Проект сегмента волоконно-оптической транспортной сети

ВВЕДЕНИЕ

Хотя и существуют сети, которые  для передачи данных применяют радиопередачу  и другие виды беспроводных технологий, но подавляющее большинство ЛВС  в качестве передающей среды используют кабель. Чаще всего это кабель с  медной жилой для переноса электрических сигналов, но оптоволоконный кабель со стеклянным сердечником, по которому передаются световые импульсы, начинает приобретать все большую популярность. В силу того, что оптоволоконный кабель использует свет (фотоны) вместо электричества, почти все проблемы, присущие медному кабелю, такие как электромагнитные помехи, перекрестные помехи (переходное затухание) и необходимость заземления, полностью устраняются.

Передача информации по оптическим линиям связи имеет всего лишь 50-летнюю, но весьма бурную историю. В основе оптической передачи лежит эффект полного внутреннего отражения луча, падающего на границу двух сред с различными показателями преломления. Световод представляет собой тонкий двухслойный стеклянный стержень, у которого показатель преломления внутреннего слоя больше, чем наружного. Световод, управляемый источник света и фотодетектор образуют канал оптической передачи информации, протяженность которого может достигать десятков километров. Световоды пропускают свет с длиной волны 0,4-3 мкм (400-3000 нм), но пока практически используется только диапазон 600-1600 нм (часть видимого спектра и инфракрасного диапазона). История оптоволоконной передачи началась с коротковолновых (около 800 нм) систем. По мере совершенствования технологий производства излучателей и приемников уходят в сторону более длинных волн — через 1300 и 1500 к 2800 нм, передача которых может быть эффективнее. Высокая частота электромагнитных колебаний этого диапазона (1013-1014 Гц) дает потенциальную возможность достижения скорости передачи информации вплоть до терабит в секунду. Реально достижимый предел скорости определяется существующими источниками и приемниками сигналов — в настоящее время освоены скорости до нескольких гигабит в секунду.

 

 

РАЗДЕЛ 1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1. Определение уровня передаваемого транспортного модуля

 

Для определения уровня передаваемого  транспортного модуля произведу расчет емкости цифровых линейных трактов между пунктами (таблица 1.1).

Согласно заданию на курсовое проектирование из узла A в узлы B, C и D раздаётся по 2 Гбит/с Ethernet трафика.

Таблица 1.1 – Расчет количества первичных  цифровых потоков

Направление	AB	BC	CD
АВ	25	-	-
АС	35	35	-
AD	17	17	17
Сумма потоков Е1 между пунктами	77	52	17
Скорость без учёта трафика  Ethernet, Мбит/с	157,7	106,5	34,8
Объём трафика Ethernet, Мбит/с	6000	4000	2000
Скорость с учётом трафика  Ethernet, Мбит/с	6158	4107	2035

Результаты расчёта объёма трафика  на отдельных участках проектируемой  сети отражены на рисунке 1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 – Определение уровня передаваемого транспортного модуля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2  Выбор типа системы передачи  и ее характеристики

 

В настоящее время различная  аппаратура SDH выпускается целым  рядом зарубежных фирм: Alcatel, Siemens, Huawei, ECI Telecom, NEC  и т.д. и Российскими фирмами: Морион, Натекс, Ротек, ЭЗАН и др. 

В Хабаровском, Приморском крае, на Сахалине на многих участках сети связи оператором Ростелеком используются универсальные  синхронные мультиплексоры израильской фирмы ECI Telecom: XDM-100, XDM-500, XDM-1000.

XDM располагает целым рядом очевидных  достоинств, в том числе:

1) XDM упрощает переход от сетей с ориентацией на речь на сети с ориентацией на данные, сочетая экономичность и универсальность сети Ethernet с качеством услуг, наращиваемостью и гибкостью сетей SDH/SONET.

2) C помощью аппаратуры XDM реализуются недорогие полностью оптические сети путем объединения в канал DWDM потоков SDH, IP, ATM и GbE.

3) XDM отлично уживается с оборудованием других поставщиков.

Модификации мультиплексоров XDM, выпускаемых  фирмой ECI Telecom,                                                                                                                                                                                                             представлены в таблице 1.2.

Из линейки синхронных мультиплексоров, выпускаемых компанией ECI, исходя из объёма передаваемого трафика, для  проектируемой мультисервисной  сети подойдёт полка XDM – 1000.

XDM-1000 - многосервисный коммутатор волоконно-оптической сети, будучи рассчитанным на высокопроизводительные АТС, XDM-1000 отличается беспрецедентной плотностью портов. Функционально полка XDM-1000 аналогична полке XDM-500 и включает те же функциональные подсистемы, типы плат и модулей. Полки отличаются только физическими размерами и увеличенным в XDM-1000 числом поддерживаемых слотов.

Из рисунка 1.1 видно,что максимальный объём трафика 6,2 Гбит/с передаётся на участке между узлами А и В.Для  передачи такого объёма трафика необходимо использовать мультиплексоры уровня STM-64,необходимо также, чтобы выбранные мультиплексоры кроссы позволяли выделять на любом узле сети трафик Gigabit Ethernet.Данным требованиям отвечают мультиплексоры XDM-1000 и XDM-500.Мультиплексооры XDM-100 не подходят  для данного примера, т.к не имеют интерфейсов STM-64 учитывая будущие перспективы развития проектируемой сети, вполне подойдут мультиплексоры XDM-1000.

