Файл: 1. Жобаланатын желіге ойылатын техникалы талаптарды зірлеу.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 151
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Жұмыстың үлкен көлеміне және олардың ұзақтығына байланысты бұл диссертацияда Мәскеу – Қазан магистральдық цифрлық желісінің қолданыстағы учаскесінде толқындық тығыздау технологиясын (DWDM) енгізу мүмкіндігі қарастырылады.
1. Жобаланатын желіге қойылатын техникалық талаптарды әзірлеу
1.1 жобалау тапсырмасы
Бұл дипломдық жобаның міндеті "РЖД" ААҚ қолданыстағы магистральдық цифрлық байланыс желісінде (МЦСС) DWDM желісін құрудың инженерлік-техникалық мәселелерін шешу, сондай-ақ DWDM технологиясында цифрлық ағындарды беру сапасын есептеу болып табылады.
Жобалау үшін Мәскеу – Қазан Мәскеу, Горький темір жолдарының учаскесі таңдалды, өйткені дәл осы жерде цифрлық байланыс қызметтерін ұсыну қажеттілігі жоғары.
Жобалау кезінде DWDM желісі Мәскеуден қазан станциясына дейінгі магистральдық цифрлық желі учаскесінде екі географиялық қашықтықта орналасқан: Мәскеу – Арзамас – Қазан (негізгі маршрут) және Мәскеу – Рязань – қазан (резервтік маршрут). SDH желісінің резервтік учаскелерін қазан станциясында және Мәскеуде қосу жоспарлануда, ол үшін оптикалық сигналдың электронды деңгейде өтуінің ең ұтымды жолын (негізгі немесе резервтік тракт бойынша) таңдау тетіктері қолданылады. Бұл жоба негізгі маршруттың сегментін қарастырады: Мәскеу-Қазан.
Негізгі желілік басқару жүйесі Мәскеуде ГЦУ-да (бас басқару орталығы) орналасқан және конфигурацияланатын үш оператор және мониторинг мүмкіндігі бар үш оператор жұмыс орны болуы керек. Бұл кезеңде резервтік желілік басқару жүйесі жоқ. Сондай-ақ, Қазан станциясында бақылау мүмкіндігімен басқару жүйесі операторларының жұмыс орындары ұйымдастырылуы қажет.
DWDM желісінің топологиясы магистральдық цифрлық байланыс желісінің талшықты-оптикалық кабельдерінің қолданыстағы физикалық инфрақұрылымында орналастырылған. Желілік жабдықтың жұмысын ұйымдастыру үшін оптикалық сигналдарды беру және қабылдау үшін қолданылатын жұмыс және резервтік оптикалық кабельдерде 2 талшық қолданылады. Жұмыс және резервтік кабельдер физикалық түрде бір-бірінен алшақ орналасқан және әртүрлі бағыттар бойынша жүреді. DWDM желісін құру кезінде DWDM және SDH жабдықтары ортақ пайдаланылады. DWDM жабдығы магистральдық топтық сигналды алыс қашықтыққа беру үшін қолданылады, ал SDH жабдығы "Транстелеком компаниясы" ЖАҚ-тың қолданыстағы SDH желісін DWDM желісіне байланыстыру үшін қолданылады.
Жұмыстың үлкен көлеміне және олардың ұзақтығына байланысты бұл диссертацияда Мәскеу – Қазан магистральдық цифрлық желісінің қолданыстағы учаскесінде толқындық тығыздау технологиясын (DWDM) енгізу мүмкіндігі қарастырылады.
1.2 Байланыс Желісінің жобаланған учаскесінің бастапқы деректерін талдау
Мәскеу – Қазан учаскесіндегі Ақпарат және қолданыстағы SDH желісінің шамадан тыс жүктелуі (75% немесе одан да көп), негізінен стандартты оптикалық талшықты кабельге салынған қолданыстағы талшықты-оптикалық байланыс желісінің өткізу қабілетін арттыру қажеттілігі туындады (G. 652). Бұл мәселені үш жолмен шешуге болады:
* қосымша талшықты-оптикалық кабель төсемі;
* TDM жетілдірілген уақытша мультиплекстеу аппаратурасына көшу;
* тығыз толқындық мультиплекстеу технологиясын қолдану.
