Разработка транспортной сети ГТС на базе системы передачи синхронной цифровой иерархии. Учебно-методическое пособие

Определим затухание участка кольца при использовании кабеля с длиной волны =1.3 мкм. и =1.55 мкм.

Вуч. =1.3= 60 1.3=60км·0,4 дБ/км =24дБ Вуч. =1.55= 60 1.55= 60км·0,10 дБ/км = 6дБ

Поскольку, как в первом, так и во втором случае, затухание участка не превышает значение перекрываемого затухания 28 дБ, целесообразно использовать длину волны =1.3 мкм. и Opt.155Мб (SH).

Как правило, на территории города строится канализация, поэтому при выборе типа ОК учитывают и данный фактор.

С учетом выше изложенных рассуждений и расчетов выбирается марка кабеля, рекомендуемого для строительства кольца на ГТС [9].

5.3. Выбор конфигурации мультиплексоров ввода – вывода

Для выбора конфигурации мультиплексора для того или иного узла кольца, воспользуемся технической характеристикой и комплектацией SM – 1/4 (приложение Д) или STM16 (Приложение Е). При этом для каждого узла необходимо определить:

количество модулей вставки (выделения потоков 2Мб/с – ЕI.2);

тип мультиплексора;

тип модуля оптического линейного тракта.

Следует отметить, что при выборе мультиплексора SM-1/4 модули UCU, SN4, LAD являются неотъемлемой частью мультиплексора SM –1/4 и устанавливаются на каждом узле. После определения объема оборудования мультиплексора ввода-вывода, выбирается механическая конструкция SM –1/4.

В данной работе необходимо привести структурную схему и механическую конструкцию для модуля ADM какого-либо узла кольца.

Контрольные вопросы

1.Укажите исходные данные для расчета числа цифровых потоков E1 между двумя станциями телефонной сети.

2.Поясните построение матрицы М-емкости путей и ветвей.

3.Поясните принцип определения типа модуля STM.

4.От каких основных факторов зависит выбор типа оптического кабеля.

5.Поясните выбор длины волны несущей для передачи STM по оптическому кабелю.

6.Какие модули образуют «ядро» мультиплексора SM-1/4?

41

6. Оценка структурной надежности сети

Надежностью сети связи будем называть ее свойство, заключающееся в способности сети выполнять заданные функции (доставка сообщений, выдача справочной информации и т.д.) в определенных условиях эксплуатации

[7].

Для сетей связи, являющихся сложными многофункциональными системами, можно выделить два основных аспекта надежности, которые условимся называть аппаратурным и структурным. Под аппаратурным аспектом будем понимать проблему надежности аппаратуры, отдельных устройств и их элементов, входящих в узлы и линии сети. Структурный аспект отражает функционирование сети в целом в зависимости от работоспособности или отказов узлов (станций, пунктов) или линий сети, т.е. он связан с возможность существования в сети путей доставки информации. В данной работе будем рассматривать только структурную надежность сети связи [7].

В этом случае первичная сеть связи может быть представлена в виде вероятностного графа. Веса элементов графа (узлов и линий связи) представляются надежностными показателями. Например, коэффициентами готовности – Кг. Под коэффициентом готовности элемента сети понимается вероятность исправного (работоспособного) состояния данного элемента в произвольный момент времени в процессе эксплуатации. Для упрощения расчетов будем предполагать, что элементы сети, с точки зрения воздействующего фактора, являются статистически независимыми.

На рисунке 6.1 представлена модель сети, используемая для оценки структурной надежности в данной работе.

Рис. 6.1. Модель сети

Коэффициенты готовности станций и мультиплексоров транспортной сети по техническим условиям должны быть не менее 0.99999 т.е. Кг ≥ 0.99999. Поэтому в работе будем считать, что станции и мультиплексоры сети абсолютно надежны (Кг = 1). Ненадежными являются участки транспортной сети.

42

При этом коэффициент готовности участка сети зависит от длины рассматриваемого участка. При этом коэффициент готовности участка сети зависит от длины рассматриваемого участка.

