Модернизация первичной сети связи

Ю.С. КАЧАНОВСКИЙ, начальник отдела технического управления сетями связи Московской дирекции

В условиях динамичного развития холдинга «РЖД», перехода к новой организационной структуре «по видам бизнеса», существенного расширения участков скоростного и высокоскоростного движения, а также развития автоматизации ряда технологических процессов возникает потребность в модернизации и обновлении всей транспортной инфраструктуры, в том числе и в области телекоммуникационных технологий. Модернизация первичной сети связи позволяет обеспечить не только потребности железнодорожного транспорта в качественно новых видах связи, но и в перспективе - организацию доходной деятельности путем оказания информационных услуг сторонним организациям.

На полигоне Московской дороги первый этап модернизации первичной сети связи осуществлен на базе современного оборудования Broad Gate (BG) производства ECI Telecom, которое сочетает в себе услуги Ethernet и SDH. В дальнейшем запланировано создание в общесетевом масштабе оптической транспортной платформы на базе технологий плотного мультиплексирования с разделением по длинам волн - DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) и неплотного мультиплексирования с разделением по длинам волн -CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing). Поэтапная модернизация даст возможность по мере необходимости многократно увеличить пропускную способность оптических линий без прерывания действующих связей.

Переход на платформу BG позволяет удовлетворить требования железнодорожного транспорта в области обеспечения современными средствами связи. Это оборудование обладает сверхвысокой масштабируемостью благодаря подключению модулей расширения к стандартным модулям BG, предоставляет Ethernet по сетям WAN/MAN. Высокая устойчивость трафика за счет резервирования основных аппаратных средств и трибутарной защиты обеспечивает повышение надежности и бесперебойности всех видов связи, применяемых при грузовых и пассажирских перевозках.

Модернизация первичной сети посредством внедрения оборудования BG обоснована с точки зрения экономии капитальных расходов, поскольку применяется значительно меньший объем оборудования и оптимально используется полоса пропускания. Кроме того, достигается снижение затрат на эксплуатацию в связи с экономически эффективной интеграцией Ethernet и SDH в одну платформу с единой системой управления. Вместе с передачей данных платформа ^G обеспечивает различные услуги Ethernet, реализуемые при использовании одного физического порта, функции приложений данных Layer 2, а также применение технологии EoS (Ethernet через SDH).

Для модернизации оборудования первичной сети связи на полигоне Московской дороги по распоряжению начальника дирекции связи была организована рабочая группа. В ее состав вошли не только специалисты ЦТУ Московской дирекции связи, но и Московско-Рязанского, Московско-Курского и Рязанского региональных центров связи, в зоне ответственности которых проводился монтаж оборудования BG. Возглавили рабочую группу начальник центра технического управления сетью связи (ЦТУ) и его заместитель. Деятельность группы координировалась специалистами инженерно-технической службы аппарата управления ЦСС и главным инженером Московской дирекции связи.

Первоначально участники группы в составе инженеров ЦТУ А.С. Романий и Д.А. Чередниченко совместно с главным инженером Московско-Рязанского РЦС Е.А. Новиковым занимались получением оборудования, принятием его на баланс дирекции связи, контролировали комплектацию согласно проекту, выполняли полное документальное сопровождение.

Затем в здании Управления Московской дороги был смонтирован опытный стенд для настройки и тестирования оборудования, закрепления навыков по его эксплуатации. Стенд состоял из линейки мультиплексоров, соединенных оптическим волокном. После тестирования оборудования централизованно была проведена конфигурация мультиплексоров для каждого узла связи. Кроме этого, параллельно с настройкой рабочая группа координировала выполнение ремонтно-восстановительной бригадой монтажа мультиплексоров.

Большое внимание было уделено обучению эксплуатационного персонала. Оно проводилось в три этапа. На первом, вводном этапе рассматривались технологии в области телекоммуникаций, касающиеся построения первичных сетей связи, их топология и преимущества. На втором -обсуждались вопросы монтажа и первоначальной настройки оборудования производства ECI Telecom. Третий этап обучения состоял из двух частей, одна из которых включала занятие с эксплуатационным персоналом по теме «Техническое обслуживание мультиплексоров», другая - занятия с персоналом центра технического управления сетью связи и центров технического обслуживания по теме «Работа в системе управления LightSoft, мониторинг и управление модернизированной сетью связи». Много сил на обучение потратили начальники ЦТО Е.А. Федорова, А.А. Слюняев, С.С. Прудникова и Н.В. Поляк.

Заключительным этапом работ стала организация опытной эксплуатации модернизированного участка первичной сети связи. Специалистами рабочей группы А.С. Романий и Ю.В. Валуевой были сформированы тестовые потоки, проведена проверка резервирования потоков Е1 и маршрутизации сегментов первичной сети связи. С помощью приборов Bercut выполнены специальные измерения первичного цифрового тракта, параметров тракта уровня STM-16 согласно рекомендациям Международного союза электросвязи по группе телекоммуникаций МСЭ-Т. По результатам измерений было принято решение о переводе нагрузки на модернизированную первичную сеть связи.

Таким образом, по итогам первого этапа модернизации была увеличена пропускная способность волоконно-оптических линий связи, созданы предпосылки для реконструкции сети синхронной цифровой иерархии за счет применения технологии мультиплексирования с разделением по длинам волн (WDM). При этом следует отметить, что аппаратура BG производства ECI Telecom открывает новые возможности также для модернизации других сетей и систем. Благодаря слаженной и профессиональной работе связистов полигон Московской дороги перешел на качественно новый уровень технического развития в области телекоммуникационных технологий.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Территория субъекта Российской Федерации, кроме Москвы и Санкт-Петербурга, включает несколько сельских административных районов. В границах территории каждого такого района создаются сельские сети электросвязи. Доминирующую роль в телекоммуникационной системе административного района играет сельская телефонная сеть (СТС).

С развитием как экономики страны в общем, так и административных районов в частности, вопрос о замене устаревшего оборудования и увеличении емкости сельских АТС в последние годы встал наиболее остро. С подъемом сельского хозяйства и развитием мелких фермерских хозяйств уже сейчас появляется спрос на услуги телефонной связи. Многие фермеры и хозяйства уже имеют свои компьютеры, факсы и как следствие, возникают вопросы о их некачественной работе. Причина - невозможность обеспечения надлежащего качества каналов из за морально и физически устаревшего оборудования, станционных и линейных сооружений.

Модернизация сельской телефонной сети, так же как и ее дальнейшее развитие требует значительных капиталовложений. В тоже время действующая система тарификации услуг не обеспечивает операторам электросвязи возмещение расходов, связанных с расширением, модернизацией и эксплуатацией местных телефонных сетей, особенно в сельской местности, что снижает темпы их развития и не позволяет в полной мере осуществлять мероприятия по улучшению качества услуг.

Важнейшим перспективным направлением развития сельской связи является создание цифровой сети общего пользования. Она должна обеспечить пользователям разговорные тракты высокого качества для осуществления разговоров и обмена различными видами документальных сообщений. Совершенствование телефонной связи позволит перейти к качественно новому уровню обслуживания потребителей. Абонент получит возможность пользоваться большим количеством новых услуг, а так же сможет сам управлять предоставляемыми услугами, заказывать их на определенное время, изменять по своему усмотрению некоторые параметры обслуживания.

Но при планировании плана модернизации необходимо учитывать, что в России сельские административные районы могут существенно различаться по тем характеристикам, которые прямо или косвенно определяют принципы построения телекоммуникационной системы. В частности, занимаемая ими площадь и численность населения могут различаться на порядок и даже более. Географические и климатические условия также отличаются большим многообразием. Наконец, весьма ощутимы различия в уровне и темпах экономического развития отдельных сельских административных районов России.

В связи с таким положением дел, бессмысленно искать универсальные решения, позволяющие по единому плану эффективно развивать телекоммуникационные сети во всех сельских административных районах Российской Федерации. Но можно сформулировать общие направления развития телекоммуникационных сетей в сельской местности. Этот вопрос составляет основную цель данной работы.

1. Существующая система электросвязи в сельской местности

Система автоматической электросвязи в сельской местности начала формироваться в начале 50-х годов. В СТС появились первые автоматические телефонные станции (АТС). Это были релейные станции на 40 и 80 номеров. С 1957 года развитие СТС осуществлялось за счет внедрения декадно-шаговых АТС. В 1962 году началось внедрение сельских координатных АТС, которые стали устанавливаться на всех уровнях иерархии СТС. Основу транспортных сетей в сельской местности долгое время составляли воздушные линии. Более того, до 50-х годов часто использовались так называемые однопроводные цепи. Позднее стали использоваться кабели связи, а затем и радиорелейные линии (РРЛ).

Вся система сельской связи была ориентирована, в первую очередь, на поддержку производственных процессов в колхозах, совхозах и им подобных институтах централизованной советской экономики. Недостатки существующей системы сельской связи, в значительной мере, обусловлены тем, что она не может гибко приспосабливаться к изменяющимся условиям экономической и социальной жизни сельских жителей. Один из характерных примеров - использование сельских АТС малой емкости, фактически выполнявших роль учрежденческих станций. Было бы неверно трактовать все недостатки системы сельской связи как следствие централизованной экономики. Не менее существенны технические просчеты. Характерные примерами - использование нестандартных систем сигнализации и специфических процедур обработки вызовов в СТС.

Рассмотрим типичную структуру сельской телефонной сети, которая изображена на первом рисунке.

Главный элемент СТС - центральная станция (СТС). Она устанавливается в каждом районном центре. ЦС также входит в состав коммутационных станций городской телефонной сети (ГТС) районного центра (именно такая ситуация показана на первом рисунке). В некоторых случаях ЦС является единственной АТС в ГТС районного центра. Иногда, вместо ЦС, устанавливаются узел сельско-пригородной связи (УСП), отличающийся от ЦС тем, что он не содержит абонентскую емкость.

В ЦС включаются сельские оконечные станции (ОС). Различают два способа их включения: непосредственно и через узловые станции (УС). На первом рисунке показаны две УС. Через УС1 в ЦС включены ОС2 и ОС3. Через УС2 в ЦС включаются три станции - ОС8, ОС9 и ОС10. Каждая УС может устанавливать транзитные коммутируемые соединения между включенными в нее ОС.

ЦС обеспечивает организацию междугородной связи для абонентов СТС и ГТС районного центра. Для этого она связана каналами внутризоновой связи с автоматической междугородной телефонной станцией (АМТС), которая расположена в административном центре субъекта Федерации.

Затраты на построение и техническое обслуживание СТС в значительной мере определяются поверхностной плотностью размещения потенциальных абонентов. В скандинавских странах типичная величина поверхностной плотности населения составляет 1000 абонентов на один квадратный километр. Для российских регионов эта величина лежит в диапазоне 2,2 (Восточно-Сибирский экономический район) - 62,8 (Центральный экономический район). Эти оценки позволяют сделать два вывода. Во-первых, затраты на построение современных сельских сетей электросвязи в России будут, в среднем, превышать общемировой уровень. Во-вторых, эти затраты могут существенно колебаться для различных регионов России.

Важнейшим показателем развития телекоммуникационной системы считается величина телефонной плотности. В российской статистике она часто именуется «обеспеченностью населения телефонными аппаратами». Обычно телефонная плотность измеряется численностью основных телефонных аппаратов (ОТА) на 100 жителей, а в России - на 100 семей.

По официальным статистическим данным к началу 1998 года телефонная плотность в российских городах составляла 49,2 ОТА на 100 семей. В сельской местности эта величина была существенно ниже - 19,8 ОТА на 100 семей. Емкость ГТС (24,0 млн. номеров) также заметно превышала аналогичную величину для СТС (4,2 млн. номеров). В российских городах более 76% всех ОТА установлено в жилых помещениях. Для сельской местности эта величина составляет 64%.

Интересны статистические данные по численности городских и сельских АТС. В составе ГТС эксплуатировалось 7,5 тысяч АТС, а для построения СТС было использовано примерно 27 тысяч станций. Это означает, что средняя величина емкости городской АТС составляла 3200 номеров, а сельской АТС - 156 номеров. В перечень городских станций входят АТС малой емкости, расположенные в поселках городского типа, а в некоторых случаях и концентраторы. Если для ГТС не учитывать подобные виды коммутационного оборудования, то средняя величина емкости городской АТС составит порядка 8000 номеров, а для СТС приведенную выше оценку можно считать стабильной.

Значительная часть технических средств, используемых в системе сельской связи, морально и физически устарела. В частности, порядка 90% сельских АТС - это координатные станции. Правда, в сельской местности практически нет представителей более старого типа коммутационного оборудования - декадно-шаговых АТС. Для большинства СТС характерно низкое использование монтированной емкости коммутационного оборудования. В среднем, по России эта величина составляет около 80%.

Вся система сельской связи нуждается в существенной модернизации. Как будет протекать этот процесс, если учесть жесткие финансовые ограничения и сложности технического характера? Дать простой ответ на этот вопрос невозможно.

Несколько проще представить на обсуждение ряд сценариев, по которым будет осуществляться модернизация сетей электросвязи в сельской местности.

2. Модернизация существующих САТС на основе внедрения цифровых технологий

Модернизация существующих сельских АТС (САТС) проводится с целью улучшения качества связи при минимальных капитальных вложениях и сводится, в основном, к замене оборудования с наименьшей степенью надежности. Кроме того, производится замена аналоговых систем передачи на цифровые, в результате чего межстанционный обмен осуществляется по каналам ИКМ-30 или ИКМ-15, вводится автоматический учет стоимости соединений (АПУС), оборудование диагностики САТС, внедряется или заменяется аппаратура автоматического определения номера (АОН).

Однако модернизация существующих САТС не решает таких важных проблем, как увеличение номерной емкости и внедрение новых видов услуг - традиционных (местная и междугородная телефонная связь, экстренные, заказные и информационно справочные службы, ДВО, услуги ISDN) и порожденных новыми технологиями (передача данных, доступ в Интернет). Для решения этих проблем необходимо внедрение на СТС нового поколения цифровых АТС, а также построение абонентской сети доступа и высокоскоростных первичных сетей.

Рассмотрим основные этапы цифровизации СТС.

Первый этап

Внедрение первых цифровых САТС на существующих телефонных сетях России началось в 90-х годах прошлого века. В связи с тем, что цифровая САТС должна обеспечивать взаимодействие со всеми существующими на СТС типами телефонных станций, а также с организованными на территории сельского района ведомственными и коммерческими сетями (которые как правило включаются в СТС на правах УПАТС), к ней предъявляются требования наличия значительного набора интерфейсов и протоколов сигнализации, используемых на телефонной сети общего пользования и перечисленных в табл. 1 - 3.

Таб. 1 Перечень межстанционных интерфейсов САТС

		Интерфейс	Примечание
Интерфейсы с цифровыми СЛ
		2048 кбит/с	обязательный тип
		1024 кбит/с	необязательный тип
Интерфейсы с аналоговыми СЛ
		4-х, 6-и, 8-и проводной интерфейс с системами передачи	необязательный тип
		интерфейс с физическими 3-х проводными соединительными линиями	необязательный тип только для взаимодействия с существующими на сети электромеханическими станциями

Принятая для построения СТС радиальная (одноступенчатое построение) или радиально узловая (одно-двухступенчатое построение) структура предполагает наличие следующих типов станций, различающихся способом включения и выполняемыми функциями:

Центральных станций (ЦС);

Узловых станций (УС);

Оконечных станций (ОС);

Узлов сельско-пригородной связи (УСП).

Кроме того в СТС могут включаться (как правило на правах УПАТС) ведомственные и коммерческие сети, организованные на территории сельского района.

В ЦС, УС и ОС включаются абоненты с использованием аналоговых абонентских линий, линий ЦСИО базового и первичного доступа, интерфейса V5. ЦС устанавливается в районном центре и выполняет одновременно функции телефонной станции райцентра и транзитного узла СТС. В ЦС включаются соединительные линии от УС (при двухступенчатой схеме построения сети) и соединительные линии от ОС, а так же заказно-соединительные (ЗСЛ) и соединительные линии междугородные (СЛМ) от АМТС. ЦС обеспечивает установление оконечных и транзитных соединений между абонентами местной (сельской) телефонной сети. Через ЦС осуществляется связь абонентов сельского района с МТС, АМТС и спецслужбами райцентра.

В зависимости от емкости ГТС райцентра в качестве ЦС использовались либо станции сельского типа (при емкости ГТС до 2-х - 4-х тысяч №№), либо станции городского типа (при емкости ГТС 4 - 20 тысяч №№).

