Модернизация зоновой сети Самарской области на базе волоконно-оптический линий передач (стр. 4 из 14)

Из-за своего размера виртуальный контейнер VC-4 может передаваться только непосредственно в цикле STM-1. Виртуальный контейнер VC-4 вместе с соответствующим указателем AU образует административную единицу AU-4. То есть AU = AUуказатель + VC. Указатель AU содержит разность фаз между циклами SDH более высокого порядка и соответствующим виртуальным контейнером VC-4. Один или несколько AU, занимающих определённые фиксированные позиции в нагрузке STM, называются "группой административных единиц" (AUG). Группа содержит однородный набор блоков AU-3 или один AU-4.

STM – N образуется побайтным соединением N AUG и секционного заголовка SOH: STM-N = SOH + N´AUG.

1.6.2 Структура цикла модуля STM-1

Рассмотрим логическую структуру модуля STM-1, представленную в виде цикла STM-1 с его заголовками. Модуль STM-1 имеет скорость 155 Мбит/с. Кроме информационной нагрузки модуль STM-1 имеет избыточные сигналы (OH), обеспечивающие автоматизацию функций контроля, управления и обслуживания (ОАМ) и вспомогательные функции. Такие избыточные сигналы называются "заголовками". Поскольку STM используется в сетевом слое секций, его заголовок называется секционным (SOH). Он подразделяется на заголовки регенерационной (R SOH) и мультиплексной (M SOH) секций. R SOH передаётся между регенераторами, а M SOH между пунктами, в которых формируется и расформировывается STM, проходя регенераторы транзитом. R SOH – выполняет функции цикловой синхронизации, контроля ошибок, указания порядка синхронизируемого модуля, а также создаёт каналы передачи данных, служебной связи и пользователя. M SOH – выполняет функции контроля ошибок и создаёт каналы управления системой автоматического переключения на резерв, передачи данных и служебной связи.

Структура цикла модуля STM-1 приведена на рисунке 1.3.

Цикл STM имеет период повторения 125 мкс. Обычно цикл представляется в виде двумерной структуры (матрицы), формат которой: 9 строк на 270 однобайтных столбцов (9´270=2430 элементов). Каждый элемент соответствует одному байту (8 бит) информации и скорости 64 кбит/с. Весь цикл STM-1 имеет скорость передачи равную 64´2430=155520 кбит/с. Цикл STM-1 состоит из трёх групп полей: поле секционных заголовков – регенерационной секции (R SOH) формата 3´9 байтов и мультиплексной секции (M SOH) формата 5´9 байтов; поле указателя AU-4 формата 1´9 байтов; поле полезной нагрузки формата 9´261 байтов.

Блок AU-4 служит для переноса одного виртуального контейнера VC-4, имеющего свой маршрутный (трактовый) заголовок POH (левый столбец размером 9 байтов).

Основное назначение POH – обеспечить целостность на маршруте от точки сборки виртуального контейнера до точки его разборки.

Байты заголовка имеют следующие значения:

- байт J1 – используется для передачи в циклическом режиме 64´8 битовых структур для проверки целостности связи;

- байт B3 – BIP-8 код, контролирующий ошибки чётности в предыдущем контейнере;

- байт C2 – указатель типа полезной нагрузки. Несёт информацию о наличии полезной нагрузки;

- байт G1 – указатель состояния маршрута. Используется для передачи информации о состоянии линии к удалённому терминалу (например, о наличии ошибок или сбоев на дальнем конце);

- F2,Z3 – байты, которые могут быть задействованы пользователем данного маршрута для организации канала связи;

- H4 – обобщённый индикатор положения нагрузки, используется для организации мультифреймов;

- Z4 – байт зарезервирован для возможного развития системы;

- Z5 – байт оператора, зарезервирован для целей администрирования сети

Рисунок 1.3 - Структура цикла STM-1 и VC-4

Рассмотрим структуру заголовков цикла STM-1. Заголовок SOH (рисунок 1.4) состоит из двух блоков: R SOH – заголовка регенераторной секции размером 3´9=27 байт и M SOH – заголовка мультиплексной секции размером 5´9=45 байт.