 

 

 

 

Таблица 1.2 – Семейство мультиплексоров XDM компании ECI Telecom

Наименова-ние полок XDM

Входные(Трибутарные интерфейсы)

Выходные (Агрегатные интерфейсы)

E1

E3/T3

FE

GE

STM-1

STM-4

STM-16

STM-1

STM-4

STM-16

STM-64

CWDM/DWDM

XDM-50

+

+

+

+

+

XDM-100

+

+

+

+

+

+

+

+

+

XDM-200

+

+

+

+

+

+

+

CWDM - 16  λ

XDM-400

+

+

+

+

+

+

+

+

XDM-500

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

DWDM-16/32/64 λ DWDM - 40/80  λ

XDM-1000

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

DWDM-16/32/64 λ DWDM - 40/80  λ

XDM-2000 DWDM

+

+

+

+

+

+

+

+

DWDM-16/32/64 λ DWDM - 40/80  λ

 

 Таблица 1.3 – Характеристики  оптического интерфейса STM-64 для XDM-1000

Название приёмопередатчика SFP	SIO64 1ALSxx	SIO64 1PLSxx	SIO64 1PSS3	SIO64 1PIS3
Код оптического интерфейса	L-64.2a	L-64.2b	S-64.1	I-64.1
Рабочая длина волны, нм	1550	1550	1310	1310
Максимальная ширина спектра излучения  ППЛ при -20дБ, , нм	0,01	0,01	0,01	0,1
Минимальная мощность сигнала на выходе ППЛ,       pпер.min, дБ	- 2	-2	-4	-6
Максимальная мощность сигнала  на выходе ППЛ,   pпер.max, дБ	+3	+3	+1	-1
Тип фотодиода	ЛФД	Pin-ФД	Pin-ФД	Pin-ФД
Минимальная чувствительность фотоприёмника,    pпр.min, дБ	-19	-14	-15	-11
Уровень перегрузки фотоприёмника,   pперегр.max, дБ	-8	-1	-1	-1
Максимальная дальность, км	60	50	20	2

1.3 Структурная схема выбранного мультиплексора и её описание

 

Функциональная схема мультиплексора XDM – 1000 приведена на рисунке 1.2.  В составе мультиплексора имеется 2 матрицы кросс-коммутации (основная и резервная) – HLXC (High Level/Low Level Cross Connect – кросс-соединение высокого уровня / низкого уровня). Матрицы обеспечивают подключение различных блоков мультиплексора друг к другу.

Плата центрального процессора управления xMCP (XDM Main Control Processor) обеспечивает контроль работы всех узлов мультиплексора.  Выходы этой платы подключены к главной  панели управления оборудованием MECP (рисунок 1.3).  В панели MECP  размещено также оборудование служебной связи. У платы MECP имеются: интерфейс доступа к заголовку OHA, интерфейс служебной связи AUX (рисунок 1.2), а также интерфейсы для удалённого и локального мониторинга. MECP поддерживает также специальный речевой канал по DCC с использованием VoIP и специального маршрутизатора. С помощью этой функции внешние вызовы извне сети подаются в конкретный узел. Кроме того, MECP вырабатывает аварийные сообщения системы и активирует индикаторы, например, загрузки ПО, перезапуска или настройки и т.п.

Мультиплексор XDM питается только от постоянного тока. Для резервирования на каждой полке есть два блока фильтров питания, каждый из которых подключается к своему источнику питания. Номинальное напряжение питания составляет -48 или -60 В постоянного тока (заземлен положительный проводник); а допустимый диапазон питания составляет от -40 до -75 В постоянного тока.

По причине резервирования должно быть два отдельных источника  питания постоянного тока. В нижней части стойки находятся три блока xFCU – блоки управления вентиляторами XDM (XDM Fan Control Unit).

Внешний вид мультиплексора XDM-1000 приведён на рисунке 1.3. Два слота, обозначенных X1 и X2, предназначены для матричных плат HLXC. Два слота С1 и С2 служат для установки плат центрального процессора управления xMCP. Двенадцать слотов обозначенных как I1 по I12 используются для установки следующих основных типов плат: плат PIO, плат SIO, плат для передачи данных  DIO и EIS, а также платы коммутатора АТМ трафика ATS.

Платы PIO (PDH Input/Output – ввод/вывод PDH) выполняют подключение сигналов PDH: Е1, Е3, Т3 на вход центральной матрицы кросс-коммутации XDM, размещенной в платах HLXC.

Например, плата PIO2-21 рассчитана на ввод 21 потока Е1, а плата PIO2-84 рассчитана на ввод 84 потоков Е1 и т.д.

Платы SIO (SDH Input/Output – ввод/вывод SDH) выполняют подключение сигналов SDH: STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 на вход центральной матрицы кросс-коммутации XDM.

Например, на вход плат SIO1&4 могут поступать потоки уровня STM-1 и/или потоки STM-4.

С помощью плат DIO (Data I/O card – плата ввод/вывода данных) осуществляется транспортировка потоков данных GbE по сетям SDH. EIS – коммутационно-интерфейсная плата сети Ethernet обеспечивает услуги уровня 2 Ethernet. Каждая плата EIS располагает несколькими портами Ethernet для прямого подключения к узлам заказчика и работает как встроенный коммутатор Ethernet, в результате чего отпадает необходимость во внешнем коммутаторе Ethernet. Платы EIS поддерживают следующие интерфейсы Ethernet:1000SX/LX, 100FX, 100BaseT.