Введение

В настоящее время в развитых странах волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) широко внедряются на всех участках сетей связи. По сравнению с существующими системами связи на медных кабелях ВОСП обладают рядом преимуществ, основны­ми из которых являются: широкая полоса пропускания, позволяю­щая организовывать по одному волоконно-оптическому тракту необходимое число каналов с дальнейшим их наращиванием, а также предоставлять абоненту наряду с телефонной связью лю­бые виды услуг связи (телевидение, телефакс, широкополосное радиовещание, телематическое и справочное обслуживание, рекламу, местную связь и др.); высокая защищенность от электро­магнитных помех; малое километрическое затухание и возмож­ность организации регенерационных участков большой протяжен­ности; значительная экономия меди и потенциально низкая стои­мость оптического кабеля (ОК) и др.

В последние годы рост потребности в услугах связи для различных сфер деятельности людей обусловил бурное развитие средств телекоммуникаций во всех цивилизованных странах. Оптическое волокно (ОВ) оказалось именно той средой передачи, которая смогла удовлетворить возрастающие потребности людей в обмене информацией. Оптическое волокно и волоконно-оптическая техника играют в современной связи определяющее значение, первое – как среда для оптической цифровой передачи, вторая как набор средств, дающих возможность осуществления такой передачи. 

Основные преимущества ВОСП следующие: широкая полоса пропускания (полоса пропускания оптического диапазона 187,5 ТГц); низкое значение коэффициента затухания оптического кабеля в широкой полосе частот, что позволяет обеспечивать большие длины регенерационных участков, значительно сократить или исключить ретрансляторы; высокая защищенность от внешних электромагнитных помех (оптическая связь не восприимчива к любым внешним и перекрестным электромагнитным помехам, не генерирует собственные электрические шумы); неограниченные запасы сырья для производства ОВ (кварц), малая металлоемкость и отсутствие дефицитных материалов (медь, свинец) в оптическом кабеле; малые размеры и масса ОК, что снижает затраты на его транспортировку и прокладку;  высокая защищенность от несанкционированного доступа в связи с малой интенсивностью рассеиваемого излучения; высокая надежность и безопасность, обусловленная отсутствием коротких замыканий; пригодность прокладки ОК по существующим трассам, возможность при совершенствовании технологии оптической передачи наращивания пропускной способности уже проложенного ОК. 

Современные телекоммуникационные системы и сети представляют сложный комплекс разнообразных технических средств, обеспечивающих передачу различных сообщений на любые расстояния с заданными параметрами качества.

1 Определение количества первичных цифровых потоков Е1

1.1 Обоснование и расчет необходимого количества каналов тональной

частоты, необходимых для взаимосвязи между пунктами сети А-Б- В-Г

Количество каналов тональной частоты (КТЧ), связывающих населенные пункты проектируемого сегмента первичной сети, зависит от численности населения этих пунктов, их социально-экономического и культурного развития, от степени заинтересованности различных групп населения во взаимосвязи друг с другом, их социально-бытовых, экономических, политических, научно-культурных отношений и уровня развития телекоммуникаций населенных пунктов.

Взаимосвязь между пунктами сети определяется на основе статистических данных по всем показателям отношений. Эти взаимосвязи определяются коэффициентом тяготения К_т, который, как показывают исследования, колеблется в пределах от 0,001 до 0,12. С учетом относительно высокого уровня развития услуг электросвязи и внедрения новейших телекоммуникационных технологий величину коэффициента тяготения проектах можно принять равным К_т = 0,1. Для связи населенных пунктов с населением более 500 тыс. чел. величина К_т может быть взята равной 0,12.

В настоящее время основным трафиком на междугородних телекоммуникационных сетях является телефонный (передача голоса). Поэтому первоначально при определении количества каналов тональной частоты необходимо определить количество телефонных каналов, являющихся частью телефонной сети общего пользования (ТфОП).

Для расчета количества телефонных каналов можно воспользоваться приближенной формулой:

, (1.1)

где  и   постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потери задаются равными 5%, для которых  = 1,3 и  = 5,6; у  удельная нагрузка, создаваемая одним абонентом и равная у = 0,05 Эрл; т_i и т_k  количество абонентов, обслуживаемых оконечными автоматическими междугородными телефонными станциями (АМТС) в соответствующих пунктах i и k.

