Текст
                    СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Проектирование и техническая эксплуатация
цифровых телекоммуникационных
систем и сетей
L L Шпени, I. Н. ГВД1ВНН, II. Щиш,
НИКНИ, Шашни

L Б. Алексеев, В. И. Гордиенко, В. В. Крахмален, А. Д. Моченое, М. С. Тверецкий Проектирование и техническая эксплуатации цифровых телекоммуникационных систем и сетей Под редакцией В. Н. Гордиенко и М. С. Тверецкого Рекомендовано УМО по образованию в области телекоммуникаций в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 210404 - «Многоканальные телекоммуникационные системы», 210406 — «Сети связи и системы коммутации», 210401 - «Физика и техника оптической связи» направления 201400 - «Телекоммуникации» Москва Горячая линия - Телеком 2008
ББК 32.88 УДК 621.39(075) П79 Авторы: Е. Б. Алексеев, В. Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев, А. Д. Моченов, М. С. Тверецкий Рецензенты: доктор техн, наук, профессор А. X. Султанов; канд. техн, наук, профессор Б. Г. Спасский П79 Проектирование и техническая эксплуатация цифровых телекоммуникационных систем и сетей. Учебное пособие для вузов / Е. Б. Алексеев, В. Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев и др.; Под редакцией В. Н. Гордиенко и М. С. Тверецкого. - М.: Горячая линия - Телеком, 2008. - 392 с.: ил. ISBN 978-5-9912-0010-3. Рассмотрены основные положения по организации систем управления и технической эксплуатации сетей и средств электро- связи на современном этапе развития Единой сети электросвязи (ЕСЭ) РФ, вопросы оптимизации решений при проектировании и организации технической эксплуатации ЦСП. Для студентов вузов, обучающихся по направлению 210400 — «Телекоммуникации», будет полезно специалистам проектных и эксплуатационных предприятий связи. ББК 32.88 Адрес издательства в Интернет www.techbook.ru Учебное издание Алексеев Евгений Борисович, Гордиенко Владимир Николаевич, Крухмалев Владимир Васильевич, Моченов Анатолий Дмитриевич Тверецкий Михаил Серафимович Проектирование и техническая эксплуатация цифровых телекоммуникационных систем и сетей Учебное пособие Обложка художника В. Г. Ситникова Верстка Ю. Н. Рысева SCAN р.х50 Подписано в печать 25.08.07. Формат 60x90/16. Усл. изд. л. 24,5- Тираж 2000 экз. (1-й завод 1000 экз.). Изд. № 710 Заказ № 8184. Отпечатано с готовых диапозитивов в ОАО ордена «Знак Почета» «Смоленская областная типография им. В. И. Смирнова» 214000. г. Смоленск, проспект им. Ю. Гагарина, 2. ISBN 978-5-9912-0010-3 © Алексеев Е. Б., Гордиенко В. Н., Крухмалев В. В. и др., 2008 © Оформление издательства «Горячая линия — Телеком», 2008
Введение Основой электросвязи Российской Федерации является Единая сеть электросвязи (ЕСЭ) РФ, обеспечивающая предоставление услуг электро- связи пользователям на территории России. Единая сеть электросвязи РФ - сеть электросвязи, состоящая из распо- ложенных на территории Российской Федерации сетей связи следующих категорий: сетей общего пользования (ОП), выделенных сетей, техноло- гических сетей, сетей связи специального назначения и других сетей пе- редачи информации при помощи электромагнитных систем. До 2003 года использовался термин Взаимоувязанная сеть связи Российской Федерации (ВСС РФ). Единая сеть электросвязи РФ базируется на принципе организационно- технического единства, заключающемся в проведении единой техниче- ской политики, применении единого комплекса максимально унифициро- ванных технических средств, единой номенклатуры типовых каналов и сетевых трактов. По функциональному принципу сети ЕСЭ разделяются на транспорт- ные сети и сети доступа. Транспортной является та часть сети связи, которая выполняет функ- ции переноса (транспортирования) потоков сообщений от их источников из одной сети доступа получателям сообщений другой сети доступа. Сетью доступа сети связи является та ее часть, которая связывает ис- точник (приемник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью. По способам организации каналов в сети ЕСЭ разделяются на первич- ные и вторичные. Первичные сети ЕСЭ РФ предназначены для организации и предос- тавления во вторичные сети типовых сетевых трактов, типовых каналов передачи и типовых физических цепей. На основе типовых трактов, типовых каналов передачи и типовых фи- зических цепей первичных сетей ЕСЭ РФ с помощью узлов и станций коммутации организуются различные вторичные сети для транспорти- ровки, коммутации и распределения сигналов в службах электросвязи. На базе вторичных сетей организуются системы электросвязи, пред- ставляющие собой комплекс технических средств, осуществляющих элек- 3
тросвязь определенного вида и включающие в себя соответствующую вторичную сеть и подсистемы нумерации, сигнализации, учета стоимости и расчетов с абонентами, технического обслуживания и управления. Сис- тема электросвязи может включать в себя одну или несколько служб элек- тросвязи и одну или несколько сетей электросвязи. Служба электросвязи представляет собой организационно-техничес- кую структуру на базе сети связи (или совокупности сетей электросвязи), обеспечивающую обслуживание связью пользователей с целью удовле- творения их в определенном наборе услуг электросвязи. Все сети и службы ЕСЭ РФ управляются соответствующими система- ми управления, обеспечивающими выполнение службами и системами связи определенных требований в части их устойчивого функционирова- ния. По территориальному делению сети ЕСЭ РФ разделяются на между- народные, междугородные, зоновые и местные (городские и сельские). Международные сети связи - сети электросвязи, технологически со- пряженные с сетями связи других государств. Междугородные (магистральные) сети связи - технологически со- пряженные сети электросвязи, образуемые между центром Российской Федерации и центрами субъектов Федерации, а также центрами субъектов Федерации между собой. Зоновые (региональные) сети связи — технологически сопряженные се- ти электросвязи, образуемые в пределах территории одного субъекта Фе- дерации. Местные сети связи - технологически сопряженные сети электросвя- зи, образуемые в пределах административной или определенной по иному принципу территории, не относящиеся к региональным сетям связи. Междугородная, зоновые и часть местных цифровых наложенных пер- вичных сетей являются основой транспортной цифровой сети связи Рос- сии. Местные первичные сети на участке «местный узел - оконечное уст- ройство» в соответствии с новой терминологией являются сетью доступа. В структуру ЕСЭ РФ входят следующие системы электросвязи ОП: те- лефонной связи, телеграфной связи, факсимильной связи, передачи газет, передачи данных, распределения программ звукового вещания, распреде- ления программ телевизионного вещания. По мере развития средств связи структура систем связи ЕСЭ РФ может претерпевать изменения за счет интеграции ряда систем и образования их новых видов. Сообщения, передаваемые в ЕСЭ РФ в реальном масштабе времени, в зависимости от степени важности содержащейся в них информации, под- разделяются на три класса. Класс важности сообщения требует опреде- ленной степени надежности соединения при передаче этого сообщения. 4
Для передачи сообщений I класса должна обеспечиваться организация трех независимых путей между сетевыми узлами (узлами привязки), к которым подключается арендатор каналов. Для передачи сообщений II класса необходимо иметь два независимых пути между узлами привяз- ки либо один путь с использованием системы резервирования. Для пере- дачи сообщений III класса достаточно одного пути между узлами привяз- ки. Сообщения, передаваемые по коммутируемым сетям ОП, относятся к III классу. На современном этапе развития совершенствование средств электро- связи и сети в целом идет по трем направлениям: цифровизация, оптико- визация и компьютеризация. Преимущества ЦСП по сравнению с АСП и принципы их технической реализации были известны несколько десятков лет назад. Однако по-настоящему цифровизация сетей стала возможной немногим более 20 лет назад с появлением новой техники проводной свя- зи - ВОСП. И сегодня, на современном этапе развития, процесс цифрови- зации — это не только постоянное увеличение числа действующих на сети ЦСП по сравнению с АСП (в канало-километрах), но и постоянное со- вершенствование методов передачи и обработки сообщений на основе цифровых трактов и каналов (появление новых технологий СЦИ и ATM, гибкого мультиплексирования, организация сетевой тактовой синхрони- зации), что создает предпосылки в недалеком будущем к переустройству всей сети связи на качественно новом уровне. Основные преимущества ВОСП, во многом предопределившие про- цесс развития цифровизации, также хорошо известны - это увеличение пропускной способности и сокращение числа промежуточных пунктов волоконно-оптической линии передачи. И сегодня, на современном этапе развития, процесс оптиковизации — это не только постоянное совершенст- вование средств волоконной оптики и опто-электронных устройств, это не только массовое внедрение ВОСП на соединительных линиях первичной сети общего пользования, а в будущем и создания оптической транспорт- ной сети, но и реальная возможность оптиковизации сетей доступа и ма- локанальной сельской первичной сети, что создает предпосылки к созда- нию широкополосной цифровой сети с интеграцией служб. Наряду с развитием процессов цифровизации и оптиковизации на сети постоянно совершенствуются полупроводниковая элементная база, мик- ропроцессорная (МП) техника и программное обеспечение операционных систем, что явилось основой и для компьютеризации средств связи. И сегодня, на современном этапе )развития, компьютеризация - это не толь- ко широкое применение МП-средств и ПТК в устройствах эксплуатаци- онного контроля аппаратуры, телеконтроля и управления, диспетчерских пунктах контроля и управления сетью на различных уровнях иерархии 5
системы технической эксплуатации, это не только применение МП и ПТК в составе измерительной техники и при математическом моделировании на этапах разработки и проектирования, но и применение непосредствен- но для автоматизации и совершенствования основных функций передачи и обработки передаваемой информации при установлении соединения, что создает предпосылки для совершенствования концепции технической эксплуатации и управления средств электросвязи и всей сети связи в це- лом на новом качественном уровне. На современном этапе развития сети электросвязи все три направления совершенствования средств электросвязи органически связаны друг с другом. Новая техника связи - это, как правило, высокоскоростные ЦСП на оптическом кабеле с высоким уровнем программного обеспечения.
