2.4. Расчет емкости соединительных линий

Расчет необходимой емкости соединительных линий при отсутствии на них повреждений сводится к суммированию проходящих по ним потоков в соответствии со схемой сетевой структуры Расчет удобно проводить отдельно для линейного и кольцевого участков. Очевидно, для линейного участка структуры, приведенной на рис. 2.1, необходимая емкость соединительной линии 6-7 определится потоками: 4-7, 5-7, 1-7, 6-7, 2-7 и 3-7. При определении необходимой емкости соединительной линии 1-6 следует из предыдущего результата суммирования (для линии 6-7) удалить поток 6-7 и добавить потоки: 4-6, 5-6, 1-6, 2-6 и 3-6. Для данной сетевой структуры, воспользовавшись данными таблицы 2.1, получаем результаты, сведенные в таблицу 2.3.

Таблица 2.3.

Необходимая емкость соединительных линий линейной части структуры

Соединительные линии	Суммируемые потоки	Количество потоков Е1
1-6	1-6, 2-6, 3-6, 4-6, 5-6, 1-7, 2-7, 3-7, 4-7, 5-7	103
6-7	1-7, 2-7, 3-7, 4-7, 5-7, 6-7	93

Резервирование на линейном участке при применении оптоволоконных линий сводится к обходу поврежденного узла, поэтому никакие дополнительные расчеты для случаев повреждения линии на линейном участке сетевой структуры не производится.

Аналогично осуществляется расчет необходимой емкости соединительных линий при отсутствии повреждений на кольцевом участке сетевой структуры. Кольцевой участок удобно изобразить отдельно, как показано на рисунке 2.2а или, еще проще, как на рисунке 2.2б, а при подсчете потоков пользоваться значениями, приведенными в таблице 2.2.

Рис. 2.2. Распределение межстанционных потоков на кольцевом участке

В данном случае видно, что по каждой соединительной линии проходи в три потока: поток между станциями на концах этой соединительной линии и потоки между указанными станциями и станциями, на которых заканчиваются примыкающие соединительные линии. Результаты расчетов удобно свести в таблицу, подобную таблице 2.4.

Таблица 2.4

Необходимая емкость соединительных линий кольцевой части структуры

Соединительные линии	Суммируемые потоки		Количество потоков Е1
1-2		1-2, 1-3, 2-5		45
2-3		2-3, 1-3, 2-4		36
3-4		3-4, 2-4, 3-5		31
4-5		4-5, 3-5, 1-4		102
5-1		1-5, 1-4, 2-3		109

Выше указывалось, что наиболее часто используются двухволоконные (сдвоенные) кольца. При этом, по одному кольцу потоки направляются по часовой стрелке, а по другому - против часовом стрелки (рисунок 2.3) При организации сдвоенного кольца резервирование может осуществляться разными способами, из которых наиболее часто используются метод однонаправленного сдвоенного кольца и методы сдвоенного двунаправленного кольца с переключением трактов и переключением линий.

Рис 2.3. Направление потоков в сдвоенной кольцевой структуре

Метод однонаправленного сдвоенного кольца заключается в следующем. На передаче каждый передаваемый поток дублируется и посылается по двум направлениям, как это показано на рисунке 2.4.

Рис 2.4. Направление потоков в однонаправленном сдвоенном кольце

На приемном конце получаемые потоки сравниваются между собой и поток более высокого качества (или более высокого приоритета) направляется пользователю. При повреждении любой (одной) соединительной линии поток будет продолжать поступать к пользователю. Этот метод относительно прост с точки зрения системы управления, но требует очень большого резерва емкости соединительных линий: по каждой из них проходят все межстанционные потоки направленном сдвоенном кольце. Поэтому метод однонаправленного сдвоенного кольца применяют в структурах с небольшим количеством станций. Для рассматриваемого примера необходимая емкость каждой соединительной линии согласно таблице 2.2 (суммарное количество потоков составит 390 потоков Е1).