УС используются только при радиально-узловом построении сети и устанавливается в любых населенных пунктах сельского района. В УС включаются соединительные линии от ОС, других УС и от ЦС. Через УС осуществляется установление оконечных и транзитных соединений:

Транзитные соединения между включенными в нее ОС,

Транзитные соединения между включенными в нее ОС и ЦС или другими УС (при наличии поперечных направлений на уровне УС),

Оконечные соединения абонентов самой УС с абонентами данной СТС.

ОС устанавливается в любых населенных пунктах сельского района. В ОС включаются соединительные линии от ЦС, от УС своего узлового района, а также от других ОС и УС (для организации поперечных направлений).

К сельским станциям также относятся узлы сельско-пригородной связи (УСП) предназначенные для организации транзитной связи на комбинированных (сельско-пригородных) местных телефонных сетях.

УСП используется в тех случаях, когда емкость телефонной сети райцентра достаточно велика и не может быть обслужена одной ЦС. В этом случае в райцентре организована районированная телефонная сеть и УСП включается в нее в качестве транзитного узла. УСП обеспечивает связь как между станциями СТС, так и станций СТС со станциями ГТС. Через УСП должна обеспечиваться исходящая и входящая междугородная связь абонентов СТС, а в некоторых случаях и абонентов ГТС. Через УСП должна обеспечиваться связь абонентов со спецслужбами.

На СТС возможно организации поперечных связей меду имеющими между собой тяготение станциями одного сельского района (т.е. включенных в одну ЦС или УСП):

Между различными ОС одного узлового района,

Между различными УС одного сельского района,

Между ОС разных узловых районов,

Между ОС и УС разных узловых районов

Одноступенчатая схема построения СТС (без УС) повышает надежность и ускоряет установление соединения и следовательно является более перспективной. Двухступенчатое построение допускается при условии технико-экономической целесообразности узлообразования.

Необходимо отметить, что реализация интерфейсов и систем сигнализации, обозначенных в таблицах 1 и 2 как "обязательные", необходима для получения сертификата, дающего право использования на ВСС России. Как видно из таблиц для получения сертификата обязательно и достаточно наличие только одного типа межстанционного интерфейса и одного типа межстанционной сигнализации - ОКС№7 по цифровым (2048 кбит/с) СЛ.

Иначе обстоит дело с реальным включением станций в СТС. Согласно требованиям нормативных документов, например "Нормы технологического проектирования (НТП)" РД 45.120-2000, между вновь вводимыми цифровыми станциями на СТС при наличие между ними более одного тракта ИКМ должна использоваться сигнализация ОКС№7. Во всех остальных случаях применение системы сигнализации ОКС№7 необязательно или вообще невозможно. При взаимодействии вновь устанавливаемой и уже существующими цифровыми САТС ОКС№7 внедряется после замены версии на действующих цифровых станциях. На СТС в отличие от ГТС возможны несколько переходов аналог-цифра-аналог и нередки случаи, когда между двумя цифровыми станциями нет "сквозного" стандартного тракта ИКМ или цифровые станции подключаются к СТС с использованием аналоговых интерфейсов.

К преимуществам использования сигнализации ОКС№7 на СТС следует прежде всего отнести возможность организации двусторонних соединительных линий, а так же поддержки сложившихся алгоритмов обслуживания и требований операторов связи. Выбор системы сигнализации для взаимодействия вновь устанавливаемой АТС с другими станциями определяется главным образом реальной проектной прагматикой той СТС на которой будет устанавливаться цифровая САТС.

Названный в таблице 2 протокол сигнализации по 2ВСК двусторонних универсальных СЛ позволяет организовывать двусторонние универсальные соединительные линии с использованием трактов систем передачи как с двумя выделенными сигнальными каналами, так и с одним выделенным сигнальным каналом, в этом случае второй сигнальный канал организуется в полосе частот разговорного канала на частоте 2600 Гц.

Комплекты двухсигнального кода были разработаны для сельских станций типа АТСК-50/200, АТСК- 50/200М и АТСК-100/2000 и позволяли организовать взаимодействие станций данного типа между собой и со станциями следующих поколений (с квазиэлектронными и электронными) по двухсторонним универсальным СЛ, но при внедрении АТСК-50/200, АТСК-50/200М и АТСК-100/2000 их в основном оборудовали комплектами индуктивного кода как более дешевыми, а так же с целью обеспечения взаимодействия с уже существовавшими тогда автоматическими станциями предыдущих поколений (АТС-50/100, АТС-ВРС-20М, АТС-10/40, АТС-40/80).

Способ передачи номера вызываемого абонента многочастотным кодом методом "импульсный челнок" применим на СТС только для взаимодействия электронных/квазиэлектронных станций между собой и с ЦС, УСП координатной системы городского типа (АТСК, АТСКУ) или электронной/квазиэлектронной. Во всех остальных случаях, то есть при взаимодействии между наиболее распространенными на СТС станциями АТСК-50/200, АТСК-100/2000, передача номера вызываемого абонента осуществляется декадным кодом.

Практически повсеместно на СТС реализованы функции АОН с использованием сигнализации многочастотным кодом методом "без интервальный пакет" для обеспечения автоматической междугородной связи и вызова служб местной телефонной сети без использования процедуры набора собственного номера.

К САТС, используемым в качестве ЦС, УСП дополнительно предъявляются требования по взаимодействию с АМТС по ЗСЛ и СЛМ внутризоновой сети, с МТС райцентра и с информационно справочными, заказными и экстренными службами сельского административного района, что может потребовать наличия следующих дополнительных протоколов и интерфейсов:

Линейная сигнализации на частоте 2600 Гц по цифровым или по физическим четырех проводным (стык С11) ЗСЛ, СЛМ;

3-х проводные физические соединительные линии (СЛМ) для подключения к МТС;

Многочастотный код методом "Импульсный пакет" для передачи сигналов управления по ЗСЛ на АМТС.

Требования по надежности, предъявляемые к ЦС и УСП должны быть выше, чем к ГАТС, поскольку выход из строя ЦС и УСП приведет абонентов СТС к потере возможности установления как внешних соединений, так и значительной части соединений в пределах самой СТС.

В связи с тем, что на СТС до сих пор сохраняется необходимость полуавтоматической связи, ЦС должна обеспечивать возможность взаимодействия с МТС райцентра. Существующее МТС райцентра целесообразно заменить на электронное оборудование рабочих мест телефонистов, входящее в состав ЦС или поставляемое отдельно и подключающееся к ЦС по тракту ИКМ.

Сельские АТС в отличие, например, от учрежденческой станции должны поддерживать функции учета стоимости для 100% абонентов. Функции СОРМ обязательны для сельских цифровых АТС кроме возможно ОС емкостью менее 200-300 №№.

К специфическим процедурам обслуживания вызовов на ТфОП России можно отнести:

Приоритет междугородных вызовов, поступающих по междугородным соединительным линиям (СЛМ) над местными, для обеспечения которого САТС должна иметь возможность: подключения междугородной телефонистки к занятому абоненту; обеспечить возможность отказа вызываемого абонента от местного соединения в пользу междугородного; обработки повторного вызова от междугородной телефонистки; освобождения соединения установленного по СЛМ только со стороны междугородной станции.

Определение категории и номера вызывающего абонента и передача их при исходящих соединениях в составе информации АОН по запросу от входящей стороны (от АМТС, от УСС функции которого может выполнять ЦС, от АТС местной сети).

В соответствие с требованиями ВСС России САТС должна обеспечивать возможность включения:

Телефонных аппаратов индивидуального пользования (обычный абонент);

Индивидуальных абонентских линий учреждений или предприятий (максимальная нагрузка до 0,15 Эрл/АЛ);

Таксофонов местной связи одностороннего и двухстороннего действия;

Таксофонов междугородной телефонной связи;

Таксофонов для связи с платными службами Сервис;

Районных переговорных пунктов с серийным исканием по входящей связи для ведения междугородных и внутризоновых переговоров;

Устройств передачи данных, для которых соединение устанавливается по телефонному алгоритму;

Оконечной цифровой установки ЦСИО;

Линии от малых АТС, подключаемых к станции на правах абонента;

Линий прямых абонентов (абонентские удлинители);

На правах абонентских линий должны подключаться и другие абонентские тракты, например, каналы систем передачи, радиоканалы и др.

Кроме САТС на селе находят применение системы оперативно-диспетчерской связи и УПАТС. Сегодня большинство существующих аналоговых пультов связи морально устарело и физически изношены. Современные цифровые станции приняли на себя часть нагрузки оперативной связи. Системы оперативно-диспетчерской связи имеют различные модификации: от простых систем типа "директор-секретарь" до сложных, отличающихся гибкостью и большим количеством дополнительных функций.

Рассмотрим некоторые возможные стратегии цифровизации сельских сетей, их преимущества и недостатки.

Стратегия цифровизации с сохранением старой ЦС

В реальных проектах цифровизация СТС часто осуществляется "снизу" и предполагает в первую очередь замену ОС или УС на цифровые, в то время как оператора связи в качестве ЦС или УСП по ряду причин устраивает существующая станция:

* ЦС расположена в крупном населенном пункте и проблемы ее техобслуживания и эксплуатации решаются проще, чем для станций, расположенных в небольших населенных пунктах;

* в связи с повышенными требованиями к надежности в качестве ЦС/УСП операторы хотят видеть продукцию известных отечественных или иностранных производителей;

* замена ЦС/УСП потребует значительных капиталовложений.

Для реализации такого варианта ("снизу") на начальных этапах цифровизации требуется поддержка цифровыми ОС значительного набора упоминавшихся выше интерфейсов и протоколов межстанционной сигнализации существующих аналого-цифровых телефонных сетей или, в крайнем случае, использование конвертеров сигнализации.

Стратегия цифровизации с заменой старой ЦС

Цифровизация "сверху" предполагает в первую очередь замену ЦС и создание наложенной цифровой сети (а в перспективе и сети ОКС-7) в рамках СТС. Данный вариант может быть реализован как демонтажем старой электромеханической ЦС, так и переводом аналоговой ЦС в ранг УС. Для этого необходимо осуществить ввод новой цифровой ЦС или перевод в ранг ЦС существующей цифровой УС, если она удовлетворяет всем требованиям (по емкости с учетом перспективы развития, набору протоколов сигнализации) и имеет сертификат соответствия, разрешающий ее использование в качестве ЦС. В качестве временного варианта допускается одновременная работа двух ЦС: подлежащей демонтажу и вновь вводимой.

В случае перевода бывшей аналоговой ЦС в ранг УС не возникает необходимости поддержки вновь вводимой цифровой ЦС значительного перечня интерфейсов и протоколов межстанционной сигнализации существующей аналого-цифровой сети.

Все функции взаимодействия с существующей сетью (согласование интерфейсов и протоколов межстанционной сигнализации) ложатся на бывшую ЦС (теперь УС), которая взаимодействует с вновь вводимой цифровой ЦС по цифровым СЛ (2048 кбит/с) с линейной сигнализацией по 2ВСК.

Вновь вводимые цифровые ОС включаются в новую ЦС. УС и ОС ранее включавшиеся в старую ЦС с использованием цифровых трактов постепенно могут быть переключены во вновь вводимую ЦС. При этом комплекты ИКМ-30 освобождаются для последующего использования. Однако при таком варианте может потребоваться увеличение количества соединительный линий в существующей части СТС, поскольку после перевода старой ЦС в ранг УС включенные в нее УС должны использоваться как ОС или быть переключены в качестве УС во вновь вводимую ЦС.

В случае демонтажа старой электромеханической ЦС существующие УС и ОС должны быть переключены в новую цифровую. Это можно осуществить: * заменой цифровых систем передачи (ЦСП) с нестандартными скоростями (ИКМ-12, ИКМ-15) и аналоговых систем передачи (АСП) на стандартные ЦСП со скоростью передачи 2048 кбит/с, а также некоторых комплектов соединительных линий в существующих электромеханических станциях или индивидуальных комплектов в системах передачи (ИКМ-30), если такая замена оправдана с точки зрения технико-экономической целесообразности;

* сохранением существующих систем передачи и межстанционной сигнализации, если вновь вводимая ЦС поддерживает существующие на сети интерфейсы и протоколы;

* использованием соответствующих конвертеров сигнализации.

Возможности варианта с использованием конвертеров сигнализации ограничиваются необходимостью установки дополнительного типа оборудования, что увеличивает стоимость и снижает надежность, а также наличием требуемых конвертеров сигнализации, имеющих сертификат соответствия Минсвязи России.

Сегодня именно это решение является наиболее оптимальным.

Второй этап

Следующим этапом цифровизации СТС можно считать появление обязательных требований, касающихся реализации и внедрения функций ОКС-7, ISDN, СОРМ и 100 % учета стоимости.

К преимуществам использования сигнализации ОКС-7 на СТС прежде всего следует отнести возможность организации двусторонних соединительных линий, а также поддержки сложившихся алгоритмов обслуживания и требований операторов связи.

Согласно требованиям нормативных документов, сигнализацию ОКС-7 требуется обязательно использовать при наличии между САТС двух и более трактов ИКМ.

Если для подключения ОС (УС) используется только один и менее трактов ИКМ (несколько ОС включаются в один тракт ИКМ), для межстанционной связи используется один из перечисленных в табл. 2 типов сигнализации с ВСК. Кроме того, на СТС допускается возможность нескольких переходов "аналог-цифра-аналог", что в ряде случаев делает невозможным (в ближайшей перспективе) внедрение ОКС-7 и СОРМ до замены морально устаревших аналоговых систем передачи на цифровые, а иногда и до замены среды передачи (воздушные линии связи на кабельные).

Таб. 2 Перечень протоколов межстанционной сигнализации САТС

	Сигнализация	Примечание
	ОКС№7 (MTP, ISUP)	Обязательный тип
Необязательные для реализации типы сигнализации
Линейные сигналы
	По 2ВСК односторонних СЛ с раздельным использованием для местных и междугородних соединений	двусторонние универсальные СЛ только на участках ОС-ЦС, ОС-УС, только для взаимодействия с существующими на сети электромеханическими станциями только на участке АМТС - ЦС/УСП
	По 2ВСК двусторонних универсальных СЛ
	по 1ВСК Индуктивным кодом
	по 1ВСК кодом "Норка"
	батарейным способом по физическим трех проводным СЛ
	На частоте 2600 Гц
Сигналы управления
	декадный код	при установлении соединения к АМТС
	"импульсный челнок"
	"безинтервальный пакет" (функции АОН)
	"импульсный пакет"

Функции СОРМ и ОКС-7 обязательны для реализации в цифровых САТС. Единственным типом САТС, где они по-видимому не будут востребованы, являются ОС емкостью менее 200 - 300 номеров, поскольку для подключения таких станций как правило не требуется более одного тракта ИКМ-30.

Необходимо отметить, что с середины 90-х годов обязательным, предъявляемым к цифровым САТС требованием стала поддержка функции учета стоимости для 100 % абонентов.

Перечень интерфейсов абонентского доступа цифровой САТС с функциями ISDN приведен в табл. 3.

Таб. 3 Перечень интерфейсов абонентского доступа САТС

Система сигнализации абонентского доступа DSS-1 имеет большие перспективы при подключении оборудования сети абонентского доступа или УПАТС с функциями ISDN к опорной АТС, но неприемлема для подключения ОС или УС, хотя часто емкость ОС меньше емкости малых УАТС. Эти ограничения вызваны тем, что:

* при установлении входящего соединения невозможно обеспечить приоритет соединения, установленного междугородной телефонисткой, над местным соединением согласно вышеописанным требованиям;

* при установлении исходящего соединения от абонента в сообщении SETUP возможна передача номера вызывающего абонента, но не предусмотрена передача категории, что делает невозможным определение типа абонентской линии (индивидуальная, таксофоны, переговорные пункты и т. д.) для определения права выхода абонента на автоматическую зоновую, междугородную и международные сети.

В соответствии с требованиями ВСС России САТС должна обеспечивать возможность включения:

* телефонных аппаратов, как индивидуального пользования, так и учреждений или предприятий (максимальная нагрузка до 0,15 Эрл/АЛ), малых АТС, подключаемых к станции на правах абонента;

* таксофонов местной связи, междугородной связи, связи с платными службами;

* районных переговорных пунктов с серийным исканием по входящей связи;

* устройств передачи данных, для которых соединение устанавливается по телефонному алгоритму;

* оконечной цифровой установки ISDN;

* линий прямых абонентов (абонентские удлинители).

На правах абонентских линий должны подключаться и другие абонентские тракты, например, каналы систем передачи, радиоканалы и др.