ЧАСТЬ I. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ
Глава 1. Общие принципы проектирования 1.1. Основы системного подхода к проектированию систем и линий передачи Системы передачи (СП) и линии передачи (ЛП) можно рассматривать как «большие» и «сложные». В большинстве случаев и отдельные части (подсистемы) системы передачи также являются сложными. Так, напри- мер, в состав современных цифровых систем передачи входят следующие функциональные узлы и подсистемы, являющиеся сложными системами: синхронный мультиплексор, система синхронизации, система управления и т.п. Системный подход к проектированию предполагает изучение системы (подсистемы) и ее поведения в целом как единого объекта, выполняющего определенные функции в конкретных условиях, с учетом взаимодействия и взаимного влияния отдельных частей, оказывающих наиболее существенное влияние на достижение конечных целей. При этом могут успешно исполь- зоваться методология и математический аппарат таких системных наук, как системология, системотехника, теория исследования операций и теория ма- тематического программирования. Системный подход может осуществляться на различных этапах проек- тирования (предварительный эффект, технический проект, НИР, ОКР и т.д.), однако наибольший эффект достигается на этапе предварительного проектирования, когда выбирается структурная схема системы и оцени- ваются ее основные параметры. Основные принципы системного подхода в области оптимального проектирования могут быть сформулированы следующим образом. 1. Система, состоящая из оптимальных частей, в общем случае не яв- ляется оптимальной. Подмена оптимизации системы в целом оптимизаци- ей по частям во многих случаях может привести к ошибочным выводам. Оптимизация по частям приведет к тем же результатам, что и оптимиза- ция в целом, только в том случае, если параметры одной части системы не влияют на выбор параметров другой части, что на практике встречается относительно редко. 2. Оптимизация системы должна проводиться по количественно опре- 8
Общие принципы проектирования деленному и единственному критерию, который в математической форме отражает цель оптимизации. Критерий оптимальности, представленный в виде функции оптимизируемых параметров системы, называется целевой функцией. Наличие нескольких критериев оптимальности, которые, как правило, тем или иным способом связаны между собой, не позволяет до- вести процесс до логического завершения, а отсутствие количественно определенного критерия свидетельствует о недостаточном понимании разработчиком поставленной перед ним задачи. 3. Система должна оптимизироваться в условиях количественно опре- деленных ограничений на оптимизируемые параметры. Последнее об- стоятельство свидетельствует о том, что оптимальность системы всегда относительна, условна, так как зависит от условий оптимизации. Поэтому условия оптимизации должны достаточно точно соответствовать реаль- ным условиям. Так как проектирование оптимальных систем осуществляется матема- тическими методами, то возникает необходимость математического опи- сания системы, т.е. разработки ее математической модели. Основу мате- матической модели составляют аналитические соотношения (уравнения связи) между внешними и внутренними параметрами системы. Внешние параметры описывают систему с точки зрения потребителя. Такими па- раметрами, в частности, могут быть помехоустойчивость, число каналов, пропускная способность, надежность, стоимость, габаритные размеры, масса и т.д. Внутренние параметры описывают систему с точки зрения разработчика. Такими параметрами для систем передачи являются: вид модуляции, тип кода, число ступеней преобразования, тип применяемых элементов и т.д. Уравнения связи между внешними и внутренними пара- метрами системы в аналитической форме, широко используемые в после- дующих главах, могут быть получены в результате: - теоретических исследований (например, уравнения связи для поме- хозащищенности, пропускной способности, надежности и т.д.); - технико-экономических расчетов (например, уравнения связи для стоимости, приведенных затрат и т.д.); - аппроксимация экспериментальных зависимостей или эмпирических данных (например, уравнения связи для вероятности ошибки, разборчиво- сти речевых сигналов и т.д.); - имитационного моделирования системы или ее подсистемы на ЭВМ (например, уравнения связи для параметров системы синхронизации в зависимости от характера ошибок или помехозащищенности в зависимо- сти от типа используемого кода). Некоторые из уравнений связи носят вероятностный характер, так как 9
Глава 1 учитывают статистические характеристики сигналов, каналов и помех. При решении задачи оптимизации на первом этапе составляется спи- сок целей, т.е. выбираются факторы, которые необходимо учитывать. Не- обходимо определить допустимые пределы применения этих факторов. Исходя из этого, определяют область допустимых возможных решений. На следующем этапе выбираются критерии и ограничения. Цель (цели) определяют как желаемое состояние проектируемой системы, т.е. как ре- зультат, подлежащий достижению. Достижение цели, как уже отмечалось, в большинстве случаев имеет вероятностный характер, так же как и зна- чения внутренних и внешних параметров системы, и неотделимо от того, что возможно сделать. Таким образом, цели неотделимы от средств их достижения, которые всегда ограничены. В результате, как правило, фор- мируется иерархия целей, одни из которых (главные) могут выступать в роли критериев, другие в роли ограничений. При этом не существует их противопоставления: то, что прежде было критерием, сегодня может стать ограничением, и наоборот. Критерий - показатель, позволяющий оценить целесообразность вы- бранного варианта принятия решения. Математическое описание крите- рия - критериальная, или целевая, функция. Ограничения - факторы, ограничивающие количество рассматривае- мых вариантов. Если удается с помощью аналитического выражения связать ту или иную цель задачи Z и средства ее достижения х, , то получают целевую, или критериальную, функцию W: z = w(X, Т), где: X — управляемые переменные (средства достижения цели); Т - огра- ничения (направляемые переменные). Минимум или максимум Z - критерий оптимальности, количественно выражающий предельную меру эффекта принимаемого решения: ^мин(макс) — М’СхДхг’,..V, Т), где: х * - оптимальные значения управляемых переменных при ограниче- ниях Т, i = 1, m. Различают прямую и обратную постановки задачи оптимизации. На- пример, при прямой постановке в качестве критерия выступают затраты С (капитальные, эксплуатационные и т.п.), а ограничением является эффект или эффективность решения Э (надежность, помехоустойчивость, про- пускная способность, дальность участка регенераций и т.п.): 10
Общие принципы проектирования Смин = мин (Cl, Съ ст), Э >3^, где Зтр - требуемое значение эффекта (например, коэффициента готовно- сти). При обратной постановке задачи в качестве критерия выступает эф- фект (эффективность решения), а затраты являются ограничением: Эмакс макс (ЭьЭг, , Эт), С<СД0П, где Сдоп - допустимые затраты. В зависимости от информированности задача оптимизации может ре- шаться в условиях: - определенности, когда внутренние и внешние параметры системы определены однозначно; — стохастических (условиях риска), когда значения параметров носят случайный характер, но могут быть определены вероятностными характе- ристиками; - неопределенности, когда значения параметров неизвестны, т.е. от- сутствуют даже их вероятностные характеристики. К наиболее распространенным математическим методам, применяе- мым для решения задач оптимизации в условиях определенности, отно- сятся методы линейного и динамического программирования, в условиях риска — метод статистических испытаний (метод Монте-Карло), а в усло- виях неопределенности - метод анализа иерархий. 1.2. Исходные данные на проектирование. Основные проектные документы Решение о проектировании и строительстве линий передачи ЕСЭ РФ принимается на основе Генеральной схемы развития межрегиональных компаний и сетей связи операторов (например, ОАО «Связьинвест» и ОАО «Ростелеком»), их магистральных, зоновых и местных первичных сетей и сетей технологической связи, а также на основе экономической целесообразности, хозяйственной, социальной и оборонной необходимо- сти. Исходными данными для проектирования являются: - схема организации связи; - технические характеристики на аппаратуру и кабели различных про- изводителей, включая надежность и стоимость; - требуемая пропускная способность линии передачи, в том числе и на перспективу; - требуемые показатели надежности в зоне действия оператора связи и др. 11
Глава 1 Основными характеристиками сети, которые должны определяться на этапе проектирования, являются: надежность, отношение величин основ- ных и резервных пропускных способностей, управляемость, гибкость и масштабируемость. Кроме того, сеть обладает и экономическими харак- теристиками, такими, например, как капитальные затраты и время их оку- паемости, во многом обуславливающими ее конкурентоспособность. Строительство или реконструкция первичных сетей ЕСЭ осуществля- ется на основе широкого использования цифровых систем передачи, циф- ровых систем коммутации и волоконно-оптических линий связи. Работы по строительству или реконструкции линий передачи первичных сетей ведутся только при наличии проектов и смет, разрабатываемых и утвеж- даемых в соответствии с положениями и руководящими материалами о составе, порядке согласования и утверждения проектно-сметной доку- ментации на строительство или реконструкцию предприятий, сооруже- ний и зданий. Проектирование строительства или реконструкции дейст- вующих линий передачи первичных сетей ЕСЭ, в основном, осуществляет ОАО «Государственный институт по изысканиям и проектированию со- оружений связи (Гипросвязь)». Кроме того, работы по проектированию ведутся и операторами сетей связи, в состав которых входят проектные отделы (или аналогичные им службы), уточняющие проекты на строи- тельство сооружений связи в пределах территорий их функционирования и участвующие в выборе строительных площадок и составлении техниче- ских условий (ТУ) на строительство и реконструкцию сооружений связи. В процессе проектирования в рабочий контакт входят: заказчик (ми- нистерство, ведомство, оператор связи и т. д.), планирующий строитель- ство сооружений связи, и генеральный подрядчик (генеральный проекти- ровщик, проектная организация), осуществляющий проектную работу, возможно с привлечением субподрядных специализированных проектных организаций. Проектные организации совместно с заказчиком осуществ- ляют разработку технико-экономического обоснования (ТЭО). Это про- ектный документ, в котором дается технико-экономическое и социальное обоснование необходимости и очередности строительства или реконст- рукции линии передачи. При этом выполняются топографические, инже- нерно-геологические, гидрологические и другие изыскания в районе бу- дущего строительства с целью определения стоимости строительства или реконструкции, эффективности капитальных вложений и их оптимизации. Проектные решения оформляются в виде проектной документации, состав и содержание которой определяются сложностью и новизной про- ектируемого сооружения связи, наличием типовых или повторно приме- няемых проектов и др. 12