Заголовки R SOH и M SOH содержат следующие байты:

- байты А1, A1, А1, А2, А2, А2 являются индентификаторами наличия цикла STM-1 в цикле STM-N (A1=11110110, А2=00101000);

- байт В1 и три байта В2 формируют две кодовые последовательности, используемые для проверки на чётность с целью обнаружения ошибок в предыдущем фрейме: BIP-8 формирует 8-битную последовательность для размещения в В1 и BIP-24 – 24-битную последовательность для размещения в трёх В2;

- байт С1 определяет значение третьей координаты "с" – глубину интерливинга в схеме мультиплексирования STM-N;

- байты D1-D12 формируют служебный канал передачи данных DCC: D1-D3 формируют DCC канал регенераторной секции (192 кбит/с), D4-D12 – DCC канал мультиплексной секции (576 кбит/с);

- байты Е1, Е2 могут быть использованы для создания служебных каналов голосовой связи: Е1 для регенераторной секции (64 кбит/с), Е2 для мультиплексной секции (64 кбит/с);

- байт F1 зарезервирован для создания канала передачи данных голосовой связи, для нужд пользователя;

- байты К1 ,К2 используются для сигнализации и управлением автоматическим переключением на исправный канал при работе в защищённом режиме – APS;

- байты Z1, Z2 являются резервными за исключением бит 5-8 байтов Z1, используемых для сообщений о статусе синхронизации;

- байт S1 – байт SSM – Сигнал маркера синхронизации. В нём передаётся информация о качестве источника синхронизации;

- шесть байтов, помеченных знаком D, могут быть использованы как поля определённые средой передачи;

- байты, помеченные звёздочками, не подвергаются (в отличие от остальных) процедуре шифрования заголовка;

- все непомеченные байты зарезервированы для последующей международной стандартизации.

Рисунок 1.4 - Структура заголовков SOH цикла STM-1

1.7 Выбор типа оптического кабеля

Ведущая роль в совершенствовании линий связи принадлежит волоконно-оптическим кабелям, которые по сравнению с обычными металлическими обладают рядом преимуществ:

- высокая помехозащищённость от внешних электромагнитных полей;

- большая широкополостность. ВОК работают в диапазоне частот 10

- 10 Гц. В световом диапазоне увеличивается несущая частота в 6-10 раз. Отсюда теоретически увеличивается объём передаваемой информации. Работают оптические линии со скоростью передачи до 10 Гбит/с (опытные образцы до 100 Гбит/с);

- малое затухание энергии в оптическом волокне позволяет существенно увеличить длину регенерационного участка;

- дефицитные металлы (медь, свинец) заменены кварцем;

- высокая скрытность передачи информации;

- большие строительные длины кабеля (2 км и более) обеспечивают меньшее число соединений, что увеличивает надёжность ВОЛС;

- снижение массы кабеля.

Оптический кабель может быть использован при обычном построении зоновой телефонной сети, но более полно его преимущества используются при организации связи по кольцевой схеме.

От правильности выбора оптического кабеля завися капитальные затраты и эксплуатационные расходы на проектируемую ВОЛП. На выбор влияют, с одной стороны, параметры ВОСП (широкополостность или скорость передачи информации, длина волны оптического излучения, энергетический потенциал, допустимая дисперсия, искажения), с другой стороны, оптический кабель должен удовлетворять и техническим требованиям:

- возможность прокладки в тех же условиях, в каких прокладываются электрические кабели;

- максимальное использование существующей техники;

- устойчивость к внешним воздействиям и т.д.

Для внутризоновых сетей представляют интерес оптические кабели с длинами волны 1,3 и 1,55 мкм, позволяющие реализовать регенерационные участки (РУ) длинной 60 -100 км. Промышленностью выпускаются кабели следующих марок: ОКЛ, ОКЗ, ОЗКГ, ОМЗКГ.

Исходя из технических характеристик STM-1, приведённых в таблице 1.2, в проекте будем использовать кабель марки ОКЛК-01.

Дадим краткую характеристику данного кабеля.

Кабель оптический одномодовый для магистральных и зоновых сетей на длину волны l=1,3 мкм, километрический коэффициент затухания 0,22 дБ/км, среднеквадратичное значение дисперсии оптического волокна (ОВ) 3,5 пс/нм км.

Кабель предназначен для прокладки в трубах, коллекторах кабельной канализации грунтах всех категорий, на мостах через болота и водные переходы.

Допускаемая температура при эксплуатации от –40 до +50 °С.

Строительная длинна оптического кабеля должна быть не менее 2000 м. В расчётах будем брать строительную длину равную lстр=2 км. Допустимое раздавливающее усилие для данного кабеля равно 1000 Н/см, допустимое растягивающее усилие от 7000 до 80000 Н.

1.8 Расчёт длины участков регенерации

Длинна регенерационного участка РУ цифровой волоконно-оптической системы (ЦВОСП) зависит от многих факторов, важнейшим из которых является:

- энергетический потенциал (Э) ЦВОСП, равный:

Э = Рпер – Рпр, дБ,

где Рпер – абсолютный уровень мощности оптического сигнала (излучения), дБм;