Согласно требованиям утвержденных нормативных документов, для вновь вводимых цифровых сельских (и городских) станций процедуру обработки входящего междугородного вызова по СЛМ предполагается реализовывать без проключения разговорного тракта между занятым абонентом и междугородной телефонисткой аналогично дополнительной услуге Call Waiting. При этом для информирования абонента о новом (междугородном) вызове должен использоваться акустический сигнал "Уведомление", а для оповещения телефонистки о занятости абонента, кроме линейного сигнала "Абонент занят" - акустический сигнал "Ожидание", который передается цифровой станцией по СЛМ.

Третий этап

Рассуждая о факторах, влияющих на тенденции и перспективы эволюции САТС, нельзя не упомянуть о значительной протяженности и малой емкости линий и каналов, как на участке абонентского доступа, так и межстанционных. На СТС основная часть станций имеет емкость не менее 200 номеров. Среднее расстояние между АТС составляет от нескольких десятков километров в европейской части страны до сотен в Сибири и на Дальнем Востоке.

Состояние сельской первичной сети характеризуется:

* дороговизной и дефицитом линий и каналов;

* возможностью нескольких переходов аналог-цифра-аналог;

* повсеместным использованием морально устаревших ЦСП с нестандартными скоростями, например ИКМ-12, ИКМ-15 и АСП.

Существовавшие принципы построения СТС сохранялись и на начальных этапах цифровизации. Это связано, в основном, с высокими затратами на создание и эксплуатацию цифровой первичной сети и малым тяготением между собой станций, установленных в различных населенных пунктах сельского района. Из этого можно сделать вывод, что цифровизация сельской связи помимо замены коммутационного оборудования потребует модернизации первичной сети с использованием современных систем передачи.

Расширение емкости первичной сети может осуществляться как заменой устаревших систем передачи на современные с использованием существующих металлических воздушных или кабельных пар, так и организацией новых линий связи и средств доступа.

При отсутствии металлических пар создание межстанционных СЛ может осуществляться:

* прокладкой новых линий (в основном волоконно-оптических);

* организацией радиорелейных линий связи (РРЛ).

Современные проводные системы передачи, использующие эффективные методы линейного кодирования, позволяют организовать большее число каналов по тем же физическим парам, чем существующие АСП и ЦСП, с уменьшением длины переприемного участка (с установкой дополнительных регенераторов).

Широкое распространение должны получить системы передачи, обеспечивающие возможность подключения коммутационного оборудования с использованием широко применяющегося в телефонии цифрового интерфейса со скоростью передачи 2048 кбит/с, регламентируемого Рекомендацией МСЭ-Т G.703.

Этот интерфейс предусматривает различные варианты деления на кадры (фреймы), в частности, в соответствии с Рекомендацией G.704 или ISDN PRA (NT1). В зависимости от условий и модификации возможно обеспечить передачу цифрового потока со скоростью 2048 кбит/с с использованием трех, двух или одной существующей физической пары.

В условиях СТС вместо дорогостоящих электрических кабелей и воздушных линий связи целесообразно использовать волоконно-оптические кабели (ОК), разработанные специально для СТС и внутризоновой связи.

Как правило, они имеют двух- или четырехволоконную конструкцию. Механические характеристики соответствуют условиям прокладки ОК в грунт, телефонную канализацию и подвески на опорах. Использование ОК позволяет реализовывать СЛ длиной до 100 км и более без промежуточных регенераторов, передавать значительные объемы информации и помимо услуг телефонной связи делает доступными любые другие услуги связи с организацией в перспективе интегральной информационной сети.

В условиях роста цен на цветные металлы, а следовательно, и кабели, все больший вес стала приобретать радиорелейная связь. Наличие на СТС большого количества малонаселенных и труднодоступных мест диктует необходимость использования радиорелейных линий связи (РРЛ), что зачастую не только экономически целесообразно, но и является единственно возможным решением. Применение РРЛ практически не имеет альтернативного решения в случаях необходимости преодоления различных природных преград (в первую очередь водных). Имеющиеся сегодня радиорелейные станции малой и средней емкости обеспечивают пропускную способность до 34 Мбит/с и позволяют передавать один или несколько цифровых потоков со скоростью 2048 и 8448 кбит/с. Другая важная тенденция в современных цифровых РРС малой емкости - возможность оперативной перестройки рабочих волн РРЛ потребителем.

Развитие сети абонентского доступа может осуществляться внедрением:

* современных малоканальных или многоканальных (с трактами ИКМ-30) цифровых систем передачи с использованием существующих физических пар абонентских линий;

* систем беспроводного (радио) доступа.

В современной связи значительную часть стоимости составляют многие метры медных кабелей от ближайшей АТС к индивидуальным потребителям (так называемая "проблема последней мили").

Представленные на сегодняшнем рынке цифровые системы передачи для абонентского доступа, работающие по существующим физическим парам, позволяют подключать к САТС от нескольких единиц до нескольких десятков абонентов.

Радиодоступ. В последние годы российский рынок стремительно заполняется различными системами абонентского радиодоступа как отечественного, так и импортного производства, чему способствует, с одной стороны, развитие технологий беспроводной связи и резкое снижение ее стоимости, а с другой, географические аспекты российских сельских телефонных сетей.

Существует также ряд систем с емкостью до нескольких сотен абонентов, предназначенных для организации учрежденческого беспроводного абонентского доступа. Оборудование абонентского радиодоступа подключается к ТфОП с использованием приведенных в табл. 3 интерфейсов. В настоящее время многие компании предоставляют возможность подключения с помощью интерфейса V5.

Возможны также варианты подключения оборудования абонентского радиодоступа к ТфОП через промежуточную УПАТС. Наибольшее распространение системы фиксированного беспроводного доступа получили в сельской местности и в районах со слаборазвитой коммуникационной инфраструктурой.

Четвертый этап

Обострившиеся конкуренция в сфере коммуникаций побуждает операторов связи искать пути более быстрого внедрения новых услуг и снижения их себестоимости путем замены устаревшего оборудования. В качестве примера можно привести обсуждаемую в последнее время идею "Интернет в село".

Перспективная сельская сеть предполагает:

* использование цифровых станций большей емкости в сочетании с необслуживаемыми абонентскими выносами, которые частично или полностью будут заменять сельские ОС;

* расширение сети абонентского доступа с широким использованием как проводного, так и беспроводного (радио) доступа, имеющего большие потенциальные возможности при развитии связи в сельской местности;

* по возможности, переход от радиально-узловой к радиальной (одноуровневой) структуре телефонной сети с включением ОС и оборудования абонентского доступа преимущественно непосредственно в ЦС с организацией новых и расширением существующих поперечных связей между остающимися ОС.

Типовое решение предполагает наличие в райцентре современной ЦС или УСП, создание условий для организации стандартного цифрового доступа, по возможности, в любой точке СТС. В ближних к райцентрам населенных пунктах сельские ОС заменяются выносами емкости расположенных в райцентрах ЦС и УСП.

В границах района формируется по сути единая сеть, с единой нумерацией, одинаковым набором предоставляемых услуг и едиными нормативами качества обслуживания. Вопросы контроля и эксплуатации, предоставления перспективных услуг, начисления оплаты и расчета с абонентами решаются в едином комплексе с использованием стандартных интерфейсов и обеспечением предоставления стандартного пакета услуг цифровой сети по всей территории района.

Одновременно должны быть предоставлены возможности присоединения новых пользователей и выносов, а также постепенная телефонизация малых населенных пунктов с использованием перспективных цифровых ОС.

Абонентские выносы иной, чем САТС (опорная станция), системы как и любое оборудование сети абонентского доступа подключаются с использованием упоминавшихся выше стандартных интерфейсов и протоколов сигнализации и должны иметь сертификат соответствия.

Собственные абонентские выносы могут подключаться к опорной АТС с использованием "внутрифирменных" протоколов сигнализации, в этом случае данное оборудование является неотъемлемой частью АТС и может применяться только с данной станцией, а сертификат соответствия выдается на весь комплекс оборудования.

Использование абонентских выносов без замыкания внутренней нагрузки (концентраторов) позволяет значительно упростить и, соответственно, удешевить оборудование, обслуживающее удаленную группу абонентов. При таком решении значительная часть функций ложится на САТС (опорную станцию). Среди них:

* учет стоимости;

* определенная часть функций по маршрутизации вызова;

* значительное количество функций техобслуживания и эксплуатации (в частности контроль трафика, управление маршрутизацией, управление сетью).

К недостаткам решения, при котором все соединения устанавливаются через опорную станцию, следует отнести большее, чем в случае абонентских выносов с замыканием внутренней нагрузки, количество линий к САТС (опорной станции) и низкую надежность - при аварии тракта к опорной станции соединения между абонентами данного абонентского выноса невозможны.

Использование в качестве абонентских выносов мультиплексоров предполагает полное отсутствие в абонентских выносах каких-либо функций по обработке вызова (кроме преобразования абонентской сигнализации) и концентрации нагрузки.

Подключение с использованием мультиплексоров и концентраторов без замыкания внутренней нагрузки целесообразно использовать только при наличии нескольких трактов ИКМ. В настоящее время при подключении к УС, ЦС или УСП оконечных сельских станций требуемое число каналов (СЛ) гораздо меньше 30, поэтому используются неперспективные малоканальные системы передачи либо несколько ОС могут включаться в один тракт ИКМ. До модернизации первичной сети на сельских сетях, где имеет место значительное тяготение между абонентами одной удаленной группы, такие решения могут найти очень ограниченное применение.

Использование коммутационных систем с замыканием внутренней нагрузки (ОС или абонентских выносов) позволяет избежать недостатков, присущих решению с использованием мультиплексоров и концентраторов без замыкания внутренней нагрузки и, как следствие, лучше вписаться в существующую структуру СТС. Такое решение усложняет и, соответственно, удорожает стоимость подключаемого коммутационного оборудования, поскольку требует реализации функций учета стоимости, технического обслуживания и эксплуатации, а при большой емкости и функций СОРМ, в полном объеме.

Цифровизация СТС позволит использовать одну цифровую ЦС на несколько сельских районов и расширит возможности построения комбинированных телефонных сетей (КТС). Возможность создания ЦТЭ позволяет быстро и эффективно с одного места следить за работой САТС целого района. Благодаря этому создается система управления, которая выделяет и координирует ресурсы для планирования, администрирования, анализа, эксплуатации и развития сети с минимальными затратами.

3. Основная характеристика используемого оборудования для модернизации СТС на примере цифровой коммутационной системы SI-2000

Взаимоувязанная сеть Связи России большей частью является все еще аналоговой, и осуществить быстрый переход на цифровые системы передачи практически невозможно. В телефонных станциях SI-2000 наряду с цифровыми линейными комплектами присутствуют и аналоговые. Это позволяет гибко решать вопросы стыковки с аналоговыми соединительными линиями. На базе системы SI-2000 можно организовать надежную связь на всех уровнях от ОС до АМТС средней емкости, а также и в учрежденческих и ведомственных сетях.

Система SI-2000 производится фирмой IskraTEL (Словения), а также совместным предприятием ИскраУралТел (Екатеринбург). Система предназначена для внедрения на ВСС России - цифровое, аналоговое и смешанное окружение. Станции системы SI-2000 обеспечивают все основные телефонные функции (местные, исходящие, входящие и транзитные соединения), а также большое количество дополнительных услуг (абонентская линия с декадным/частотным набором, повторение последнего набранного номера, запрет исходящей/входящей связи, конференцсвязь, определение злонамеренного вызова, перенаправление вызова, вызов абонента по заказу и т.д.).

SI2000 - это цифровая телекоммуникационная система с функциями ОКС-7, ЦСИС, xDSL, IPOP, СОРМ, V5.2, обеспечивающая предоставление телекоммуникационных услуг для аналоговых абонентов и цифровых абонентов, а также реализацию функций управления и технического обслуживания.

Функции управления и технического обслуживания позволяют контролировать работу системы, абонировать и аннулировать телекоммуникационные услуги, добавлять и изменять характеристики маршрутизации, выполнять измерения и сбор статистических данных по отдельным частям системы и т. п.

Система SI2000 характеризуется следующими свойствами:

модульное построение аппаратного и программного обеспечения;

цифровая коммутация для передачи разговора, данных, сигналов управления, акустических и речевых сигналов;

совместимость с существующими цифровыми и аналоговыми телефонными станциями;

единые конструктивно-технологические решения, единая элементная база и материалы для всех средств коммутационной техники;

единая система технической эксплуатации с использованием центров технической эксплуатации (ЦТЭ);

Общими характеристиками используемых аппаратных средств являются:

новейшая технология на основе схем сверхвысокой интеграции, а также схем FPGA (Field Programmable Gate Array - программируемая пользователем вентильная матрица);

механическая конструкция согласно стандарту ETSI;

небольшое количество разнотипных съемных блоков;

малое энергопотребление.

Система SI2000 обеспечивает построение коммутационного оборудования в следующих границах:

до 10000 абонентских линий (В-каналов);

до 7200 цифровых или аналоговых соединительных линий;

до 240 цифровых потоков 2048 кбит/сек (G.703);

до 120 сигнальных каналов системы сигнализации ОКС-7;

до 96 интерфейсов V5.2.

Одновременно не может быть использовано максимальное суммарное количество абонентских и соединительных линий.

Расширение абонентской емкости и увеличение количества соединительных линий производится с помощью добавления типовых элементов замены (съемных блоков) или модулей.

Система обеспечивает возможность включения абонентских линий базового доступа (BRA) и аналоговых абонентских линий, абонентских линий стандарта SDSL и ADSL, абонентов WLL в стандарте a-CDMA или DECT в любых пропорциях в пределах суммарной абонентской емкости и производительности.

Обеспечена возможность включения абонентских линий доступа на первичной скорости (PRA), обслуживаемых системой сигнализации EDSS1, пучков соединительных линий, обслуживаемых системой сигнализации ОКС №7 и QSIG (на ведомственной сети), а также пучков соединительных линий, обслуживаемых иными, традиционными для сети РФ, системами межстанционной телефонной сигнализации в любых пропорциях в пределах суммарной канальной емкости и производительности.

Структура системы

Функциональная архитектура семейства SI2000 в полной мере отражает современные тенденции развития цифровых систем коммутации и построения сетей связи. Она полностью удовлетворяет рекомендациям МСЭ-Т Q.511 и Q.512 и базируется на концепции универсального интерфейса для оборудования сети доступа. Архитектурное разделение узла коммутации (SN - Switch Node) и узлов сети доступа (AN - Access Node) различного функционального назначения, позволяет наиболее гибко внедрять новые перспективные услуги электросвязи и современные технологии абонентского доступа.

Рис. 2 Структура системы SI 2000 версии V5

В коммутационном узле осуществляется коммутация соединительных каналов. Узел доступа обеспечивает подключение к узлу коммутации и далее к сети аналоговых абонентов и абонентов ЦСИС.

Узлы коммутации и доступа являются независимыми продуктами и могут поставляться как вместе, так и отдельно, для работы с оборудованием других производителей (например, с системой EWSD).

Для подключения аналоговых абонентов возможно использование аналоговых абонентских концентраторов AXM емкостью 239 абонентов, идентичных модулю ASM (система SI2000 V4). Подключение концентраторов к узлу коммутации производится с помощью упрощенного интерфейса V5.2, поддерживающим протокол управления соединением только для аналоговых абонентов и состоящий из одного потока 2048 кбит/сек. Такой интерфейс получил название ASMI.

Узлы доступа и абонентские концентраторы могут устанавливаться как совместно с узлом коммутации, так и удаленно, со своей автономной системой бесперебойного электропитания.

Узел управления SI2000

Узел управления системой (MN - Management Node) позволяет проводить конфигурацию оборудования, мониторинг аварийных ситуаций, выполнять необходимые измерения параметров качества обслуживания и нагрузки для всех узлов семейства SI2000, включая систему бесперебойного электропитания. Современный диалоговый интерфейс пользователя на базе программных средств Windows NT облегчает оператору управление сетевыми элементами. Наличие программного интерфейса, удовлетворяющего архитектуре и спецификациям CORBA (Common Object Request Broker Architecture) обеспечивает интеграцию узла управления в автоматизированную систему управления оператора сети связи (OSS - Operating Support System). Принцип построения системы SI2000 приведен на рис.

Узел управления системой (MN - Management Node) предназначен для централизованного контроля и управления узлами коммутации, узлами доступа, комбинированными узлами коммутации и доступа, системой бесперебойного электропитания MPS. Позволяет проводить конфигурацию оборудования, мониторинг аварийных ситуаций, выполнять необходимые измерения параметров качества обслуживания и нагрузки для всех узлов семейства SI2000, включая систему бесперебойного электропитания.

Наличие программного интерфейса, удовлетворяющего архитектуре и спецификациям CORBA (Common Object Request Broker Architecture) обеспечивает интеграцию узла управления в автоматизированную систему управления оператора сети связи (OSS - Operating Support System).

