 с.
12 Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. — М. Эко – Трендз, 1997. — 148 с.
13 Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи. — М:Техносфера, 2006. — 495 с.