Методом резервирования, требующим наименьшего запаса по емкостям соединительных линии, является метод двунаправленного сдвоенного кольца с переключением трактов. При этом методе в случае повреждения соединительной линии потоки, проходившие по ней, направляются по резервному направлению, как это показано на рисунке 2.5а.

Рис 2.5. Направление потоков в двунаправленном сдвоенном кольце при переключении трактов

Для подсчета потоков, проходящих по той или иной соединительной линии в этом случае удобно воспользоваться диаграммой, показанной на рисунке 2.6. Здесь схематично представлены транспортные потоки на кольцевом участке при обрыве соединительной линии между узлами 2 и 3. Тонкими линиями показаны потоки, не затронутые данным повреждением, пунктирными линиями отмечены потоки, ранее проходившие по поврежденной линии, а жирной - эти потоки, направленные по резервному пути.

Рис. 2.6. К расчету двунаправленного сдвоенного кольца при переключении трактов

Перемещая в этой диаграмме номера станций по или против часовой стрелки, будем последовательно получать диа­граммы при повреждениях на других соединительных линиях Результаты расчетов с помощью этой диаграммы для рассматриваемого примера представлены в таблице 2.5. Заштрихованная ячейка соответствует поврежденной линии, другие ячейки этого столбца содержат числа потоков Е1, которые будут проходить при этом через соответствующую исправную линию.

В правый столбик вынесены максимальные числа проходящих потоков по данной линии.

Таблица 2.5

Необходимая емкость соединительных линий сдвоенного двунаправленного кольца при переключении трактов

Линии	Рабочее состояние	Аварийное состояние					Макс. число
1-2	45		51	76	147	132	147
2-3	36	51		43	138	145	145
3-4	31	76	43		115	140	140
4-5	102	147	138	115		49	147
5-1	109	132	145	140	49		145

Недостаток метода резервирования сдвоенною двунаправленного кольца переключением трактов заключается в том, что это переключение возможно в результате достаточно сложной, а потому относительно длительной процедуры обмена информацией между станциями. В этом отношении более удобным оказывается метод переключения линий в двунаправленном сдвоенном кольце. Он заключается в переключении линейных потоков с одного кольца на другое на границах поврежденной соединительной линии, так как это показано на рисунке 2.7а. Полученную структуру при этом можно рассматривать как одиночное уплощенное кольцо, по которому продолжают распространяться потоки (см. рисунок 2.7б).

Рис. 2.7. Направление потока в двунаправленном сдвоенном кольце при переключении линий

Расчет емкости соединительных линий для такого метода резерва заметно услож­няется. Его можно выполнить, построив диаграммы, подобные показанной на рисунке 2.6, отдельно для потоков, распространяющихся по и против часовой стрелки. Возможно также использование соответствующих программ САПР.

В таблице 2.6 представлены результаты расчета для рассматриваемого примера при использовании переключения линий в двунаправленном кольце. При этом учитывались только потоки кольца, направленного по часовой стрелке.

Таблица 2.6

Необходимая емкость соединительных линий сдвоенного двунаправленного кольца при переключении линий

Линии	Рабочее состояние	Аварийное состояние (обход по часовой стрелке)					Макс. число
1-2	45		81	76	147	132	147
2-3	36	51		67	138	145	145
3-4	31	76	43		133	140	140
4-5	102	147	138	115		211	211
5-1	109	152	145	140	49		154

В таблице 2.7 результаты дополнены расчетами чисел потоков направленных против часовой стрелки. При этом был учтен принцип изотропности сети (построенной из двусторонних каналов с одинаковой пропускной способностью в двух направлениях), то есть из результатов расчета для колец разного направления выбирался наибольший. Как и следовало ожидать, при данном методе возрастает нагрузка на соединительные линии, примыкающие к аварийному участку, за счет возвращающихся потоков.

Таблица 2.7

Необходимая емкость соединительных линий сдвоенного двунаправленного кольца при переключении линий

Линии	Рабочее состояние	Аварийное состояние					Макс. число
1-2	45		81	76	147	154	154
2-3	36	81		75	138	145	145
3-4	31	76	75		133	140	140
4-5	102	147	138	133		211	211
5-1	109	154	145	140	211		211