Розрахунок довжини ділянки регенерації по загасанню

 

Визначення довжини регенераційної ділянки ВОЛЗ виробляється на основі заданих параметрів якості зв'язку і пропускної здатності лінії після того, як обрана типова система передачі й оптичний кабель.

За заданих ймовірності помилки в приймаємому повідомленні та швид-кості передачі інформації для кожного типу фотоприймача існує мінімально допустимий рівень приймаємого сигналу P_{ф min}. Нижче цього рівня не забезпечується задана якість передачі інформації.

Рівень потужності на вході фотоприймача

 

P_ф1 = P_пер - P_заг (3.5.4)

 

де P_пер - рівень потужності випромінювання оптичного передавача; P_заг – враховує сумарні витрати в лінійному тракті.

Загальні витрати складаються з втрат при вводі випромінювання у волоконний світовод (P_в); втрат в пристрої виводу (P_вив); власних втрат у ВС

 

P_вл = a × L_РД1 (3.5.5)

 

де: а – погонне загасання волокна;

L_РД1 – довжина світловоду або регенераційної дільниці.

Кількість з’єднань m на довжині регенераційної ділянки L_РД1 залежить від будівельної довжини кабелю L_б

(3.5.6)

Якщо q з’єднань роз’ємні, а інші p=m-q – нероз’ємні з втратами а_рз і а_нз відповідно, тоді втрати в з’єднаннях

(3.5.7)

Звичайно в тракті на регенераційній ділянці два роз’ємних з’єднання (q=2). Тому

(3.5.8)

Також необхідно передбачити допуск змін параметрів ВОСП при зміні температури навколишнього середовища P_t, запас потужності сигналу в розрахунку на можливе погіршення параметрів ВОЛЗ. Ці втрати враховуються шляхом введення експлуатаційного запасу системи зв’язку P_зап (P_зап = 6 дБ).

Р_ф = Р_пер - Р_заг - Р_зап - Р_t,

 

Р_ф = Р_пер - Р_в - Р_вив - a_нз((L_РД1/L_б) -1) -2×a_рз- a×L_РД1 -Р_зап - Р_t (3.5.9)

 

Для забезпечення заданої якості передачі необхідно, щоб

 

P_ф ³ P_{ф min} (3.5.10)

 

Енергетичний потанціал системи зв’язку

 

П= P_пер - P_заг - P_t - P_{ф min} (3.5.11)

Енергетичний потенціал апаратури визначається характеристиками обраного джерела випромінювання і фотоприймача. Потенціал визначається як різниця між рівнями передачі і прийому. Тому що на кожній ділянці використовується оптична плата з однаковими параметрами, то енергетичний потенціал буде однаковим на всіх ділянках.

 

Тоді з формул (5.6) і (5.8), відкидаючи малу величину P_вив, маємо

 

(3.5.12)

 

Співвідношення (4.5.10) визначає максимальну довжину РД. Значення L_РД, обмежене й знизу. При дуже коротких довжинах кабелю величина потужності сигнлу на вході фотоприймача призводить до істотних спотворень останнього. Величина L_РД1min визначається діапазоном автоматичного регулювання підсилення (АРП) приймача

 

(3.5.13)

Якщо відстань по довжині прокладеного кабелю між сусідніми пунктами становить більше L_{РД. макс}., тоді на виході передачі потрібно поставити оптичний підсилювач (бустер), який підвищить вихідну потужність на 15 дБ.

Тоді потужність на вході фотоприймача

 

Р_ф = Р_пер - Р_пов, (3.5.14)

 

де Р_пер - потужність випромінювання оптичного передавача (лазера або світлодіода), а величина Р_пов враховує сумарні втрати в лінійному тракті.