Общие принципы проектирования Проектирование типовых или относительно несложных сооружений связи осуществляется в одну стадию (одностадийное проектирование), основными проектными документами для которого являются задание на проектирование (ЗП) и рабочий проект. Задание на проектирование составляется заказчиком совместно с ге- неральным проектировщиком, а по необходимости и с субподрядными специализированными организациями на основе решений, принятых на этапе разработки технико-экономического обоснования (ТЭО). В задании на проектирование указываются: — наименование проектируемой линии и основания для ее проектиро- вания и строительства новых или использования существующих сетевых узлов связи (СУС); - направление линии передачи с указанием оконечных узловых и про- межуточных пунктов, в которых должны выделяться каналы связи; - виды и объем информации, подлежащей передаче (телефонная, теле- графная и факсимильная связь, передача данных, Интернет, электронная почта, передача газетных полос, телевидение и вещание, роуминг мо- бильной радиосвязи и т.п.), приведенных к общему числу каналов тональ- ной частоты (КТЧ), основных цифровых каналов (ОЦК) или цифровых потоков различной иерархии; - предварительные рекомендации по выбору цифровых систем пере- дачи, типа кабеля и источников их поставки; - рекомендации по топологии сети, элементом которой будет проек- тируемая линия передачи; - требования по организации соединительных линий первичной сети и временных обходных связей на период освоения проектной мощности или завершения реконструкции; - обоснование необходимости строительства технических и вспомога- тельных зданий, проектирования источников и сетей электро-, тепло- снабжения и инженерных коммуникаций для них; - требования к показателям надежности линии передачи и мероприя- тиям по их защите как от различного вида влияний, так и от несанкциони- рованного доступа; - взаимосвязь линии передачи с другими сооружениями ЕСЭ и ее со- ставляющими; - мероприятия на случай чрезвычайных ситуаций; - требования по организации эксплуатации линии передачи, экологии и охране окружающей среды; - предварительные сведения о сейсмичности, вечной мерзлоте, группе 13
Глава 1 просадочных грунтов, водных и иных преградах и т. п.; - удельные показатели эффективности капитальных вложений, мате- риалоемкости и трудоемкости строительства, намечаемый размер капита- ловложений; - технико-экономические показатели и источники финансирования; - сроки начала и окончания строительства или реконструкции линии передачи. Рабочий проект на строительство или реконструкцию линии переда- чи решает вопросы: - разработки схемы организации связи и ее взаимосвязи с другими объектами ЕСЭ, других министерств, ведомств, операторов связи; - выбора оптимального варианта трассы и размещения различного ти- па оконечных и промежуточных пунктов, СУС и др.; - выбора систем передачи, основного и технологического оборудова- ния, реализующих самые современные телекоммуникационные и инфор- мационные технологии; - номенклатуры строительных материалов и конструкций, основных зданий и сооружений и инженерного оборудования зданий; - расчета длин участков регенерации; — оценки показателей надежности; - оценки экономической эффективности мероприятий по повышению надежности; - расчета запасов ЗИП и их распределения; - оценки технико-экономической эффективности реализации вариан- тов проекта; - современной технологии эксплуатации и управления телекоммуни- кационными сетями; - тактовой сетевой синхронизации и др. Проектирование сложных сооружений связи, при использовании но- вых телекоммуникационных технологий, при отсутствии типовых или подобных проектов ведется в две стадии {двухстадийное проектирова- ние). При этом обязательными проектными документами являются: про- ект и рабочая документация. Проект содержит ряд обязательных разделов: - общая пояснительная записка; - технология производства; - строительные решения; - организация строительства; - жилищно-гражданское строительство; 14
Общие принципы проектирования — рабочая документация и др. Общая пояснительная записка указывает исходные данные на проек- тирование, результаты выполнения технико-экономических расчетов и их сравнение с показателями лучших отечественных и зарубежных аналогов. В этом разделе излагаются сведения о потребностях в материалах, топ- ливно-энергетических и трудовых ресурсах и путях их обеспечения; све- дения о составе объекта, очередности строительства, пусковых комплек- сах и объемах основных работ, решениях по инженерным сетям, экологии и охране окружающей среды и чрезвычайным ситуациям. Обязательно должны быть освещены вопросы согласования проектных решений с дру- гими организациями и соблюдения требований, норм, правил, инструкций и стандартов во всех аспектах будущего строительства. К этому докумен- ту прилагаются следующие основные чертежи и схемы: ситуационный план с указанием на нем существующих и проектируемых внешних ком- муникаций и инженерных сетей, план и продольный профиль трассы и схема генерального плана, где отображены существующие, проектируе- мые или реконструируемые сооружения, а также сооружения, подлежа- щие сносу, и др. Раздел «Технология производства» содержит производственно- расчетную программу, решения по механизации и автоматизации техно- логических процессов и управлению производством. Эта часть проекта отражает принципиальные решения по широкому использованию инфор- мационных технологий в организации технической эксплуатации обору- дования линии передачи. Раздел сопровождается принципиальными схе- мами автоматизации и механизации технологических процессов; функ- циональными и структурными схемами организации связи и энергоснаб- жения. Раздел «Строительные решения» содержит краткое описание и обос- нование основных строительных решений, их соответствие современным строи гельным технологиям, а также перечень мероприятий по электро-, взрыво- и пожаробезопасности, защиты сооружений от различного вида коррозий, по водоснабжению, канализации, отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха, а также решения по чрезвычайным ситуа- циям. В разделе «Организация строительства» указываются состав, объем и содержание проектной документации и ее соответствие Инструкциям по раз- работке проектов организации строительства и проектов производства работ. В разделе «Жилищно-гражданское строительство» производится обоснование объема этого вида строительства и решений по детальной планировке с установлением очередности строительства, обеспечивающе- 15
Глава 1 го ввод в эксплуатацию пусковых комплексов проектируемой линии пе- редачи. В заключение проекта разрабатывается сметная документация и со- ставляется паспорт проекта, исключая объекты жилищно-гражданского строительства. Раздел «Рабочая документация» представляет собой проектный доку- мент при двухстадийном проектировании, содержащий рабочие чертежи и сметы, выполненные в соответствии с требованиями стандартов, инструк- ций и методических указаний по определению стоимости строительства и составлению сводных сметных расчетов и смет. К рабочей документации прилагаются чертежи производства строительно-монтажных работ, уста- новки технологического, энергетического, транспортного оборудования и связанных с ними коммуникаций. Разработка проектных документов требует проведения комплекса изы- скательских работ с целью подробного изучения условий ведения буду- щего строительства линий передачи и эксплуатации их оборудования. Изыскательские работы подразделяются на экономические и технические. Экономические изыскания проводятся с целью изучения экономики района предполагаемого строительства, возможности получения сырья и топлива, обеспечения строительства местными материалами и привлече- ния местного населения для работы на строительстве и эксплуатации бу- дущего предприятия. Экономические изыскания дают информацию о дей- ствующих сооружениях и возможности их расширения или реконструк- ции. При проведении этих изысканий выявляется наличие в районе других строительств и установление с ними связи с целью кооперирования подсоб- ных, вспомогательных и временных сооружений для нужд строительства. Технические инженерные изыскания проводятся для изучения топо- графических, геологических, метеорологических и других условий, т. е. природных условий в районе будущего строительства. Эти изыскания вы- полняются, как правило, специализированными изыскательскими органи- зациями, имеющими лицензии на выполнение соответствующих работ. Проекты и рабочие проекты до их утверждения подвергаются экспер- тизе и защите в соответствующих институтах. Полный комплект проект- но-сметной документации вместе с документами о ее утверждении хра- нится у заказчика и главного проектировщика. Современным подходом к построению конкурентоспособных сетей является использование методов компьютерного проектирования и моделирования как при создании но- вых, так и при модернизации существующих сетей. Простота изменения исходных данных, наглядность данных и результа- тов, изображаемых в графическом виде, быстрота получения результатов, 16