Аппаратно реализован на базе одного или нескольких персональных компьютеров с операционной системой Microsoft Windows NT, объединенных в локальную сеть. К контролируемым узлам подключается посредством сети TCP/IP.

Состоит из одного или нескольких рабочих мест, каждое из которых может быть использовано для решения следующих задач:

Надзор и административное управление;

Диагностика и техническое обслуживание;

Сбор, обработка и хранение статистической и тарифной информации.

В узле управления находится центральная база данных. С помощью прикладных программ в узле управления можно изменять данные, хранящиеся в центральной базе данных. Системное программное обеспечение в узле управления и в коммуникационном узле выполняет согласование данных, хранящихся в центральной базе данных и локальных базах данных коммуникационных узлов.

Узел управления подключается к контролируемым узлам посредством сети TCP/IP (физический уровень - Ethernet). Для подключения к удаленным коммуникационным узлами в одном из каналов потока 2048 кбит/сек (интерфейс V5.2 или межстанционное соединение) вместо разговорного канала создается канал управления работающий на скорости 64кбит/сек по РРР-протоколу.

	Наименование вопроса	Предлагаемый вариант ответа
	Понятие первичной сети связи	Первичная сеть связи - совокупность узлов связи, в которых находятся системы передачи и направляющих систем, соединяющих их определенным образом и позволяющая охватить средствами связи заданную территорию. Первичная сеть связи предназначена для организации каналов и трактов любого вида.
	Классификация вторичных сетей	Вторичные сети можно классифицировать следующим образом: По принадлежности вторичные сети делятся: сети общегосударственные, сети других министерств и ведомств. Общегосударственные сети строятся и эксплуатируются Минсвязи России через подчиненные предприятия По виду передаваемой информации: аналоговые, дискретные, По способу коммутации.
	Организационно-производственная структура ТЦМС
	Сравнение способов установления междугородных соединений	Способы установления междугородных соединений: Ручной (разговорный тракт устанавливается вручную и на исходящей, и на транзитной, и на входящей МТС, необходим большой штат телефонисток) Полуавтоматический (на исходящей МТС разговорный тракт устанавливается вручную, на входящей МТС - автоматически, т.о. штат телефонисток сокращается до 30% по сравнению с ручным способом; сокращаются затраты рабочего времени с занятием каналов; повышается использование каналов при организации транзитных соединений.) ...

Подобные документы

Преимущества цифровых систем коммутации. Структурная схема проектируемой сельской телефонной сети. Прогноз структурного состава абонентов автоматической телефонной станции сети. Определение интенсивностей нагрузок на узловых и центральной станциях.

курсовая работа , добавлен 18.10.2011


Развитие телефонной связи в сельской местности Казахстана. Выбор цифровой системы коммутации. Расчет объема оборудования и надежности. Качество передачи речевого сигнала по каналам связи и анализ СМО с очередью. Техника безопасности. Бизнес-план проекта.

дипломная работа , добавлен 22.10.2007


Исследование вопроса модернизации сельской телефонной сети Чадыр-Лунгского района на базе коммутационного оборудования ELTA200D. Анализ структуры организации связи в телефонной сети и способа связи проектируемых сельских станций со станциями другого типа.

дипломная работа , добавлен 09.05.2010


Разработка структурной схемы сельской телефонной сети и нумерация абонентских линий. Распределение нагрузки на сети. Определение количества модулей MLC, RMLC на ЦС и распределение источников нагрузки на проектируемой цифровой системе типа SI 2000 V5.

курсовая работа , добавлен 26.11.2011


Проектирование сельской телефонной сети. Открытая система нумерации с индексом выхода. Комплекс цифрового коммутационного оборудования. Преобразование аналогового сигнала. Расчет телефонной нагрузки. Расчет количества соединительных линий сети.

курсовая работа , добавлен 27.09.2013


Построение городской телефонной сети (ГТС). Схема построения ГТС на основе коммутации каналов и технологии NGN. Расчет интенсивности телефонной нагрузки сети, емкости пучков соединительных линий. Распределенный транзитный коммутатор пакетной сети.

курсовая работа , добавлен 08.02.2011


Изучение состава и структуры междугородной телефонной сети, плана распределения каналов вторичной сети. Анализ схемы разговорного тракта между телефонными аппаратами разных местных сетей. Расчет путей, сечений и надежности коммутируемой телефонной сети.

курсовая работа , добавлен 19.03.2012


Выбор АТСЭ Алкатель для модернизации городской сети телефонной связи на основе сравнительного анализа станций координатного и электронного типа и расчета интенсивности их нагрузки и отказоустойчивости. Экономическая эффективность реконструкции АТС.

дипломная работа , добавлен 08.12.2012


История деятельности Московской городской телефонной сети. Структура протокола TCP/IP. Взаимодействие систем коммутации каналов и пакетов. Характеристика сети с коммутацией пакетов. Услуги перспективной сети, экономическая эффективность ее внедрения.

дипломная работа , добавлен 10.07.2012


Развитие сервиса телематических услуг связи доступа в сеть Интернет с использованием технологии VPN. Модернизация сети широкополосного доступа ООО "ТомГейт"; анализ недостатков сети; выбор сетевого оборудования; моделирование сети в среде Packet Tracer.

Модернизация телефонной сети в сёлах Унгенского района с внедрением услуг triple play на базе оборудования SI3000 Msan

ВВЕДЕНИЕ

В связи с развитием экономической активности Республики Молдова, значительной степени миграции на­селения, существенно возросли объемы передаваемой информации и требования к качеству электронных коммуникаций. Переда­ча информации стала неотъемлемой частью любого технологического процесса, а также фактором, в значительной степени влияю­щим на производительность труда.

Электрическая связь является такой отраслью, которая в силу своей специфики взаимосвязана со всеми сферами деятельности общества - промышленностью, сельским хозяйством, культурой, обороной. Ни один процесс в жизни об­щества не может происходить без обмена информацией, осущест­вляемого с помощью технических средств, объединенных в сеть электросвязи.

Политику развития отрасли связи определяет Правительство. Оно обязало главного оператора фиксированной связи АО «Молдтелеком» довести плотность телефонизации населения в 2005 году до 25%, а в 2010 – до 35% - на базе проводной связи, а также с использованием радиодоступа стандарта CDMA 2000 на частоте 450 мегагерц.

Благодаря широкому внедрению цифровых АТС заметно снизились трудовые затраты на изготовление электронного коммутационного оборудования за счет автоматизации про­цесса их изготовления и настройки, уменьшились габаритные размеры и повысилась на­дежность оборудования за счет использования элементной базы высокого уровня интегра­ции. Также уменьшились объемы работ при монтаже и настройке электронного оборудова­ния в объектах связи, существенно сократился штат обслуживающей персонала за счет полной автоматизации контроля функционирования оборудования и создания необслужи­ваемых станций. Значительно уменьшились металлоемкость конструкции станций, сокра­тились площади, необходимые для установки цифрового коммутационного оборудования, а также повысилось качество передачи и коммутации Были введены вспомогательные и дополнительные виды обслуживания абонентов.

Использование мощных микропроцессоров широкого применения позволяет применять последние достижения микропроцессорной технологии. Одни и те же функциональные блоки применяются для построения станций различного размера и назначения, что приво­дит к малому количеству типов печатных плат. Это в свою очередь упрощает обслуживание оборудования и сокращает объемы запасных частей. Благодаря этому, достигается высокая экономическая эффективность в диапазоне от очень малых до очень больших станций.

Принципы модульности используются и в архитектуре программного обеспечения циф­ровых АТС. Модули, в основном, представляют собой компонуемые блоки для проекти­рования систем, компоновки, тестирования. Они определяются независимо от их физиче­ского размещения. Связь между модулями осуществляется с помощью сообщений внутрен­него обмена. Операционная система обеспечивает передачу сообщений по их назначению.

Целью дипломного проекта является разработка проекта станционных сооружений оконечной станции сельской телефонной сети с использованием оборудования цифрового мультисервисного узла абонентского доступа SI3000 MSAN словенской фирмы Iskratel.

Актуальность данного дипломного проекта заключается в том, что для улучшения качества обслуживания абонентов и предоставления услуг TriplePlay нужна замена существующего оборудования на оборудование NGN (сетей следующего поколения) . Необходимым требованиям удовлетворяют цифровые телефонные станции построенные на базе IP, которые благодаря способу построения и использованию современных технологий могут обеспечить максимум эффекта при минимуме эксплуатационных затрат.

В первой главе проводится анализ существующей структуры сети, типы и емкости станций, структура абонентских линий, схема организации связи, состояние оборудования в сельской зоне сел Унгенского района.

Во второй главе ведётся разработка структурной схемы модернизированной сети с выбором оборудования для каждого населённого пункта. Разработка новой схемы организации связи. Приводится обзор мультисервисного узла абонентского доступа SI3000 MSAN, модулей SI3000 MSAN, а также описываются технические данные системы, архитектура системы, интерфейсы и сигнализация цифрового мультисервисного узла абонентского доступа SI3000 MSAN Iskratel. Производятся расчет и распределение нагрузки, определяется требуемое количество модулей и интерфейсов.

В третьей главе показывается, что предлагаемая разработка является экономически эффективной. Производится расчет следующих экономических показателей: капитальные затраты, текущие затраты, ожидаемая прибыль, годовой экономический эффект и срок окупаемости капитальных вложений.

В заключении даются краткие выводы, полученные в результате разработки данного дипломного проекта.

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ТЕЛЕФОННОЙ СЕТИ . МОДЕРНИЗАЦИЯ ФРАГМЕНТА СЕТИ НА БАЗЕ ТЕХНОЛОГИИ NGN

1.1 Общая характеристика Унгенского района

Унгенский район расположен в западной части Республики Молдова на границе с Румынией. Восточная граница района находится в 70 km от столицы республики – г. Кишинёв. В состав района входят 74 населённых пункта: 72 села и 2 города г. Унгены и г. Корнешты. Рельеф представлен холмистой степью. Численность населения составляет 110700 человек, из которых 75500 – сельские жители, 38000 – проживают в районном центре – г. Унгены.

Ниже представлены данные по административному центру района – г. Унгены:

Географические координаты 47°12′15″ с. ш. 27°47′45″ в. д.

Расположен на реке Прут в 107 км от Кишинёва, 85 км от Бельц и в 45 км от Ясс. В Унгенах находится таможня на границе с Румынией. Железнодорожная станция Унгены является пограничной между железными дорогами Молдовы и Румынии. Через город c северо-запада на юго-восток протекает река Прут, которая впадает в русло реки Дунай, а затем в Чёрное море. Основные строения поселения расположены в черте города и он условно подразделяется на несколько микрорайонов: Центр, «Молодёжка», Дэнуцены, «Биохим»(в черте биохимического завода), Берешты, Василика.

Площадь всей территории - 16,4 km 2 .

Численность населения - 38000 человека (2010). Абсолютное большинство населения по национальности - молдаване (больше 3/5), проживают также украинцы, русские, евреи, румыны и цыгане.

Годовой городской бюджет ~ 25 млн. леев.

Расходы в сфере дошкольного и среднего образования - 15 млн. леев.

Расходы на отопление - 5 млн. леев.

Другие расходы - 1-2 млн. леев.

1. 2 Общая характеристика сёл предложенных к модернизации сети

Предлагаемая модернизация охватывает четыре села Унгенского района: Агрономовка, Тодирешты, Петрешты, Симены.

Во всех вышеназванных населенных пунктах население занимается сельским хозяйством: виноградарством, виноделием, садоводством и выращиванием зерновых культур. Большая часть населения сел Агрономовка, Тодирешть, Петрешть и Симень находит работу в городе

Земля внутри населенных пунктов разделена между бывшими колхозниками на квоты, что позволяет каждому жителю обрабатывать землю самостоятельно, выращивать на ней необходимые сельскохозяйственные продукты с последующей их реализации, а это, в свою очередь, позволяет развиваться мелкому частному бизнесу. С развитием частного бизнеса население этих сел очень нуждаются в телефонной связи и инновационных технологий.

Так же нынче персональный компьютер далеко не роскошь даже для селянина.

Многие жители этих сел в целях поиска более высоких заработков выехали за пределы Республики Молдова. Трафик по входящей и исходящей междугородней и международной связи существенно вырос.

В общем, материальное состояние населения за последние годы улучшилось, появились свободные денежные средства, который потенциальный абонент готов вложить в установку телефона и подключения широкополосного доступа в интернет. Исходя из выше перечисленного, возникает потребность в развитии сети следующего поколения.

Для прогнозирования ёмкости станций на базе количества жителей, необходимо в первую очередь выполнить прогноз численности населения в данных населённых пунктах. Согласно данным Национального Бюро Статистики Республики Молдова имеем следующие показатели численности населения для 1 января 2009 и 1 января 2010 года (см. таб. 1.1). На основе данных показателей коэффициент роста населения равен 1,06. По данному коэффициенту можно предположить какая численность будет в ближайшие 5 лет.

Таблица 1.1 – Данные о численности населения сёл предлагаемые к модернизации, и прогнозах численности населения на 2015 год.

	Нас. пункт	Кол-во жителей	Кол-во жителей	Прогноз. Кол-во жителей 2015 г.
	с.Петрешты
	с.Тодирешты
	с.Агрономовка

1.3 Краткое описание существующей телефонной сети в направлении сёл и районного центра .

На упрощённой структурной схеме (рисунок 1.1) Унгенской районной телефонной сети изображены оконечные (сельские, для которых ведётся проектирование) и центральная (городская) телефонные станции. Линии между оконечными и центральной станцией обозначают соединительные линии (СЛ), организованные по оптоволоконной системе передач на базе оборудования Tellabs, с использованием потоков STM – 1. Рядом с символом АТС представлено название населённого пункта, где она расположена, тип АТС, её монтированная емкость и диапазон используемых номеров. исунок 1.1 отображает структуру телефонной сети в направлении г. Унгены и сёл включенных в проект модернизации, где установлены телефонные станции SI2000 производства ISKRATEL, Словения. Эти станции представляют собой устройства использующие принцип канальной коммутации, и поддерживают практически все используемые сигнализации для взаимодействия с сетью ТФОП. Этот факт делает их чрезвычайно удобными для использования на сетях, где присутствуют станции различных производителей. Однако для того чтобы телефонные компании могли успешно конкурировать на рынке услуг связи, они должны постоянно водить новые спектры услуг, для которых, на настоящий момент, рамки классической телефонии узки. Поэтому большинство телефонных компаний модернизируют существующие сети, делая основной акцент на их приспособление к передаче данных на скоростях достаточных для предоставления таких услуг как видеотелефония, IP-TV, скоростной доступ к Интернет и. т. п. Производители, в свою очередь, идут навстречу телефонным компаниям, разрабатывая оборудование, позволяющее сделать модернизацию плавной и с наименьшими затратами. Такие разработки ведутся и компанией ISKRATEL, результатом их, на данный момент, является платформа SI 3000 MSAN. Она может использоваться на всех этапах модернизации, от параллельной работы на сети канальной и пакетной коммутации, до полного перехода на сеть нового поколения – NGN.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

АННОТАЦИЯ

Настоящий дипломный проект посвящен модернизации магистральной оптической сети связи на участке Сосногорск - Лабытнанги Северной железной дороги при помощи мультиплексора FlexGain A2500 Extra. Рассмотрены вопросы организации системы телефонной связи, обоснование выбора типа цифрового оборудования и технические данные мультиплексора FlexGain A2500 Extra. Произведены расчеты регенерационных участков, количество регенераторов, а также произведен расчет и построение диаграммы уровней передачи Разработаны планы размещения мультиплексоров и регенераторов на проектируемом участке. Рассмотрен вопрос по проектированию системы удаленного мониторинга оптических волокон. Разработана схема организации удаленного мониторинга оптических волокон на базе системы FiberVisor (EXFO). Рассмотрены вопросы охраны труда по нормализации параметров микроклимата в помещениях электромеханика. Рассчитаны капитальные вложения, эксплуатационные расходы и приведенные затраты проекта.

Данный дипломный проект может быть принят к внедрению на других участках железнодорожного транспорта.

ВВЕДЕНИЕ

Мир телекоммуникаций и передачи данных сталкивается с динамично растущим спросом на частотные ресурсы. Эта тенденция в основном связана с увеличением числа пользователей Internet и также с растущим взаимодействием международных операторов и увеличением объемов передаваемой информации. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается. Поэтому поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. Оптическое волокно (ОВ) в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Благодаря появлению современных волоконно-оптических кабелей оказались возможными высокие скорости передачи в линейных трактах (ЛТ) цифровых систем передачи с одновременным удлинением секций регенерации до 100 км и более. Производительность таких ЛТ превышает производительность цифровых трактов на кабелях с металлическими парами в 100 и более раз, что радикально увеличивает их экономическую эффективность. Большинство регенераторов оказывается возможным совместить с оконечными или транзитными станциями.