Тоді, зневажаючи, що в чисельнику мала величина a_р,, отримаємо:

 

, км (3.5.15)

 

де Р_зап - експлуатаційний запас системи зв’язку;(6…8)дБ

a_q - втрати в оптичному роз’ємному з’єднанні; (0,3…0,4)дБ

a - втрати в оптичному кабелю; (0,2…0,3)дБ

a_р - втрати в нероз’ємних з’єднаннях, (0,1…0,15)дБ

l_буд - будівельна довжина кабелю,

П - енергетичний потенціал ВОСП.

Для ВОЛЗ використовуємо кабель, який випускає ВАТ “Одескабель” згідно ТУ У 05758730.007-97 з погонними втратами у волоконному світловоді a₁ = 0,36 дБ/км для l=1310 нм та a₁ = 0,22 дБ/км для l=1550 нм; роз’єми типу FC фірми NTT, з типовими втратами a_рз=0,3 дБ для ОМ ОВ. З’єднання будівельних довжин кабелю буде виконуватися зварювальним апаратом, який забезпечує типові втрати в нероз’ємних з’єднаннях

a_нз ≤ 0,1 дБ. Кабель має середню будівельну довжину L_б = 2,0 км. Енергетичний потенціал AXD 2500-2 (П = 44 дБ), динамічний діапазон автоматичного регулування підсилення приймача P_АРП = 15 дБ.

Максимальна довжина регенераційної ділянки за енергетичними характеристиками згідно (4.10) для 1550 нм становить:

 

(3.5.16)

 

 

Мінімальна довжина РД згідно (4.11) для 1550 нм становить:

 

(3.5.17)

 

Проведені розрахунки довжини регенераційної ділянки показали, що обмеження регенераційної ділянки за дисперсією складають – 165км, а за енергетичними параметрами складає 138 км.

 

Враховуючи те, що максимальна відстань по довжині прокладеного

кабелю - між містами Попельня – Малин становить 118 км., тому використання на виході передачі оптичного підсилювача (бустера) не потрібне.

 

Розрахунки довжини регенераційної ділянки показали що вибрані елементи транспортної системи передачі, а також параметри ОК забезпечують виконання усіх вимог щодо забезпечення організації якісного зв’язку.

 

СХЕМА ОРГАНІЗАЦІЇ ЗВ’ЯЗКУ

 

 

Схема організації зв’язку розробляється виходячи з таких вихідних даних:

задана кількість 2 Мбіт/с потоків, які потрібно організувати між пунктами мережі;

технічні дані апаратури;

прийнята топологія мережі, яка визначає надійність зв’язку;

побудова волоконно-оптичної магістралі на першому етапі.

Одною із основних переваг технології SDH є можливість такої організації мережі, при якій досягається не тільки висока надійність її функціонування, обумовлена використання ВОК, але і можливість збереження або відновлення (за дуже короткий час в десятки мілісекунд) дієздатності мережі у випадку відмови одного із елементів або середовища передачі – кабеля.Такі мережі і системи логічно назвати існуючими в нашій літературі по системному аналізу терміном самовідновлюючі.

В принципі діють різні методи забезпечення швидкого відновлення дієздатності синхронних мереж, які можуть бути зведені до наступних схем:

– резервування ділянок мереж по схемах 1+1 і 1:1 по рознесених трасах;

– організація самовідновлюючих кільцевих мереж, резервованих по схемах 1+1 і 1:1;

– резервування термінального обладнання по схемах 1:1 і 1+1;

– відновлення дієздатності мережі шляхом обходу недієздатного вузла;

– використання систем оперативного переключення.

В першому випадку ділянки між двома вузлами мережі з’єднуються по двох рознесених трасах (стовідсоткове резервування), сигнали по яких розповсюджуються одночасно. У вузлі прийому вони можуть оброблятися по двох схемах:

резервування по схемі 1+1 – сигнали аналізуються і вибирається той, який має найкраще співвідношення параметрів;

резервування по схемі 1:1 – альтернативним маршрутам назначаються пріоритети – низький і високий, гілка з низьким пріоритетом знаходиться в режимі гарячого резерву, переключення на неї відбувається по аварійному сигналу від системи управління.