Общие принципы проектирования разнообразие получаемых форм проектной документации выгодно отличает методы современного компьютерного проектирования от ручного. Кроме того, компьютерное проектирование обеспечивает оптимизацию проектных решений благодаря использованию оптимизирующих алгоритмов. 1.3. Основные этапы проектирования При проектировании линии передачи решаются следующие задачи: Выбор трассы линии передачи. Социально-экономическая характеристика оконечных и промежуточных пунктов. Обоснование и расчет потребного количества каналов. Выбор системы передачи и типа кабеля. Размещение регенерационных пунктов и др. Выбор трассы линии передачи осуществляется в процессе изысканий в соответствии с нормами технологического проектирования. Длина трассы должна быть минимальной. В загородной части трасса должна проходить вдоль автомобильных дорог и по землям несельскохозяйственного назначе- ния в обход возможных обвалов и оползней, а также зон, зараженных гры- зунами. При проектировании следует учитывать расположение различного вида подземных коммуникаций, высоковольтных линий и электрифициро- ванных железных дорог. Проектирование сближений и пересечений трассы с соответствующими объектами определяется нормативной документацией. В населенных пунктах в основном трасса должна проходить по сущест- вующей или проектируемой кабельной канализации, в тоннелях и, в особых случаях, в грунте. Расстояние между пунктами по трассе определяется в процессе изысканий. При этом выбирается несколько вариантов трассы, которые отображаются в форме ситуационного плана линии передачи с вы- делением предпочтительного варианта. Для электрических расчетов расстояние между пунктами определяется по протяженности кабеля, учитывающего неровности трассы и изгибы ка- беля при их обходе. Длина кабелей обычно превышает длину соответст- вующего участка трассы. Нормативные запасы составляют в среднем 2 % от длины соответствующих участков. Трасса кабельной линии выбирается так, чтобы при условии обеспечения связью всех пунктов (предусмотренных заданием на проектирование) затраты на сооружение и эксплуатацию линии передачи были минимальными. Выбор оптимального варианта трассы производится по следующим кри- териям: — минимальные капитальные затраты на строительство; 2—8184 17
Глава 1 — минимальные эксплуатационные расходы; - удобство обслуживания. Для удовлетворения указанным критериям трасса должна иметь наи- кратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количе- ство препятствий, усложняющих и удорожающих строительство. Допуска- ется спрямление трассы кабеля, если прокладка вдоль автомобильной доро- ги значительно удлиняет трассу. При пересечении водных преград переходы выбирают в тех местах, где река имеет наименьшую ширину, нет скальных и каменистых грунтов, зато- ров льда и т. д. Следует избегать в месте перехода обрывистых или заболо- ченных берегов, перекатных участков, паромных переправ, стоянок судов, причалов и т. п. Результаты сравнительного анализа рассмотренных вариантов оформ- ляют в виде таблиц, приводят выкопировку из карт с указанием масштаба и направления сторон света и приводят условные обозначения. Социально-экономическая характеристика оконечных и промежу- точных пунктов необходима для обоснования организации связи между выбранными оконечными и находящимися на трассе промежуточными пунктами. Тяготение выбранных пунктов друг к другу по различному виду услуг электросвязи зависит от уровня социально-экономического и культурного развития пунктов, и в первую очередь от численности населения. Поэтому в характеристике приводятся количество населения по данным последней переписи, сведения о предприятиях легкой и тяжелой промышленности, финансово-кредитных и инвестиционных учреждениях, культурных цен- трах; научно-исследовательских и учебных заведениях, транспорте и связи, торговле и др. На основе приведенных сведений делается вывод о степени тяготения друг к другу указанных населенных пунктов, обеспечения их различными • видами услуг электросвязи. Обоснование и расчет потребного количества каналов, связывающих заданные населенные пункты, в основном зависит от численности населе- ния в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп насе- ления во взаимосвязи и в обмене сообщениями различного вида. Числен- ность населения в любом населенном пункте может быть определена на основе статистических данных последней переписи. Обычно перепись насе- ления осуществляется один раз в пять лет, и поэтому при перспективном проектировании следует учесть прирост населения. Год перспективного проектирования принимается на 5... 10 лет вперед по сравнению с текущим временем. 18
Общие принципы проектирования Предварительно определяется количество телефонных каналов с учетом фиксированной доступности, заданных потерь и удельной нагрузки, созда- ваемых одним абонентом, и телефонной плотности в конкретном пункте проектируемой магистрали. Число каналов, необходимых для организации электросвязи различного назначения (передачи сигналов вещания, телеграфной связи, передачи сиг- налов данных, передачи газетных полос, организации каналов телевидения и роуминга мобильной радиосвязи, подключения к сети Интернет и элек- тронной почты и др.) может быть выражено через число телефонных кана- лов и телефонную плотность конкретного пункта. Общее число каналов электросвязи сводится к эквивалентному числу КТЧ или ОЦК. Числа КТЧ и ОЦК сводится к соответствующему числу цифровых потоков (El, Е2, ЕЗ и Е4), влияющих на выбор ЦСП. Выбор системы передачи и типа кабеля осуществляется с учетом того, что развитие первичных сетей ЕСЭ ведется по следующим направлениям: — строительство новых магистралей с использованием оптических ка- белей и цифровых систем передачи плезиохронной или синхронной циф- ровой иерархии; — реконструкция существующих магистралей электрических кабелей (симметричных или коаксиальных) с заменой аналоговых систем переда- чи цифровыми системами передачи и последних более мощными ЦСП; - реконструкция существующих магистралей электрических кабелей пу- тем замены последних оптическими кабелями, использования оптических систем передачи плезиохронной или синхронной цифровой иерархии. Для выбора ЦСП и типа кабеля необходима информация о назначении проектируемой цифровой линии передачи, требуемой дальности связи, количестве цифровых потоков (обычно Е1) между оконечными и проме- жуточными пунктами. При реконструкции линий передачи тип кабеля известен, а тип ЦСП и их число определяется числом потоков Е1 и числом симметричных или коаксиальных пар соответствующего кабеля. Нужно иметь в виду, что ЦСП по симметричному кабелю работают по двухкабельной схеме орга- низации двухсторонней связи (исключение составляют линии передачи городских, пригородных и сельских телефонных сетей), а по коаксиаль- ному кабелю — по однокабельной. Выбор варианта организации связи в случае реконструкции произво- дится на основе сравнения капитальных затрат и годовых эксплуатацион- ных расходов при использовании различного типа ЦСП для одного и того же типа кабеля. В случае строительства новой магистрали или ее реконст- рукции с заменой электрического кабеля на оптический выбор ЦСП про- 19
Глава 1 изводится на основе сравнения капитальных затрат и годовых эксплуата- ционных расходов при использовании различного типа ЦСП для одного и того же или для различных оптических кабелей. Марка кабеля выбирается в зависимости от характера грунта на трассе, способа прокладки или подвески кабеля. Во всех случаях обязательным условием является экономическая эффективность цифровой линии пере- дачи при сохранении необходимых качественных показателей каналов и трактов ЦСП. Для различных участков линии, в соответствии с условиями внешней среды, вариантами подвески оптического кабеля, выбираются варианты основного кабеля с различными покрытиями и броней. Размещение регенерационных пунктов осуществляется с учетом сле- дующих требований. Цифровой линейный тракт содержит передающее и приемное оборудование линейного тракта (ОЛТ) оконечных пунктов (ОП), обслуживаемые (ОРП) и необслуживаемые (НРП) регенерационные пункты и регенерационные участки (РУ). НРП питаются дистанционно от ОП или ОРП, и поэтому их стремятся выполнить по возможности экономичными по потреблению электроэнергии. Расстояние между ОП и ОРП, питающими НРП, называется секцией дистанционного питания (ДП) и является одним из паспортных данных каждой ЦСП (см. табл. 1.1). Расстояние между ОП-НРП, НРП-НРП или НРП-ОРП называется длиной регенерационного участка, и ее минимальное, номинальное и мак- симальное значения для ЦСП по электрическим кабелям приводятся в технических характеристиках (см. табл. 1.1). Длина РУ ЦСП по оптиче- ским кабелям зависит от ее энергетического потенциала, т. е. максималь- ного перекрываемого затухания и типа оптического кабеля. При размещении ОРП ЦСП по электрическим кабелям необходимо руководствоваться следующими правилами: — расстояние ОП-ОРП или ОРП-ОРП не должно превышать паспорт- ной длины секции дистанционного питания (см. табл. 1.1); - ОРП должны располагаться только в населенных пунктах с гаранти- рованным электроснабжением; - для аппаратуры, не располагающей в своем составе ОРП, последние могут быть организованы путем объединения двух оконечных регенера- ционных трансляций либо организации переприема по тональной частоте или стандартным цифровым потокам; такие трансляции, представляющие собой ОРП, должны располагаться только в населенных пунктах. После размещения ОРП ЦСП по длине магистрали приступают к раз- мещению НРП. 20
Общие принципы проектирования Размещение регенерационных пунктов для ЦСП по электрическим кабелям Номинальное затухание РУ (Лном) при температуре 20 С приводится в технических данных аппаратуры (см. табл. 1.1). Длина РУ для температу- ры грунта, отличающейся от 20 С (например, при максимальной температу- ре, когда затухание кабеля максимально), определяется по формуле (1-2) где а макс - коэффициент затухания кабеля на расчетной частоте ЦСП для максимальной температуры грунта в зоне строительства линии передачи, дБ/км. Коэффициент затухания амакс определяется по формуле Самаке — 0^20 [1 (20 (макс)]’ (1-3) где «го - коэффициент затухания кабеля на расчетной частоте при темпе- ратуре грунта, равной 20 С, дБ/км; Оа - температурный коэффициент за- тухания кабеля на расчетной частоте, 1/град (берется из паспортных дан- ных кабеля, но с достаточной для инженерных расчетов степенью точно- сти можно взять Оа = 2х10-3 1/град); tMaKC - максимальная температура грунта на глубине закопки кабеля, С (определяется из метеонаблюдений за несколько лет на этапе изысканий). Расчет количества РУ внутри секции ДП находится по формуле ”ру Ч (1.4) \‘ном / где Lm - длина секции ДП, км; Ц(х) - функция округления до большего ближайшего целого числа. Необходимое число НРП равно ^нрп — Upy 1 (1-5) Для каждой ЦСП возможно отклонение длин РУ от номинального зна- чения в обе стороны (см. табл. 1.1). При проектировании допускается раз- брос несколько меньший, чем позволяет оборудование ЦСП, что связано с возможным разбросом затухания кабеля и неточностью реализации длин участков в процессе строительства. 21
