1. Выбор вариантов организации связи железной дороги.

Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Связь»
Н.К. Велигжанин
О.Н. Пащенко
М.А. Пащенко
Проектирование телекоммуникационной сети дороги
Методическое пособие к выполнению курсового проекта для студентов 5, 6
курсов очной и заочной формы обучения специальности
190402- «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном
транспорте»(специализация «системы передачи и распределения информации»)
Часть I
Екатеринбург
2011
УДК 621.396.2
В 27
Велигжанин Н.К. Проектирование телекоммуникационной сети дороги:
метод. пособие/Н.К. Велигжанин, О.Н. Пащенко, М.А. Пащенко. Екатеринбург
УрГУПС, 2011. –ХХ с.
Методическое пособие предназначено для студентов очной и заочной
формы обучения, изучающих дисциплину «Многоканальная связь на
железнодорожном транспорте». Имеют цель закрепления студентами
теоретических знаний по многоканальным телекоммуникационным системам с
временным разделением каналов.
Разработаны в соответствии с программой по специальности «Системы
передачи и распределения информации » специальности
190402- «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном
транспорте»
УДК 621.396.2
Утверждены на заседании кафедры «Связь» …… 2011 протокол №….
Авторы: Н.К. Велигжанин, доцент кафедры «Связь» кандидат технических
наук, УрГУПС,
М.А. Пащенко, ассистент кафедры «Связь», кандидат технических
наук, УрГУПС,
О.Н. Пащенко, ассистент кафедры «Связь», УрГУПС.
Рецензент: М.С. Мухамедзянов, профессор кафедры «Связь», кандидат
технических наук, УрГУПС.
©Уральский государственный университет путей сообщения(УрГУПС),2011
2
Оглавление
Введение……………………………………………………………………………4
1. Выбор вариантов организации связи железной дороги………………… …..5
1.1 Характеристика сети связи МПС, дороги……………………………………5
1.2 Варианты организации связи железной дороги…………………………….5
1.2.1 Базовые сетевые технологии передачи……………………………………7
1.2.2 Сетевые элементы транспортных сетей…………………………………...10
1.2.3 Выбор типа линий, кабелей, кабельного оборудования…………………18
1.2.4 Архитектура и топологии сети…………………………………………….23
2. Построение первичной сети связи МПС, дороги………………….................30
2.1 Функции первичной сети и способы ее построения………………………...30
2.2 Расчет потребного числа цифровых каналов……………………… ………..32
2.3 Выбор оборудования…………………………………………………………..36
Приложение 1 Виды отделенческой и станционной связи………………...40
Приложение 2 Синхронный мультиплексор SMA-4……………………….45
Приложение 3 Основные компании, производящие оборудование SDH...48
Приложение 4 Рынок мультиплексорного оборудования………………….52
Библиографический список………………………………………………….. 56
3
Введение
Эффективность работы железнодорожного транспорта во многом
определяется информационными технологиями, которые используются на всех
уровнях взаимодействия между ее службами и подразделениями.
В настоящее время идет интенсивное замещение каналообразующих
аналоговых систем с частотным мультиплексированием, работающих по
электрическим кабелям на системы с временным мультиплексированием,
работающих по оптическим кабелям.
При
этом
основу
построения
телекоммуникационных
и
инфокоммуникационных сетей составляют технологии плезиохронной и
синхронной цифровой иерархии.
Данное методическое пособие предполагает помощь студентам в работе над
курсовым проектом транспортной сети в пределах дороги. Рассматриваются
вопросы выбора вариантов организации связи, базовые сетевые технологии
передачи, сетевые элементы, типы линий, кабели, кабельное оборудование,
архитектура и топологии сетей, построение первичной сети связи, расчет
потребного числа каналов, рынок оборудования.
Пособие составлено на основе действующей нормативно-технической
документации проектирования сетей на железнодорожном транспорте.
Общие указания по выполнению курсового проект:
 пояснительная записка должна иметь обложку, титульный лист, перечень
разделов и подразделов с указанием номеров страниц,список
использованных источников;
 рисунки должны иметь номер и подрисуночную надпись;
 расчетные формулы нумеруются с сылкой на источник;
 в конце проекта делается заключение.
4
1. Выбор вариантов организации связи железной дороги.
1.1. Характеристика дороги и отделений.
Для управления работой отдельных подразделений железных дорог, сбора
данных, оперативной отчетности необходима организация сети связи,
обеспечивающей необходимыми видами и количеством каналов между
станциями, узлами и административными пунктами.
Сеть связи МПС охватывает территорию всех железных дорог России, ее
структура определяется административной структурой МПС и спецификой
управления грузо- и пассажиропотоками.
Различают четыре уровня сетей:
 Сеть магистральной связи, связывающая главный магистральный узел
связи (Центральная станция связи МПС) со всеми магистральными
сетевыми узлами (узлами управления дорог) и узлы управления дорог
между собою.
 Дорожная сеть обеспечивает связь между работниками управлений дороги
и отделений, находящихся в пределах этой дороги.
 Отделенческая сеть служит для организации связи внутри отделений
железной дороги и включает в себя все оконечные и промежуточные
станции сети.
 Местная сеть связи организуется в пределах железнодорожных узлов и
станций.
Сеть связи МПС концентрируется исключительно вдоль железной дороги,
полностью отражает при этом ее конфигурацию. Поэтому в курсовом проекте
должна быть приведена схема дороги с указанием расположения управления
дороги (дорожного узла), расположения отделенческих узлов, узлов крупных и
средних железнодорожных станций, в том числе участковых и сортировочных.
Указана протяженность дороги, вид тяги, устройства сигнализации,
климатические условия, рельеф местности.
Виды отделенческой и станционной связи приведены в Приложении 1,
местоположение отделенческих и станционных узлов – в Приложении 2.
1.2. Варианты организации связи железной дороги.
Выбор вариантов организации связи сводится к выбору базовой сетевой
технологии, сетевых элементов, среды передачи (кабельные линии связи (КЛС),
волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), радио – релейные линии (РРЛ),
топологии и архитектуры сети).
По способу организации каналов и формированию информационных
потоков сети связи подразделяются на три сетевых уровня:
 Уровень систем или служб электросвязи;
 Уровень вторичных сетей;
 Уровень первичной сети.
5
Уровень служб электросвязи – это уровень сети, предоставляющей
пользователям определенные услуги, включая в себя вторичные сети и ряд
подсистем: нумерации, сигнализации, биллинга, мониторинга, управления.
Вторичные сети являются специализированными сетями. К ним относятся:
 общетехнологические телефонные сети (ОбТС);
 сети оперативно – технологической связи (ОТС);
 сети передачи данных общетехнологического назначения (СПД – ОбТН);
 сети передачи данных оперативно – технологического назначения (СПД ОТН);
 телеграфные и факсимильные сети;
 сети подвижной связи.
Первичная сеть является неспециализированной (универсальной) базовой
сетью, представляющей собой совокупность узлов и соединяющих их типовых
физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов. На основе
первичной сети формируются вторичные сети.
Следуют учитывать при выборе варианта усиление процессов интеграции
первичной и вторичных сетей в единую мультисервисную сеть на базе цифровых
систем передачи, приняв за основу европейский стандарт первичного цифрового
канала потока Е1 со скоростью передачи 2048 кбит/с, вторичного Е2 – 8448
кбит/с, третичного Е3 – 34368 кбит/с и четвертичного Е4 – 139264 кбит/с,
объединяющие соответственно 30; 120; 480 и 1920 основных цифровых каналов
(ОЦК) со скоростью 64 кбит/с в плезиохронной цифровой иерархии PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy).
Системы передачи PDH следует использовать на уровне сети доступа
первичной сети. На транспортном уровне первичной сети используются системы
передачи синхронной цифровой иерархии SDH (Synchronous Digital Hierarchy) со
скоростями передачи 155,52; 622,08; 2488,32; 9953280 кбит/с, соответствующие
синхронным транспортным модулям STM-N (N=1; 4; 16; 64 – европейский
стандарт), объединяющие, соответственно 63; 252; 1008 и 4032 потока Е1.
На основе транспортной сети SDH могут быть созданы наложенные сети,
такие как цифровые сети с интеграцией служб ISDN (Integrated Services Digital
Network), сети FR (Frame Relay), сети ATM (Asynchronous Transfer
Mode).Технология АТМ позволяет реализовать сеть транспортного уровня и
уровня сети доступа с широкополосной интеграцией служб B-ISDN (Brodband
ISDN). Данная технология
совместима со всеми базовыми сетевыми
технологиями сети Internet, основой которого является стек протоколов TCP/IP
(Transmission Control Protocol / Internet Protocol), сетей SDH, PDH, Frame Relay и
сетевыми технологиями локальных сетей (видео, данных) со скоростями от 25
Мбит/c до 10 Гбит/с с гарантией качества.
Критерии выбора сетевых технологий:
- количество предоставляемых услуг и объем трафика в сетевых узлах;
- качество обслуживания Qualiti of Servise (QoS);
- масштабируемость сети;
- стоимость сети и срок окупаемости;
- эффективность управления сетью;
- совместимость с существующей системой кабельных линий связи;
- совместимость с имеющимися сетевым оборудованием;
6
- возможность взаимосвязи с другими сетями;
- надежность;
-совместимость аппаратуры систем передачи и коммутации.
В качестве направляющих систем сети могут быть использованы
электрические кабели, волоконно-оптические кабели, стволы радиорелейных
линий и линий спутниковых связи. Лучшим по пропускной способности и
помехозащищенности являются волоконно-оптические кабели (ВОК)
допускающие различные варианты прокладки и подвески, в зависимости от
условий эксплуатации. При этом, стоимость ВОК сопоставима со стоимостью
электрических кабелей.
Согласно концепции развития телекоммуникаций железнодорожного
транспорта первичная сеть должна отвечать следующим принципам:
- сеть должна быть цифровой;
- возможность использования ее для любых вторичных сетей;
- иметь системы мониторинга и управления;
- иметь возможность постоянного наращивания пропускной способности;
- оптимальную топология и архитектуру;
- обладать высокой надежностью и безопасностью;
- обеспечивать рациональное использование всех типов направляющих
систем, включая системы передачи плезиохронной и синхронной иерархии;
- отвечать всем требованиям по качеству обслуживания;
- обеспечивать возможность маршрутизации трафика.
1.2.1 Базовые сетевые технологии передачи.
Все разнообразие каналов связи от пользователей сети к сетевым узлам и
между узлами определяется сетевыми технологиями. Выбор той или иной сетевой
технологии зависит, в первую очередь, от необходимости интеграции различных
трафиков в сети – будь-то: телефония, видеоконференц – связь, передача данных,
IP – телефония, радио и телевизионное вещание, мобильная связь, электронная
почта, передача файлов, телеграфная, оперативно – технологическая связь.
Известны следующие базовые сетевые технологии:
PDH – технология, технология плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy). Поддерживает следующие уровни иерархии цифровых
каналов (потоков) (Европейский стандарт):
- абонентский или основной цифровой канал (ОЦК) Е 0 (64 кбит/с);
- пользовательские каналы (цифровые потоки):
Е 1 (2,048 Мбит/с),
Е 2 (8,448 Мбит/с),
Е 3 (34,368 Мбит/с),
Е 4 (139,264 Мбит/с).
Чаще всего цифровые каналы PDH являются входными (полезной нагрузкой)
интерфейсов сети SDH.
SDH – технология, технология синхронной цифровой иерархии (Sunchronous Digital Hierarchy). Поддерживает уровни иерархий цифровых потоков (по
Европейскому стандарту) со скоростями передачи:
- 2,048 Мбит/с (интерфейс Е1 по стандарту G.703);
7
- 155,52 Мбит/с (интерфейс STM-1);
- 622,08 Мбит/с (интерфейс STM-4);
- 2488,32 Мбит/с (стандарт STM-16);
- 9953,28 Мбит/с (стандарт STM-64);
- 39,713 Гбит/с (стандарт STM-256).