Бірінші әдіс соңғы уақытқа дейін байланыс арналарының өткізу қабілетін арттыру қажеттілігін сезінетін көптеген тасымалдаушылар үшін стандартты болды. Әдетте, жаңа Кабельді төсеу тек қысқа қашықтықта және егер ол қиындықсыз болса ғана ақталады. Бірақ бұл жағдайда да оператор жаңа қызметтерді ұсына алмайды және өткізу қабілеттілігін жеткілікті түрде жоя алмайды. Бұл күтпеген болып көрінуі мүмкін, бірақ бүгінгі күні орнатылған TDM жабдығы оптикалық талшық мүмкіндіктерінің 1% - дан азын пайдаланады. Көп жағдайда мұндай шешім практикалық емес немесе тіпті мүмкін емес болып шығады. SDH қалааралық желілерінде екінші нұсқаны енгізу де бірқатар қиындықтармен байланысты. Соңғы уақытқа дейін мұндай желілерде ең жылдам STM-64 арнасы болды (ақпарат беру жылдамдығы 10 Гбит/с). Содан кейін 40 Гбит/с өнімділікті қамтамасыз ететін STM-256 деңгейлі аппаратураны енгізу басталды. Шындығында, орнатылған кабельдік базаның көп бөлігі бір режимді оптикалық талшықты пайдаланады, ол үшін 1550 нм мөлдірлік терезесіндегі дисперсия тым жоғары болып шығады. Нәтижесінде тиімді тасымалдау үшін қарама-қарсы таңбалы дисперсиясы бар кабель сегменттерін немесе нөлдік емес дисперсиясы бар мүлдем жаңа талшықты (non – Zero Dispersion Shifted Fiber-NZDSF) бағыттау қажет. Сонымен қатар, берілу жылдамдығының жоғарылауы жеткілікті кеңейтілген учаскелерде сәулелену ағынының жоғары тығыздығына әкеледі. Бұл өз кезегінде сызықтық емес оптикалық әсерлерді тудырады. Мұнда жоғары жылдамдыққа өту кезіндегі шектеулердің толық тізімі жоқ. Сондықтан, осы тәсілмен оператор әр арнаны STM-64 және STM-256 сигнал деңгейіндегі аппаратурамен үйлесімділігі үшін тексеруге мәжбүр.
Енді үшінші нұсқаны қарастырайық – DWDM технологиясы, бұл оптикалық талшықтардың жалпы өткізу қабілеттілігін айтарлықтай арттыруға мүмкіндік береді. Енді үшінші нұсқаны қарастырайық – DWDM технологиясы, бұл оптикалық талшықтардың жалпы өткізу қабілеттілігін айтарлықтай арттыруға мүмкіндік береді.
Тығыз толқындық мультиплекстеу технологиясы (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) гигабиттік және терабиттік жылдамдықта жұмыс істейтін оптикалық магистральдардың жаңа буынын құруға арналған. Өнімділіктің мұндай сапалы секірісі SDH-ге қарағанда түбегейлі ерекшеленеді, мультиплекстеу әдісі-оптикалық талшықтағы ақпарат бір уақытта көптеген жарық толқындарымен беріледі. Әр толқын өзінің жеке ақпаратын алып жүреді, DWDM жабдықтары үшін оның қалай кодталғаны және деректерді беру үшін қандай протоколдар қолданылатыны маңызды емес – DWDM құрылғылары тек әр түрлі толқындарды бір жарық сәулесінде біріктірумен, сондай-ақ жалпы сигналдан оқшаулаумен айналысады. DWDM технологиясының арқасында талшықты-оптикалық байланыс желілерінің өткізу қабілеттілігін жаңа кабельдер салмай немесе әр талшыққа жаңа жабдық орнатпай-ақ бірнеше рет арттыруға болады. Талшықты-оптикалық желілерді құру кезінде қамтамасыз етілетін өткізу қабілеттілігінің үлкен өсуінен басқа, оптикалық деңгей телекоммуникациялық компаниялар үшін бұрыннан бар желілерде қолданылатын әртүрлі технологияларды бір нақты инфрақұрылымға біріктірудің жалғыз жолы болып табылады. Тығыз толқындық мультиплекстеу технологиясы байланыс және деректер қызметтерін ұсынатын компанияларға бұрыннан бар инфрақұрылымды барынша пайдалануға және ақпаратты беру жылдамдығына қажеттіліктердің өсуін толық қанағаттандыру мүмкіндігін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
Бүгінгі күні ITU-T ұсыныстарымен кварц талшықты жарық өткізгіштердің "мөлдірлігінің" бүкіл аймағы 1.1-суретте көрсетілген және 1.1-кестеде келтірілген бірқатар диапазондарға бөлінеді. Бастапқыда "мөлдірлік терезелері" толқын ұзындығының жоғалуына байланысты тар жергілікті минимумдарға жақын толқын ұзындығының учаскелерін түсінді: 850 нм (1-ші), 1310 нм (2-ші), 1550 нм (3-ші). Бірте-бірте кварц әйнегін тазарту технологиясының дамуымен 1260 нм-ден 1675 нм-ге дейінгі барлық шығындар аймағы қол жетімді болды. Жетекші өндірушілердің көпшілігінде DWDM жабдықтары бар, олар С диапазонында (1530-1565 нм) бір арнаның Ені 100 ГГц болатын 40 оптикалық арнаға дейін немесе Ені 50 ГГц болатын 80 оптикалық арнаға дейін мультиплекстеуге мүмкіндік береді. Бұл жағдайда бір оптикалық арнаның максималды сыйымдылығы 10 Гбит / с құрайды (STM деңгейі-64). L диапазонында (1570-1625 нм) оптикалық арналардың максималды саны 50 ГГц ені бойынша 160-қа жетуі мүмкін.