Таблица 1.1 Тип ЦСП (или мультиплексоры типовых цифровых потоков плезиохронной цифровой иерархии) Основные параметры ИКМ-30 (Е1) ИКМ - 120 (Е2) ИКМ - 120x2 ИКМ-480 (ЕЗ) Количество КТЧ или ОЦК 30 120 240 480 Скорость передачи, Мбит/с 2,048 8,448 17,184 34,368 Тактовая частота линейно- го цифрового сигнала 2,048 8,448 22,912 34,368 Рабочая расчетная частота, МГц 1,024 4,224 11,456 17,184 Линейный код ЧПИ (AMI) HDB-3 ЗВ4В HDB-3 Тип используемого кабеля МКС-4х4х1,2, МКС-7х4х1,2, ЗКА 1x4x1,2 МКС-4х4х1,2, МКС-7х4х1,2, ЗКА 1x4x1,2 МКС-4х4х1,2, МКС-7х4х1,2, ЗКА 1x4x1,2 ЗКП 1x4x1,2 МКТ-4 Максимальное расстояние между ОРП, км 240 600 230 200 Длина РУ, км минимальная номинальная максимальная 1,14 3,0 4,18 2 5 5,5 3,6 4,8 5,2 2,3 3,0 3,15 Максимальное затухание РУ на расчетной частоте, дБ 50 70 50 73 Амплитуда импульсов на выходе регенератора, В 3 3 3 3 Глава 1
Основные параметры ИКМ-30 (Е1) ИКМ- 120 (Е2) ИКМ - 120x2 ИКМ-480 (ЕЗ) Минимальная длина РУ. прилегающего к ОП и ОРП, км 0.6 0.5 0,1 0,9 Коэффициент шума F корректирующего усили- теля регенератора 2,5 3,8 4 4 Количество НРП в полу- секции (ДП) 40 24 23 33 Дистанционное питание аппаратуры линейного тракта ток ДП, А максимальное напряже- ние ДП, В 0,08 650 0,065 580 0,1 450 0,2 1300 Падение напряжения на одном НРП, В 20 10 10 10 Коэффициент ошибок линейного тракта 1х10"5 2x10'8 ЗхЮ'9 IxlO'10 Коэффициент ошибок одиночного регенератора 2x10“9 1х10-10 1х10’9 1хЮ10 Общие принципы проектирования
Глава 1 При проектировании трасса разбивается первоначально на участки номинальной длины, а затем по условиям местности производится при- вязка НРП с учетом допустимых отклонений длин РУ от номинальной (см. табл. 1.1). Укороченные относительно номинала РУ в пределах секции ДП сле- дует располагать перед ОП, ОРП или пунктом переприема по тональной частоте, т. к. блоки линейных регенераторов современных ЦСП по элек- трическим кабелям не содержат искусственных линий. Если же имеются искусственные линии, то с их помощью «укороченные» участки электри- чески удлиняются до длины, находящейся в допустимых пределах. Взаимное расположение укороченных и удлиненных относительно номинала РУ в пределах секции ДП может быть произвольным. Однако, следует размещать НРП равномерно, так, чтобы длины регенерационных были бы одинаковыми и не выходили за пределы возможных отклонений. Следует избегать удлиненных РУ. Это связано с тем, что с ростом затуха- ния РУ значительно возрастает вероятность ошибки, при этом для всего линейного тракта ЦСП она определяется в основном вероятностью ошиб- ки на худшем РУ, которым является самый длинный. Помехозащищенность цифровой линии передачи оценивается вероят- ностью возникновения ошибок при прохождении цифрового сигнала че- рез все элементы цифрового линейного тракта (ЦЛТ). Ошибки в разных регенераторах возникают практически независимо друг от друга, поэтому вероятность ошибок в ЦЛТ можно определить как сумму вероятностей ошибок по отдельным участкам V Дошожлт ' ^^Дошож/ , (1-6) Р=1 где ирп - количество регенерационных пунктов с учетом регенератора ОП приемной станции; роштк: ~ вероятность ошибки г-го регенератора. Если вероятность ошибок у всех регенераторов одинакова рош 01Ki = =Рошож,т0 ожидаемая вероятность ошибки всего ЦЛТ равна Рош ож дт ~ ^рп ' Рош ож- Ожидаемую вероятность ошибок удобнее всего рассчитывать с учетом группирования РУ с одинаковыми длинами. После размещения регенерационных пунктов выполняется расчет зату- хания регенерационных участков Aw, которое равно ^ру — ^макс‘1ру + + Лил , 24
Общие принципы проектирования где Ллт(фп) ~ затухание линейного трансформатора для ЦСП по симмет- ричным кабелям или фильтров питания для ЦСП по коаксиальным кабе- лям; Лил _ затухание искусственной линии, если она используется для уд- линения регенерационного участка. В цифровых системах передачи рассчитываются следующие разно- видности уровней передачи: - абсолютный уровень пиковой мощности при воздействии единично- го импульса цифрового сигнала с амплитудой t/liep Роф1 = 101ё U2 —-103 , дБ; - средний абсолютный уровень цифрового сигнала Рпф=101ё U2 2zB , дБ, где zB- волновое сопротивление линии, Ом. Соответствующим образом определяются уровни приема на входе ли- нейного регенератора регенерационного пункта Pnpl — Z^nepl ^ру, ДБ, /^пр —Ртр ^ру1 ДБ- Для проверки соответствия величин усилительной способности реге- нератора на рабочей частоте определяется величина усиления корректи- рующего усилителя (КУ): 5у Ру вых Рпр»дБ, где />уВых - абсолютный уровень средней мощности на выходе усилителя, равный Рувых = 101g -^-•103 ,2zpy дБ, где Um — напряжение единичного импульса на входе решающего устрой- ства (РУ), т.е. на выходе КУ, которое в ЦСП принято равным минималь- ному значению напряжения высокого потенциала микросхем соответст- вующей серии; zpy - входное сопротивление РУ линейного регенератора. В табл. 1.1 также приведены максимальные возможности регенерато- ров по перекрытию затухания участков. Реализация таких затуханий воз- 25
Глава 1 можна только при полном подавлении всех помех, кроме помех, вызванных переходным влиянием на дальний конец. Поэтому затухание кабельной ли- нии на регенерационном участке выбирают примерно на 10... 15 дБ меньше максимальной усилительной способности регенераторов. Тогда поверка соответствия величин необходимых усилений регенера- торов производится по формуле < Sy макс = Амакс - (10... 15), дБ. Рассчитанные значения длины и затухания РУ, а также уровней на входе регенератора и усилений корректирующих усилителей регенератора зано- сятся в соответствующие таблицы (см., например, табл. 1.2). Таблица 1.2 № п/п Номер реге- нерацион- ного пункта Тип регене- рационного пункта /ру, км ^ру, дБ Рпр» дБ Sy, дБ 1 ОП-А - - - - - 2 НРП-1/1 НРП-Г8 3,0 71 -59,8 62,8 # # # # # # # 7 НРП-6/1 НРП-К2 2,7 64,1 -52,9 55,9 # # # # # # # Примечание: НРП-Г8 — контейнер грунтового типа на восемь линейных трак- тов; НРП-К2 - контейнер колодезного типа. Размещение регенерационных пунктов для ЦСП по оптическим кабелям Основной транспортной системой при использовании оптических кабе- лей является синхронная цифровая иерархия (СЦИ). После выбора типа оптического кабеля и определения длины регенерационного участка воло- конно-оптической системы передачи осуществляется размещение НРП и ОРП в соответствии с топологией синхронной сети (см. гл. 5). Схема организации связи для систем передачи плезиохронной цифро- вой иерархии разрабатывается на основе произведенного предварительного размещения ОП, ОРП и НРП, технических возможностей аппаратуры и тех- нического задания с целью получения наиболее экономичного варианта организации необходимого числа каналов между соответствующими пунк- тами магистрали. 26
Общие принципы проектирования В процессе разработки схемы должны быть решены вопросы распреде- ления каналов и трактов между пунктами, вопросы организации служебной связи, систем телеконтроля и телемеханики. На схеме должно быть показа- но размещение пунктов и приведена их нумерация. ОП и ОРП нумеруются отдельно от НРП: ОП-1, ОРП-2 и т.д. Нумерация НРП на линиях передачи малой протяженности может быть сквозной НРП-1, НРП-2, ... НРП-К, а на линиях передачи большой протяженности - по секциям дистанционного питания. Например, на первой от оконечной станции - НРП-1/1, НРП-2/1 и т. д., на второй секции - НРП-1/2, НРП-2/2 и т. д. Кроме того, на схеме организации связи необходимо показать количест- во систем передачи, распределение каналов по потребителям, тип аппарату- ры оконечных и промежуточных пунктов и сервисного оборудования. При выполнении схемы организации связи следует использовать ус- ловные графические обозначения, установленные соответствующими стандартами. 1.4. Общие положения по проектированию волоконно- оптических линий передачи При проектировании волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) с целью повышения надежности, уменьшения эксплуатационных расходов и капитальных затрат, связанных с развитием на перспективу, рекоменду- ется в соответствии с РД 45.047-99 ориентироваться: — на использование оптического кабеля (ОК) только с одномодовыми оптическими волокнами (ОВ) даже на участках сети с малой пропускной способностью; — применение ОК с резервными ОВ; — применение более высокоскоростной аппаратуры линейного тракта (на одну или две ступени иерархии для ЦСП ПЦИ и на один или два уров- ня CTM-N в ЦСП СЦИ), по сравнению с исходными данными в части требуемой пропускной способности. Действительно, при внедрении первых поколений ВОСП на местных и внутризоновых первичных сетях использовались ОК с многомодовыми ОВ. Сегодня эти ВОЛП бесперспективны, так как не позволяют увеличить при работе во втором окне прозрачности (при длине участка регенерации 30 км) скорость передачи выше Е3 (480 ОЦК). Появление и дальнейшее совершенствование одномодовых ОВ позво- лило резко увеличить предельную величину произведения В х L, где В - скорость передачи, L - длина участка регенерации. Например, для ОК с самыми дешевыми ОВ при длине L = 100 км предельная скорость переда- 27