SONET – технология, технология синхронной оптической сети (Sunchronous
Optical Network). Поддерживает уровни иерархии цифровых потоков (по
Американскому стандарту) со скоростями передачи:
- 1,544 Мбит/с (интерфейс Т1 (DS1));
- 51,84 Мбит/с (ОС-1);
- 155,52 Мбит/с (ОС-3), (STM-1);
- 622,08 Мбит/с (ОС-12), (STM-4);
- 1244,16 Мбит/с (ОС-24);
- 2488,32 Мбит/с (ОС-48), (STM-16);
- 4976,64 Мбит/с (ОС-96);
- 9953,28 Мбит/с (ОС-192), (STM-64);
Технологии SDH и SONET основаны на использовании сетевой
синхронизации и системы глобального управления всеми элементами сети
транспортного уровня. Синхронная передача кадров (транспортных (трибных)
блоков)) обеспечивает возможность доступа к пользовательским цифровым
низкоскоростным
каналам
(потокам)
без
демультиплексирования
высокоскоростного цифрового потока.
Технология SDH/SONET позволяют с помощью соответствующих
аппаратных и программных средств создать одновременно четыре налаженные
сети:
- транспортную сеть для передачи соответствующего трафика;
- сеть синхронизации;
- сеть управления;
- сеть сигнализации.
При этом транспортные сети могут быть как с коммутацией каналов (сети
ТФОП), так и с коммутацией пакетов (сети Frame Relay), а также их интеграцией
(цифровые сети с интеграцией служб – ISDN (Integrated Services Digital Network).
Кроме того, поверх сетей SDH/SONET может быть наложена сеть АТМ. В
этом случае появляется возможность интеграции транспортной сети с
вторичными сетями , что позволяет расширить возможность доступа к ресурсам
первичной сети.
АТМ – технология, технология асинхронного режима передачи (переноса)
(Asinchronos Transfer Mode), является универсальной транспортной технологией
широкополосных цифровых сетей с интеграцией служб B-ISDN (Broadband ISDN).
Даная технология совместима со всеми базовыми сетевыми технологиями,
основой которых являются стеки протоколов TCP/IP, SDH, PDH, Frame Relay и
технологиями локальных сетей Ethernet, Token Ring, FDDI.
АТМ обеспечивает передачу всех видов трафика (голоса, видео, данных) со
скоростями передачи от 2 Мбит/c до 10 Гбит/c c гарантией качества.
TSP/IP– технология, технология сети Интернет на основе стеков протоколов
8
TSP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol- протокол управления
передачей/протокол сети Интернет). Данная технология позволяет объединить
сети любых типов.
Протокол TSP/IP предусматривает установление логического соединения на
основе нумерации пакетов с подтверждением их приема, а в случае потери
организовывать повторные передачи.
Протокол IP является протоколом межсетевого уровня. В его задачу входит
продвижение пакета между подсетями – от одного пограничного маршрутизатора
до другого, до тех пор, пока пакет не попадет в сеть назначения.
Перемещение пакета между соседними маршрутизаторами в пределах одной
сети, встречающиеся на пути пакета – это уже задача технологии передачи,
используемой в данной сети.
Gigabit Ethernet (GE) – технология, технология Ethernet со скоростью
передачи 1000 Мбит/c. Сеть гигобитной Ethernet обозначается как 1000 Base xx
(Base - основа).
Интерфейс 1000 Base xx подразделяется на три физических интерфейса:
1000 Base – SX – оптический интерфейс для многомодовых волокон и
излучения с длиной волны 850 нм;
1000 Base – LX – оптический интерфейс для одномодовых и многомодовых
волокон, излучение с длиной волны 1300 нм;
1000 Base – CX –электрический интерфейс для экранированной витой пары
пятой категории на короткие расстояния.
WDM/DWDM – технология, технология волнового мультиплексирования
(Wavelength Division Multiplexing) с разделением по длинам волн.
DWDM – технология плотного (Dense) волнового мультиплексирования,
отличается от WDM меньшими интервалами по длине волны между
мультиплексируемыми каналами от 3,2 нм до 0,4 нм (при WDM ∆λ=20нм).
В DWDM используется до 160 оптических несущих, в WDM – до 16
оптических несущих.
В настоящее время более рациональной как для глобальных, так и
магистральных транспортных корпоративных сетей является многоуровневая
архитектура сети вида IP/ATM/SDH/DWDM, или IP/GE/SDH/DWDM. Такая
архитектура может быть реализуема на основе современных аппаратных средств,
выпускаемых ведущими мировыми производителями аппаратуры цифровых
систем передачи (Приложение 3).
Технология оптической транспортной сети оптической транспортной
иерархии OTN – OTH (Optical Transport Network - Optical Transport Hierаrchy)
используется для построения транспортных магистралей со скоростями десятков
Тбит/с. Уровни и сети OTN включает в себя три физических и логически
связанных подуровней:
- среды передачи сигналов с разделением по длине волны WDM;
- оптических секций ретрансляции OTS (Optical Transmission Section) и
мультиплексирования OMS (Optical Multiplex Section);
- оптических каналов OCh (Optical Channel) с нагрузкой в виде оптических
транспортных блоков OTU-k (Optical Transport Unit-k), включающих в себя блоки
данных оптических каналов с блоками полезной нагрузки.
9
Технология транспортной сети с пакетной передачей и коммутацией по
меткам T-MPLS (Transport Multi – Protocol Label Switching). Данная технология
повышает эффективность использования ресурсов оптических транспортных
сетей OTN с технологиями передачи PDH, SDH, IP, ATM, WDM. На сетях Ethernet
применение протоколов T-MPLS позволяет организовывать передачу речи (IP –
телефония),
видеоизображения,
услуги
Internet,
т.е.
используя
многопротокольную коммутацию по меткам в мультисервисных сетях, можно
транспортировать все виды информации – от пакетных данных до
чувствительных к задержке речи и видео.
MPLS сочетает в себе управление трафиком всех сетевых технологий
канального уровня и гибкость их протоколов (многоканальность) сетевого уровня,
интегрируя функции канального уровня (коммутации) и функции сетевого уровня
(маршрутизации).
С помощью технологии T-MPLS решаются задачи:
- интеграция ATM и Frame Relay c IP;
- ускорение продвижения пакетов вдоль кратчайших маршрутов;
- создание виртуальных сетей (VPN);
- выбор и установление путей с учетом загрузки ресурсов (Traffic
Engineering).
1.2.2 Сетевые элементы транспортных сетей.
Обобщенная структура сетевого элемента NE-(Network Element) представлена на
рис. 1.1.
Сигнализация и
служебная связь
Оптический кросс
электропитание
Порты
STM-N, WDM
Коммутационная матрица
Порты
доступа Е1; Е3; STM-N,
Ethernet, ATM
Устройства
управления
Электрический и
оптический кроссы
Устройства
синхронизации
Рис.1.1 Обобщенная структурная схема сетевого элемента
10
Сетевой элемент может представлять собой мультиплексор ввода – вывода
ADM (Add – Drop Multiplex), мультиплексор ввода – вывода многоволновых
сигналов OADM (Optical Add – Drop Multiplex), цифровой кроссовый коммутатор
DXC (Digital*Cross Connect), селективный цифровой коммутатор WSS (Wavelength
Selective Switch), оптический усилитель OA (Optical Amplifier), регенератор,
концентратор. В нем могут находится линейные оптические окончании
агрегатных сигналов STM – N, WDM, ATM, так и пользовательские интерфейсы
электрических компонентных сигналов Е1, Е3, Ethernet, MPLS, IP, FR, xDSL.
Кроме того, сетевые элементы оснащаются средствами служебной связи,
сигнализации, электропитания, устройствами управления, синхронизации,
кроссовым оборудованием.
Современные сетевые элементы используются в виде мультисервисных
транспортных платформ, позволяющих строить многофункциональные сетевые
элементы и сети разных топологий. Примером платформенной реализации
сетевых элементов является:
- Cisco ONS 15454 MSTP (MultiServise Transport Platform);
- Alkatel 1850 TSS (Transport Servise Switch);
- Marconi MNL 3000 DMSP (DWDM Marconi Swart Photonix).
В состав платформ входят:
- электрические коммутационные матрицы с коммутацией виртуальных
контейнеров VC-4, VC-12, пакетов Ethernet, ячеек АТМ;
- оптические коммутаторы;
- оптические излучатели и фотоприемники;
- оптические усилители.
Платформа базируется на использовании универсальных корзин емкости от
одной платы – слота до 30 плат – слотов.
В корзины устанавливаются карты (блоки) пяти групп:
- общие системные карты (управление, сигнализация, электропитание,
служебной связи, синхронизации);
- карты с электрическими интерфейсами для пользователей;
- линейные (агрегатные) карты с оптическими интерфейсами SDH и WDM;
- карты для передачи данных по сетям SDH; OTH (Optical Transport Hierarchy).
Кроме карт платформа оснащается программным продуктом для
налаживания всех взаимодействий в сети и каждого сетевого элемента в
отдельности.
Ниже приводятся сетевые элементы в различном функциональном
исполнении.
Регенераторы и оптические усилители применяются для увеличения
допустимого расстояния между сетевыми элементами, выполняя функции
восстановления и усиления линейного сигнала.
11
REG
Sn
OA
Sn
а)
б)
n = 1;4;16;64
Рис 1.2 Изображения на схемах а) регенератора; б) оптического усилителя.
Оптический усилитель (OA – Optical Amplifier), в отличии от регенератора,
усиливает оптический сигнал без преобразования его в электрический и обратно.
В регенераторах доступны служебные сигналы заголовка RSOH для контроля
ошибок, организации служебной связи, канала управления, а так же сигналы
тактовой синхронизации в узлах сети.
Оптический усилитель как сетевой элемент оборудован средствами контроля
и управления, использующих отдельную оптическую волну.
Терминальные мультиплексоры (TM – Terminal Multiplexer) выполняют
функцию группообразования сигналов доступа (компонентных сигналов)
технологий PDH, ATM, Ethernet в синхронный транспортный модуль N – ого
уровня STM – N (Synchronous Transport Module – level N), где N = 1;4;16;64 в
зависимости от скорости линейного агрегатного сигнала 155,52; 622,08; 2488,32;
9953,28 Мбит/с, соответственно.
Бывают терминальные мультиплексоры без функции коммутации или с
таковой, обеспечивающей коммутацию входов компонентных сигналов между
собой, так и коммутацию любого потока на любую позицию в модуле STM – N.
Кроме того, они могут совмещать реализацию различных транспортных
технологий PDH, SDN, ATM, Ethernet, OTN – OTH.
Терминальные мультиплексоры с функциями мультиплексирования
PDH/SDH объединяют на передаче и разъединяют на приеме цифровые потоки
плезиохронной иерархии Е1, Е3, Е4. Их условные обозначения представлено на
рис 1.3.
1
2
n
1
2
m
1
2
k
Е1
E3
E4
(S1)
n = 16;21;63;126
m = 3;6;9
k = 1;4
N = 1;4;16;64
12
SN
OC-3/STM1
ATM
VPI/VCI
Коммутаторы
АTМ
T1/E1
ATM
SN
ATM(Е1)
Сеть
АТМ
ATM(Sк)
Рис 1.3 Изображение на схемах терминального мультиплексора с функцией
мультиплексирования PDH/SDH.
Терминальные мультиплексоры с функциями портов АТМ имеют в своем
составе:
- адаптеры портов АТМ;
- кросс – матрицу АТМ;
- средства поддержки качества услуг.
Данные мультиплексоры позволяют организовать виртуальные пути VPI
(Virtual Path Identifier) и виртуальные каналы VCI (Virtual Circuit Identifier),
поддерживаемые коммутаторами и маршрутными таблицами. По каналам VCI
передаются ячейки АТМ только при наличии потока информационной нагрузки. В
противном случае среда передачи предоставляется потокам ячеек других
источников. Это позволяет намного повысить эффективность использования
физического соединения, в том числе, тракта SDH.
Условное обозначение мультиплексоров с функциями портов АТМ
представлено на рис 1.4.
1+1 (1:1)
Сеть
SDH
ATM
S16(4,1)
1
2
3
4
ISA-G1E
Рис 1.4 Изображение на схеме терминального мультиплексора с функциями
портов АТМ.
Терминальные мультиплексоры с функциями портов Ethernet (рис 1.5)
используются в мультисервисных сетях. Данные мультиплексоры позволяют
размещать трафик пакетной передачи переменной емкости Ethernet в циклические
фиксированные блоки SDH.