Быстрое развитие телекоммуникационных сетей и необходимость существенного увеличения объема, надежности и экономичности передачи цифровых сигналов привели к коренным изменениям в практике построения и использования интегральных цифровых сетей.

Телефонизация неразрывно связана с развитием первичной сети, изменением топологии местных телефонных сетей общего пользования, их цифровизацией и внедрением новых технологий АТМ, SDH (Synchronous Digital Hierarchy - синхронной цифровой иерархии). Перспективы развития транспортных сетей заключаются в дальнейшей цифровизации магистральной первичной сети - строительстве волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП), выполненных по технологии синхронной цифровойиерархии (SDH).Системы СЦИ обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспортировать как сигналы существующих цифровых систем, так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппаратура SDH является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления.

Интенсивное развитие современных телекоммуникационных сетей, их мультисервисная многоуровневая структура и сложная разветвленная топология, выдвигают новые требования к принципам эксплуатации сетей связи. Наиболее эффективно задачи эксплуатации решают автоматизированные системы мониторинга телекоммуникаций, обеспечивающие в реальном режиме времени централизованный контроль работоспособности сети, обнаружение неисправностей с возможностью их прогнозирования и минимизации времени устранения.

Волоконно-оптические сети связи (ВОСС) уверенно наращивают свою мощь и, как любая другая сложная техническая система, для нормального функционирования требуют измерения и контроля своих параметров. В настоящее время решение задач измерения параметров волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) обеспечивают оптические рефлектометры, мультиметры и другие измерительные приборы, которые находятся на вооружении монтажных и эксплуатирующих подразделений.

Однако в современных ВОСС для этих целей все шире используются автоматизированные системы мониторинга.

В первую очередь, необходимо отметить, что объем передаваемой информации непрерывно увеличивается. Современная техника временного и спектрального мультиплексирования обеспечивает скорость передачи в канале более 40 Гбит/с, а число каналов передачи в одном оптическом волокне (0В) может достигать до 100 спектрально-мультиплексированных каналов.

Вторым важнейшим следствием развития ВОЛС является увеличение длины регенерационных участков за счет развития техники широкополосных усилителей оптического сигнала.

Совершенствование технологии увеличило срок службы ВОЛС, что при постоянном высоком приросте и минимальном выводе из эксплуатации обеспечило непрерывный количественный их рост.

Суммируя, отметим следующие особенности современного состояния ВОСС:

Наблюдается значительный рост числа функционирующих ВОЛС;

Усложняется топология волоконно-оптических сетей;

Информационная емкость ВОЛС непрерывно увеличивается;

Увеличиваются доля информации и значимость трафика, передаваемых по ВОЛС;

Растет цена простоя ВОЛС при авариях.

ВОЛС становятся всеобъемлющими, все более сложными, увеличивается значимость этих систем. Поэтому повышение их надежности приобретает все более важное значение.

Проблема надежности ВОЛС охватывает широкий круг вопросов и по своей сути является комплексной. Ее решение требует применения соответствующих методик оценки, расчета и контроля различных параметров оптических кабелей (ОК) и показателей надежности ВОЛС. Надежность ВОЛС зависит от различных конструктивно-производственных и эксплуатационных факторов. К первым относят факторы, связанные с разработкой, проектированием и изготовлением ОК и других вспомогательных изделий и устройств, входящих в состав ВОЛС. Ко вторым - все факторы, влияющие на надежность ОК в процессе его прокладки, монтажа и последующей эксплуатации.

Одним из основных эксплуатационных факторов, позволяющих прогнозировать ухудшение характеристик оптических волокон и обеспечивать требуемый уровень надежности ВОЛС, является непрерывный мониторинг ОК ВОЛС. При этом системы мониторинга ОК ВОЛС должны предусматриваться уже на этапе планирования и проектирования современных цифровых сетей связи. Это особенно важно и актуально для ВОЛС на воздушных линиях электропередачи (ВОЛС-ВЛ), применяемых при создании больших корпоративных сетей связи крупными энергокомпаниями. Такие ВОЛС-ВЛ имеют очень высокую надежность, но при этом в случае аварии требуют значительных затрат времени и материально-технических ресурсов на проведение аварийно-восстановительных работ.

Именно поэтому системы непрерывного мониторинга оптических волокон в ОК ВОЛС приобретают особую значимость при построении современных цифровых мультисервисных сетей.

Целью дипломного проекта является модернизация магистральной сети связи на участке Сосногорск - Лабытнанги с применением цифровых волоконно-оптических систем передачи.

Первоначально сеть передачи данных дороги была построена на аналоговых проводных линиях связи с использованием каналов тональной частоты и максимальной скоростью на магистральных каналах связи 24 кбит/с.

1. ТЕХНИКО-ЭКСПЛУТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ осн ащенности участка проектирования

Проектируемый участок обслуживается Сосногорским отделением Северной железной дороги. Протяженность данного участка со всеми ответвлениями составляет чуть меньше 900 км. Схема проектируемого участка с перегонами показана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема проектируемого участка

Сегодня Сосногорское отделение является крупнейшим структурным подразделением Северной железной дороги: 2588,8 километра развёрнутой длины главных путей, соединяющих все города Республики Коми и Ямало-Ненецкий АО с «большой землёй», 2040 стрелочных переводов, 140 мостов, 108 железнодорожных переездов, 100 станций, 3 локомотивных и 2 вагонных депо, 9 дистанций пути, 4 дистанции сигнализации и связи, 2 дистанции гражданских сооружений, водоснабжения и водоотведения, 3 дистанции энергоснабжения, 5 восстановительных поездов, 4 путевые машинные станции, дирекция по обслуживанию пассажиров.

В соответствии с программой экономического и социального развития Республики Коми на 2006 - 2010 годы и на период до 2015 года предполагается вдвое увеличить грузооборот на Сосногорском отделении Северной железной дороги. Долгосрочная программа предусматривает увеличение промышленного производства к 2015 году по сравнению с 2005 годом более чем в 1,5 раза.

В конце 2010 завершено строительство волоконно-оптической линии связи на Воркутинском направлении Северной дороги. Волоконно-оптический кабель и смонтированная на каждой станции аппаратура цифровых систем передачи данных введены в эксплуатацию на самом северном участке Сосногорск - Воркута протяжённостью 700 км. Прокладка ВОЛС на участке Сосногорск - Воркута велась с 2007 года. На полигоне до станции Инта волоконно-оптический кабель типа ОКМС-А-6(2,4)Сп-24(2) укладывали в полосе отвода непосредственно в теле земляного полотна. Севернее на участке Инта - Воркута кабель типа ДПТ-024Т04-06-25,0/0,4-Хподвешивали на опоры линии электропередачи.

ОКМС-А-6(2,4)Сп-24(2) - кабель диэлектрический самонесущий с внешней оболочкой из полиэтилена, с силовыми элементами из арамидных нитей, внутренней оболочкой из полиэтилена, с 6 оптическими модулями с номинальным внешним диаметром 2,4мм, скрученных вокруг стеклопластикового прутка, с 24 стандартными одномодовыми оптическими волокнами.

ДПТ-024Т04-06-25,0/0,4-Х - Оптический кабель марки ДПТ является полностью диэлектрическим изделием, основное применение которого - размещения на объектах электроэнергетики, при повышенном уровне внешних электромагнитных воздействий, а так же в качестве подвески на опорах линий связи, контактной сети железных дорог и линий электропередач.

Оперативно технологическая связь(ОТС) на участке Сосногорск- Лабытнанги с начала 2011 работает по волоконно-оптической линии связи на базе мультиплексора СМК-30, однако магистральная связь по прежнему осуществляется по двум симметричным кабелям МКПАБ - 7x4x1,05+5x2x0,7+1x0,7 с использованием аналоговых систем передачи П-306 и К-60п. Схема организации магистральной сети связи на базе аналоговой аппаратуры показана на рисунке 1.2. Для организации магистрального сегмента связи по ОК зарезервировано с 5 по 8 ОВ, а также не задействованы ОВ №№ 15,16.

1.2 Современные волоконно-оптические системы передачи

1.2.1 Стандартные ВОСП

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) - синхронная цифровая иерархия - технология передачи высокоскоростных данных на большие расстояния с использованием в качестве физической среды проводных, оптических и радиолиний связи. Данная технология пришла на смену PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), которая обладала существенным недостатком: сложностью выделения из высокоскоростных потоков низкоскоростных трибутарных каналов. Причина заключается в том, что потоки более высокого уровня в PDH получаются путем последовательного мультиплексирования. Соответственно, для выделения потока необходимо развертывать весь поток, т.е. проводить операцию демультиплексирования. При этом придется устанавливать дорогостоящее оборудование в каждом пункте, где необходима такая процедур, что значительно увеличивает стоимость строительства и эксплуатации высокоскоростных линий PDH. Технология SDH призвана решить эту проблему. Скорости для SDH уже не ограничиваются 500 Мбит/сек, как это было в PDH. Пример сети SDH с промежуточным извлечением потока Е1 из потока STM-4 показан на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 - Схема построения сети SDH

Рассмотрим принципы построения синхронной цифровой иерархии. Скорость самого медленного цифрового потока в SDH, получившего название STM-1, составляет 155,52 Мбит/сек. Вся полезная нагрузка передается в, так называемом, виртуальном контейнере VC. Информация может быть загружена либо непосредственно в контейнер, либо если речь идет о потоках PDH, то используются дополнительные промежуточные контейнеры, возможно не с одним уровнем вложения. В любом случае в итоге, вся информация должна быть размещена в пределах виртуального контейнера STM-1.

К каждому виртуальному контейнеру добавляется заголовок, который несет в себе служебную информацию: адресную информацию, информацию для обнаружения ошибок, данные о полезной нагрузке и т.д. Контейнеры всегда имеют фиксированную длину. Для получения более высокой скорости применяется мультиплексирование 4-х потоков STM-1 в один поток STM-4.

Таким образом, удается получить скорость 622,08 Мбит/сек. Для получения еще большей скорости применяется еще одно мультиплексирование четырех STM-4 в один поток STM-16, для передачи которого требуется скорость 2488,32 Мбит/сек и т.д. Общая схема увеличения скорости: четыре STM-N мультиплексируются в один STM-4хN. В отличие от PDH общая схема мультиплексирования неизменна для любых скоростей. В таблице 1 ниже представлены первые шесть уровней иерархии SDH.

Таблица 1.1 - Уровни иерархии SDH

Обозначение потока SDH	Скорость потока, Mбит/с

Причем SDH не ограничена STM-1024. На текущий момент основным ограничением для повышения скорости SDH являются максимально возможные скорости существующих технологий передачи данных. Теоретически, цифровую синхронную иерархию можно продолжать и дальше до бесконечности. Преимущественно SDH используется при строительстве магистральных линий связи.

1.2.2 ВОСП нового поколения

С развитием компьютерных сетей, Интернета, технологий передачи данных (FR, ATM и т.д.) инфраструктуру транспортных сетей на основе SDH все чаще применяют для организации цифровых каналов сетей передачи данных (т.е. строят наложенные сети поверх SDH). Недостатки использования «классического» SDH для передачи данных наиболее остро стали проявляться при необходимости предоставления широкополосных услуг связи локальных сетей.

Во-первых, это необходимость в преобразовании интерфейсов LAN (Ethernet) к интерфейсам SDH (E1, E3, STM-1, STM-4 и т.д.), используя промежуточные устройства, такие, как FRAD, ATM IAD, IP маршрутизаторы и т.д. Во-вторых, небольшой ряд возможных скоростей передачи данных (который к тому же слабо корелируется с рядом скоростей LAN: 10, 100, 1000 Мбит/с), значительно ограничивает возможности эффективного предоставления услуг, либо требует применения в подключаемом оборудовании дополнительных схем (например, инверсное мультиплексирование). Таким образом типичный результат при добавлении служб данных к традиционным SDH сетям -- увеличение сложности оборудования и повышение стоимости.

Для преодоления этих ограничений, производители SDH оборудования пошли по пути создания систем SDH следующего поколения (Next Generation SDH, NG SDH). Оборудование NG SDH имеет интегрированные интерфейсы передачи данных (в частности, Ethernet), а также использует новые технологии, которые позволяют более эффективно выделять требуемую полосу для служб данных и обеспечивать низкую стоимость внедрения этих технологий в уже существующие сети, так как поддержка дополнительной функциональности требуется только на граничных узлах сети.

Ethernet поверх SDH (EoS) -- самая распространенная реализация систем NG SDH. Так опрос Light Reading более 150 операторов, предоставляющих на своих сетях услуги Ethernet, показал, что подавляющее большинство (42%) приходится на Ethernet поверх SONET/SDH (на втором месте Ethernet поверх MPLS с 16%). Применение интерфейсов Ethernet в системах NG SDH естественно и закономерно:

Один и тот же физический интерфейс может работать в широком диапазоне скоростей, позволяя при необходимости изменять скорость подключения без замены оборудования;

Устраняется необходимость промежуточного преобразования интерфейсов при передаче данных из одной локальной сети в другую (а такой трафик составляет основной объем от всего трафика данных);

Значительно снижаются затраты на подключение.

На рисунке 1.4 приведена функциональная схема реализации служб Ethernet в рамках технологии NG SDH

Рисунок 1.4 - Функциональная схема Ethernet поверх SDH

Встроенный Ethernet коммутатор является опциональным, однако его наличие расширяет набор реализуемых в сети Ethernet служб. Встраиваемая в Ethernet коммутатор поддержка VLAN (802.1Q), технологии Q-in-Q (802.1ad), приоритезации кадров 802.1p в сочетании с GFP, VCAT, LCAS и остальными возможностями SDH позволяют строить региональные Ethernet сети (Metro-Ethernet) операторского класса. К таким дополнительным возможностям относятся схемы самовосстановления сети и средства эксплуатации, администрирования и обслуживания.

Технология Ethernet не имеет встроенных средств эксплуатации, администрирования и обслуживания (OA&M), обеспечивающих развитые средства диагностики, обнаружения и локализации аварий, мониторинг производительности. При реализации EoS эти функции обеспечиваются встроенными в SDH средствами OA&M. Это важно и критично для тех сетей и тех операторов, которые предоставляют услуги на основе SLA. Поэтому, если сравнивать сеть EoS с коммутаторами Ethernet поверх «темного волокна», то в последнем случае мы имеем дешевый и прямолинейный способ поддержки служб Ethernet, не оставляющий сомнений в том, за что придется платить. И если это домовая сеть, предоставляющая своим абонентам широкополосный доступ в Интернет, то такой подход вполне оправдан. Когда нам надо обеспечить надежный Ethernet транспорт для бизнес приложений (особенно в сочетании со службами выделенных каналов E1), то зачастую EoS наиболее эффективный способ.

Системы SDH следующего поколения -- многофункциональные мультисервисные платформы, предоставляющие множество услуг без дороговизны и сложности наложенных сетей..

1. 3 Системы удаленного мониторинга оптических волокон

Контролировать состояние и измерять параметры ВОЛС необходимо как в процессе монтажа, так и во время эксплуатации. Кроме того это требуется делать при авариях - для определения их причины и места, при ремонтных работах - для определения качества проведенных ремонтных работ, для профилактики - с целью предупреждения аварий и повышения надежности ВОЛС.

В процессе эксплуатации возникает необходимость контроля полного затухания тракта и затухания, вносимого сростками. В случае аварии, при обрыве ОК или ОВ, требуется быстро и точно определить место обрыва.

Для прогнозирования аварийных ситуаций необходимо проводить мониторинг состояния тракта и анализировать изменение его состояния, находить и анализировать существующие в нем неоднородности.

В настоящее время при измерении параметров оптического тракта наиболее распространенным является рефлектометрический метод. В методе импульсной рефлектометрии (OTDR) формируется короткий зондирующий оптический сигнал, который через оптический разветвитель вводится в исследуемое ОВ. Сигнал, отраженный на неоднородностях, поступает на фотоприемное устройство рефлектометра. Временной анализ отраженного сигнала обеспечивает фиксацию эволюции зондирующего сигнала вдоль ВОЛС с последующим определением параметров тракта.

Оптические рефлектометры позволяют измерять: общее затухание (дБ) и распределение затухания - погонное затухание в ОВ (дБ/км); затухания, вносимые неоднородностями (разъемные и неразъемные соединения, прочие неоднородности); координаты неоднородностей.