Глава 1 чи соответствует уровню СТМ-16 (30 тысяч ОЦК). Кроме того, отличием одномодовых ОВ от многомодовых является и то, что предельная L в за- висимости от скорости передачи В определяется не только параметрами среды (хроматическая дисперсия), но и параметрами аппаратуры (шири- на спектра оптического излучения). Таким образом, на том же типе ОК, при той же L скорость передачи в оптическом волокне может быть увели- чена путем замены аппаратуры (или источника излучения). Такие ВОЛП уже имеют более долгосрочную перспективу. Целесообразность прокладки ОК с резервными ОВ имеет несколько аспектов. Во-первых, это обеспечивает запас по пропускной способности ВОЛП на перспективу развития, так называемый пространственный спо- соб уплотнения информации. При этом увеличение числа ОВ в ОК в 10 раз приводит к увеличению затрат на сооружение ВОЛП всего на 20 %. Во-вторых, это обеспечивает эффективное использование резерв- ных ОВ для увеличения надежности функционирования ВОЛП. При этом резервные ОВ могут быть использованы: — для замены рабочих, если их параметры в процессе прокладки или эксплуатации вышли за допустимые пределы; - для организации переключения на резервный линейный тракт для ВОЛП ПЦИ или на резервную мультиплексную секцию для ВОЛП СЦИ; — для обнаружения и локализации причин постепенно развивающихся отказов без перерыва связи путем подключения оптического рефлекто- метра к резервным ОВ, если эти причины являются общими для всех ОВ в ОК (например, в случае перегибов в ОК из-за смещения грунта, повреж- дения соединительной муфты и т.д.). Целесообразность применения более высокоскоростной аппаратуры окончания линейного тракта (АЛТ) по сравнению с требуемой пропуск- ной способностью легко поясняется примером на рис. 1.1 для случая про- ектирования системы ИКМ-120 на ОК. Для простоты на рисунке изобра- жено одно направление передачи. В первом варианте (рис. 1.1,а) для этого используется только АЛТ для передачи цифрового потока Е2 (АЛТ-2), во втором варианте (рис. 1.1,6) для этого используется уже АЛТ для передачи цифрового потока Е3 (АЛТ-3) и д< полни^ельно комплект третичного временного группообразования (ТВГ). На первый взгляд, значительные дополнительные аппаратные затраты во втором варианте тем не менее приводят к увеличению затрат в целом на сооружение ВОЛП всего на 0,5... 1,0 %. Зато получаем огромный вы- игрыш при необходимости увеличения скорости передачи в перспективе. Практически это не связано ни с какими дополнительными затратами и не приводит к перерыву связи. 28
ОЬщие принципы проектирования а) б) лок Рис. 1.1. Вариант передачи Е2 по ОК (а) и вариант передачи Е2 в составе Е3 по ОК {б\, СОК - станционный ОК; ЛОК - линейный ОК; УССЛК - устройство соединения волокон станционных и линейных кабелей В первом же варианте для увеличения пропускной способности еще на один поток Е2 потребуется либо установка еще одного комплекта аппара- туры АЛТ-2 и, главное, занятие дополнительных ОВ в ОК (при их нали- чии), что резко снизит эффективность вложенных капитальных затрат на сооружение ВОЛП, либо переход ко второму варианту, но эти работы будут связаны уже с перерывом связи. Целесообразно ориентироваться на применение аппаратуры с большей пропускной способностью и при проектировании ВОЛП СЦИ. Синхрон- ный мультиплексор СТМ-16 дороже по стоимости мультиплексора СТМ- 4 всего на 30 — 40 %, что опять же приведет к увеличению затрат в целом на сооружение ВОЛП всего на несколько процентов. Однако дополни- тельная пропускная способность аппаратуры СЦИ до того, как будет вос- требована необходимостью увеличения скорости передачи в перспективе, может быть эффективно использована, как это уже отмечалось выше, для увеличения надежностных показателей за счет применения резервирова- ния в подсети. При проектировании ВОЛП рекомендуется также ориентироваться на: - организацию однопролетных ВОЛП на местных первичных сетях; - организацию однопролетного участка ВОЛП между двумя соседни- ми сетевыми узлами на внутризоновых и магистральной первичных сетях, применяя для этого, при необходимости, оптические усилители (ОУ); - гибкое использование в зависимости от назначения и возможностей различных способов уплотнения информации: временного, спектрального и пространственного. Действительно, современный уровень компонентов ВОСП позволяет при организации соединительных линий на местных первичных сетях, на достаточно дешевой и компактной АЛТ с применением источников излу- чения первого поколения (лазеров Фабри-Перо) перекрывать одним про- 29
Глава 1 летом все возможные протяженности при работе в том или ином окне прозрачности. Сегодня большинство изготовителей АЛТ, ориентируясь на рынок средств связи, выпускают, как правило, целое семейство АЛТ в едином конструктиве, но разной стоимости, в зависимости от перекрываемого затухания (длины участка регенерации от 10 до 150 км), что приводит к большей гибкости по его применению на сети операторами связи. Появление ОУ и их применение в составе АЛТ позволило увеличить предельную длину участка регенерации в несколько раз, т.е. появилась возможность в большинстве случаев проектировать трассу ВОЛП на внутризоновых и магистральной первичных сетях через сопутствующие сетевые узлы. Определены следующие три типа ОУ: ОУ1 - ОУ передачи с большим значением мощности насыщения, предназначенный для использования непосредственно на выходе оптиче- ского передатчика (ПдУ) АЛТ для увеличения уровня мощности сигнала; ОУ2 - ОУ приема с очень низким уровнем шума, предназначенный для использования непосредственно на входе оптического приемника (ПрУ) АЛТ для увеличения его чувствительности; ОУз — промежуточный ОУ с низким уровнем шума, который следует включать между участками пассивного волокна для увеличения длины участка регенерации; Возможные схемы применения различных ОУ приведены на рис. 1.2. Оптические стыки АЛТ с применением ОУ классифицированы в ОСТ 45.178 по протяженности длины участка регенерации как стыки типа V (very-очень длинные) и U (ultra-сверхдлинные). Стыки типа V соответст- вуют либо схеме: ПДУ + ОУ] + ПРУ, либо схеме: ПДУ + ОУ2 + ПРУ, а стыки типа U соответствуют схеме: ПДУ+ ОУ( + ОУг + ПрУ. Возможность применения ОУ в составе АЛТ позволила избежать про- блемы электропитания необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) ВОЛП. Как следует из опыта внедрения первых поколений высоко- скоростных ВОСП СЦИ, целесообразно также по возможности избегать сооружения НРП при проектировании ВОЛП и в связи с необходимостью его охраны от несанкционированного доступа. Применение ОУз для одноканальных ВОСП на внутризоновых и маги- стральной первичной сети в большинстве случаев нецелесообразно, так как не позволяет решить проблему электропитания НРП (НУП) (протяжен- ность в схеме на рис. 1.2,в всегда больше одного пролета в схеме на рис. 1.2,г из-за дополнительного шума, вносимого ОУ3). С другой стороны, по стоимости ОУз, технологически представляющий по существу цепочку 30
Общие принципы проектирования Рис. 1.2. Возможные схемы применения различных ОУ ОУ2+ОУЬ соизмерим со стоимостью регенератора СЦИ уровня СТМ-4. Поэтому для более низких скоростей организация НРП (с регенератором) экономически более оправдана, чем НУП (с ОУ3). Однако эффективность использования ОУ3 резко возрастает при их применении на оптических сетях доступа даже для одноканальных ВОСП и на всех участках сети ЕСЭ РФ для ВОСП со спектральным разделением каналов. Традиционно при проектировании сети связи на перспективу (по про- пускной способности) весь период развития разбивается на отдельные этапы, называемые большими (замена линейно-кабельных сооружений, т.е. строительство новой линии передачи) и малыми (замена АЛТ на более высокоскоростную) расчетными периодами развития. Оптимизация состава технических средств с учетом фактора времени осуществляется по результатам анализа эффективности затрат на каждом из этих этапов. Возможности современных ОК обеспечивают при сооружении ВОЛП большой запас пропускной способности, что позволяет исключить в про- цессе оптимизации сети связи учет больших периодов развития. Другими словами при проектировании сети связи на период развития выбирается такой ОК с таким типом оптических волокон, который обеспечивает не- обходимую пропускную способность ВОЛП к концу проектируемого пе- риода развития. Кроме того, как отмечалось выше, существует ряд предпосылок, эко- 31
Глава 1 комически оправданных для применения аппаратуры с большим запасом пропускной способности по сравнению с требуемой на начало периода развития. В итоге при проектировании сети на основе современных ВОЛП на весь период развития существенно упрощается процесс оптимизации со- става технических средств, так как осуществляется оптимизация капи- тальных затрат по существу без учета фактора времени. Фактор времени проявляется поэтапным увеличением пропускной способности ВОЛП в процессе развития, что сопровождается фактически мизерным прираще- нием капитальных затрат (и, соответственно, эксплуатационных расходов) по сравнению с начальными при строительстве ВОЛП. Но именно это и обуславливает гибкое использование всех возможных способов уплотнения информации при проектировании ВОЛП на пер- спективу развития. По существу, оптимизация состава технических средств для современ- ных ВОЛП это прежде всего выбор оптимального ресурса ОК по про- пускной способности, определяемого как: Ропт = п-тВ, где п — число ОВ, в том числе и резервных; В — предельная скорость пере- дачи при определенной длине L участка регенерации (определяется типом ОВ, характеристиками аппаратуры и другими возможностями, позволяю- щими увеличить произведение В х L); т - предельное число оптических каналов при определенных В uL (определяется типом ОВ, характеристи- ками аппаратуры и другими возможностями, позволяющими снизить влияние нелинейных эффектов, характерных для ВОСП со спектральным разделением). 1.5. Основные положения по проектированию подвесных волоконно-оптических диний передачи Все элементы ОК (оптические волокна, гидрофобное заполнение, си- ловые элементы, поясная изоляция, наружная оболочка и др.) могут быть изготовлены из диэлектрических материалов. Такие полностью диэлек- трические кабели могут быть подвешены на опоры высоковольтных воз- душных линий электропередачи (ВЛ), так как они менее подвержены опасному воздействию мощных электромагнитных полей, чем металличе- ские кабели связи. Очевидны достоинства такого варианта сооружения ВОЛП, т.е. ВОЛП ВЛ, по сравнению с традиционным способом прокладки кабеля в грунт: 32