Из таблицы [8] определим время восстановления кабеля: Тв =4.24 час. Среднее число отказов оптического кабеля за счет внешних повреждений на 100 км в год будем считать равным = 0.34 отк/год [ 8]. Интенсивность отказов ОК за один час при длине L км определяется по формуле (6.1):

ОК = *L/8.76*105 отк/час, (6.1)

где = 0.34 отк/год;

L – длина участка ВОЛП, км.

Зная Тв и время наработки на отказ соответствующей длины Tо, рас-

Пример

Необходимо рассчитать коэффициент готовности кабеля Кг участка транспортной сети длиной L = 10 км.

Используя формулу 6.1, вычислим интенсивность отказов ОК за один час участка сети длиной 10 км.

10 = 0.34*10/8.76*105 = 3.88128*10 6 , отк/час Определим среднее время наработки на отказ То рассматриваемого сети,

используя формулу 6. 2.

То = 1/ 10 = 257647, час Используя формулу (6.3), определим коэффициент готовности участка транспортной сети, имеющего длину 10км.

При расчете показателей структурной надежности в работе будем считать узлы кольца (мультиплексоры ADM) являются абсолютно надежными. Абсолютно надежны также АТС и участки подключения АТС к узлам кольца, так как они имеют длину L≈ 0. Ненадежными являются различные участки кольца.

Коэффициенты готовности участков кольца могут быть рассчитаны по выше изложенной методике. В данной работе значения коэффициентов готовности для различных участков сети могут быть взяты из таблицы 6.1.

Вкачестве показателя оценки структурной надежности будем использовать математическое ожидание числа связей М(Х) на ГТС. Для определения М(Х) воспользуемся следующим алгоритмом [7]:

1. Определим максимальное число связей на ГТС. Для этого используем матрицу М, заполненную в разделе 5.2.

2. Определим списки путей, которые могут быть использованы для доставки информации от УКi до УКj сети в нормальных и аварийных условиях.

3. Для каждой пары узлов определим вероятность их связности.

4. Произведем суммирование значений вероятностей связности различных пар узлов сети.

Врезультате получим абсолютное значение математического ожидания числа связей сети – М (Х).

Удобнее и нагляднее данную величину выразить в относительных единицах. Тогда величина М (Х)отн. может быть рассчитана по формуле:

где Nmax – максимальное (заданное) число связей в сети при условии, что все элементы сети абсолютно надежны и узлы связаны по принципу «каждый с каждым».

где m-число узлов коммутации(РАТС,АМТС и т.д.) на сети.

Для определения вероятности связности узла i с узлом j воспользуемся следующей методикой [7]:

1.Определим список путей, которые могут быть использованы для связи узла i с узлом j.

2.Определим надежность каждого из указанных путей.

Надежность Pst пути, используемого для связи узла i с узлом j, при условии статистической независимости элементов сети, оценим вероятностью одновременного работоспособного состояния всех участков сети, образующих этот путь, т. е.

(6.6)

где pij – показатель надежности участка сети bij, принадлежащей пути меж-

ду узлами s и t. В качестве показатель надежности участка сети будем использовать коффициент готовности Кij.

44

3. Для определения вероятности связности двух узлов при использовании нескольких путей воспользуемся формулой для расчета вероятности суммы совместных событий:

где t– множество путей, которые могут быть использованы для связи узла i с узлом j;

Ак – событие, поставленное в соответствие k -ому исправному пути из мно-

жества k =(1,t);

Р(Ак) – вероятность наступления события Ак;

Р(Ак Аm) – вероятность совместного наступления двух событий Ак и Аm; Р(А1 А2 …Аt) – вероятность совместного наступления t событий Аi; P(UAk) – вероятность наступления хотя бы одного события Ак из множества

k= (1,t).

Сучетом условия совместимости, показатели степени коэффициентов готовности элементов сети, входящих в любое из указанных выше выражений заменяются на первую степень.

Пример

Определить математическое ожидание числа связей М(Х)отн. для сети, представленной на рисунке 6.2, при условии, что используются все допустимые пути для связи узлов сети и коэффициент готовности каждой линии связи (ребер графа сети) равен Кг = 0,9.

Рис. 6.2. Структура сети

Для решения задачи воспользуемся рассмотренным выше алгоритмом. 1.Определим список путей, связывающих узлы сети.