1+1 (1:1)
ISA (Integratad IP/SDH/ATM)
Рис 1.5 Изображение на схеме мультиплексора с функциями сети Ethernet.
Терминальные мультиплексоры с функциями портов OTH (Optical
Transport Hierarchy) предназначены для сопряжения сетей синхронной цифровой
иерархии SDH с оптической транспортной сетью OTN (Optical Transport
Network).
13
S64
ODU1(2)
VC-4-XV
1+1 (1:1)
Рис 1.6 Мультиплексор SDH, сопрягаемый с сетью ОТН.
Возможно и обратное сопряжение, т.е. сопряжение оптической сети с сетью
SDH, при которой осуществляется мультиплексирование по длинам волн λi c
коэффициентом мультиплексирования от двух до шестнадцати (рис 1.7).
S1
1  16
S4
OTM n.m
ODUк
OCh
1+1 (1:1)
S16
1  16
Е1
S16
Рис 1.7 Мультиплексор OTN с функциями интерфейсной нагрузки SDH.
ОDUk (Optical Channel Data Unit k) - блок данных оптического канала
порядка k.
OCH (Optical Channel With full functionality) – оптический канал с полной
функциональностью ОТМ n.m (Optical Transport Module). Состоит из n длин волн
нагрузки и заголовка оптической секции уровня m.
Терминальные мультиплексоры с линейными портами WDM
преобразуют сигналы синхронных транспортных модулей SDH в оптические
сигналы на фиксированных оптических несущих λ1 …..λn. (рис 1.8). При этом
осуществляется регенерация входного сигнала и компенсация искажений
синхросигнала.
λ2
S16
Е1
Мультиплексор
WDM
λ1
.
.
.
.
.
.
λn
14
Рис 1.8 Мультиплексор с линейным портом WDM.
S1
Терминальные мультиплексоры с функциями портов автоматически
коммутируемой транспортной сети ASON (Automatic Switched Optical Network)
(Рис 1.9) служат средством группирования нагрузки сети, ее коммутации и
защиты при аварийных ситуациях линейного тракта.
1+1 (1:1)
Eth
S16
S64
S4
VC-12,
VC-4
ASON-GMPLS
Сигнальная
сеть
Сеть
управления
Рис 1.9 Мультиплексоры с функциями портов ASON.
Данный мультиплексор оснащен опциями включения в сеть сигнализации и
управления на основе протокола GMPLS (Generalized Multiprotocol Label
Switching) - обобщенная многопротокольная коммутация по меткам.
Мультиплексоры ввода – вывода ADM (Add – Drop Multiplexer) (Рис 1.10)
являются основными сетевыми элементами SDH, обеспечивая ввод и вывод
потоков в требуемых точках сети, формирование синхронных транспортных
модулей
STM
–
N,
управление
процедурами
мультиплексирования/демультиплексирования.
Аналогично мультиплексорам ТМ они могут включаться в сети ASON и в
сети с многоволновой передачей WDM (Рис 1.11)
ADM
West
East
SN
SN
#
VC-12, VC-4,VC-3
E1
E3
S1
Eth
Рис 1.10 Мультиплексоры ввода/вывода уровня SN.
15
OADM
1  2  n
n  2 1
ADM
SN
SN
#
VC-12, VC-4,VC-3
E1
E3
S1 GbE
Eth
Рис 1.11 Мультиплексоры ввода/вывода, включенный в оптическую сеть с
многоволновой передачей.
Синхронные цифровые кроссовые коммутаторы SDXC (SDH Digital Cross
– Connect) (Рис 1.12) выполняют следующие узловые функции:
- маршрутизацию виртуальных контейнеров VC – n, в том числе сцепленных
структур VC – n – Xc (последовательно сцепленных Хс Contiguous Concatenation)
и VC – n – Xv (виртуально сцепленных Xv Virtual Concatenation контейнеров) (Хс =
4,16,64) (Xv = 2,3…64);
- доступ к любым VC – n для тестирования;
- обработку и коммутацию VC – n;
- защиту соединений VC – n, VC – n – Xc,v;
- объединения потоков в режиме концентратора.
SDXC 4/3/1
SN
SN
AU-4
TU-12,TU-3
E1 E3 S1 S4
Рис 1.12 Кроссовый коммутатор SDH.
В зависимости от того, какие виртуальные контейнеры коммутируются,
могут быть следующие типы коммутаторов:
- SDXC 4/1 - кросс-коммутатор, принимающий VC-4 (потоки 140 и 155
Мбит/с) и коммутирующий VC-1 (потоки 2 и 1,5 Мбит/с);
- SDXC 4/3/1 - кросс-коммутатор, принимающий VC-4 и коммутирующий
контейнеры VC-3 и VC-1 (потоки 34 (45) Мбит/с и 2(1,5) Мбит/с);
- SDXC 4/4 - кросс-коммутатор, принимающий и коммутирующий VC-4.
16
Кроссовый коммутатор позволяет осуществлять связь нескольких колец SDH
с перегрузкой трафика с одного кольца на другое, а кроме того выполнять
функции концентратора с перегрузкой потоков на разные направления. Это
позволяет реализовать сети ячеистой структуры, имеющие наивысшую степень
защиты.
Оптические сетевые элементы с функциями OADM/ROADM/OXC (Optical
Add – Drop Multiplexer/Reconfigurate OADM Optical Cross – Connect) (Рис 1.13)
позволяют организовать доступ к отдельным волновым каналам в многоволновой
сети с коммутацией и преобразованием волн, непрерывный мониторинг
оптических каналов.
Каналы пользователей
OTUk
Транспондеры
...
OCh
OXC och
...
1
m
...
1
...
OCG
i
OCG
j
OTM
OTM
OXC OTM
λ1
λ2
...
λ1
λ2
...
OTM
P.M
mOCh
OTM
P.M
λp
λp
λ1
λ2
...
λp
OTM
P.M
Рис 1.13 Кроссовый оптический коммутатор OTN.
На рисунке 1.13 введены следующие обозначения:
- OTUк (Optical Transport Unit к) – оптический транспортный блок порядка к;
- OXC (Optical Cross – Connect) - оптический кросс-коммутатор оптических
каналов;
- OCh (Optical Channel) – оптический канал;
- OCG (Optical Carrier Croup) – группирование оптических несущих частот;
- OTM (Optical Transport Module) – оптический транспортный модуль;
- OXC OTM (Optical Cross – Connect Optical Transport Module) – оптический
кросс-коммутатор оптического транспортного модуля;
- OTM p – вводимые модули
p.m m – транслируемые модули
17
1.2.3 Выбор типа линий, кабелей и кабельного оборудования.
Для передачи сигналов в сетях связи используются воздушные, кабельные,
радиорелейные, спутниковые и оптические линии связи, и также системы
радиодоступа.
На кабельных линиях в качестве магистральных кабелей используются
симметричные кабели звездной скрутки типа МКП АБШп, емкостью 4 и 7
четверок с диаметром жил 1,2мм. На местных, абонентских сетях используются
кабели парной скрутки типа ТПП, емкостью от 10 до нескольких сот пар
диаметром жил 0,4-0,7мм.
В компьютерных сетях используются оптические кабели, коаксиальные
кабели и кабели на основе витой пары.
Радиорелейные линии (РРЛ) представляют собой цепь приемопередающих
станций, работающих в сантиметровой или дециметровых диапазонах длин волн
и расположенных на расстоянии друг от друга в пределах прямой видимости (до
50км).
Рынок телекоммуникационных систем предлагает РРЛ емкостью от
нескольких десятков каналов ТЧ или ОЦК до нескольких тысяч каналов со
скоростью передачи от нескольких мегабит до сотен мегабит в секунду в одном
стволе.
Доминирующее положение занимают цифровые РРЛ на основе синхронной
цифровой иерархии SDH с пропускной способностью ствола 34 Мбит/c и 155
Мбит/c.
Спутниковые
линии
используют
спутниковые
ретрансляторы,
расположенных на орбитах высотой до нескольких тысяч километров. Они
широко используются для телевизионного вещания и радионавигации.
Кроме того, спутниковая связь позволяет организовать высоконадежные
цифровые каналы магистральной и дорожной связи, в том числе и в трудно
доступных районах Сибири и Дальнего Востока.
Особое место занимает спутниковая подвижная связь в организации связи с
местом производства работ, в чрезвычайных ситуациях, а так же в оказании услуг
коммерческих интересов пассажиров.
В цифровых сетях связи наибольшее распространение получили волоконно –
оптические линии связи (ВОЛС). Волоконно – оптические кабели (ВОК)
обладают наибольшей помехозащищенностью, пропускной способностью,
допускают различные варианты прокладки, подвески, в том числе, на опоре
контактной сети. Стоимость ВОК сопоставима со стоимостью магистральных,
симметричных кабелей.
На местной сети используются многомодовые кабели, со значительным
затуханием, но позволяющие использовать дешевые излучающие и приемные
устройства оптического сигнала. В качестве магистральных кабелей
используются одномодовые в диапазоне волн 1,3 и 1,55 мкм, имеющих
наименьшее затухание.
18
Тип кабеля определяется заданной длинной волны, допустимыми потерями,
дисперсией, а также условиями прокладки. В настоящее время практикуются
следующие типы оптического волокна:
- Е – стандартное одномодовое с несмещенной дисперсией (SF – Standard Fiber);
- C - одномодовое со смещенной дисперсией (DSF – Dispersion Shifted
Fiber);
- Н - одномодовое с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF – Non – Zero
Dispersion Shifted Fiber);
- А – с расширенной рабочей полосой волн;
- Г – многомодовое градиентное (диаметр сердцевины – 50мкм);
- М - многомодовое градиентное (диаметр сердцевины – 62,5мкм) волокно
для компенсации дисперсии (DSF - Dispersion Compensating Fiber).
Оптические характеристики волокна кабелей приведены в таблице 1.
Таблица 1
Параметр
Оптические характеристики волокон.
Ед.изм.
Тип оптического волокна
Рабочая длина волны
Коэффициент
затухания,
не более
1310 нм
1550 нм
в
диапазоне
рабочих
волн
Длина волны
отсечки, не более
Коэффициент
широкополосности,
не менее
Коэффициент
1285хроматической 1380 нм
дисперсии, не
1530более
1565 нм
15651625 нм
Е
1310
1550
С
1550
дБ/км
0,36
0,22
-
0,22
-
нм
1260
Мгц*км
пс/нм*км
нм
Н
1530
…
1620
0,22
…
0,25
А
1310
…
1550
0,40
…
0,25
Г
1300
М
1300
0,7
-
0,7
-
1250
1260
1260
-
-
-
-
-
-
500
500
3,5
-
-
3,5
-
-
18
3,5
6
18
-
-
-
-
12
-
-
-
Основные параметры оптических волокон описаны и регламентированы в
рекомендациях ITU – T Rec.G.650, G.651-655, которые используются для ссылок в
официальных документах на тип волокна.
G.650 – общие рекомендации
G.651 – стандарт для многомодового волокна (ММ)
19
G.652 – стандарт для одномодового волокна (ОМ), имеющего нулевую
дисперсию на 1310 нм и допустимую для работы на 1550 нм
G.653 – стандарт для ОМ волокна со сдвигом дисперсии
G.654 – стандарт для ОМ волокна, оптимизированного по затуханию на 1550
нм
G.655 – стандарт для ОМ волокна, имеющего ненулевую дисперсию
Многомодовые волокна (типа Г или М Rec.G651) используются в сетях PDH
(Plesiochronous Digital Hierarchy) - плезеохронной цифровой иерархии в окне
1310 нм и реже в окне 850 нм.
Стандартные и одномодовые волокна SF с несмещенной дисперсией (тип Е
Rec.G652) могут быть использованы для любых применений. Их единственный
недостаток – большая хроматическая дисперсия на длине волны 155о нм (17:20
пс/нм.км), которая может быть скомпенсирована модулями DCM (Dispersion
Compensating Module). Такая технология применяется при использовании систем
WDM (Wavelength Division Multiplexing) – мультиплексирование с раздеоением по
длинам волн.