Общие принципы проектирования отсутствие необходимости отвода земли, уменьшение сроков строитель- ства, уменьшение количества повреждений в регионах с высоким уровнем урбанизации, снижение капитальных и эксплуатационных затрат в регио- нах с тяжелыми грунтами, объединение финансовых ресурсов нескольких ведомств и т.п. В настоящее время разработано 4 типа оптических кабелей для под- вески на ВЛ: - самонесущие ОК; - ОК, навиваемые на фазовый провод; - ОК, встроенные в фазовый провод; - ОКГТ, подвешиваемые на грозостойках опор ВЛ. На магистральной и внутризоновых ВОЛП рекомендуется использо- вать ОКГТ, выполняющий и функции грозозащитного троса, и функции круглой проволочной брони кабеля связи. Комплексная направляющая система подвешивается на грозостойке опор ВЛ вместо грозотроса. Для подвески ОКГТ рекомендуется использовать ВЛ с номинальным напряжением 110, 220, 330 и 500 кВ. Для подвески ОКГТ на существующих ВЛ следует использовать ВЛ, на которых плотность отказов грозозащитных тросов в результате обры- вов на 100 км в год не выше значений, приведенных в табл. 1.3. Таблица 1.3 Напряжение ВЛ, кВ Плотность отказов ПО 0,25 220 0.09 330 0,08 500 0,06 Типичные конструктивные характеристики высоковольтных ВЛ при- ведены в табл. 1.4. Таблица 1.4 Характеристика Значение Высота опоры, м 20...30 Наибольший пролет, м 650 Наименьшее допустимое расстояние между проводами, м 4,5...6,5 3-8184 33
Глава 1 Требования к конструкции ОКГТ приведены в табл. 1.5. Таблица 1.5 Характеристика Требования Конструктивные элементы Оптические волокна, оптические модули, силовые элемен- ты, сердечник, гидрофобное заполнение, герметичная алюминиевая оболочка, повив из стальных проволок и/или стальных проволок, плакированных алюминием, и/или проволок из сплава «Алдрей». Тип оптического сердечника Модульный, профилированный, профильно-модульный, пространственная спираль. Металлическая оболочка Герметичность, влагостойкость, механическая прочность, стойкость к воздействию соляного тумана, гололеда. Броня (грозотрос) Стойкость к растягивающим усилиям, стойкость к токам молнии, стойкость к токам короткого замыкания, стой- кость к воздействию высоких и низких температур. Основные параметры кабеля ОКГТ в целом, его механические, клима- тические, эксплуатационные и электрические характеристики приведены в табл. 1.6. Таблица 1.6 Характеристика Значение Внешний диаметр кабеля, мм 13...15 Масса кабеля, кг/км, не более 680 Максимально допустимая растягивающая нагрузка (45% от RTS), кН, определяемая при 0,4%-ном удлинении, не менее 30 Среднеэксплуатационная нагрузка, кН, не менее 8,75 Модуль упругости, кГ/мм2, не менее 8600 Минимальное раздавливающее усилие, кН/см, не менее 2 Стойкость к изгибным колебаниям с угловым отклонением, градус 30 Стойкость к воздействию энергии короткого замыкания, кА-с 60 Стойкость к воздействию импульсов грозового разряда: ам- плитуда, кА, не менее фронт, мкс длительность, мкс заряд, Кл 35 2 50 100 34
Общие принципы проектирования Характеристика Значение Стойкость к воздействию повышенной влажности, %, при тем- пературе 35°С 98 Диапазоны рабочих температур, °C +60...-60 Допустимое обратимое увеличение коэффициента затухания, дБ/км, в диапазоне низких температур от -50 до -60°С, не бо- лее 0,05 Срок службы, лет, не менее 25 Количество оптических волокон в ОКГТ следует определять с учетом перспективы роста трафика. На этапе эскизного проектирования разрабатывается ТЭО строитель- ства ВОЛП-ВЛ. ТЭО должно базироваться на сопоставлении подвесного варианта ВОЛП с традиционным подземным. При сопоставлении вариантов строительства ВОЛП-ВЛ используются разные критерии: минимум капи- тальных затрат; минимум приведенных затрат, когда учитываются и капи- тальные, и эксплуатационные затраты; наибольшая скорость сооружения линии, минимизация организационных трудностей при эксплуатации. Критерий наибольшей скорости сооружения применяется, как прави- ло, для линий передачи специального, а не коммерческого назначения. Последний из перечисленных выше критериев не может быть выражен количественно и должен учитываться отдельно. Важнейшим фактором, определяющим объем капитальных затрат, явля- ется сложность трассы прокладки (подвески) оптического кабеля. С повы- шением категории грунта повышаются требования к механической прочно- сти кабеля, а, следовательно и его стоимость, а также стоимость строитель- но-монтажных работ (СМР). Это обстоятельство иллюстрируется типичны- ми данными удельной стоимости кабеля и СМР, приведенными в табл. 1.7. Таблица 1.7 Тип кабеля (допустимое растягивающее усилие, кН) Стоимость, тыс.долл./км, для вариантов Подземный Подвесной Кабель СМР Кабель СМР Тип 4 (2,7) 4,05 — — — Тип 3 (7,0) 4,42 10,45 8,2 8,7 Тип 2 (20,0) 5,81 — — — Тип 1 (80,0) 13,52 14,74 10,0 10,52 Из данных табл. 1.7 следует, что стоимости и кабеля, и СМР увеличивают- ся пропорционально увеличению требуемой механической прочности кабеля. з* 35
Глава 2. Основы расчета показателей надежности каналов и трактов передачи 2.1. Основные понятия и определения Комплексным свойством, характеризующим качество функциониро- вания объекта технической эксплуатации (ОТЭ), является их надежность. Надежность - это свойство объекта сохранять во времени в установ- ленных пределах значения всех параметров, характеризующих способ- ность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспор- тирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безот- казность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или опре- деленные сочетания этих свойств. Безотказность - это свойство объекта непрерывно сохранять работо- способное состояние в течение некоторого времени или наработки. Долговечность - это свойство объекта сохранять работоспособное со- стояние до наступления предельного состояния при установленной систе- ме технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность — это свойство объекта, заключающееся в при- способленности к поддержанию и восстановлению работоспособного со- стояния путем технического обслуживания и ремонта. Сохраняемость - это свойство объекта сохранять в заданных преде- лах значения параметров, характеризующих способности объекта вы- полнять требуемые функции в течение и после хранения и (или) транс- портирования Работоспособное состояние - это состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять за- данные функции, соответствуют требованиям нормативной и (или) конст- рукторской (проектной) документации. Исправное состояние — это состояние объекта, при котором он соот- 36
Основы расчета показателей надежности каналов и трактов передачи ветствует всем требованиям нормативной и (или) конструкторской (про- ектной) документации. Предельное состояние - это состояние объекта, при котором его даль- нейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстанов- ление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. Повреждение — это событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния. Отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Восстановление - это процесс обнаружения и устранения отказа, т.е. процесс перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспо- собного. Отказы — случайные события. Возникающие отказы различают по раз- ным признакам: по характеру изменения: - внезапный отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта; - постепенный отказ, возникающий в результате постепенного изме- нения значений одного или нескольких параметров объекта; по внешнему проявлению: — явный отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к при- менению или в процессе его применения по назначению; — скрытый отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными ме- тодами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики; в зависимости от причины возникновения: - конструктивный отказ, возникающий по причине, связанной с не- совершенством или нарушением установленных правил и (или) норм про- ектирования и конструирования; - производственный отказ, возникающий по причине, связанной с не- совершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии; - эксплуатационный отказ, возникающий по причине, связанной с на- рушением установленных правил и (или) условий эксплуатации. Все ОТЭ могут быть подразделены на невосстанавливаемые, которые не подлежат восстановлению после возникновения отказа, и восстанавли- ваемые, которые могут быть использованы после восстановления. 37
Глава 2 2.2. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов Функционирование невосстанавливаемых объектов характеризуется преимущественно показателями безотказности. Пусть объект, работоспо- собный в начальный момент времени t = 0, работает до отказа в течение времени 0, которое является случайной величиной. Безотказность объекта характеризуется следующими показателями: 1. Вероятность отказа q(t) - вероятность противоположного собы- тия, что отказ произойдет до момента t, т.е. q(t) = Р{() < t} = F(f). Вероятность q(t) = F(t) является функцией распределения случайной величины 0. 2. Вероятность безотказной работы p(t) - вероятность того, что в пределах заданной наработки t отказа не произойдет, т.е.: p(t)= l—q(f) = р{8 >/}. Наработка t — это продолжительность или объем работы объекта. 3. Плотность распределения наработки до отказа fit) определяется как: frp. = dF(f)/ _dq(t)/ / dt /dt dp(t) dt откуда 9(0 = f f(x)dx . о 4. Интенсивность отказов Z(7) - условная плотность вероятности воз- никновения отказа объекта в момент t при условии, что до этого момента отказ не произошел: dF(t)/ dp( t)/ Х(0 =—=—^-=— p(0 7-F(r) p{t) Типичная зависимость интенсивности отказов приведена на рис. 2.1. Эта зависимость имеет три характерные области: I — область начальных отказов, имеющих большую интенсивность, обусловленную, главным образом, скрытыми дефектами производствен- 38
Основы расчета показателей надежности каналов и трактов передачи Рис. 2 1. Типичная зависимость интенсивности отказов ного характера (период приработки аппаратуры, технологического прого- на, опытной эксплуатации). II - область чисто случайных отказов, обусловленных случайными причинами, в которой A(t) = const (период нормальной эксплуатации). III - область отказов, обусловленных главным образом старением эле- ментов объекта, т.е. их износом. Зависимость А(г) может быть аппроксимирована формулой Вейбулла, описывающей наиболее распространенную модель отказов (экспоненци- альный закон надежности): pit) = exp (-Аг8). Здесь: А > 0, t > 0, 8 > 0. С учетом приведенного выше выражения получим: откуда видно, что 8 < 1 - соответствует области I, т.е. 8=1- соответствует области II, т.е. A(t) = А. 39