Следует отметить основные характеристики оптических рефлектометров:

Диапазон длин волн зондирующего излучения лямбда s: 0,85 и 1,31 мкм - для многомодовых 0В; 1,31, 1,55 и 1,625 мкм -для одномодовых ОВ;

Динамический диапазон измерений, который определяет максимальное затухание в измеряемом 0В при заданном времени усреднения;

Разрешение по расстоянию, обеспечивающее возможность различить две неоднородности на ОВ;

Ближняя зона нечувствительности;

Современные оптические рефлектометры представляют собой измерительные устройства с возможностями мощного персонального компьютера и обеспечивают измерение, обработку и накопление первичного отраженного сигнала; обработку, анализ и хранение рефлектограмм, а также возможность обмена информацией и дистанционного управления с помощью сетевых решений. С их помощью можно успешно решать задачи измерения параметров ВОЛС.

Интенсивное развитие современных телекоммуникационных сетей и необходимость обеспечения их безотказной работы выдвигают на первый план задачу централизованного документирования и контроля сетевого кабельного хозяйства с возможностью прогнозирования и минимизации времени устранения неисправностей возникающих в волоконно-оптических линиях связи. Наиболее эффективно данная задача решается с помощью автоматизированных систем администрирования волоконно-оптических кабелей, включающих систему удаленного контроля оптических волокон (Remote Fiber Test System -- RFTS), программу привязки топологии сети к географической карте местности, а так же базы данных оптических компонентов, критериев и результатов контроля.

Независимо от метода контроля оптических волокон, система должна обеспечивать:

Дистанционный автоматический контроль пассивных и активных оптических волокон кабелей;

Документирование волоконно-оптического кабельного хозяйства;

Автоматическое обнаружение неисправности ВОЛС с указанием ее точного местоположения на основе сравнения текущих и эталонных результатов измерения параметров ВОЛС;

Проведение измерений параметров оптических волокон в ручном режиме по запросу оператора системы;

Различные способы оповещения персонала о повреждении оптических кабелей (визуальная и звуковая сигнализация, автоматическая рассылка сообщений на пейджер, по заданным адресам электронной почты, по факсу);

Автоматический анализ изменения параметров оптических волокон во времени на основе накапливаемых в процессе мониторинга данных;

Для обеспечения функции управления процессом инсталляции ВОК должен быть предусмотрен удаленный доступ к системе по различным каналам связи с использованием портативного компьютера или рефлектометра со специальной функцией удаленного доступа;

Совместимость с Bellcore форматом хранения рефлектограмм. Эта функция предназначена для возможности загрузки в систему данных измерений, произведенных на сети с помощью рефлектометров различных фирм-производителей.

Система должна иметь возможность интеграции в общую сеть управления телекоммуникациями (TMN) сети связи оператора.

Важнейшей функции системы RFTS является то, что она постоянно автоматически ведет сбор и статистический анализ результатов тестирования оптических волокон сети. Статистический анализ с использованием корреляционных, многофакторных методов, а также современных нейросетевых методов дает возможность обнаруживать и прогнозировать неполадки волокна задолго до того, как они приведут к серьезным проблемам в сети.

проектирование волоконный оптический связь

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Сравнительный анализ оборудования NG - SDH

В настоящее время на российском рынке представлены четыре системы RFTS, выпускаемые ведущими мировыми производителями подобного оборудования

В настоящее время на российском рынке производителей оборудования NG-SDH представлен несколькими основными компаниями. Выделим три основных производителя.

Производитель: Alcatel-Lucent

Мультиплексор Metropolis AMU 1655:

Модульный мультиплексор с поддержкой Gigabit Ethernet over SDH и защитой матрицы кроссконнектов.

Тип/класс: Мультиплексор Metropolis AMU 1655

Основные технические характеристики: Два типа корзин (с 1 или с 4 трибутарными слотами). Поддержка до 4 интерфейсов STM-16, до 8 интерфейсов STM-4/1 на основных платах. Различные типы трибутарных плат, 63 E1 на одной трибутрной плате, поддержка Gigabit Ethernet over SDH. Поддержка интерфейсов CWDM и одноволоконных интерфейсов.

Область применения: Универсальный мультиплексор -- Доступ, Магистральные и Городские транспортные сети.

Преимущества и отличительные особенности: Защита матрицы кроссконектов. Основные платы включают матрицу, контроллер и 4 порта SDH. Уникальная компактность в своем классе -- 8 систем в конструктиве 2,2 м на 300 мм.

63 порта E1 (варианты 120 и 75 Ом) трибутарная плата 2xSTM-4 или 8хSTM-1 (SFP)

2Ч10/100 Base-T+ 4 x E1 (120 & 75 Ohm)

2Ч10/100/1000 Base-T или 2 x GBE (SX и LX на основе SFP)+4 x E1 (120 & 75 Ohm)

4Ч10/100 Base-T + 32 x E1 (120 & 75 Ohm)

Любая интерфейсная плата занимает один интерфейсный слот любого варианта полки. Поддерживаются платы 1643AM-AMS через адаптер.

Производитель: Lucent Technologies

Мультиплексор и система передачи WaveStar ADM 16/1 предназначен для организации каналов STM-16 в городских и магистральных сетях. WaveStar ADM 16/1 может использоваться как терминальный мультиплексор 1+1 и 1x0, мультиплексор ввода-вывода, локальный WaveStar® ADM 16/1кросс-коммутатор.

Одной из главных функциональных возможностей WaveStar® ADM 16/1 является ввод/вывод и гибкая кросс-коммутация потоков 2 Мбит/с непосредственно на уровне STM-16. Поддерживаются механизмы защиты, MS-SPRing, DNI, VC-SNC/N, MSP.

С установленной картой WaveStar® TransLAN™ мультиплексор WaveStar ADM 16/1 выполняет функции мультисервисного сетевого элемента с поддержкой стандартов IEEE 802.1q и IEEE 802.1p, обеспечивая высокоэффективный транспорт данных и голоса по каналам SDH. Мультиплексор поддерживает интерфейсы: DS1, E1, E3, DS3, E4, 10/100 Base-T Ethernet, STM-0, STM-1, STM-4, STM-16 и подключение к системам DWDM.

Основные характеристики:

Основным функциональным элементом системы является матрица кросс-коммутации 64 x 64 HOVC и 32 x 32 LOVC, которая обеспечивает гибкую маршрутизацию линия-линия, линия-триб, триб-триб. Матрица поддерживает кросс-коммутацию на уровнях VC-12, VC-3 и VC-4(-4c). Высокая степень интеграции позволяет осуществлять в одной субстойке ввод-вывод следующих потоков: 504x1,5 Мбит/с, 504x2Мбит/с, 48x34 Мбит/с, 96x45 Мбит/с, 96xSTM-0, 64x10/100 BASE-T Ethernet, 32x140 Мбит/с, 32xSTM-1 и 8xSTM-4.

Единая платформа для применения в сетях STM-16, STM-4 и STM-1.

Единый сетевой элемент для соединения колец STM-16, STM-4,STM-1.

Поддержка протокола сообщений синхронизации ETSI

Преобразование AU-3/TU-3.

Интегрированный оптический усилитель и предусилитель.

Резервирование ключевых блоков.

Сетевое управление: WaveStar® ITM-SC, Navis® Optical NMS.

Производитель: Натекс

FlexGain A2500 - полнофункциональный мультиплексор выделения/добавления уровня STM-16, который может быть использован для создания сетей кольцевой и линейной топологии с интерфейсами STM-1, STM-4/ STM-4c, STM-16/STM-16c и 1000 Base SX Gigabit Ethernet. Мультиплексор A2500 приходится «старшим братом» мультиплексору A155 и предназначен для построения магистральных сетей уровня STM-16. В мультиплексоре предусмотрены аппаратное резервирование основных блоков (питания, кросс-коммутации) и резервирование любых интерфейсов с равной скоростью по схеме 1:1. Мультиплексор также имеет весь диапазон оптических приемопередатчиков на различные скорости и расстояния. Интерфейс Gigabit Ethernet, поддерживающий функции QoS VLAN, позволяет использовать мультиплексор для построения магистральных сетей передачи данных.

Шасси мультиплесора FlexGain A2500 Extra выполнено в 19” стандарте и предназначено для размещения в телекоммуникационную стойку или шкаф. В шасси установлены основные модули оборудования: модуль управления, модуль кросскоммутационной матрицы, модуль питания и блок вентиляторов. Дополнительно предусмотрена установка двух плат агрегатных интерфейсов (STM-16) и восьми плат компонентных интерфейсов.

Интерфейсы компонентных потоков: Е1, Е3, STM-1 (электрические), STM-1 (оптические), STM-4/STM-4c, Gigabit Ethernet с возможность расширения до STM-16/STM-16c.

Мультиплексоры серии FlexGain имеют встроенные HTTP-серверы и SNMP-агенты для локального и сетевого управления. Каждый мультиплексор оборудован полноценным IP-маршрутизатором, поддерживающим протоколы RIP и OSPF. IP-данные передаются через стандартные DCC байты SDH-заголовков. Мультиплексоры имеют многоуровневую систему авторизации, что обеспечивает защиту от случайного проникновения злоумышленников в настройки мультиплексора. Каждый мультиплексор в сети имеет уникальный IP-адрес, что позволяет отказаться от использования внешнего программного обеспечения для управления мультиплексорами. Данный мультиплексор идеально подходит пря проектирования магистральных NG-SDH сетей, поэтому мы и выбираем его проектирования сети нашего участка.

2.2 Техническое описания мультиплексора FlexGain A2500 Extra

Оборудование FlexGain A2500 Extra использует все преимущества технологии SDH. Данное оборудование представляет собой многофунциональный мультиплексор добавления/выделения и обладает многообразными интерфейсами (включая передачу сигналов на скоростях 2 Мбит/с, 34 Мбит/с, 45 Мбит/с, 155 и 622 Мбит/с, скорость может быть увеличена до 2,48 Гбит/с). Используя интерфейсы STM-4c, STM-16c и Gigabit Ethernet, FlexGain A2500 Extra позволяет объединить локаные/корпоративные/глобальные сети и обеспечить высокий уровень защиты трафика. Схема организации связи при помощи FlexGain A2500 Extra показана на рисунке 2.1.

Во многих странах мира скорость STM-16 является эталонной для магистральных сетей. Оборудование FlexGain A2500 Extra может быть использовано для построения такого вида сетей. Используя оптические усилители с помощью оборудования FlexGain A2500 Extra можно передавать информацию на достаточно большие расстояния, также FlexGain A2500 Extra может работать совместно с оборудованием, использующим технологию волнового уплотнения DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing - мультиплексирование по длине волны высокой плотности).

Рисунок 2.1 - Схема применения НАТЕКС FlexGain A2500 Extra

Технические характеристики занесены в таблицы 2.1 и 2.2

2.3 Расчетная часть

2.3.1 Расчет и оптимизация длины регенерационного участка

Количество регенераторов, которые необходимо установить на линии, найдем по формуле:

где: l - длина линии, км,

l ру - максимальная длина регенерационного участка для выбранной аппаратуры, км.

Элементарный кабельный участок - вся физическая среда передачи между соседними окончаниями участка. Окончание участка - граница, выбранная условно в качестве стыка оптического волокна с регенератором.

Точка S - линейная сторона оптического шнура на оптическом кроссе в точке окончания участка на передающей стороне.

Точка R - линейная сторона оптического шнура на оптическом кроссе в точке окончания участка на приемной стороне.

Для расчета и оптимизации длины регенерационного участка руководствуются двумя параметрами: суммарным затуханием регенерационного участка и дисперсией оптического волокна.

Если исходить из затухания с учетом всех потерь, имеющих место в линейном тракте, то расчетная формула длины регенерационного участка выглядит следующим образом:

l ру (Эп - рс nрс - нс nнс - t - B)/(+ нс /lc) (2.2)

Здесь: Э п - энергетический потенциал ВОСП, дБ, определяемый как разность мощности оптического сигнала на выходе Рвых =2 дБм (таблица 1.3) и входе Рвх= -28 дБм (таблица 1.3) указанных в технических характеристиках аппаратуры ВОСП:

Э п = Рвых - Рвх =- 2 - (- 28) = 26 дБм,;

- коэффициент затухания оптического волокна: = 0,20 дБ/км для л=1,55мкм Параметры оптического волокна представлены в таблице2.3;

Таблица 2.3 -Технические параметры оптического волокна SMF-28™CPC6

Параметр	Значение
Рабочая длина волны, нм
Коэффициент затухания, дБ/нм, не более:
На длине волны 1310 нм
На длине волны 1550 нм
Удельная хроматическая дисперсия:
На длине волны 1310 нм
На длине волны 1550 нм
Результирующая удельная полоса пропускания, МГц·км:
На длине волны 1310 нм
На длине волны 1550 нм
Коэффициент хроматической дисперсии, пc/нм·км, не более:
В интервале длин волн (1530-1565) нм
Наклон дисперсионной характеристики в области длины волны нулевой дисперсии, пс/нм 2 ·км, не более:
В интервале длин волн (1285-1330) нм
Диаметр модового поля, мкм;
На длине волны 1310 нм
На длине волны 1550 нм
Геометрия стекла:
Собственный изгиб волокна
Диаметр отражающей оболочки Неконцентричность сердцевины	125,0±1,0 мкм
Некруглость оболочки

n рс - число разъёмных соединителей (установлены на вводе и выводе оптического излучения в ОВ) nрс = 2;

рс - потери в разъёмном соединителе дБ (таблица 2.4);

n нс - число неразъёмных соединителей на участке регенерации,

Потери в неразъемных соединениях (таблица 2.5), дБ Потери в неразъемных соединениях определяются из характеристик сварочного аппарата, которым было произведено соединение волокон. Технические характеристики сварочного аппарата представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.4 - Технические характеристики оптических соединителей SC для одномодовых волокон SMF

Внешний вид
Обозначение
Физические характеристики
Тип соединения (фиксация)	Защелка с фиксатором (дизайн push-pull)
Стыковка	Скругленный торец, физический контакт, плавающий наконечник, конструкция без утягивания кабеля
Оптические характеристики
Вносимые потери:
Обратные потери:

Таблица 2.5 - Технические характеристики сварочного аппарата Fujikura FSM-30S

Типы свариваемых волокон	SMF, GI, DS, GS, ED
Средние потери на сварном соединении:
Функция внесения потерь в месте сварки	Преднамеренное внесение потерь в диапазоне от 0.5 до 20 дБ с шагом 0.5 дБ для создания затухания в линии
Коэффициент отражения от сварного соединения:	не более -60дБ
Длина зачищаемых волокон:
при покрытии волокна 0.25 мм
покрытии волокна 0.9 мм
Программы сварки:	4 стандартных и 30 изменяемых
Метод просмотра места сварки:	Телекамера и 4-х дюймовый ЖКИ дисплей
Проверка механической прочности места сварки:	Растягивающее усилие 200 гр, дополнительный тест 450 гр
Электропитание:	сеть переменного тока(85-265В) постоянного тока (10-15В) АКБ FBR-5 (12В)
	210х187х173 мм
	8.0 кг (сварочный аппарат) и 4.0 кг (кейс)

t - допуск на затухание потерь оптического волокна с изменением температуры;

В - допуск на затухание потерь, связанных с ухудшением характеристик компонентов регенерационного участка со временем;

l c - строительная длина кабеля.

Расчёт проводится для всего тракта передачи.

Так как у нас мультиплексоры расположены на крупных станциях: Сосногорск, Ираель, Печера, Инта, Сивая Маска, Воркута, Лабытнанги, наш проектируемая сеть связи разбивается на несколько участков. Рассчитаем регенерационные участи для каждого отдельно.

1) Сосногорск - Ираель = 117,2 км

2)Ираель - Печера = 132 км

3)Печера - Инта = 180 км

4)Инта - Сивая Маска = 141 км

5)Сивая Маска - Воркута = 130 км

6)Сивая Маска- Лабытнанги = 194км

Определим число число неразъёмных соединителей на рассматриваемых участках:

где l c = 4 км - строительная длина кабеля.

Допуски на потери от старения во времени элементов в зависимости от комбинации источников и приемников излучения возьмем из таблицы 1.3.

Допуски на потери бв =4 дБ

Определим длину регенерационного участка по формуле 2.2 для каждого участка:

1) lру? (26- 0,5·2 - 29·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 75,4 км

2) lру? (26- 0,5·2 - 32·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 74,9 км

3) lру? (26- 0,5·2 - 44·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 72,5 км

4) lру? (26- 0,5·2 - 34·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 74,4 км

5) lру? (26- 0,5·2 - 31·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 75 км

6) lру? (26- 0,5·2 - 47·0,04 - 4 - 4)/(0,2 + 0,04/4) ? 72 км

Так как L > l ру, значит необходимо применение регенераторов (ЛР). Подсчитаем число регенераторов для каждого участка по формуле 2.1

Всего необходимо 8 регенераторов.