В другому випадку, найбільш розповсюджена в мережі SDH, використовується топологія типу “кільце”, яке може бути організоване з допомогою двох волокон (топологія “здвоєне кільце”) або чотирьох волокон (два здвоєних кільця). Недивлячись на більш високу вартість чотирьохволоконного варіанту, він часто використовується в останній час, так як забеспечує більш високу надійність.

Перший шлях – захист використовується в більшості на трибних блоках TU-n, передаючих оночасно в одному напрямку (наприклад, по часовій стрілці) але по різних кільцях. Якщо в момент прийому мультиплексором блоку, посланого іншими мультиплексорами, відбувається збій в одному із кілець, система управління, здійснюється постійний моніторинг кілець, автоматично вибирає такий же блок із другого кільця. Цей захист носить розподілений по кільцю характер, а сам метод називається методом організації однонаправленого здвоєного кільця.

Другий шлях – захист маршруту може бути організований так, що сигнал передається в двох протилежних напрямках (східному і західному), причому одне направлення використовується як основне, друге – як резервне. Такий метод у випадку збою використовує переключення з основного кільця на резервне і називається методом організації двунапроавленого здвоєного кільця. В цьому випадку блоки TU-n мають доступ тільки до основного кільця. У випадку збою відбувається замикання основного і резервного кілець на межі дефектної ділянки (рис.4.1а), утворюючи нове кільце. Це замикання відбувається за рахунок включення петлі зворотнього зв’язку, замикаючий приймач і передавач агрегатного блоку на відповідній стороні мультиплексора (східної і західної).

 

 

 

а) б)

Рисунок 4.1.Методи захисту подвійного кільця;

а) шляхом виключення пошкодженої ділянки;

б) шляхом оганізації обхідного шляху

 

У третьому випадку відновлення дієздатності здійснюється за рахунок резервування на рівні трибних інтерфейсів. Схема резервування в загальному випадку N:1, що допускає різну ступінь резервування: від 1:1 (100%) до меншого ступеня, наприклад, 4:1 (25%), коли на 4 основні трибні інтерфейсні карти використовується одна резервна, яка автоматично вибирається системою крос-комутації при відмові однієї із основних. Цей метод широко розповсюджений в апаратупі SDH для резервування трибних карт 2 Мбіт/с (4:1 або 3:1 для STM-1 або 16:1, 12:1, 8:1 для STM-4), а також резервування найбільш важливих змінних блоків, наприклад, блоків крос-комутації і систем управління і резервного живлення, час переключення яких на запасні не перевищує 10 мсек.

У четвертому випадку резервування, як таке не використовується, а дієздатність системи вцілому (на рівні агрегатних блоків) відновлюється за рахунок виключення пошкодженого вузла із схеми функціонування. Так системи управління SDH мультиплексорів дають можливість організувати обхідний шлях, який дозволяє пропускати поток агрегатних блоків повз мультиплексора у випадку його відмови (рис.4.1б).

У п’ятому випадку, характерним для мереж загального вигляду, у вузлах мережі встановлюються крос-комутатори системи оперативного переключеня, які здійснюють, у випадку відмови, викликаного або розривом з’єднуючого кабеля, або відмовою вузла послідовного лінійного кола, реконфігурацію прилеглих (вхідних і вихідних) ділянок мережі і відповідну крос-комутацію потоків. Процедура такої конфігурації може бути централізованою або розподіленою. В першому випадку вона здійснюється мережевим центром управління, що може бути реалізованим достатньо просто, у другому – сумісне рішення про реконфігурацію повинно вироблятися групою прилеглих систем оперативного переключення. Можуть застосовуватися і комбіновані методи.

Використання систем оперативного переключення по принципу організації захисту нагадує схему резервування 1:1 методу резервування по рознесених трасах. Різниця в тому, що в останньому випадку фізичний і віртуальний канал уже існує, тоді як у першому він формується у момент оперативного переключення (дія більш характерна комутатора/ маршрутизатора в мережах пакетної комутації).