Одномодовые волокна со смещенной дисперсией DSF (тип С Rec.G653)
используются в высокоскоростных системах SDH STM – 16(64) (Synchronous Digital Hierarchy Synchronous Transport Module of level 16(64)) – синхронной цифровой
иерархии с синхронным транспортным модулем 16(64) уровня иерархии 2488,32
(9953,28) Мбит/c. Недостатком волокон данного типа является наличие в них ярко
выраженного дефекта четырехволнового смешения (ЧВС), что крайне затрудняет
использованием систем с WDM.
Одномодовые волокна с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF (тип Н
Rec.G655) оптимизированы для работы в системах WDM и DWDM (Dense Wavelength Multiplexing) – плотного мультиплексирования с разделением по длине
волны.
Одномодовые волокна, оптимизированные по затуханию на 1550 нм,
(Rec.G.654) используются тогда, когда требуется реализовать большие длины
регенерационных участков.
Для среднескоростных систем SDH STM-1, STM-4 1-го и 4-го уровня
иерархии 155,52; 622,08 Мбит/c может быть использовано любое волокно,
удовлетворяющее по затуханию и дисперсии.
Все многообразие оптических кабелей определяется их назначением, а
следовательно, типом волокна, условием прокладки, конструкцией составляющих
элементов.
По способу прокладки кабели подразделяются на кабели внутренней
прокладки (indoor) и кабели для наружной прокладки (outdoor).
Кабели внутренней прокладки, в свою очередь, подразделяются на кабели
вертикальной прокладки (riser cable); кабели горизонтальной прокладки (distribution cable); шнуры коммутации (patch cord).
Кабели наружной прокладки подразделяются на:
- воздушные (aerial);
- подземные (buried);
- подводные (undersea, underwater).
Кабели воздушной подвески делятся на:
- самонесущие (self – supporting), в том числе полностью диэлектрические;
20
- самонесущие, подвешиваемые на опорах ЛЭП или опорах контактной сети
железной дороги;
- навиваемые (wrapped);
- встраиваемые в грозотрос.
Кабели подземной прокладки делятся на:
- кабели, закапываемые в грант;
- кабели, прокладываемые в кабельной канализации;
- кабели автоматической прокладки в специальных трубах;
- кабели, прокладываемые на дно рек.
В таблице 2 приведены оптические кабели основных российских
производителей, используемых в различных условиях прокладки.
Таблица 2
Оптические кабели, используемые в различных условиях прокладки.
Условия
«Еврокабел «СОКК» «Электропривод «Оптика «Саранс
покладки
ь I»
(Самара
»
кабель»
к
)
кабель»
В грунт всех
ОГДОКЛК
ОКБ-М6П
ОМ3КГ
ОКБкатегорий
nmE(C)
ОКБ-М8Т
М
0,22
ОГЦ-mE(C)
Автоматическая ОКЦ-mE(C) ОКЛАП
ОККпрокладка в
ОКЦН0,22
полиэтиленовы
mE(C)
х трубах
В кабельной
ОКДОКЛ
ОК-МnП
ОКК
ОКГканализации
nmE(C)
ОК-MmE
ОКСТ
0,22
ОКМОКЛnmE(C)
0,22
В легких
ОКЛСт
ОКБ-МтП
ОМЗКГм
ОКБгрунтах и
ОКС-МтП
0,22
кабельной
канализации
На опорах
ОСДОКЛЖ
ОКА-М6П
ОКП
ОККконтактной
nmE(C)
ОКТ-М6П
0,22
сети жд и ЛЭП
до 110 кВ
На грузонапряженных участках железной дороги емкость кабелей должна
быть на менее 16 волокон.
В соответствии с отраслевым стандартом МПС РФ ОСТ 32.145-2000 на
магистральных направлениях ВОЛС принята емкость ВОК – 16 одномодовых
волокон со следующим разделением:
- 40В – STM-4 с линейным резервированием 1+1;
- 20В – STM-1;
- 60В – для отделенческой связи;
- 40В – резерв и взаимный обмен с другими операторами взаимоувязанной
сети связи.
21
Шесть оптических волокон, предназначенных для отделенческой связи,
вводятся в служебно-технологическое здание шлейфом на всех промежуточных
станциях и разделываются на оптических кроссах.
При расстоянии между узлами сети SDH, не превышающим 40 км, передача
ведется по длине волны 1,31 мкм; на участках свыше 40 км – на длине волны 1,51
мкм. Данная рекомендация обусловлена ценой оборудования.
На малонагруженных участках рекомендуется использовать кабели емкостью
до 8 волокон, но не менее 4.
На электрифицированных переменным током участках железной дороги
кабели должны быть без металлических элементов в их конструкции, что
позволяет эксплуатировать их без специальных мер защиты от опасных
электромагнитных влияний со стороны контактной сети.
Предпочтительным способом прокладки является прокладка кабеля в грунт.
Этот способ обеспечивает наибольшую надежность, особенно если кабель
укладывать в полиэтиленовом трубопроводе на глубину не менее 0,9м. На
станциях данный способ должен быть обязателен.
В целом, тип кабеля определяется выбранной длиной волны оптического
сигнала, допустимыми потерями и дисперсией, а также условиями подвески или
прокладки (категорий грунта, наличием переходов и пересечений, и т.п.).
Для крепления кабеля к опорам контактной сети или автоблокировки
используются: кронштейны, анкерные зажимы (для подвески на прямолинейном
участке, поворотные и оконечные), узлы для подвески анкерного зажима.
При сращивании строительных длин кабеля используются оптические
муфты: тупиковые и проходные.
Муфты типа МТОК-96-01-IV – используются для укладки в кабельную
канализацию и в грунтах всех категорий. Муфты МТОК-96П-01-IV
предназначены для сращивания кабелей, подвешиваемых на опорах контактной
сети, ЛЭП, ВЛС.
22
23
1.2.4 Архитектура и топология сети.
Архитектура сети формируется на базе использования сетевых ячеек,
узлами которых являются кроссовые коммутаторы SDXC (Synchronous Digital
Cross - Connect). Соединенные между собой кросс – коммутаторы образуют сеть,
к которой присоединены периферийные сети SDH различной топологии,
являющиеся отдельными сегментами всей сети. Основной базовой
конфигурацией, при этом, является топология двух волоконных двунаправленных
колец «выпуклой» (Рис. 1.14) и «плоской» (Рис.1.15) структуры.
Для подключения нескольких узлов к транспортной магистрали используется
топология «Звезда» (Рис.1.16).
При малой интенсивности нагрузки на тех участках сети, где требуется
ответвление цифровых каналов в ряд точек на линии применяется топология
«Линейная цепь» (Рис.1.17).
Для повышения надежности сети, смежные сегменты – кольца должны
сопрягаться друг с другом не менее чем в двух узлах с помощью отдельных
мультиплексоров, устанавливаемых каждый в своем кольце или с помощью кросс
- коммутаторов. Сопрягаемые кольца могут быть либо одинакового, либо разного
уровня иерархии SDH.
Соединение колец может быть осуществлено с помощью интерфейсных карт
STM – N или интерфейсных карт Е1 (Е3) (Рис.1.18).
Архитектура транспортной сети имеет трехуровневую структуру.
Первый уровень (верхний) образуется главными (дорожными) узлами, в
которых устанавливается аппаратура оперативного переключения (АОП) на базе
кросс – коммутаторов SDXC 4/4 принимающих и обрабатывающих
(коммутирующих) виртуальные контейнеры VC-4 (потоки 155 Мбит/c).
Второй уровень (средний) состоит из региональных (отделенческих) сетей,
узлы которых обмениваются потоками не только на уровне VC-4, но и на уровне
VC-3, VC-12. в узлах данного уровня устанавливается АОП на базе кросс коммутаторов SDXC 4/3/1, принимающих VC-4 и обрабатывающих виртуальные
контейнеры VC-3, VC-12.
Третий уровень (нижний) состоит из сети доступа, включающий в себя
концентраторы, мультиплексоры ввода – вывода, терминальные мультиплексоры.
24
Е1
ADM
S4
CWW
S4
С12
25
CW
CWW
S4
CW
CW
ADM
S4
Е1
С12
S4
STM-4 (16)
CWW
ADM
CWW
Рис.1.14.Двухволокнное двунаправленное кольцо
S4
С12
Е1
S4
С12
Е1
S4
ADM
CW
CW
S4
CWW
ADM
С12
S4
Е1
Е1
S4
С12
CW
CWW
26
CW
S4
Е1
С12
S4
STM-4 (16)
ADM
CWW
S4
Оптические волокна в одном кабеле
CW
S4
CWW
С12
CW
S4
ADM
Рис.1.15. Двухволокнное двунаправленное "плоское" кольцо
S4
С12
ADM
Е1
CW
CWW
S4
ADM
CWW
S4
Е1
ADM
С12
S4
Е1
Е1
ТМ
ТМ
1
1
S1
S1
16
27
Е1
C12
S1
16
STM-1
S1 STM-1
C12
S4
16
ADM
1
Е1
C12
16
STM-4
Рис.1.16 Соединение “звезда”
ТМ
S4
S4
STM-1
S1
S1
S4
S16
STM-16
1
S4
16
S1
S1
ТМ
C12
ADM
1
Е1
C12
S1
STM-1
16
S1
ТМ
C12
16
1
1
Е1
Е1
C12
ТМ
S1
1
S1
16
28
Е1
S1
16
C12
ADM
1
S1
Е1
C12
16
S1
STM-1
1
S1
Е1
C12
S1
16
ADM
Рис.1.17 Соединение “линейная цепь”
STM-1
ADM
S1
ТМ
C12
Е1
16
1
1
29
DX-500
SMUX-1
E1
SMUX-1
SMUX-1
SMUX-4
STM-1
Рис. 1.18. Соединение колец с помощью интерфейсных карт STM*N и n*Е1
SMUX-1
DX-500
STM-4
nxE1
SMUX-4
SMUX-4
STM-4
SMUX-16
nxE1
R-16
SMUX-4
DX-500
SMUX-1
R-16
SMUX-1
STM-1
SMUX-1
STM-1
SMUX-16
STM-16
2. Построение первичной сети связи МПС, дороги, отделений
2.1. Функции первичной сети и способы ее построения
Основные функции первичной сети – формирование единого
информационного потока, проходящего через последовательно расположенные
пункты выделения (узлы связи), обслуживающие общеслужебные и
технологические виды связи, в том числе:
– телефонную;
– телеграфную;
– факсимильную;
– передача данных;
– телевидение;
– видеосвязь, конференцсвязь.
По району действия эти виды связи делятся на четыре основные группы:
– магистральные;
– дорожные;
– отделенческие;
– станционные (местные).
Сеть магистральной связи организуется по каналам спутниковой и
радиорелейной связи, а также по волоконно-оптическим линиям в совокупности с
системами передачи SDH типа STM-4, STM-16, STM-64.
Сеть дорожной связи организуется по каналам радиорелейной связи и по
волоконно-оптическим линиям с использованием систем STM-4 и STM-16.
Сеть отделенческой связи организуется по волоконно-оптическим линиям с
использованием систем STM-1, STM-4, «МиниКОМ DX-500ЖТ», «ДиСтанция»,
«СМК-30».
Сеть станционной связи организуется по электрическим и оптическим
кабелям с использованием систем «МиниКОМ DX-500ЖТ», «ДиСтанция», «СМК30».
Сеть отделенческой технологической связи включает в себя:
– сеть оперативно-технологической связи (ОТС);
– сети общетехнологической связи (ОбТС)
– сети передачи данных оперативно-технологического назначения (СПДОТН);
– сети передачи данных общетехнологического назначения (СПД-ОбТН).
Характеристики отделенческого и станционных видов связи приведен в
приложении 1.
В сетях ОТС и ОбТС в качестве коммутационного оборудования используется
АТС или цифровые коммутаторы. В сетях СПД-ОТН и СПД-ОбТН используются
маршрутизаторы, коммутаторы и прямые выделенные каналы в потоках Е1 сетей
ОТС и ОбТС.
На рис. 2.1. показана структура дорожной сети технологической связи. На
рис. 2.2. показан участок цифровой телекоммуникационной сети. На рис.2.3.
приведена схема организации – колец верхнего и нижнего уровней.
30
Исходным материалом построения первичных сетей является трафик
вторичных сетей ОбТФ, ПД, телеграфных и компьютерных сетей.
