Технико-экономический проект развития межстанционных связей местных сетей с помощью SDН

     3 Рабочая документация  

     3.1 Краткая характеристика  оборудования и  основные расчеты  по определению  параметров ВОСП 

     3.1.1 Характеристики приёмопередатчика 

     Характеристики  приёмопередатчика ВОСП приведена в виде таблицы 3.1. 

Таблица 3.1- Характеристики приёмопередатчика

 

                        

     3.1.2 Расчет помехозащищенности некогерентных ВОСП 

     Для скорости приёма 155,52 Мбит/с в использумой аппаратуре используем лавинный фотодиод марки QDAX – 500 изготовлен из InGaAs/InGaAsP/InP с техническими характеристиками, которые приведены в конце пояснительной записки [П.Г.].

     Для качественного приема сигнала необходим  определенный уровень соотношения  Сигнал / Шум [14].

     Расчет  производим для рабочей температуры Т = 300 К: 

      ,                                                                          (3.1) 

     Сигнальная  составляющая тока определяется [14]: 

     I = S_i · Р_C,                                                              (3.2) 

     Где Р _с = 10 ^{0,1 · Рмин} = 10^-2,95 = 0,0011. 

     Квантовая эффективность[14]: 

      ,                                                               (3.3) 

     где ћ – постоянная Планка и составляет ћ = 6,62 · 10^-34 Вт с/Гц; q = 1,6 · 10^-19 Кл; f = с/λ_р = 3 · 10⁸ / 1,55 · 10^-6 =1,935 · 10^-14 , тогда [14]: 

       

     Эквивалентная емкость С и сопротивление  нагрузки фотодиода R связаны следующим соотношением с полосой пропускания прибора [14]: 

      ,                                                              (3.4) 

     Из  формулы (3.4) находим R [14]: 

       Ом 

     Известно  несколько способов приема оптического сигнала:

     - прямое фотодетектирование (включает некогерентный энергетический прием);

     - метод фотосмещения (когерентный, гетеродинный).

     Ниже  рассматриваем некогерентную ВОСП.

          Определяем для некогерентной ВОСП отношение сигнал/шум  по формуле (3.5) с учетом формулы 3.1:

                                                                                         (3.5)

 
 

     

     3.1.3 Расчет порога чувствительности ПРОМ  ВОСП 

     Порог чувствительности для цифрового  ПРОМ (приемного оптического модуля) рассчитываем по формуле (3.6) согласно [15]: 

      ,                                                                        (3.6) 

     где коэффициент: 

      ,                                                    (3.7) 

     где Q – аргумент функции ошибок , для Р_ОШ =10^-7  Q = 5,2 [15]. 

     После подстановки  получим (для ЛФД) [15].

     Тогда, согласно формуле 3.6: 

       

     Пороговая чувствительность ПРОМ позволяет принимать  полезный сигнал без дополнительных усилителей, потому что минимальный уровень приема сигнала приемника составляет 1,5 мкВт. 

     3.1.4 Вопросы  надежности ВОСП  

     Надежность  – одна из важнейших характеристик современных сетей связи. Особенно высокие требования по надежности предъявляются к кабельным магистралям с большой пропускной способностью [22].

     Основной  задачей системы технического обслуживания оптических кабельных магистралей является обеспечение качественной и бесперебойной работы трактов и каналов связи.

     Данная  задача решается в условиях воздействия  на ВОЛС различных дестабилизирующих  факторов, приводящих к появлению  неисправностей, ухудшающих качество передачи информации и отказам связи в части каналов, отдельных трактов или к полному прекращению связи по ВОЛС.

     В связи с отсутствием экспериментальных  данных о длительности эксплуатации ВОЛС можно воспользоваться средними значениями для обычных кабельных магистралей. Данное предположение основано на идентичности основных причин возникновения отказов.

     Отказы  возникают в результате внешних  воздействий или из-за внутренних причин, статистика которых характеризуется следующими данными в процентах (таблица 3.2):

Таблица 3.2- Статистика отказов

 

     Отказы  и неисправности ВОСП (с ВОЛС) возникают в любой момент, образуя во времени случайный процесс – поток отказов.

     Процесс устранения отказов на ВОСП характеризуется  временем восстановления t_В, которое в данном дипломном проекте (с учетом статистики в реальных ВОСП) принимается равным 0,5 ч. Время безотказной работы Т_Б.Р>>t_В и Т_Б.Р = 7,72·10⁴ ч.

     Тогда интенсивность потока отказов будет  равна [22]: 

     n = 1/Т_Б.Р,                                                                                           (3.8) 

     n= 1/7,72·10⁴ = 12,953·10^-6ч^-1 

     Восстановление  исправного состояния ВОСП происходит в течение случайного времени t_В, распределенного по закону Пуассона с параметром, называемым производительностью подсистемы [22]: 

     m = 1/t_В,                                                                                            (3.9) 

     m = 1/0,5 = 2 ч^-1 

     Определим интенсивность отказов для ВОСП протяженностью (на участке УСП-АМТС ГТС г. Кзыл-Орда) L = 2,835 км [22]: 

     l = n/L,                                                                                                       (3.10) 

     l= 12,953·10^-6/2,835 = 4,5689·10^-6 ч^-1/км       

     Одним из основных параметров оценки качества работы ВОСП является плотность повреждений m, приходящихся на 2,835 км трассы в год [22]:   

     m = l·L·8760,                                                  (3.11) 

     где  8760 – число часов в году; L – длина трассы, при которой определяется значение m: 

     m = 4,5689·10^-6 ·2,835 ·8760 = 0,1134 

     По  приведенным выше формулам была составлена программа на языке программирования Borland Pascal 7.0. Результаты работы и алгоритм программы представлены (рисунок 1)  в конце пояснительной записки [П.Г.]. 

     3.2  Проверочная оценка надежности существующей кольцевой структуры SDH с новым направлением 

     Известно, что первичная, или транспортная сеть SDH, подвержена относительно частым повреждениям. Однако трудно определить, какое влияние эти повреждения оказывают на трафик или качество передачи информации, поскольку величина потерянного трафика зависит от конкретного времени повреждения, возможностей перемаршрутизации, от резервирования на самой трассе [25].

     Известно  также, что в сетях SDH применяется защитное резервирование (protection) и резервное восстановление (restoration). Первое производится автономно - на физическом уровне, с использованием заранее выделенных резервных емкостей, второе, в зависимости от ситуации на сети, предполагает переключение трактов на сетевом уровне под действием команд системы управления [25].

       Под надежностью сети будем  понимать минимальную надежность  связи между всеми парами узлов сети.

     Возможны  два варианта реализации кольцевой  структуры одно- и двунаправленная схема кольца. В двунаправленной схеме направление обхода кольца задается исходя из минимального расстояния, которое необходимо пройти до встречного узла. Выбранные направления обхода между различными узлами указаны в таблице 1[П.Г].

     Рассмотрим  задачу определения надежности связи  в сети между двумя узлами, если известно множество путей, которые  могут быть использованы для этой связи, и известны надежность рij всех ребер bij и надежность рi всех узлов аi сети, образующих пути [26].

     Надежность  k-го пути оценивается вероятностью работоспособного состояния всех ребер и узлов, образующих этот путь, то есть: 

      _,                                                                   (3.12) 

     Эта формула используется при последовательном соединении элементов составляющих путь. При параллельном соединении элементов с надежностями ,…, общая надежность системы определяется [26]: 

      ,                                                                                          (3.13) 

     В нашем случае параллельными являются основные и резервные пути, причем если основной и резервный путь устанавливаются по совпадающим участкам сети, то будем считать, что имеется только основной путь.