Кесте 1.1 бір режимді оптикалық талшықтарға арналған толқын ұзындығының спектрлік диапазондары
| Диапазонды белгілеу Туралы | Атауы | Толқын ұзындығының диапазоны, нм |
| O | негізгі | 1260-1360 |
| E | кеңейтілген | 1360-1460 |
| S | қысқа толқын | 1460-1530 |
| C | стандартты | 1530-1565 |
| L | ұзын толқын | 1565-1625 |
| U | өте ұзын толқын | 1625-1675 |
1.1 – сурет-Кварцты Жарық өткізгіштерге арналған негізгі "мөлдірлік терезелері".
C және L (C + L) диапазондарында бір уақытта 160 арналы DWDM жабдығын пайдаланған кезде оптикалық кабельдерге белгілі бір талаптар туындайды, атап айтқанда: C және L диапазондарындағы әлсіреу шамамен бірдей болуы керек. Сонымен, осы диапазондарда симметриялы әлсіреу сипаттамалары бар оптикалық кабельді пайдалану қажет. Мұндай кабельдер салыстырмалы түрде жақында жасалған. Көптеген жағдайларда операторлар C және L диапазондарында асимметриялық сипаттамалары бар кабельдерді пайдаланады. Сонымен, G. 652 ұсынымының талаптарына сәйкес келетін кабельдер үшін көрсетілген диапазондардағы әлсіреу айырмашылығы 0,02 дБ/км-ге жетуі мүмкін, бұл бір күшейткіш бөлімге есептегенде 2 дБ-ге дейін айырмашылық береді. Бұл жағдайда жабдықтың орналасуын есептеу үшін ең үлкен әлсіреуді алу керек, бұл таратқыш жабдықты жиі орнату қажеттілігіне әкеледі және сайып келгенде оның бағасын арттырады
Қазіргі уақытта нарықта түбегейлі жаңа, солитонды DWDM жүйелері пайда болды, бұл арналардың өткізу қабілетін және тарату ауқымын едәуір арттыруға мүмкіндік береді. Оптикалық солитонның негізгі қасиеті-дисперсиялық бұлыңғырлықсыз оптикалық импульстің таралу мүмкіндігі. Солитон-қарқындылығы бойынша модуляцияланған оптикалық импульс, ол спектрлік компоненттер арасындағы сызықтық емес өзара әрекеттесу арқылы талшықта тараған кезде оптикалық сигналдың өзгермейтін пішінін сақтайды. Сызықтық ортада оптикалық импульстің спектрлік компоненттері өзара әрекеттеспейді, бұл сигналдың дисперсиялық бұлыңғырлығына әкеледі. Спектрлік компоненттер арасындағы энергияны қайта бөлудің сызықтық емес әсерін ескере отырып, талшық бойымен таралатын сигналдың дисперсиялық бұлыңғырлануын болдырмауға болады. Бұл технология STM-256 (40 Гбит/с) сигналын ұзақ қашықтыққа беру үшін ең перспективалы болып көрінеді. Алайда солитон технологиясы оптикалық кабельдерге белгілі бір талаптар қояды, бұл оларды қолданыстағы желілерде толығымен ауыстыру қажеттілігіне әкелуі мүмкін.
Берілетін арналар санының ұлғаюы қолданыстағы талшықты-оптикалық байланыс желісі бойынша ақпарат беру көлеміне қажеттіліктің өсуімен біркелкі орындалуы мүмкін. Бұл жағдайда сапалы бақылау, есепке алу және өлшеу қажет: кері шағылысу, хроматикалық және поляризациялық режим дисперсиясы, соңғы уақытқа дейін ескерілмеген сызықтық емес әсерлер. Сондай-ақ оларды өтеу немесе азайту үшін шаралар қабылдау қажет. DWDM жүйелерінде жүйенің арналары арасындағы сызықтық емес өзара әрекеттесуге ерекше назар аудару қажет.
Тығыз толқындық мультиплекстеу технологиясында қандай проблемалар туындаса да, қолданыстағы технологиялардың ешқайсысы оны қазіргі уақытта толығымен алмастыра алмайтындығын атап өткен жөн. Мәскеу – Қазан цифрлық байланыс желісінің магистральдық учаскесінде спектрлік тығыздау технологиясын енгізу соңғысының тиімділігін арттыру үшін DWDM-ді TDM-мен қатар пайдалануға мүмкіндік береді.