Наиболее
целесообразна кольцевая структура сети со свободным
доступом к ее первичным каналам через абонентские мультиплексоры технологии
SDH позволяющая обеспечивать автоматическое переключение аварийных
линейных трактов, организацию контроля диагностирования и управления сетью.
В качестве среды распространения сигналов передачи в технологии SDH
используются оптические кабели с одномодовыми волокнами (п. 1.2.3).
Магистральная сеть связывает центральную станцию связи МПС
(магистральный узел) со всеми дорожными узлами (ДУ) управления дорог.
Дорожная сеть связывает центральный узел с отделенческими узлами
(ОУ) и последних между собой.
Отделенческая сеть служит для организации связи внутри отделения
железной дороги, и включает в себя все оконечные и промежуточные станции.
Местонахождение отделений и управлений железных дорог приведено в
приложении 2.
Местная сеть организуется в пределах крупных железнодорожных узлов
и станций.
Магистральная, дорожная и отделенческая связь организуются по одному
и тому же кабелю, проложенному или подвешенному на опорах вдоль полотна
железной дороги.
Используется, так называемая, «хребтовая» структура сети, состоящая из
одной или нескольких систем STM-N SDH, сконцентрированных вдоль железных
дорог. Количество и тип систем STM-N определяются общей емкостью
информационного потока, который должен быть обеспечен на данном участке (п.
2.2).
Количество потоков Е1, выделяемых на станциях, зависит от числа
терминалов местной сети, которым необходим доступ в сети МПС. При таком
построении сети она может быть представлена в виде двухуровневой структуры,
имеющей транспортный уровень и уровень абонентского доступа.
На уровне абонентского доступа абоненты ОбТС включаются в местную
АТС-Ц и через УАК-Ц включаются в общетехнологическую сеть МПС. Абоненты
ОТС и терминалы сети передачи данных подключаются к своей сети через
коммутационное оборудование цифровых систем типа «DX-500ЖТ», «Обь-128»,
«ДиСтанция», «СМК-30».
31
2.2. Расчет потребного числа цифровых каналов
Расчетное число цифровых каналов должно обеспечить организацию всех
требуемых вторичных сетей связи – телефонных, телеграфных, факсимильных
передачи данных на проектируемом участке на всех уровнях (магистральном,
дорожном и отделенческом). Потребность в каналах определяется объемом
информации, передаваемой между узлами и станциями, которая зависит от
интенсивности работы железной дороги. Ориентировочный перечень
необходимого числа каналов на участке дороги приведен в таблице 2.1.
Исходя из полученных результатов расчета числа каналов между участками
магистрали каждого направления от дорожного узла,
выбирается
соответствующий уровень иерархии сетевой технологии SDH: STM-1, STM-4,
STM-16, STM-64, пользуясь таблицей 2.2.
Таблица 2.1
Число каналов между участками магистрали
Число каналов
Передачи
Участок
Телеграфн
Каналов данных
магистрали
Вида
ых (50-200)
ТЧ
(64
Бод
Кбит/с)
Прямые
200-300 250-350
50-70
(200(250Транзитивные
(50-70)∙N
МПС-ДУ
300)∙N*
350)∙N
(100(150Обходные
(25-35)∙M
200)∙M*
250)∙M
Прямые
160-200 100-200
20-30
МПС-ДУ
(50(50Обходные
(10-20)∙M
100)∙M
100)∙M
(100(100Прямые
(20-30)∙K
200)∙K
200)∙K
ДУ-ОУ
Обходные
50-100
50-100
10-15
Прямые
80-100
50-100
10-15
ОУ-ОУ
Обходные
40-50
30-50
5-10
(30ОУ-С
Прямые
(20-40)∙L
(5-10)∙L
50)∙L
Факсимильных
Всего
Всего
каналов потоков
ОЦК
Е1
20-30
(20-30)∙N
(10-15)∙M
10-15
(5-10)∙M
(10-15)∙K
5-10
5-10
2-5
(2-3)∙L
Итого:
Примечание:
N-количество цифровых потоков, проходящих транзитом от соседних дорог.
M- количество резервных цифровых потоков, необходимых для организации
обходных каналов при нарушении прямых трактов.
K- количество отделений одного направления.
L- количество станции отделения одного направления.
ДУ,ОД – дорожные и отделенческие узлы связи.
32
Таблица 2.2
Иерархия скоростей передачи и емкостей цифровых потоков SDH
Скорость
Количество потоков
Уровень
Обозначения
передачи
иерархии сигнала (потока)
Е1
Е3
(Мбит/с)
0
STM-0
51,84
21
1
1
STM-1
155,52
63
3
4
STM-4
622,08
252
12
16
STM-16
2488,32
1008
48
64
STM-64
9953,28
4032
192
256
STM-256
39813,12
16128
768
33
34
X
Аппаратура
мостовой станции
X
X
Круги ДНЦ-9, ДНЦ-12, ШЧД
Направление N
Е1С
X
ДНЦ-3
ДНЦ-2
ДНЦ-1
Напр. 2, 3
ШЧД
Е1С
Аппаратура
распорядительных
станции ЕДЦУ
ДНЦ-12
ДНЦ-9
Е1С
X
X
ДСП
X
X
X
X
ДСП
X
ЭЧЦ-1
Е1
X
X
X
Круг ДНЦ-2
X
X
X
Е1
Рис. 2.1. Структура дорожной сети ОТС
Кольцо нижнего уровня
2-го участка сети
X
X
X
Е1С
X
Аппаратура
распределительной
исполнительной
станции
Кольцо нижнего
уровня
N-го участка сети
Аппаратура
Аппаратура
оконечной станции
мостовой
участка
оконечной станции
X
Круг ДНЦ-1
Аппаратура
Аппаратура
мостовой станции
промежуточной
станции участка
ДСП
Кольцо нижнего уровня
1-го участка сети
Аппаратура
мостовой станции
ДСП
Е1
Круг ДНЦ-3
n-E1 кольцо верхнего уровня
Направление 1
Внутреннее кольцо
Круги ДНЦ-5, ДНЦ-6, ШЧД
Направление 2
X
35
Вторичная сеть ОбТС
Вторичная сеть ОТС
Первичная сеть связи
магистрально сегмента
(оперативно-технологического назначения)
Вторичная сеть СПД-ОТН
Вторичная сеть передачи
данных (СПД)
ПЦК
Е1
Абонентские ОТС
Коммутатор
МЖГ
Распорядительная
станция ОТС
STM-1(4)
мультиплексор
Объект СПД-ОТН
Объект СПД
СМК-30
nE1
STM-1(4)
маршрутизатор
PC
Парковая связь
ПЦК
Объект СПД-ОТН
Исполнительная
станция 1
Абонентские ОТС
Рис.2.2 Участок цифровой телекоммутационной сети
маршрутизатор
маршрутизатор
Абонентские ОбТС
ЕДЦУ
СМК-30
Абонентские ОбТС
Первичная сеть связи
магистрального сегмента
nE1
STM-1(4)
маршрутизатор
Парковая связь
PC
Объект СПД-ОТН
ПЦК
Исполнительная
станция N
Абонентские ОТС
Абонентские ОбТС
36
Березники
М4
М5
М2
Кунгур
М3
ЕДЦУ
Свердловск
М4
Нижний Тагил
Азиатская
М6
Рис.2.3 Схема организации колец верхнего и нижнего уровней
мостовая станция
кольцо нижнего уровня
кольцо верхнего уровня
Пермь
М1
Кизел
Качканар
УАЗ
Богданович
Егоршино
Алапаевск
2.3. Выбор оборудования SDH
Особенностью построения первичной сети связи железнодорожного
транспорта является то, что по одной линии связи организуются все виды
магистральных, дорожных и отделенческих связей.
Это обуславливает приоритет использования технологии SDH на основе
волоконно-оптических систем передачи, в том числе, мультиплексоров
ввода/вывода, мультиплексоров с кросс-коммутацией и гибких мультиплексоров.
На уровне магистральной и дорожной связи используются системы уровней
STM-4, STM-16, на уровне отделенческой связи системы STM-1.
Терминалы абонентов местной сети крупных и средних станций
включаются в АТС, которые, в свою очередь, подключаются через потоки Е1 к
мультиплексорам ввода/вывода первичной сети, включенные, как правило, по
кольцевой топологии. Терминалы абонентов малых станций включаются в
коммутаторы систем оперативно – технологической связи, такие как DX-500,
СМК-30. Кроме того, на средних и малых станциях могут использоваться гибкие
мультиплексоры, которые обеспечивают доступ в сеть связи через каналы ТЧ или
ПД.
Основные характеристики мультиплексоров приведены в таблице 2.3; 2.4.
Рынок оборудования SDH приведен в приложении 3.
Таблица 2.3
Основные характеристики универсальных (гибких) мультиплексоров
1
2
3
4
5
6
7
Характеристики
ТМПOGM- PCM
FMX 2 FOX
130 1/2/4-М 30E
X1
SIE-U
Роте Суперте Марио MarMEnS
ABB
к
к
н
ConI
Скорость передачи, Мбит/с
2,04 2,048
2,048
2,048
2,048
8,44
8
8
Максимальное число ОЦК
60
30
30
60
30
120
Пользовательск Каналы ТЧ с 5
4
2
5
10
12
ие интерфейсы выходом на
(число портов
АТС
на плату)
Прямые
5
2
2
5
6
12
каналы ТЧ
Каналы ТЧ
5
2
2
6
10
8
АТС-АТС
Каналы ПД
2
2
2
6
10
8
G.703
Линейные
Оптический 2хЕ1 2хЕ1
3хЕ1
4хЕ1
2хЕ1
4хЕ
интерфейсы
1
Электрическ 2хЕ1 4хЕ1
5хЕ1
4хЕ1
1хЕ1
2хЕ
ий G.703
1
Электрическ Нет Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
ий HDSL
Энергетический потенциал
40
42
41
34
17
36
Резервирование трактов
1+1
1+1
37
1
2
3
4
5
6
7
Компьютер/операционная
система
PC/
PC/WIn PC/WIn PC/WIn SUN/
WIn98 98
98
NT 2000 UnIx
SUN/
UnIx
Стоимость МИХ, USD
Стоимость системы
управления
Наработка на отказ
8190
600
75000
36000
8230
600
10000 10000
8300
600
14150
36000
100000 100000 100000
Таблица 2.4
Основные характеристики мультиплексоров SDH зарубежных компаний
1
2
3
4
5
6
Характеристики
(1640
SDM-1
ADM
TN-1X
SMA-4
мультиплексоров уровня
FOX)
ECI
4/1
NotrtEl
SIEMEnS
STM-1
1641 SM
(ISMAlCatEl
2000)
LuCEnt
TECh
Скорость передачи, Мбит/с 155,52
155,52
155,52 155,52
155,52
Трибные интерфейсы
2; 34/45; 1,5/2;
2; 34;
2; 34/45; 2; 34/45;
140; 155 34/45;
140
155
141; 155
140
Число портов на
16(2);
16(2);
32(2);
16(2);
21(2);
интерфейсной карте
1(34/45); 3(34/45); 3(34);
3(34/45); 3(34/45);
1(140);
1(140)
1(140) 1(155)
1(140);
1(150)
1(150)
Число слотов для
3
8
5
6
3
интерфейсных карт
Сетевые
Мультиплексор Да
Да
Да
Да
Да
элементы ввода/вывода
Линейный
Нет
Нет
Да
Да
Нет
мультиплексор
Терминальный Да
Да
Да
Да
Да
мультиплексор
Концентратор
Нет
Нет
Да
Да
нет
КроссНет
Нет
Нет
Да
Да
коммутатор
38
10000
18850
21300
1
Схемы
резервирования
2
1+1; (1:1;
1:N)
кольца с 4
волокнами
Есть
3
4
5
6
1+1 кольца 1+1 кольца 1+1 кольца 1+1; (1:1;
с2
с2
с2
1:N)
волокнами волокнами волокнами кольца с 4
волокнами
Нет
Нет
Нет
Нет
Обработка
трафика АТМ и
IP
Возможность
Нет
работы WDM
Возможность
Есть
дооснащения до
STM-4
Характеристики
мультиплексоров уровня
STM-4
Нет
Нет
Есть
Нет
Нет
Есть
Есть
Нет
1650 SM
AlCatEl
Скорость передачи, Мбит/с 622,08
Трибные интерфейсы
2; 34/45;
140; 155
SDM-4
ECI
622,08
1,5/2;
34/45; 140
ADM
4/1
(ISM-42000)
LuCEnt
TECh
622,08
2;34;140
TN-4X SMA-4
NotrtEl SIEMEnS
622,08
2;
34/45;
155
21(2);
6(34);
4(140;
150)
622,08
2; 34/45;
140; 155
Число портов на
интерфейсной карте
63(2);
16(2);
32(2);
3(34/45);
3(34);
3(34);
4(140/150) 1(140/150) 1(140)
Число слотов для
интерфейсных карт
Сетевые Мультиплексор
элемент ввода/вывода
ы
Линейный
мультиплексор
Терминальный
мультиплексор
Концентратор
Кросскоммутатор
10
18
14
6
21(2);
3(34);
1(140);
1(155);
1(622)
9
Да
Да
Да
Да
Да
Нет
Нет
Да
Да
Нет
Да
Да
Да
Да
Да
Нет
Нет
Нет
Нет
Да
Нет
Да
Да
Нет
Да
39
1
Схемы
резервирования
Вид
резервирования
Возможность
работы WDM
Обработка трафика
АТМ и IP
2
1+1; (1:1;
1:N)
кольца с 4
волокнами
SNCP и
MSSPRING
Нет
3
4
6
1+1
1+1
1+1
1+1; (1:1;
кольца с 2 кольца с 2 кольца с 2 1:N)
волокнами волокнами волокнами кольца с 4
волокнами
SNCP
SNCP
SNCP,
SNCP и
MSP
MSSPRING
Нет
Нет
Есть
Нет
Есть
Нет
Нет
5
Нет
Нет
Пояснение к таблице 2.4
SNCP (SuB NEtWork ConnECtIon ProtECtIon) – защита канала (соединения)
подсети;
MS-SPRING (MultIPlExEr SECtIon SharED ProtECtIon RIng) – кольцо с
разделяемым резервированием (защитой) мультиплексорных секций;
MSP (MultIPlExor SECtIon ProtECtIon) – резервирование (защита)
мультиплексорной секции;
1+1 – резервирование один за одного (100 -ный горячий резерв);
1:N – резервирование один на N.