Количество абонентов в зоне обслуживания АМТС рассчитывается по формуле:

, (1.2)

где   коэффициент, учитывающий телефонную плотность, т. е. число телефонных аппаратов, приходящихся на 100 жителей; Н  численность населения на перспективный период проектирования. В настоящее время, с учетом мобильных телефонных сетей, системы роуминга и др., коэффициент  лежит в пределах 0,3…0,55. Для пунктов с Н < 100000 коэффициент можно выбрать равным 0,3; для пунктов с Н = 100000…300000 коэффициент можно выбрать равным 0,35; для Н = 300000…500000 коэффициент выбирается равным 0,45; для Н > 500000 коэффициент можно взять равным 0,5.

По линиям передачи должны быть организованы и каналы передачи других видов сообщений: звукового вещания, телеграфных, передачи данных (электронной почты, Интернет, IP-телефония), факсимильных, телевизионных и др.

Число каналов необходимых для передачи нетелефонных сообщений может быть выражено через число телефонных каналов. В проекте, условно, можно принять число этих каналов равным числу телефонных каналов, рассчитанных по формуле (1.1). Для организации телевизионного канала требуется тракт эквивалентный передачи 1620 КТЧ (или основных цифровых каналов  ОЦК).

1. Определяем количество абонентов в зоне обслуживания АМТС в населенных пунктах А-Б-В-Г.

m_a = 0.5*732300= 366150(абон.)

m_б = 0.5*856300= 428150 (абон.)

m_в = 0.5*737900= 368950 (абон.)

m_г = 0.5*689200= 344600 (абон.)

2. Определяем необходимое количество телефонных каналов, для взаимосвязи между пунктами А-Б, А-В, А-Г, Б-В, Б-Г, В-Г.

n_{тлф А-Б} = (1.3*0.12*0.05*366150*428150/(366150+428150)+5.6=1546 (КТЧ)

n_{тлф А-В} = (1.3*0.12*0.05*366150*368950/(366150+368950)+5.6=1434 (КТЧ)

n_{тлф А-Г} = (1.3*0.12*0.05*366150*344600/(366150+344600)+5.6=1391 (КТЧ)

n_{тлф Б-В} = (1.3*0.12*0.05*428150*368950/(428150+368950)+5.6=1546 (КТЧ)

n_{тлф Б-Г} = (1.3*0.12*0.05*428150*344600/(428150+344600)+5.6=1490 (КТЧ)

n_{тлф В-Г} = (1.3*0.12*0.05*368950*344600/(368950+344600)+5.6=1390 (КТЧ)

3. По условию нашего проекта число каналов необходимых для передачи нетелефонных сообщений может быть выражено через число телефонных каналов.

n _{нетлф А-Б} = n_{тлф А-Б} = 1549 (КТЧ)

n _{нетлф А-В} = n_{тлф А-В} = 1434(КТЧ)

n _{нетлф А-Г} = n_{тлф А-Г} = 1391 (КТЧ)

n _{нетлф Б-В} = n_{тлф Б-В} = 1546 (КТЧ)

n _{нетлф Б-Г} = n_{тлф Б-Г} = 1490 (КТЧ)

n _{нетлф В-Г} = n_{тлф В-Г} = 1390 (КТЧ)

4. Для организации двухстороннего канала передачи телевизионного сигнала со звуковым вещанием требуется тракт эквивалентный передачи 1620 КТЧ

n _тлв = 1620 (КТЧ)

5. Рассчитаем необходимое количество КТЧ для передачи различного вида сообщений между пунктами А-Б, А-В, А-Г, Б-В, Б-Г, В-Г.

N _А-Б = 1546+1546+1620=4712 (КТЧ)

N _А-В = 1434+1434+1620=4488 (КТЧ)

N _А-Г = 1391+1391+1620=4402 (КТЧ)

N _Б-В = 1546+1546+1620=4712 (КТЧ)

N _Б-Г = 1490+1490+1620=4600 (КТЧ)

N _В-Г = 1390+1390+1620=4400 (КТЧ)

1.2 Расчет необходимого количества первичных цифровых потоков Е1

Количество первичных цифровых потоков Е1 между пунктами i k междугородной первичной сети определяется по формуле

N_Е1 = ent [N_i-k / 30],

(1.3)

здесь символ ent означает выбор большего ближайшего целого числа.

N_{E1 А-Б} = 158 E1

N_{E1 А-В} = 150 E1

N_{E1 А-Г} = 147 E1

N_{E1 Б-В} = 158 E1

N_{E1 Б-Г} = 154 E1

N_{E1 В-Г} = 147 E1

Результаты определения количества цифровых потоков Е1 между пунктами линии передачи удобно свести в таблицу 1.