112={b12}, 212 = {b13 ,b23}; 113 = {b13}, 213 = {b12 ,b23};123 = {b23}, 223 = {b12 ,b13}; 132 = {b23}, 232 = {b13 ,b12}.

45

2. Определим надежность каждого из указанных путей:

P ( 112) = P ( 121) = К12, P ( 212) = P ( 221) = К13* К23, P ( 113) = P ( 131) = К23, P ( 213) = P ( 231) = К12 * К23, P ( 123) = P ( 132) = К23, P ( 223) = P ( 232) = К13* К12,

P ( 212) = P ( 221) = К13* К23,

3. Определим вероятности связности для каждой пары узлов сети.

Р12 = Р21 = К12 + К13 * К23 – К12* К13 * К23; Р13 = Р31 = К13 + К12 * К23 – К12 * К23* К23; Р23 = Р32 = К23 + К13* К12 – К13*К12* К23.

4. Определим математическое ожидание числа связей в сети М (Х).

М(Х) = Р12 + Р21 + Р13 + Р31 + Р23 + Р32.

5.Определим максимальное число связей в сети при абсолютно надежных элементах.

N = m (m-1) = 3 * 2 = 6.

6.Определим М (Х)отн. ,подставив значение Кг = 0,9 в выражения, полученные в пунктах 3 и 4.

М(Х)отн. = М (Х)/ (m (m-1)) 100% = (5.886 / 6)* 100% = 98.1%

Вработе следует изобразить модель анализируемой сети и оценить ее

структурную надежность, используя в качестве показателя структурной надежности М (Х)отн., а также указать способы повышения надежности сети.

Контрольные вопросы

1.Что понимается под структурной надежностью сети связи?

2.Какие модели сети используются для оценки структурной надежности?

3.Укажите показатели, которые используются для количественной оценки структурной надежности сети связи.

4.Поясните смысл значения коэффициента готовности участка сети SDH.

5.Какие исходные данные необходимы для расчета математического ожидания числа связей в сети?

6.Перечислите основные способы повышения структурной надежности.

46

Список литературы

1.Гольдштейн Б.С. Сети связи [Электронный ресурс] : учебное пособие / Б.С. Гольдштейн, Н.А. Соколов, Г.Г. Яновский. - Электрон.текстовые дан-

ные. - СПб. : БХВ-Петербург, 2014. – 401 с. –ЭБС «Ibooks.ru»

2.Соколов, Н. А. Задачи планирования сетей электросвязи: моногр. - СанктПетербург: Техника связи, 2012. - 428 с.

3.Нормы технологического проектирования. Городские и сельские телефонные сети. НТП 112-2001.-М.: ЦНТИ «Информсвязь», – 2001.

4.Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. –М.: Эко-трендз. 1998.

5.Бежаева Е.Б., Егунов М.М., Шерстнева О.Г. Проектирование ГТС на базе систем передачи синхронной цифровой иерархии. Учебное пособие. Екатеринбург: типография УрТИСИ ВПО «СибГУТИ», 2007.

6.Горлов Н.И., Богачков И.В., Первушина Л.В. Проектирование, строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий передачи. Часть 1. Учебное пособие. – Новосибирск: Веди, 2011.

7.Шувалов В. П., Егунов М. М., Минина Е. А.. Обеспечение показателей надежности телекоммуникационных систем и сетей: монография:

– Москва, Горячая линия-Телеком, 2015. – 167 с.

8.Линии передачи волоконно-оптические на магистральной и внутризоновых

первичных сетях ВСС России. Техническая эксплуатация. Руководящий технический материал. – М.: Минсвязи, Россия, 2000.

9.Гольдштейн Б.С., Гольдштейн А.Б. Softswitch. - СПб. : БХВ-Петербург, 2006.-367с.

10.Битнер В.И., Михайлова Ц.Ц. Сети нового поколения NGN. – Москва, Горячая линия-Телеком, 2011. – 224с.

11.Маликова Е.Е., Михайлова Ц.Ц., Пшеничников А.П. Расчет оборудования мультисервисных сетей связи. Учебное пособие. – Москва, Горячая линия– Телеком, 2014. – 76с.

47

Приложение Б

Нормы, используемые при расчете нагрузки по различным направлениям на ГТС.

49

50