Основные компании, производящие оборудование SDH
Компания
Оборудование
AlCatEl
1641 SM; 1654SM; 1664 SM
АТ &Т (LuCEnt TECh)
ISM-2000; ISM-4-2000; (ADM-4/1) SLM-2000
ECI
SDM-1; SDM-4; SDM-16
NEC
SMS-150; SMS-600W; SMS-250T
NokIa
STM-1; STM-4; STM-250T
NortEl
TN-1X; TN-4X; TN-16X
PhIlIPS (LuCEnt TECh)
ADM-1/1; ADM-4/1; ADM-16/4
SIEMEnS
SMA-1; SMA-4; SMA-16
GPT LIMITED (EnglanD)
SMA-1C; SAM-4; SMA-16C
ЭЗАН (по лицензии NEC)
SMS-150V; SMS-600V; SMS-2500A
Морион
CMM-155
Камател (по лицензии SIESMA-1; SMA-4;
MEnS)
НАТЕКС
STM-4/16 (FlEx GaIn A2500; NatEkS MMX PPC;
NatEkS MICrlInk) STM1/4 (FlEx GaIn A155)
40
Приложение 1
Виды отделенческой и станционной связи
1.Отделенческая оперативно-технологическая связь.
С помощью отделенческой (диспетчерской) оперативно-технологической
связи, предназначенной для диспетчерского управления эксплуатационной
работой железнодорожного транспорта в пределах отделения железной дороги,
обеспечивается установление соединений и ведение переговоров диспетчеров
всех служб с абонентами соответствующих диспетчерских кругов (участков) ,
находящихся на станциях, перегонах и других объектах. В состав отделенческой
ОТС, в общем случае, входят связи следующего назначения:
1.1.Отделенческая связь совещаний (ООС) - для проведения оперативных
совещаний руководящих работников отделения дороги с подчиненными им
работниками в пределах отделения;
1.2. Поездная диспетчерская связь (ПДС) - для руководства движением
поездов служит для переговоров поездного диспетчера (ДНЦ) с раздельными
пунктами, входящими в обслуживаемый ими участок, границы участков обычно
устанавливаются по сортировочным горкам и участковым станциям. Руководство
движением ДНЦ реализует через дежурных по станциям (ДСП) и маневровых
диспетчеров (ДСЦ). В процессе работы ДНЦ передает по цепи ПДС приказы об
отправлении, проследовании поездов, обгоне их на промежуточных станциях;
1.3. Маневровая диспетчерская связь (МДС) - предназначена для переговоров
маневрового диспетчера участка ДЦ с операторами станций, дежурными по
станциям, маневровыми диспетчерами станций по вопросам проведения
маневровых работ.
1. 4. Вагонораспорядительная диспетчерская связь (ВДС) - предназначена для
контроля за прохождением подвижного состава и выполнением погрузоразгрузочных работ. Указанные виды связи сейчас трансформируются в
технологическую связь Центра Управления Местной Работой (ЦУМР). ЦУМР
организуется на одной из станций линейного района (как правило, на базовой
станции ) или при отделении дороги. Персонал ЦУМР управляет работой
линейного района и базовой станции. В состав линейного района входит базовая
станция и группа прикрепленных станций (ориентировочно от 15 до 60) ,
объединенных
по
территориальному
принципу
и
завершенности
технологического цикла местной работы, связанных единой технологией
поездной и маневровой работы. В соответствии с технологией работы по
управлению перевозками ЦУМР в пределах своего линейного района должен
иметь два вида диспетчерских связей по групповому принципу: - диспетчерскую
избирательную связь диспетчера ЦУМР (ДСЦО) с дежурными по станциям
(ДСП), маневровыми диспетчерами дежурными по сортировочной горке (ДСПГ),
пунктами технического осмотра (ПТО) и другими абонентами прикрепленных
станций, грузовым диспетчером (ДСЦМ), ДНЦ своего района управления и др.;
- диспетчерскую избирательную связь грузового диспетчера ЦУМР (ДСЦМ) с
приемосдатчиками (ПС), товарными кассирами (ТВК), начальниками станций
(ДС), с ДНЦ своего и других районов управления, с вагонным диспетчером
41
(ДНЦВ).
Указанные диспетчерские связи должны быть организованы в сети
оперативно-технологической связи (ОТС).
1.5. Линейно-путевая связь (ЛПС) предназначена для оперативного
руководства работой технического персонала дистанции пути, занятого
обслуживанием и содержанием путевых устройств и искусственных сооружений.
1.6. Энергодиспетчерская связь (ЭДС) предназначена для оперативного
руководства работой хозяйства электрификации и электроснабжения на
электрифицированных участках железных дорог.
1.7. Служебно-диспетчерская связь (СДС), предназначена для оперативного
руководства работой технического персонала дистанции сигнализации и связи по
обеспечению надежного действия устройств автоматики телемеханики и связи на
станциях и перегонах, организуется в пределах каждой дистанции.
1.8. Билетная диспетчерская связь (БДС) по продаже билетов на пассажирские
поезда, организуется на участке от бюро отделений до линейных пунктов
(билетных касс). БДС является частью общего комплекса связи для
централизованной продажи билетов на пассажирские поезда . Она используется
для переговоров диспетчеров бюро по распределению мест на пассажирские
поезда с кассирами линейных и городских билетных касс .
1. 9. Транспортной военизированной охраны (СТВ), предназначена для
переговоров работников ВОХР по вопросам обеспечения охраны
железнодорожных объектов.
1.10. Связь дежурного по охраняемому переезду (ОПС) предназначена для
переговоров дежурного по охраняемому переезду с дежурным ближайшей
станции по обеспечению безопасности движения и контроля внешнего состояния
поездов.
1.11. Поездная межстанционная связь (МЖС) предназначена для служебных
переговоров по движению поездов между дежурными смежных раздельных
пунктов по вопросам движения поездов. МЖС организуется между смежными
станциями, разъездами, обгонными пунктами, путевыми постами.
1.12. Перегонная связь (ПГС) предназначена для переговоров находящихся на
перегоне работников с дежурными раздельных пунктов , ограничивающих
перегон, поездным и энергодиспетчером , диспетчером дистанции пути,
диспетчером службы информатизации и связи и диспетчером службы
сигнализации по вопросам движения поездов и технического содержания
устройств. При отсутствии поездной радиосвязи на участке или при
неисправности локомотивной радиостанции ПГС для связи остановившегося на
пути поезда с дежурным ближайшей станции. Перегонная связь используется для
организации связи с местом восстановительных работ на перегоне .
1.13. Постанционная связь (ПС), предназначена для служебных переговоров
работников промежуточных станций (разъездов и остановочных пунктов) между
собой и с работниками участковых и отделенческих станций.
1.14. Отделенческая связь транспортной милиции (СТМ) - для оперативного
управления линейными отделами транспортной милиции, организуется в
пределах отделения.
1.15. Отделенческая связь транспортной военизированной охраны (СТВ) - для
оперативного управления отрядом транспортной военизированной охраны.
42
Для руководства работ, производимых на станциях применяется станционная
оперативно-технологическая связь.
2.Сети передачи данных.
Сеть передачи данных железной дороги представляет собой сложную,
разветвленную структуру. Она строится на базе передовых технологий передачи
данных
с
применением
современного,
сложного
интеллектуального
оборудования, отвечающего самым высоким требованиям надежности, качеству
предоставляемых услуг, управляемости и т.д. Технические решения, заложенные
в СПД обеспечивают гибкость развития и модернизации сети, как в части
повышения ее эффективности, так предоставления новых услуг и сервисов по
мере возникновения таковых потребностей со стороны ОАО «РЖД» и дороги.
Согласно
Нормам
технологического
проектирования
цифровых
телекоммуникационных
сетей
на
федеральном
железнодорожном
транспорте (НТП ЦТКС-ФЖДТ-2002) на Российских железных дорогах в
пределах каждой дороги создаются два вида сетей:
2 .1 . Сеть передачи данных общетехнологического назначения (СПД-ОбТН)
обеспечивающая функционирование систем АСУЖТ верхних уровней управления
железнодорожным транспортом. СПД-ОбТН обеспечивает информационное
взаимодействие АРМ работников железнодорожного транспорта между собой, со
службами и подразделениями дорог, организацию автоматизированного
электронного документооборота в подразделениях и службах железнодорожного
транспорта, организацию доступа и передачи информации в базы данных ГВЦ и
ИВЦ дорог, организацию доступа к информации, хранящейся на серверах ГВЦ,
ИВЦ и др. СПД-ОбТН проектируются как ведомственные сети или сети
ограниченного пользования, имеющие выход на сети общего пользования ВСС.
Особенность сетей ограниченного пользования состоит с том, что к ним или к их
отдельным частям могут подключаться абоненты вневедомственной
принадлежности;
2.2. Специализированные дорожные сети передачи данных оперативнотехнологического назначения (СПД-ОТН), обеспечивающие функционирование
информационных и информационно-управляющих систем оперативнотехнологического назначения (ИУС-ОТН) нижнего уровня АСУЖТ. СПД-ОТН нижний
уровень
инфраструктуры
информатизации
железнодорожного
транспорта. Эти сети предназначены для автоматизации потребителя в реальном
масштабе времени первичной оперативной информации о функциональном и
техническом состоянии технологических объектов, технических средств и систем
автоматики, связи, энергетики, средств идентификации и контроля технического
состояния
подвижного
состава
необходимой
для
эффективного
функционирования автоматизированных систем верхнего уровня управления
технологическими процессами работы транспорта. СЦД-ОТН проектируются как
закрытые и должны быть защищены от несанкционированного доступа как к
сетям , так и к информации ИУС-ОТН.
Сеть СПД железной дороги по своей архитектуре состоит из типовых узлов.
Типовой узел в свою очередь по своему территориальному расположению и
функциональному назначению определяется как:
43
 региональный узел дорожного сегмента (РУ СПД);
 транзитно-периферийный узел (ТПУ);
 периферийный узел (ПУ);
 оконечный узел (ОУ).