Таблица 1 Результаты определения количества цифровых потоков E1

Пункты	Количество потоков Е1 между пунктами линии передачи				Число потоков Е1 в сечении, S
	А	Б	В	Г
А		158	150	147	SАБ = 480 SБВ = 609 SВГ = 488
Б	158		158	154
В	150	158		147
Г	147	154	147
Всего	455	470	455	448

В графе «Число потоков Е1 в сечении, S» указывается суммарное количество цифровых потоков, проходящих на участках проектируемой линии передачи: А-Б, Б-В, В-Г.

Распределение потоков Е1 между пунктами линии передачи представлено на рисунке 1.

158

Число потоков в сечении S_АБ равно сумме всех потоков, проходящих на участке А – Б линии передачи, т.е.

S_АБ = 480,

число потоков в сечении S_БВ равно сумме всех потоков, проходящих на участке Б – В, т.е.

S_БВ = 609 ,

число потоков в сечении S_ВГ равно сумме всех потоков, проходящих на участке В – Г, т.е.

S_ВГ = 488.

Число первичных цифровых потоков Е1 между пунктами линии передачи являются основой:

 для выбора топологии сети в зоне линии передачи, выбора цифровой телекоммуникационной системы (ЦТС) и соответствующего типа кабеля;

 разработки схемы организации связи для различных ЦТС и кабелей;

 выбора базового варианта схемы организации связи.

2 Разработка схемы организации связи и выбор топологии сегмента

сети

2.1 Основные сведения о топологии сети

Топология сети представляет совокупность пунктов (узлов, станций и т. п.) и соединяющих их линий или каналов и трактов в их взаимном расположении и показывает потенциальные возможности сети обеспечивать связь между пунктами этой сети.

С труктурные свойства сетей принято представлять в виде графа (рисунок 2.1.) G{A,B}, где А{a₁,…,a_N}  совокупность пунктов (узлов) сети (вершин графа) и B{b_ij}  множество ребер, соединяющих узлы a_i и a_j, соответствующих всем линиям или каналам связи между этими узлами. Поскольку каналы могут быть одностороннего (по направлению передачи информации или установления соединения) и двустороннего действия, то и соответствующие им

ребра будут направленными (ориентированы

ми, ребро b₂₄, рисунок 2) или ненаправленными (неориентированными). В дальнейшем, если не будет оговорено, будем считать, каналы двусторонними и граф такой сети будет неориентированным.

Упорядоченная последовательность ребер, начинающаяся в узле а_s и заканчивающаяся в узле а_i и не проходящая дважды через один и тот же узел, причем конец каждого предыдущего ребра совпадает в промежуточном для данного пути узле (пункте) с началом последующего ребра, называется путем.

Сеть называется связной, если любые ее узлы связаны хотя бы одним путем. Сеть называется k-связной, если ее любые два узла связаны независимыми путями, число которых не менее k. Параметр k определяет связность сети.

Типовыми структурами телекоммуникационных сетей являются:

а) полносвязная сеть (рисунок 2.а), в которой узлы соединяются по принципу «каждый с каждым»; в такой сети для N узлов (пунктов) число

ребер равно N(N  1) /2, связность сети k = N  1;

б) древовидная сеть (рисунок 2б)  «дерево»; в такой сети между любыми двумя узлами может быть только один путь, т. е. сеть односвязная (k = 1); число ребер в такой сети равно N  1. Частными случаями древовидной сети является узловая сеть, звездообразная сеть с одним узлом и линейная сеть (рисунок 2в);

в) кольцевая (шлейфовая) сеть (рисунок 2г), где число ребер равно N, и между каждыми двумя узлами имеется два пути (k = 2);

г) ячеистая (сетеобразная) сеть (рисунок 2д), в которой каждый узел смежен только с небольшим числом других узлов, обычно ближайших по расстоянию или имеющих большее тяготение.

При построении магистральных и внутризоновых первичных цифровых сетей с использованием современных технологий плезиохронной и синхронной цифровых иерархий широкое распространение получили линейная и кольцевая топологии сетей с использованием оконечных (терминальных) мультиплексоров (ОМ, ТМ) и мультиплексоров ввода/вывода (МВВ). Выбор той или иной топологии осуществляется на основе технико-экономического обоснования.