Правильность выбора регенерационного участка проверим с учетом дисперсионных свойств оптического волокна. Максимальная длина регенерационного участка с учётом дисперсии ОВ выбирается из условия:

l max 0,25/В,(2.3)

где В - скорость передачи информации; В=2,488·10 9 бит/с;

- среднеквадратичное значение дисперсии выбранного оптического волокна, с/км.

Для одномодовых волокон величина находится из соотношения:

= К·? л· н , (2.4)

где К = 10 -12

л - ширина полосы оптического излучения;

н - нормированная среднеквадратичная дисперсия.

= К·? л·н = 10 -12·0,2·3 = 0,6·10 -12 с/км

l max 0,25/0,6·10 -12 ·2,488·10 9 = 167,4 км

Длина регенерационного участка, полученная на основе этого расчёта, должна быть:

l ру? l max ? 167,4 км

Рассчитанные ранее l ру удовлетворяет данному условию.

2.3. 2 Определение отношения сигнал/шум

Отношение сигнал/шум или вероятность ошибки, отводимые на длину регенерационного участка для цифровой волоконно-оптической системы связи определяется по формуле:

(2.5)

где - вероятность ошибки, приходящаяся на 1 км оптического линейного тракта (для магистральной сети 10 -11 , для внутризоновой 1,67·10 -10 , для местной 10 -9). Для расчетов возьмем наибольший регенерационный участокl ру =75 км

Для проектируемой ВОЛС:

2 . 3. 3 Расчет надежности системы

По теории надежности отказы рассматриваются как случайные события. Интервалом времени от момента включения до первого отказа является случайной величиной, называемой «время безотказной работы».

Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее t , обозначается и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0…. Вероятность противоположного события - безотказной работы на этом интервале - равна:

Удобной мерой надежности элементов и систем является интенсивность отказов, представляющая собой условную плотность вероятности отказов в момент, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями и существует взаимосвязь.

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна. В этом случае:

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как математическое ожидание случайной величины «время безотказной работы».

час -1 . (2.9)

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов:

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов.

Пусть,… - вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0… t , n - количество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов:

где - интенсивность отказов системы, час -1 ;

Интенсивность отказа i - го элемента, час -1 .

Среднее время безотказной работы системы определяется:

, час . (2.12)

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых систем относится коэффициент готовности, который определяется по формуле:

где - среднее время восстановления элемента (системы), он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Линейный тракт, в общем случае, состоит из последовательно соединенных элементов (кабель, НРП, ОРП - обслуживаемый регенерационный пункт), каждый из которых характеризуется своими параметрами надежности, и отказы в первом приближении происходят независимо, поэтому для определения надежности магистрали можно использовать приведенные выше формулы.

В нашем случае линейный тракт состоит из последовательно соединенных участков кабеля и мультиплексоров (ОРП). При проектировании ВОЛС должна быть рассчитана ее надежность по показателям:

коэффициент готовности и наработка на отказ. При этом полученные данные должны сопоставляться с показателями надежности для соответствующего типа сети: местная, внутризоновая, магистральная.

коэффициент готовности оборудования линейного тракта для магистральной линии максимальной протяженности = 1400 км должен быть больше 0,99; наработка на отказ должна быть более 350 часов (при времени восстановления ОРП или оконечного пункта (ОП) менее 0,5 часа и времени восстановления оптического кабеля менее 10 часов).

Интенсивность отказов линейного тракта определяют как сумму интенсивностей отказов НРП, ОРП и кабеля:

где - интенсивности отказов НРП и ОРП;

Количество НРП и ОРП;

Интенсивность отказов одного километра кабеля;

L - протяженность магистрали.

А так как кабельная магистраль не содержит НРП, то интенсивность отказов НРП не учитываем.

Средняя по России интенсивность отказов 1 км оптического кабеля равна =3,8810 -7 час -1 . Согласно техническому описанию, наработка на отказ мультиплексора аппаратуры FlexGain A2500 Extra равна 20 годам или 175200 часов, откуда интенсивность отказов будет равна.Значения необходимых для расчетов параметров возьмем из таблицы 2.6

Таблица 2.6 - Показатели надежности

Определим среднее время безотказной работы линейного тракта:

Вероятность безотказной работы в течение суток часа:

В течение недели часов:

В течение месяца часов:

Рассчитаем коэффициент готовности. Предварительно найдем среднее время восстановления связи по формуле:

,ч (2.15)

где - время восстановления соответственно НРП, ОРП и кабеля.

Теперь найдем коэффициент готовности:

Расчёты вероятности безотказной работы занесём в таблицу 2.7

Таблица 2.7 - Данные расчета вероятности безотказной работы

В результате расчетов можно сделать вывод, что проектируемая магистральная сеть связи способна выполнять заданные функции с необходимым качеством.

2. 4 Разработка схемы организации магистрального сегмента сети связи

2.4.1 Размещение аппаратуры магистральной сети связи

Мультиплексоры на проектируемом участке расположены на крупных станциях: Сосногорск, Ираель, Печера, Инта, Сивая Маска, Воркута, Лабытнанги. Расположим регенераторы таким образом чтобы длина регенерационного участка не превышала расчетные, полученные в пункте 2.3.1. Результаты занесем в таблицу 2.8.

Таблица 2.8 - Регенерационные участки.

	Тип оборудования	Расстояние регенерационого участка, км
Сосногорск	Мультиплексор
	Регенератор
	Мультиплексор
Каджером	Регенератор
	Регенератор
	Мультиплексор
	Регенератор
	Регенератор
	Мультиплексор
Бугры полярные	Регенератор
Сивая Маска	Мультиплексор
	Регенератор
	Мультиплексор
	Регенератор
	Регенератор
	Регенератор
Лабытнанги	Мультиплексор

На станции Чум ставим два регенератора, потому что там идет ответвление на станцию Лабытнанги. Так как на участках Ираель - Печера и Чум - Лабытнанги перегоны не позволяют нам добиться выполнения неравенства (2.2) ставим дополнительно еще по одному регенератору. Схема организации магистральной сети связи показана на рисунке 2.1.

2.4.2 Расчет и построение диаграммы уровней передачи

При проектировании и эксплуатации системы связи необходимо знать величины уровней сигнала в различных точках тракта передачи. Чтобы охарактеризовать изменения уровня сигнала вдоль линии связи используют диаграмму уровней - график, который показывает распределение уровней вдоль тракта передачи.

Для построения диаграммы уровней необходимо рассчитать ослабление всех регенерационных участков по формуле:

, (2.16)

где - уровень мощности на приеме, ;

- уровень мощности источника излучения (таблица 2.2), = -2;

- потери в разъемном соединении (таблица 2.4), =0,5;

- количество разъемных соединений;

- потери в неразъемных соединениях (таблица 2.5), =0,04;

- количество неразъемных соединений;

- коэффициент затухания ОВ(таблица 2.3), =0,2.

По схеме организации магистральной сети связи на рисунке 2.1 находится 14 участков регенерации. Результаты расчетов представлены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Расчет ослаблений регенерационных участков

Регенерационный участок	Длина регенерационного участка, км	Количество неразъемных соединений	Уровень мощности на приеме, дБ
Сосногорск - Седь-Вож
Седь-Вож - Ираель
Ирель-Каджером
Каждером-Кожва
Кожва-Печера
Печера-Янью
Янью-Кожим
Кожим-Инта
Инта-Бугры Полярные
Бугры полярные-Сивая Маска
Сивая Маска-Чум
Чум-Воркута
Чум-Хорота
Хорота-Собь
Собь-Лабытнанги

На основании полученных расчетов строим диаграмму уровней рисунок 2.2

Рисунок 2.2 Диаграммы уровней на участках Сосногорск-Воркута и Чум-Лабытнанги

Исходя из полученных результатов, делаем вывод, что полученные уровни на приеме не ниже минимального уровня приема, а значит и регенераторы расставлены верно.

2.5 Разработка схемы удаленного мониторинга оптических волокон

2.5.1 Общие и специальные требования к системам RFTS крупных ВОСС

Система RFTS должна предусматривать возможность наращивания (вместе с развитием сети) и перехода на новые методы измерений при использовании новых сетевых технологий, например, технологии плотного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing). Поэтому система RFTS должна иметь полностью модульную архитектуру.

Система RFTS должна предусматривать возможность альтернативной передачи результатов тестирования волокон ОК по резервным каналам, например - уже существующим низкоскоростным каналам связи, а модули RTU системы должны “уметь” работать в автономном режиме, сохраняя локально результаты измерений каждого волокна и передавая информацию на центральный сервер периодически по независимым каналам связи по заранее заданной программе.

Разработка схемы организации инфокоммуникационной сети связи железной дороги. Расчет параметров волоконно-оптических линий связи. Выбор типа волоконно-оптического кабеля и аппаратуры. Мероприятия по повышению надежности функционирования линий передачи.

курсовая работа , добавлен 28.05.2012

Общая характеристика оптоволоконных систем связи. Измерение уровней оптической мощности и затухания. Системы автоматического мониторинга. Оборудование кабельного линейного тракта. Модернизация волоконно-оптической сети. Схема оборудования электросвязи.

дипломная работа , добавлен 23.12.2011

Инженерно-техническое обоснование создания сети DWDM на действующей магистральной цифровой сети связи (МЦСС) ОАО "РЖД". Расчет качества передачи цифровых потоков в технологии DWDM. Обоснование выбора волоконно-оптических линий связи. Анализ оборудования.

дипломная работа , добавлен 26.02.2013

Конструкция волоконно-оптической кабелей связи. Использование системы передачи ИКМ-30. Технические характеристики ОКЗ-С-8(3,0)Сп-48(2). Расчет длины регенерационного участка. Проектирование первичной сети связи на железной дороге с использованием ВОЛС.

курсовая работа , добавлен 22.10.2014

Создание магистральной цифровой сети связи. Выбор кабеля и системы передачи информации. Резервирование канала приема/передачи. Принципы разбивки участка на оптические секции. Определение уровней мощности сигнала, необходимого для защиты от затухания.

курсовая работа , добавлен 05.12.2014

Цифровизация участка сети связи с использованием SDH технологии. Выбор трассы волоконно-оптического кабеля; расчет длины регенерационного участка, мультиплексный план. Разработка схемы организации связи, синхронизация сети. Линейно-аппаратный цех.

курсовая работа , добавлен 20.03.2013

Преимущества оптических систем передачи перед системами передачи, работающими по металлическому кабелю. Конструкция оптических кабелей связи. Технические характеристики ОКМС-А-6/2(2,0)Сп-12(2)/4(2). Строительство волоконно-оптической линии связи.

курсовая работа , добавлен 21.10.2014

Перспектива развития волоконно-оптических систем передачи в области стационарных систем фиксированной связи. Расчет цифровой ВОСП: выбор топологии и структурной схемы, расчет скорости передачи, подбор кабеля, трассы прокладки и регенерационного участка.

Эта потребность оказывается особенно настоятельной при обращении предприятий к электронной коммерции. Однако, как правило, модернизация сети является сложной и дорогостоящей задачей, и к тому же ее осуществление может потребовать временного отключения имеющихся сервисов и привести к снижению продуктивности пользователей, вызывая дополнительные затраты.

Прежде чем браться за модернизацию сети, ее необходимо обосновать. Вместо того чтобы устанавливать новые штуковины всякий раз при очередном изменении технологии или предложении поставщика, лучше, может быть, подождать, пока у пользователей созреет в этом необходимость или когда новая система позволит сократить затраты?

К сожалению, универсальной формулы для обоснования модернизации сети не существует. «Планирование развития сети и обоснование ее модернизации - это скорее искусство, чем наука», - считает Дэвид Ринас, президент DJR Communications, консалтинговой компании в области планирования сетевых сервисов и управления проектами.

В данной статье я постараюсь объяснить некоторые из приемов этого искусства и методов этой науки, а также перечислить объективные показатели необходимости модернизации. Иногда невозможно сказать, бизнес определяет технологию, или наоборот. Часто процесс модернизации сети складывается под действием обеих тенденций. Я начну с рассмотрения технических причин и продолжу коммерческими выкладками.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ

Потребность в увеличении скорости является, вероятно, наиболее распространенной причиной модернизации сети. Она может привести к обновлению оборудования, например маршрутизаторов или самих каналов. Если производительность сети недостаточна, то первое, что следует сделать, - выяснить уровень загруженности каналов.

В качестве эмпирического правила обычно принимается, что емкость канала или интерфейса следует увеличить, когда уровень его загруженности достигает 70%. Если пропускная способность канала достаточна, то причина может лежать в адекватной производительности оборудования.

Прежде всего внимание следует обратить на старое оборудование, в частности мосты между локальными сетями. В этом случае наилучшим решением будет замена оборудования, а не его модернизация.

Однако часто появление узких мест является следствием увеличения трафика или нагрузки на такие системы, как серверы или маршрутизаторы, ранее обеспечивавшие нормальную производительность. Ответ на вопрос, что лучше - модернизировать или заменить такие системы, зависит от стоимости каждого из решений и его влияния на поддерживаемые сервисы. Рассмотреть следует оба пути, чтобы определить, какого рода модернизация наиболее оправдана.

Например, отключение сервера на выходные для увеличения объема оперативной памяти или установки еще одной сетевой платы не приведет к заметным простоям, будет стоить недорого и практически всегда оправдано. Однако когда модернизация имеет более существенные последствия для непрерывности сервиса, скажем, при переводе локальной сети от компактной магистрали на базе концентратора/маршрутизатора к коммутируемой среде, то такое решение должно иметь веские основания - желательно, чтобы оно подкреплялось планом реализации.

Кроме того, неадекватная производительность может быть связана с длительной задержкой в сети. Причиной задержки может стать медленное оборудование или каналы либо неэффективность сетевых протоколов или прикладных сервисов, например медленная обработка сообщений сервером SMTP.

Эти проблемы реально решить посредством модернизации, но сам процесс может оказаться весьма извилистым и занять много времени. Обоснование часто сводится к анализу экономических выгод «а стоит ли это делать», с учетом как бизнес-целей, так и удобства работы.

В других случаях задержка может быть связана с необходимостью преобразования форматов, обеспечения межсетевой защиты и контроля доступа или даже с большими расстояниями между конечными точками. Функции защиты и преобразование форматов предполагают аппаратную реализацию. В этом случае стоимость модернизации будет трудно обосновать без анализа экономических выгод.

Задержку при передаче вследствие географической удаленности, скажем через Атлантику или через спутники, устранить невозможно - если только вы не найдете сеть быстрее скорости света.

Необходимость внесения изменений в сеть может быть вызвана и другими причинами, в частности потребностью обеспечения взаимодействия между сетями и системами при слиянии двух компаний. В этом случае все определяется требованиями бизнеса.

Другим побудительным мотивом может стать необходимость ликвидации периодических или хронических проблем в функционировании сети или при управлении ею. Такую модернизацию обычно можно обосновать улучшением сервиса и сокращением затрат на обслуживание и управление сетью.

Стимулом для модернизации может также стать желание получить новые возможности администрирования. Упрощение обслуживания сети является веским основанием для приобретения административного инструментария, такого, как программное обеспечение для инвентаризации настольных систем. Чтобы еще более подкрепить его, модернизацию можно увязать с такими осязаемыми выгодами, как оптимизация закупок.

Необходимость стандартизации вычислительной среды для реализации планируемых приложений или сервисов также может потребовать модернизации. В этой ситуации обоснование обычно не составляет проблем: стандартная среда позволит оптимизировать закупки, снизить затраты на обслуживание и обучение и упростить предоставление требуемых сервисов.

Наконец, необходимость выполнения сертификационных требований или решения спорных вопросов, выявленных при аудите сети, также может потребовать модернизации. Со все большим распространением корпоративных сетей Extranet, сервисов удаленного доступа, VPN и межорганизационного взаимодействия эти специальные требования становятся достаточно типичными. В подобной ситуации потребность в модернизации вызывается и обосновывается стремлением выглядеть в глазах других «безопасным» и надежным партнером.

«Если аудит выявит в сети проблему, то ее потребуется устранить, но это может повлечь за собой необходимость модернизации и дальнейшие расходы», - говорит Эрик Деспрес, директор по сетевым сервисам в компании GENet, занимающейся управлением сетями правительственных учреждений Канады (см. врезку ).

Часто модернизация одного элемента сети вызывает необходимость модернизации связанных с ним элементов инфраструктуры сети. Например, если локальная сеть модернизируется до Ethernet на 100 Мбит/с и на всех пользовательских системах устанавливаются соответствующие сетевые платы, то это может потребовать также и модернизации сервера.