Оконечные узлы территориально размещаются на средних и малых станциях
дороги в зданиях предприятий являющихся клиентами СПД . Для передачи
данных между узлами используются типовые схемотехнические решения ,
которые обеспечивают согласованное взаимодействие между активным
оборудованием СПД и отдельных ее элементов . В качестве среды передачи
информации наряду с каналами тональной частоты используется цифровая сеть
связи . Для взаимодействия между узлами РУ , ТПУ должны использоваться :
 каналы ПЦК (Е1 потоки) формирующиеся на базе цифровой сети
передачи данных по стандартному стыку G.703 с возможностью
использования стандарта G.704 , скорость передачи данных ровна
2Мбит/сек.;
 межстанционные цифровые каналы ОЦК (Кх64 кбит/с) дорожной сети
СЦИ (ПНИ).
На тех направлениях. где нет цифровых каналов, на участках ТПУ (ПУ) -ОУ
соседних промежуточных станций используются низкоскоростные каналы .
Низкоскоростные каналы организуются по выделенным линиям и по
коммутируемым физическим соединениям с использованием каналов тональной
частоты (ТЧ). Скорость передачи по коммутируемым и ТЧ каналам от 9600 (4800)
бит/с до 33,6кбит/с, по физически выделенным каналам скорость передачи ровна
от 9600 бит/с до 128 кбит/с. Для резервирования каналов передачи информации
между узлом РУ и узлами ТПУ используется по три (два) канала тональной
частоты.
3.Станционная оперативно-технологическая связь.
Станционная ОТС предназначена для оперативного руководства
технологическим процессом эксплуатационной работы железнодорожной
станции, она включает в себя, в общем случае, связи следующего назначения:
3.1.Станционную распорядительную телефонную связь (СРТС), содержащую
отдельные сети распорядительной связи, используемые для оперативного
руководства работой технологических зон станции. Она строится по лучевому
принципу с установкой у руководителей технологических процессов
коммутаторов оперативной телефонной связи
Основные виды станционной распорядительной связи следующие: связь
дежурного по станции (ДСП), станционного или узлового диспетчера (ДСЦС,
ДСЦУ), маневровых диспетчеров (ДСЦГ), дежурных по паркам (ДСПП), горкам
(ДСПГ), связь оператора маневрового района (ОМР), сменного вагонного мастера
(СМВ), оператора пункта технического осмотра вагонов (ПТО), дежурного по
вагонному депо, дежурного по локомотивному депо (ДВД), станционная связь
транспортной милиции (СТМ) и военизированной охраны (ВОХР).
3.2. Стрелочную телефонную связь, предназначенную для связи дежурного по
станции со стрелочными постами в процессе управления поездной и маневровой
работой.
44
3.3. Двухстороннюю парковую связь (ДПС), предназначенную для
организации громкоговорящего оповещения и переговоров руководителей
технологических зон станции с исполнителями, находящимися в парках.
45
Приложение 2.
Местоположение отделенческих и дорожных узлов.
1
2
3
4
5
6
Дорога
Экспл. Кат Управлен Отделение ж.д.
Отделенческий
дл.км* его ие ж.д.
узел
3
рия
Октябрьская
10,1
1
СБологоевское
Бологое
Петербур Волховстроевское Волховский-1
г
ЛенинградС-Петербург
Витебское
С-Петербург
ЛенинградМоскваМосковское
Октябрьское
Московское
Мурманск
Мурманское
Петрозаводск
Петрозаводское
Псков
Псковское
Ржев
Ржевское
Северная
6
2
Ярославл Архангельское
Архангельск
ь
Буйское
Буй
Волгородское
Вологда
Воркутинская
Воркута
Ивановское
Иваново
Сольвыгегорское Сольвыгегорск
Соскогбрское
Соскогбск
Ярославское
Ярославль
Байкало3,1
3
Тында
Северобайкальск Северобайкальс
Амурская
ое
к
Тындинское
Тында
Урганьское
Урган
Московская
9,3
1
Москва
Брянское
Брянск
Калужское
Калуга-1
Каширское
Кашира-Пас.
Курское
Курск
МосковскоМоскваКурское
Курская
МоскваЛихоборы
Окружное
МоскваМосковскоКазанская
Рязанское
МоскваМосковскоБелоруская
Смоленское
МоскваМосковскоЯрославская
Ярославское
Орёл
Орловское
Рязань
Рязанское
Смоленск
Смоленское
Тура
46
Горьковская
5,7
1
Кемеровская
2,0
2
ЮгоВосточная
4,1
2
Куйбышевская
4,7
1
Приволжская
4,3
3
СевероКавказская
5,6
1
ЗападноСибирская
4,2
2
Свердловская
6,9
1
Турьское
Н.Владимирское
Новгород Горьковское
Ижевское
Казанское
Кировское
Муромское
Кемерово Беловское
Новокузнецкое
Тайгинское
Владимир
Н-Новгород
Ижевск
Казань
Киров
Муром-1
ЛенинскКузнецкий
Новокузнецк
Кемерово
Воронеж Воронежское
Воронеж-1
Лискинское
Лиски
Елецкое
Елец
Мигуринское
Мигуренск
Ртищевское
Ртищево
Самара
Башкирское
Уфа
Куйбышевское
Самара
Пензенское
Пенза-1
Рузаевская
Рузаевка
Ульяновское
Ульяновск-1
Саратов
Астраханское
Астрахань-1
Волгоградское
Волгоград-1
Ершовское
Ершов
Саратовское
Саратов-1-Пас.
РостовГрозненское
Грозный
на-Дану
Кавказское
Кавказская
Краснадарское
Краснодар-1
Лиховское
Лихая
Махагналинское Махагнала-2
Менераловодское Мин.воды
Сарьское
Ростов/Дон
Туансинское
Сарьск
Туасе-Пас.
Новосиби Алтайское
Барнаул
рск
Барабинское
Барабинск
Карасукское
Карасук-1
Новосибирское
Новосибирск
Омское
Омск
Егоршинс Нижнетагильское Егоршино
кое
Пермское
Нижний Тагил
Свердловское
Пермь-2
Серовское
ЕкатеринбургСургутское
Пас
Тюменское
Серов
Чусовское
Сургут
Тюмень
47
ВосточноСибирская
2,6
2
Иркутск
Красноярская
3,0
2
Краснояр
ск
Забайкальская
3,4
3
Чита
Дальневосточн
ая
4,4
3
Хабаровс
к
ЮжноУральская
5,0
1
48
Братское
Иркутское
Тайшетское
Улан-Удэнское
Абаканское
Агинское
Красноярское
Борзинское
Могоченское
Свободненское
Сковородинское
Читинское
Владивостокское
Комсомольское
Уссурийское
Хабаровское
ЮжноСахалинское
Златоустовское
Карталинское
Курганское
Оренбургское
Орское
Петропавловское
Челябинское
Чусовской
Братск
Иркутск
Тайшет
Улан-Удэ
Абакан
Агинск-1
Красноярск
Борзя
Могоча
Свободный
Сковородино
Чита-2
Владивосток
Комсомольск-2
Уссурийск
Хабаровск-1
ЮжноСахалинск
Златоуст
Карталы-1
Курган
Оренбург
Орск
Петропавловск
Челябинск
Приложение 3
SMA-4
2-622 Мбит/с СИНХРОННЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР
STM-4 – мультиплексор ввода/вывода с модулями агрегатных и линейных стыков,
используемый в качестве оконечного и узлового оборудования в управляемой
транспортной сети.
Области применения мультиплексорного оборудования включают:
 Использование в качестве мультиплексора ввода/вывода в кольцах и цепях,
чтобы обеспечить сортировку, объединение и защиту 2Мбит/с и другого
цифрового трафика .
 Использование в качестве оконечного мультиплексора, обеспечивающего
1+1 защищенные оптические линейные системы, для работы точки с точкой
или как ответвление для дистанционного доступа через волокна в кольцо
или цепь.
 Использование в качестве волоконного ядра для объединения и сортировки
трафика, на узле типа «звезда», от частично или полностью загруженных
входящих волокон STM-1.
 Использование в качестве малого кроссового коммутатора, отдельно
стоящего, либо как средство соединения между собой до четырех СЦИ
колец 622 Мбит/с.
Кроме того:
Предусматриваются различные защитные схемы, включая 1+1 MSP на линейных
и компонентных портах. Кольцевая или точка-в-точку защита обеспечивается
переключением на уровне отдельных субблоков сигнала (TU).
ТИПИЧНЫЕ СЛУЧАИ ПРИСЕНЕНИЯ МУЛЬТИПЛЕКСОРА STM-4:
STM-4
1.5 Мбит/с, 2 Мбит/с, 34 Мбит/с, 45 Мбит/с, 140 Мбит/с, STM-1
STM-4
(252х2 Мбит/с)
или STM-4 ДОСТУП ЦЕПЬ
STM-4
(252х2 Мбит/с)
STM-4
КОМПОНЕНТНЫЙ
ДОСТУП
КОМПОНЕНТНЫЙ ДОСТУП
КОЛЬЦО ДОСТУПА.
ОКОНЕЧНЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР
49
STM-4
STM-4
STM-4
STM-4
КОМПОНЕНТНЫЙ ДОСТУП
МНОГОСТАНЦИОННЫЙ ОКОНЕЧНЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР
STM-4
Кольцо1
STM-4
Кольцо 3
STM-4
Кольцо2
эквивалентно функции
оперативного переключения
STM-4
Кольцо 4
РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ УЗЕЛ ОПЕРАТИВНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
STM-4
Основное кольцо
STM-4
STM-1
STM-1/4
Малое кольцо
●●●
.
STM-1
МНОГОСТАНЦИОННОЕ КОЛЬЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
●●●
Частично заполненный
STM-1
ВОЛОКОННЫЕ ЯДРА
АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ
Функциональная структурная схема мультиплексора ввода/вывода показана
ниже. Две независимые пары линейных интерфейсов, обозначенных Запад и
Восток, обеспечивают окончания оптических сигналов 622 Мбит/с.
Имеются различные компонентные модули для скоростей передачи 1.5, 2, 34,
45 и 140 Мбит/с, которые можно переместить в любую численную до восьми
компонентных позиций ПЦИ. Имеются дополнительная позиция для 1:n 2 Мбит/с
компонентной защиты. В качестве альтернативы, можно установить STM-1
50
компонентные модули, чтобы обеспечить 155 Мбит/с оптические или
электрические окончания.
Блок также вмещает до двух STM-4 оптических компонентных модулей,
которые можно заменить на численностью до четырех STM-1 оптических или
электрических компонентных потока, в дополнение к компонентным позициям
ПЦИ, выше.
Модули Оптического интерфейса на STM-1 и STM-4 взаимозаменимы между
линейными и компонентными позициями.
Модуль Мультиплексорного
Контроллера обеспечивает всю необходимую обработку для управления и
конфигурации STM-4, а также обеспечивает интерфейс с местным терминалом.
Модуль Связи обеспечивает интерфейс Q на сетевое управляющее устройство
(СУУ) GPT и маршрутизацию сообщения между каналами управления Q/Qecc и
контрольными функциями STM-4 .
Каждая плата в субблоке может сообщить из энергозависимой памяти данные
своего инвентарного статуса, в месте установки аппаратуры или дистанционно.
Факультативные Вспомогательные модули предоставляют дополнительные
функции, включая выборный доступ к СЦИ байтам сверхпотока чтобы, например,
предоставить функции Инженерной Служебной Линии (EOW) или нести
телеметрический трафик.
ЗАПАД 1 +1
оптичес.
ВОСТОК 1 +1
мультипл.
Коммутат.
*
оптичес.
*
мультипл.
На все компоненты
*
*
Комп.
Контроль и
аварийные
сигналы
Дополн/
EOW
EOW
Дополнит.
F
Аварийные
сигналы
Связь
Энергия
Комп.
Защита компонентных портов
Q
Q
Гибкость в обеспечении компонентных портов
Интерфейсы управления
= Агрегаты для резервирования/ защиты трафика;
* = защитный переключатель.
ВАРИАНТЫ СИНХРОНИЗАЦИИ
Оборудование может работать на плезиохронной сети как прямая замена 565
Мбит/с линейных трактов и связанного с ними мультиплексорного оборудования,
без какой-либо внешней синхронизации.
В сети СЦИ, синхронизация получается из входного порта трафика или из
одного из двух внешних 2 Мбит/с входов синхронизации. Варианты для
синхронизации направления между мультиплексными портами ввода/вывода
имеются в наличии для обслуживания широкого диапазона топологий сети.
Приоритет источника хронирования можно программировать, обеспечивая
автоматическое
восстановления
хронирования
при
неисправностях.
51
Хронирование поддерживается из устройства внутренней цифровой памяти,
которая хранит последнюю тактовую частоту сети, если все другие источники
хронирования недоступны. Мультиплексор обеспечивает два стабилизированных
выходных сигнала 2048 кГц для синхронизации других элементов сети.
ДОСТУП ОПЕРАТОРА
Для местного управления единичным мультиплексорным оборудованием Fинтерфейс МСЭ-Т позволяет, чтобы доступ к функциям, таким как охрана
паролем, обеспечение, конфигурация, управление аварийными сигналами,
мониторинг поведения и т.д., осуществляется через персональный компьютер.
Дистанционное управление осуществляется с центрального управляющего
устройства через канал связи данных (DCC) или через Q- интерфейс МСЭ-Т
(Ethernet или Х.25).
ИНВЕНТАРНЫЕ ДАННЫЕ
Каждый модуль хранит заложенные заводом, энергозависимые данные
относящиеся к его происхождению, типу, дате изготовления и серийному номеру.
Также включены детали статуса построения аппаратуры и программного
обеспечения. Вся инвентарная информация получается через интерфейсы
управления, позволяя дистанционный запрос.
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ
Линейные интерфейсы
Скорость передачи:
622 080 кбит/с
155 520 кбит/с
Формат:
Мультиплексация в соответствии с рекомендацией G709 МСЭ-Т
Оптические для STM-4:
1310 нм для затухания волокна 0-12 дб (S4.1)
1310 нм для затухания волокна 0-24 дб (L4.1)
1550 нм для затухания волокна 10-24 дб (L4.1)
Оптические для STM-1:
1310 нм для затухания волокна 0-18 дб (S1.1)
1310 нм для затухания волокна 0-28 дб (L1.1)
1550 нм для затухания волокна 0-28 дб (L1.2)
Электрические для STM-1:
Код CMI в соответствии с рекомендацией G703 МСЭ-Т
Оптические соединители: FC/PC или DIN
Компонентные интерфейсные
соединители
1.5 и 2 Мбит/с, коаксиальный и симметричный, выбор по требованию заказчика.
34,45 и 140 Мбит/с коаксиальный. 155 Мбит/с, как показано для линейного интерфейса.
622 Мбит/с как показано для линейного интерфейса.
Компонентный доступ
Режим ввода/вывода:
126 x 1.5/2 Мбит/с, 24 x 34/45 Мбит/с или 8 x 140 Мбит/с в соответствии с рекомендацией G703
МСЭ-Т или 12 x частично заполненных STM-1 (до в совокупности 502 xVC-12) или смесь всех
этих вариантов до емкости равной 8 xVC-4.
Узловой режим:
52
12 x частично заполненных STM-1 консолидированных на VC-12 в единичный/парный STM-1
или единичный/парный STM-4. Могут использоваться смешанные режимы ввода/вывода и
узлового доступа
Входы синхронизации
2048 кГц вход тактового сигнала в соответствии с G.703 Раздел 10
2 Мбит/с HDB3 1s сигнал в соответствии с G.703 Раздел 6
1544 кГц тактовый сигнал в соответствии с G.703 Раздел 10 (номинальное волновое
сопротивление 75 или 120 Ом)
Выходы синхронизации
2048 кГц в соответствии с G.703
Раздел 10
Напряжение источника питания
48 В до 60В, номинальное
Энергопотребление
Обычно от 150 до 300 Вт в зависимости от комплектации
Механическая конструкция
Оборудование помещается в двойном блоке ETSI c размерами:
450 мм ширина, 280 мм глубина и 980 мм высота
Обеспечивается передний доступ для оптических и электрических интерфейсных соединителей
и всех дополнительных соединени
53
Приложение 4
Рынок мультиплексорного оборудования
1. Alcatel-Lucent уровня STM-4 марки 1655 Metropolis AMU
Доступ уровня STM-1, STM- 4, STM - 16 с высокой плотностью портов;
Линейные интерфейсы: VC-4/З/ 12 и четыре оптических интерфейса SFP-2x
STM - 16/4 и 2х STM – 1/ 4 (1 тип) или четыре оптических линейных
интерфейса SFP-2x STM - 1/4 и 2х STM - 1 (2 тип);
Трибутарные интерфейсы: E 1 10/100 Base Т 10/100/1000 Base Т 100 Base X (SX
или LX);
Скорость до 2,5 G
2. «Натекс - Волга» уровня STM - 16 марки FlexGain 2500 Extra
Передача на скоростях 2Мбит/с, 34 Мбит/с, 45 Мбит/с, 155 и 622 Мбит/с,
скорость может быть увеличена до 2,48Гбит/с;
Интерфейсы STM - 4, STM - 16
3. Alcatel 1660 SM
Доступ уровня STM - 1/4/16/64
Сети PDH, SDH
Широкий выбор интерфейсов 2, 34, 45, 140 Мб/с, Eth; FEth, GbE, STM-1, STM-4,
STM-16, STM-64 в различных комбинациях;
Скорость от 2Мб/с до 10Гб/с
Защита оборудования
- Матрица, управление и синхронизация EPS 1+1;
- IS A-ATM коммутатор EPS 1 + 1;
- ISA-ES16 коммутатор EPS 1 + 1;
- 63x2 Mb/s EPS N+l (максимально N=15);
- 3x34/45Mb/s EPS N+l (максимально N=15);
- 4xSTM-le EPS N+l (максимально N=15);
- 16xSTM-leEPSN+l (максимально N=15);
Синхронизация
- Внутренний источник синхронизации ±4.6 ррm
- Уход в режиме ожидания ±3.7 ррm в день
- Внешние источники синхронизации: порты STM-n, порты 2Mb/s, внешний порт
вывода 2МГц/2Мбит/с
- Алгоритмы приоритета и качества синхронизации (SSM)
4. Alcatel 1650 SMC STM-1/4
SDH- сети
Интерфейсы:
54
- Сетевые интерфейсы:
- 2xSTM-l;
- 2х STM-4.
Защита оборудования
- Матрицы, управления и синхронизации EPS 1 + 1;
- ISA-ATM - модуль ATM-матрицы EPS 1 + 1;
- ВСЕ-плата доступа SHDSL EPS 1 + 1;
- ISA-ES16 коммутатор EPS 1+1;
- 3x34/45Mb/s EPS п+1 (максимально п=2);
- 4xSTM-le EPS п+1 (максимально n=2).
Синхронизаця
- Внутренний источник синхронизации ±4.6 ррm;
- Уход в режиме ожидания ±3.7 ррm в день;
- Внешние источники синхронизации: порты STM-n, порты 2Mбит/c, внешний
порт вывода 2МГц/2Мбит/с;
- Алгоритмы приоритета и качества синхронизации (SSM). Скорости 155, 520
Мбит/с (STM - 1) и 622,080 Мбит/с (STM - 4) Широкий спектр интерфейсов 2, 34,
45, 140 Мб/с, Eth, FEth, GbE, STM-1, STM-4 в различных комбинациях;
5. U-Node ВВМ
Поддерживают передачу на уровне от STM-1 до STM-64. Эти модели
оснащаются трибутарными интерфейсами Е1, ЕЗ, Е4, а так же портами Fast и Gigabit Ethernet. Данное оборудование может использоваться в качестве кросскоммутатора уровня VC-12 и VC 4.
Поддерживает интерфейсы TDM такие как 2М, 34М, 45М, 140М, а также
информационные сервисные интерфейсы Гигабит и 10/100Base Ethernet.
6. С-Node
STM - l/STM-4, PDH
Это оборудование работает с интерфейсами Е1, ЕЗ и Fast Ethernet.
Поддерживается кросс-коммутация уровня VC-12 и VC-4.
Предусмотрены функции контроля, управления и аварийной сигнализации и
режимы защиты соединения — MSP 1+1 и SNC — SNC/I и SNC/N.
Для синхронизации оборудование поддерживает механизм SSM согласно
ETSI: ETS 300 417-6-1. Синхронизация осуществляется через любой
оптический порт, а также через порты 2 Мбит/с или 2 МГц/с или от встроенного
осциллятора Stratum 3.
7. SDH мультиплексор Ericsson-Marconi OMS 1664
STM- 1/4/16/64
Интерфейсы STM-1 (8 портов на плате)
- Сдвоенные модули STM-1. Sl.l, Ll.l, L1.2 и ST.M-.le
55
Высокая пропускная способность, полный доступ к трибутарным потокам
(например, до 504 х 2 Мбит/с, и 128 х STM-1)
Синхронизация
Относительная погрешность частоты сигнала
синхронизации: 4,6 • 10-6, G.813
• Синхронизация с портов SDH, PDH и внешнего
интерфейса 2 Мбит/с
Удержание
• Входы: 2048 кГц, G.703 раздел 13, 2 Мбит/с HDB3
G.703/G.704
• Выходы: 2048 кГц, G.703 раздел 13, 2 Мбит/с HDB3
U./UJ/U./U4
• Маркер синхронизации SSMB
• Режим SASE для поддержки SSU
• Режимы синхронизации для системной синхронизации
портов трафика 2 Мбит/с (поддержка GSM и т.п.)
8. SD I I мультиплексор Ericsson-Marconi OMS 1240 10 G
Мультисервисный узел уровня STM-4
масштабируемый до STM-16 2 х STM-16
MSP для линейных и трибутарных интерфейсов
Защита 1 + 1 и 1 :N для трибутарных интерфейсов SDH и PDH
Синхронизация: 2 Мбит/с, 2 МГц, 1,5 МГц, SSM
9. V-INode
Интерфейс уровня STM -16, STM -4, STM - 1
Синхронизация:
Погрешность внутреннего генератора: ±4.6ррm при холостом
ходе
Источник синхронизации:
STM-N, трибутарное оборудование 2М, внешний 2Мбит/с или 2МГц
10. Alcatel 1640 FOX
Основные характеристики
- Обеспечение любой сетевой логической топологии
- Модули могут быть размещены в оборудовании Alcatel 1640 FOX, Alcatel
1650 SMC, Alcatel 1662 SMC, Alcatel 1660 SM и Alcatel 1670 SM (ISA-PR)
- Размещение в контейнерах VC-12, VC-3, VC-4 по протоколу GFP (G.7041) и
MPLS
- Интерфейс -STM-1
- Производительность - 622 Мб/с
- Канал взаимодействия с кросс-матрицей - 622 Мбит/с
- Обеспечиваются типы качества услуг (QoS):
- Обеспечение функций
56
DRLB Policing
Classifier: 802.1 p/q, IP TOS, MPLS
Forwarding: Port, VLAN, MPLS
Encapsulation: GFP (G.7041), MPLS/PoS, Eth/MPLS
Services: VPWS, VPHS
57
Библиографический список
1. Гордиенко В.Н., Твердицкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные
системы: Учеб.для вузов. – М.: Горячая линия – телеком. 2005. – 416с.
2. Шмытинский В.В., Глушко В.П., Казанский Н.А. Многоканальная связь на
железнодорожном транспорте. Учебник для вузов ж. –д. транспорта. – М.:
Гоу Умц, 2008. – 704с.
3. Нормы технологического проектирования цифровых
телекоммуникационных сетей на федеральном ж. –д. транспорте. НТП –
ЦТКС – ФЖТ, 2002. Перечень специализированных ресурсов Интернет :
1. Веричо А., Подойницын Р. Цифровые системы на железной дороге.
URL: http://www.connect.ru/journal–content.asp.
2. Колодезкая Г.В., Осипова Н.Г. Системы телекоммуникаций на
железнодорожном транспорте.
URL:
http://www.dvgups.ru/metdoc/gdtran/yat/telecomm/ats/metod/kolodeznaya
7up.htm.
58