По словам Деспреса, один из примеров того, как может возникнуть потребность в такого рода связанной модернизации, можно найти в предлагаемых классах QoS для сетей на базе IP. С появлением в результате увеличения емкости сети возможности реализации новых приложений, которым необходимы гарантии на QoS, провайдерам услуг «потребуются более мощные средства измерения и контроля для «раскрашивания» IP-пакетов в соответствии с ожиданиями отправителя в отношении QoS», - говорит Деспрес. В этом случае обоснованием может служить необходимость выполнения соглашений об уровне сервиса (Service Level Agreement, SLA).

Однако реализация QoS в существующей сети приведет к увеличению на 20% накладных расходов при передаче трафика и заметно скажется на общей производительности межсетевых устройств. Переход к современной, более эффективной межсетевой инфраструктуре позволяет компенсировать эти потери, обеспечив при этом поддержку QoS и общее улучшение обслуживания.

УСТАНОВЛЕНИЕ ФАКТОВ

Сбор, сравнение и анализ функциональных параметров сети чрезвычайно важны для составления практического обоснования модернизации сети. На рынке имеется множество средств для мониторинга сети и сбора данных. В большинстве случаев вам потребуется целый комплект таких инструментов, каждый из которых предназначен для выполнения конкретной функции или ориентирован на конкретный набор продуктов.

Например, если сеть содержит серверы Hewlett-Packard и маршрутизаторы и коммутаторы Cisco Systems, то, скорее всего, у вас имеется Cisco Works и HP OpenView. Если же сеть базируется на оборудовании Compaq Computer и Nortel Networks, то, вероятно, вы будете пользоваться Insight Manager и Optivity.

В каждом из этих примеров собранная метрика позволяет выявить такие факторы, как трафик между коммутаторами, загруженность каналов, утилизация портов или каналов на коммутаторах или маршрутизаторах, логические потоки данных (откуда - куда) и общая нагрузка на сеть. Другие определяемые параметры могут включать долю ошибок при передаче, уровень загруженности сервера и т. п.

Какой продукт выбрать и какие параметры отслеживать, будет зависеть от инфраструктуры сети и того, что вы хотите выяснить в первую очередь. Например, Чэндлер Пиджин, администратор сети в NAV CANADA, частной корпорации, оказывающей навигационные и связанные с ними услуги, говорит, что если хотя бы на одном из коммутаторов компании коэффициент использования портов превосходит 50% в минуту, то это служит для них тревожным сигналом.

Мониторинг загруженности портов позволяет Пиджину выявить тенденции и определить, что именно необходимо - модернизация или простая переконфигурация. При необходимости модернизации собранная статистика, в том числе об изменении производительности с течением времени, используется для планирования и обоснования модернизации.

Одна из проблем при принятии такого рода решений состоит в отсутствии знаний. «Большинство людей не знают, во сколько им обходится сеть, поэтому они часто тратят деньги напрасно», - говорит Терри МакМиллан, консультант в области управления сетями связи.

Для мониторинга сети и сбора текущих и статистических данных необходимо сделать следующее.

Во-первых, определите, какого рода информация вам необходима и в каком виде она должна быть представлена. Например, если вам требуется отслеживать предупреждения SNMP от маршрутизаторов и составлять ежедневные отчеты, то выбранный инструментарий должен удовлетворять этим требованиям и настраиваться на представление различных видов.

Во-вторых, определите, за чем и каким образом вы будете следить. Например, если важно иметь подробную картину работы конкретного коммутатора в реальном времени, то понадобится установить зонды RMON и фильтры для отправки данных на центральную консоль управления сетью.

Далее, найдите и интегрируйте необходимый набор инструментов. Этот совет выглядит тривиальным, но сам процесс может состоять из целого комплекса мер по модернизации и обоснованию. «Большинство отделов ИТ хотело бы иметь возможность определить конкретные затраты на элементы сети. Им требуется инструмент калькуляции в дополнение к средствам мониторинга», - говорит MакМиллан.

Кроме того, собранную статистику неплохо было бы сравнить с некими базовыми показателями. Это позволит отличить случайные отклонения от требующих вмешательства долговременных проблем.

Наконец, следите за тенденциями и планируйте необходимую модернизацию заранее. Например, если концентратор сегмента Ethernet на 10 Мбит/с загружен более чем на 35%, то пора начать планировать модернизацию. В коммутируемой среде с каналами на 100 Мбит/с негативные тенденции, скорее всего, будут затрагивать лишь определенные коммутаторы или каналы. В такой среде сигналом о необходимости модернизации может служить уровень загруженности в 50%.

Выявление тенденций и опережающее планирование имеют важнейшее значение для обеспечения надлежащего функционирования сети, в особенности это относится к провайдерам услуг. «Они не в состоянии достаточно быстро реагировать на запросы о предоставлении сервисов или ликвидации неисправностей, - считает МакМиллан. - При организации нового канала предоставление и настройка сервиса могут занимать несколько недель, и именно эта отсрочка остается в памяти заказчика».

СОСТАВЛЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ

В какой-то момент перед вами обязательно встанет вопрос о целесообразности модернизации с точки зрения бизнес-целей компании. Практическое обоснование обычно требует ответа на три вопроса: позволит ли модернизация сэкономить компании деньги, поможет ли она делать компании деньги и будет ли она способствовать повышению уровня конкурентоспособности компании?

Во многих организациях, в особенности в области высоких технологий, бюджеты на ИТ выделяются в соответствии с моделью составления сметы с нуля. Это означает, что всякая крупная модернизация сети обосновывается и финансируется, исходя из конкретных текущих потребностей. Таким образом, обосновать необходимость модернизации без привлечения поддерживающей ее модели бизнеса становится еще сложнее.

Тонкости моделирования затрат на ведение бизнеса выходят за рамки данной статьи, но понимание его основ поможет вам подкрепить свои доводы о необходимости модернизации приемлемой ценовой моделью. В этом разделе мы поговорим об анализе затрат, общей стоимости владения (Total Cost of Ownership, TCO), измерении продуктивности и отдаче от инвестиций (Return on Investment, ROI).

Одним из популярных и сравнительно простых методов является анализ затрат, при котором общая стоимость модернизации сравнивается с ожидаемыми выгодами. Если стоимость модернизации выглядит приемлемой, то вы можете приступать к ней. При анализе затрат важно также рассмотреть последствия отказа от предлагаемой модели модернизации или проведения иной модернизации. Таким образом, вам потребуется смоделировать несколько сценариев и провести анализ для каждого из них.

По мнению Ринаса, другим ключом к успешному анализу затрат «является оценка и определение выгод в тех областях, с которыми вы хорошо знакомы». Другими словами, занимайтесь тем, что знаете, а если потребуется помощь, то не бойтесь за ней обращаться.

Чтобы установить, каковы будут затраты на проект, вам потребуется выяснить общую стоимость владения с учетом стоимости модернизации, текущих операций и обслуживания и т. п. Общая стоимость владения для каждой сети своя, поэтому вам потребуется собрать информацию о специфических для вашей сети расходах. Кроме того, вам следует учитывать, что общая стоимость владения означает для вашей организации.

Во многих моделях общей стоимости владения учитываются только расходы на сетевое оборудование, что может привести к неправильным выводам. Для получения более аккуратной оценки TCO вам следует также рассмотреть первоначальные капитальные затраты на модернизацию сети, включая расходы на привлечение консультантов, обучение и заключение контрактов.

Не забудьте учесть затраты на эксплуатацию и обслуживание. К ним относятся заработная плата персонала, плата за аренду помещений, коммунальные и другие услуги, страховка, штрафы за неисполнение обязательств и недополучение прибыли.

Кроме того, вам потребуется рассмотреть, как модернизация скажется на продуктивности. В наихудшем случае вам придется подсчитать потери в случае неудачной модернизации. Вообще говоря, увеличение продуктивности часто является главной целью модернизации, поэтому вам может потребоваться найти примеры увеличения производительности в результате аналогичной модернизации.

Например, чтобы охарактеризовать зависящую от сети продуктивность пользователей, вы можете подсчитать число ежедневных звонков с вопросами относительно работы сети. Если после модернизации пользователи стали обращаться с вопросами реже, то продуктивность, очевидно, выросла. Если к тому же вам удастся определить и измерить несколько таких параметров, то это позволит более четко охарактеризовать повышение продуктивности.

Наконец, последним критерием практической целесообразности модернизации является отдача от инвестиций. В идеале ROI служит мерой доходов от прироста капитала в результате модернизации сети. Ее не всегда можно точно измерить, но - как показано ниже - расчет отдачи от инвестиций в технологии обычно учитывает основные затраты в сравнении с основными доходами и экономией.

Основная формула выглядит приблизительно так: отдача от инвестиций = (связанная экономия на эксплуатационных расходах + увеличение доходов за счет сервисов) - (начальные расходы на модернизацию + финансовые издержки + эксплуатационные расходы за данный период).

Аналогично, амортизационный период для ROI можно рассчитать, поделив общие затраты на модернизацию на предполагаемые затраты в течение года для существующей сети (см. пример во врезке ).

Например, пусть компании X требуется модернизировать свою сеть. Цель - повысить продуктивность 800 сотрудников на 5%. Модернизация обойдется в 500 тыс. долларов. По истечении шести месяцев компания X выясняет, что продуктивность действительно повысилась на 5% вследствие предоставления новых сервисов. Все счастливы, но как насчет ROI?

При средней заработной плате в 35 тыс. долларов в год общее 5-процентное повышение продуктивности даст компании суммарную отдачу от инвестиций в 1,4 млн долларов.

ПОДСЧЕТ ЧИСЕЛ

Несмотря на все трудности финансового обоснования модернизации, ваши усилия не пропадут даром. Анализ должен проводиться с такой степенью подробности, которая в состоянии выдержать проверку временем. Попрактиковавшись и освоившись с концепциями, представленными в этой статье, вы сможете лучше обосновать модернизацию, в результате которой ваша работа станет проще, а пользователи - довольнее.

Бартон МакКинли - консультант в области стратегического планирования ИТ. С ним можно связаться по адресу: [email protected] .

Модернизация в реальном мире

Компания Government Enterprise Network (GENet) занимается планированием, предоставлением, управлением и обслуживанием соединений глобальных сетей и транзитных услуг передачи данных для приблизительно 100 канадских министерств и правительственных учреждений с 220 тыс. пользователей.

Обслуживаемые организации имеют свои собственные внутренние сети, а GENet занимается маршрутизацией трафика между ними. Клиенты у GENet таковы, что предоставляемые ею услуги должны быть защищеннее и надежнее, чем в общедоступной сети, при этом скорости передачи варьируются от типичных для коммутируемых телефонных линий до OC-3.

Для соблюдения этих требований персонал GENet использует статистику о работе сети для выявления тенденций изменения производительности и планирования модернизации сервиса или емкости. «Благодаря мониторингу производительности мы можем на достаточно раннем этапе выявить, что сеть приближается к насыщению. Например, в качестве порогового значения мы приняли 70-процентный уровень загруженности, сигнализирующий обычно о необходимости модернизации канала», - говорит Эрик Деспрес, директор по сетевым сервисам в GENet.

Иногда решение о модернизации требуется принимать в отношении всей сети. Если сетевые технологии достигли конца своего жизненного цикла, то в этом случае персонал GENet может начать искать что-либо с лучшими функциональными характеристиками и соотношением цена/производительность.

Кроме того, модернизации могут проводиться по просьбе клиентов. Так, целью одной из недавних модернизаций была реализация защищенного удаленного доступа (Secure Remote Access, SRA) с использованием IPSec-совместимых продуктов. «Клиенты хотели бы иметь лучший сервис, но они располагают для этого ограниченными средствами. Нам приходится активно работать с нашими поставщиками для сокращения расходов до приемлемого уровня», - говорит Деспрес.

К сожалению, решения на базе IPSec еще только появляются, поэтому оно оказалось уникальным. У персонала GENet не было возможности предварительно ознакомиться с аналогичными реализациями при подготовке проекта. В результате реальные расходы оказались в два раза выше планируемых, а сама реализация заняла год вместо планируемых шести месяцев.

GENet работает на принципах возмещения издержек, поэтому перерасход сметы является для нее серьезной проблемой. Чтобы принять решение относительно целесообразности дальнейшего развития проекта IPSec, специалистам компании пришлось также выяснить потенциальный спрос на новую услугу. Обычно плановики GENet исходят из того, что расходы на модернизацию и новые сервисы должны окупиться в течение полутора лет. Однако в случае IPSec возмещение издержек должно было занять больше времени, но спрос на услугу рос, так что все расходы должны были, в конце концов, компенсироваться.

Большинство модернизаций, в том числе возможные внеплановые расходы, учитывается в принятой GENet модели общей стоимости владения вместе с другими расходами, в том числе арендной и заработной платой и т. п.

С ростом GENet модернизации продолжают составлять неотъемлемую часть расходов на ведение бизнеса. Однако благодаря использованию сетевой статистики, анализу изменения спроса на услуги и формальному моделированию затрат GENet удается планировать модернизацию так, что она оказывается целесообразна как с технической, так и с коммерческой точки зрения.

Цыплят по осени считают

«Цыплят по осени считают» - это фиктивная компания со 150 сотрудниками, в распоряжении которых находится 120 настольных и 25 портативных систем. У компании имеется локальная сеть Ethernet с простейшей сегментацией с использованием нескольких концентраторов и мостов. На настольных системах установлено разнообразное программное обеспечение, а три имеющихся сервера работают под управлением двух разных сетевых ОС.

Сеть компании обслуживают два штатных администратора, причем они загружены работой сверх меры. Кроме того, компания прибегает к услугам работающего на неполной ставке консультанта. Администраторы не используют никаких средств предупредительного мониторинга, но ведут журнал событий вручную.

Доход компании составляет в среднем 340 долларов в день в расчете на одного сотрудника. Однако не будь простоев сети и задержек при передаче, продуктивность была бы на 2% выше, а выплаты по счетам меньше. С учетом того, что рабочий период составляет 220 дней в году, простои сети обходятся компании приблизительно в 225 тыс. долларов недополученной прибыли ежегодно.

Администраторы собрались улучшить производительность и надежность сети посредством модернизации, которая должна привести к увеличению пропускной способности и повышению управляемости. Они решили перейти на одну сетевую ОС, новый сервер удаленного доступа и коммутируемую среду Ethernet на 100 Мбит/с с полномасштабным мониторингом.

Как долго «Цыплят по осени считают» придется ждать возврата от инвестиций (Return on Investment, ROI)? (Помните, что эти цифры приблизительны и не учитывают дополнительные расходы на модернизацию и обслуживание за каждый последующий год эксплуатации сети.)

Амортизационный период равен стоимости модернизации сети, поделенной на упущенную выгоду в случае имеющейся сети. Таким образом, ROI при задуманной модернизации сети будет составлять около 20 месяцев (365 500 долларов/225 000 долларов = 1,64 года).

Требующие замены компоненты	Стоимость за единицу (в долларах)	Суммарная стоимость(в долларах)
2 новых сетевых сервера	20 000	40 000
2 новые лицензии на СОС	500	1000
2 ИБП с серверными платами	1500	3000
45 новых настольных систем	1200	54 000
10 новых принтеров	1000	10 000
130 новых сетевых плат 10/100	110	14 300
1 новая станция управления	7000	7000
Новое ПО управления и зонды	10 000	10 000
130 обновлений программных клиентов СОС	25	3250
150 обновлений ОС	60	9000
150 обновлений пакетов приложений	100	15 000
8 новых коммутаторов 10/100 Gigabit Ethernet (на 24 порта)	3000	24 000
1 новый RAS	1000	1000
2 стойки для коммутаторов/RAS	2500	5000
Консалтинг и инсталляция	55 000	55 000
Обучение и т. п. услуги	прибл. 30 000	30 000
Неизвестные по "закону Мерфи"	40 000	40 000
Всего для ИТ (без учета налогов)		321 550

Ресурсы Internet

Trellis Network Services предлагает на своем узле Web калькулятор для оценки основных расходов на программное обеспечение и платформу при переходе к новым настольным системам, почте и сетевой ОС. См. http://www.trellisnet.com/migration/index1.htm .

Gartner Group предлагает бесплатные и краткие Research Notes об управлении сетью и планировании емкости. См. http://gartner12.gartnerweb.com/public/static/ hotc/hc00085722.html .

Обширный список ссылок на различные узлы и проекты управления сетью имеется на странице «Управление сетью - все в одном» по адресу: http://alpha01.ihep.ac.cn/~caixj/netm/ .

На сервере Web Университета Твенте, Голландия, имеются ссылки на адреса, где можно найти бесплатные коды и программное обеспечение для управления и мониторинга сети. См.