Глава 2 8 > 1 — соответствует области III. т.е. А(г)=А.8Л’ 5. Средняя наработка до отказа То - математическое ожидание нара- ботки объекта до первого отказа, т. е. т0 = м [е] = J p(o^=f tf(t)dt. о О В дальнейшем все расчеты показателей надежности будем произво- дить для области, соответствующей периоду нормальной эксплуатации (при 8 = 1). Тогда показатели безотказности определяются следующим образом: p(t) = e~\ g(z) = l-e-z', To=]e-*dt=l-. о Л 2.3. Показатели надежности восстанавливаемых объектов Состояние восстанавливаемых объектов описывается случайной функ- цией H(f), представленной на рис. 2.2. Функционирование восстанавливаемого объекта во времени - это по- следовательность интервалов 0, его работоспособности Но (нормального функционирования), чередующихся с интервалами его неработоспособ- ности Н} (простоя). Рис. 2.2. Случайная функция H(t) 40
Основы расчета показателей надежности каналов и трактов передачи Надежность восстанавливаемых объектов характеризуется показате- лями безотказности, ремонтопригодности и комплексными (комбиниро- ванными). Показатели безотказности определяются так же, как и для невосстанав- ливаемых объектов, за исключением То. Для восстанавливаемого объекта определяется средняя наработка на отказ как отношение суммарной на- работки t к математическому ожиданию числа его отказов r(t) в течение этой наработки: Т = (2.1) 0 лф(о] Ремонтопригодность характеризуется вероятностью восстановления pB(t) - вероятностью того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданное значение т.е. Наиболее распространен при использовании для расчетов экспоненци- альный закон восстановления: рв(1) = 1-е-*, где р — интенсивность восстановления — условная плотность вероятности восстановления работоспособного состояния объекта, определенная для рассматриваемого момента времени t при условии, что до этого момента восстановление не было завершено. Определяется также среднее время восстановления Тв как математи- ческое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа: TB=W[^ = 1. (2.2) н Комплексный показатель надежности характеризуется через коэффи- циент готовности Кг - вероятность того, что объект окажется в работо- способном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируе- мых периодов, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается. Определяется К, через показатели безотказности и ремонтопригодности: 41
Глава 2 К - г Г0+Тв ц + Г (2.3) Как правило, для высоконадежных объектов: ТО»ТЪ, Я"г =1, поэтому при расчетах часто удобнее в качестве комплексного показателя надежности использовать коэффициент простоя или неготовности Кп — вероятность того, что объект окажется в неработоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается: Кп =1-^ =—= Тв+70 ц + Л (2.4) 2.4. Расчет показателей надежности Для расчета показателей надежности объекта, состоящего из отдель- ных элементов, составляют структурную схему, в которой в зависимости от влияния элементов на работоспособность объекта в целом различают их последовательное или параллельное соединение. При последователь- ном соединении элементов отказ любого из них приводит к отказу всего объекта, а при параллельном их соединении объект работоспособен, пока работоспособен хотя бы один из элементов. При последовательном соединении п элементов вероятность безотказ- ной работы объекта (в случае независимости отказов) равна: p(t)=Паю =ГКЛ'' = е~Л' > <2-5> /=1 1=1 где р, (/) - вероятность безотказной работы ьго элемента; - интенсив- п ность отказов i-ro элемента; Л = У Л, — интенсивность отказов объекта. 1=1 При параллельном соединении группы из п элементов вероятность от- каза объекта равна: СЮ = П<7,Ю, (2.6) 1=1 42
Основы расчета показателей надежности каналов и трактов передачи а вероятность безотказной работы: = 1-2(0 = l-fhiW- (2-7> 1=1 В общем случае в структурной схеме объекта возможно смешанное соединение элементов с точки зрения надежности. 2.5. Пути повышения надежности Как видно из выражения (2.3), для КТ надежность объекта может быть повышена за счет увеличения То различными способами резервирования или за счет уменьшения 7"в оптимизацией решений при организации тех- нической эксплуатации. Резервирование - это способ обеспечения надежности объекта за счет использования дополнительных средств и (или) возможностей, избыточ- ных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуе- мых функций. Различают следующие виды резервирования: - общее резервирование, при котором резервируется объект в целом; - раздельное резервирование, при котором резервируются отдельные элементы объекта или их группы; - постоянное резервирование, при котором используется нагруженный резерв и при отказе любого элемента в резервированной группе выполне- ние объектом требуемых функций обеспечивается оставшимися элемен- тами без переключений; - скользящее резервирование - это резервирование замещением, при котором группа основных элементов резервируется одним или несколь- кими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой из отказавших элементов данной группы; - смешанное резервирование - это сочетание различных видов резер- вирования в одном и том же объекте. Вероятность отказа при m-кратном общем резервировании объекта, со- стоящего из п последовательно соединенных элементов, определяется как: Z71 + 1 П i=i 1=1 а вероятность безотказной работы: 43
Глава 2 и»+1 п Р = 1-<2 = 1-П(1-П^>- (2-8) J=i i=i При раздельном m-кратном резервировании каждого из и последова- тельно соединенных элементов объекта вероятность отказа i-й подсисте- мы, представляющей /«-кратное резервирование z-го элемента, определит- ся как: Qi = 9, > а вероятность безотказной работы i-й подсистемы: Pi=l-Qi = l — q"1+i, тогда вероятность безотказной работы объекта будет равна: и п ^ = Па=П(1-9Г+1)- (2.9) 1=1 <=1 2.6. Инженерный расчет показателей надежности ВОЛП Исходные данные для расчета и основные расчетные соотношения Требуемые показатели надежности (без резервирования) для местных (МПС), зоновых (ЗПС) и магистральных (СМП) участков первичной сети ЕСЭ РФ с максимальной протяженностью Тм приведены в табл. 2.1, 2.2 и 2.3 соответственно. Таблица 2.1 Показатели надежности с протяженностью сети L„ = 200 км Показатель надежности Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой сис- темы передачи Канал ОЦК на перспективной цифровой сети АЛТ Коэффициент готов- ности Кг > 0,997 > 0,9994 0,9987 Среднее время между отказами То, ч >400 >7000 >2500 Время восстанов- ления Т3, ч < 1,1 <4,24 См. примечание 44
Основы расчета показателей надежности каналов и трактов передачи Таблица 2.2 Показатели надежности с протяженностью сети LM = 1400 км Показатель надежно- сти Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой сис- темы передачи Канал ОЦК на перспективной цифровой сети АЛТ Коэффициент готов- ности Кг >0,99 > 0,998 0,99 Среднее время между отказами То, ч > 111,4 >2050 >350 Время восстанов- ления Тв, ч < 1,1 <4,24 См. примечание Таблица 2.3 Показатели надежности с протяженностью сети LM = 12500 км Показатель надежно- сти Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой системы передачи Канал ОЦК на перспективной цифровой сети АЛТ Коэффициент готов- ности Кг >0,92 > 0,982 0,92 Среднее время меж- ду отказами То, ч > 12,54 >230 >40 Время восстановле- ния Тв, ч < 1,1 <4,24 См. примеча- ние Примечание: Для оборудования линейных трактов на МПС, ЗПС и СМП должно быть: время восстановления НРП - Тв нрп < 2,5 ч (в том числе время подъезда - 2 ч); время восстановления ОРП, ОП - Гв орп < 0,5 ч; время восстановления ОК - Гвок< 10 ч (в том числе время подъезда 3,5 ч). Среднее число (плотность) отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км кабеля в год (по статистике повреждений на коаксиальных ка- белях из опыта эксплуатации на магистральной первичной сети связи Рос- сии) равно v = 0,34, тогда интенсивность отказов ОК за 1 ч на длине трас- сы ВОЛП L определится как: 45
Глава 2 . - v х L ОК 8760х 100 (2.10) В начальный период использования ВОЛП-ВЛ, до 2010 г., пока не по- лучены надежные эксплуатационные показатели надежности ОКГТ, сле- дует принимать во внимание экстраполированные показатели надежности ОКГТ, приравнивая их к соответствующим эксплуатационным показате- лям надежности грозозащитных тросов. Плотность отказов грозозащитных тросов в результате обрывов на 100 км ВЛ в год приведена в табл. 2.4. Таблица 2.4 Плотность отказов грозозащитных тросов Напряжение ВЛ, кВ Плотность отказов ПО 0,22... 0,25 220 0,06... 0,09 330 0,05 ... 0,08 500 0,03 ... 0,06 Нормативное время восстановления на ВЛ напряжением 110 и 220 кВ составляет 12,4 ч, а на ВЛ-300 и ВЛ-500 - 6,2 ч. Учитывая высокую надежность современной аппаратуры ЦСП, целе- сообразно принять значение коэффициента готовности кабельной линии 0,985, а аппаратуры - 0,995. Тогда на подземной кабельной линии должны обеспечиваться следующие показатели: - коэффициент готовности - не менее 0,985; - среднее время между отказами - не менее 340,5 ч; — среднее время восстановления - не более 5,2 ч; - плотность повреждений - не более 0,1823. Показатели надежности ОКГТ гипотетической ВОЛП-ВЛ протяженно- стью 13900 км должны быть: — коэффициент готовности - не менее 0,985; - среднее время восстановления - не более 6,2 ч; — наработка между отказами - не менее 407 ч. Показатели надежности ОКГТ на линии длиной 100 км должны быть: — коэффициент готовности - не менее 0,99989, - плотность отказов - не более 0,1554. 46
Основы расчета показателей надежности каналов и трактов передачи Расчетные соотношения При существующей в эксплуатации стратегии восстановления, начи- нающегося с момента обнаружения отказа (аварии), коэффициент простоя (неготовности) определяется по известной формуле (2.4) или (9.5), а коэффициент готовности по формуле (2.3). При длине канала (магистрали) L, не равной LM, среднее время между отказами определится как: T0(L)=To^. (2.Н) Среднее время между отказами сетевых трактов N-ro порядка по от- ношению к среднему времени между отказами канала ОЦК определяется как: ТО(Ю = ^о(ОЦК) 0,95" (2.12) При параллельном соединении по надежности элементов системы пе- редачи (например, линейных трактов) имеем в случае, когда коэффициен- ты простоя их равны Кп, для резервирования по схеме п + т: = „ (” + ™) хЛ-(т+» л!х(ш + 1)! п (2.13) где п - число рабочих элементов; т - число резервных элементов; Х.о — интенсивность отказов одного элемента системы передачи. Для кольцевой структуры связи, т.е. когда т = п = 1, из (2.13) полу- чаем: КПР = КП2 (2.14) При последовательном соединении по надежности высоконадежных этементов ОТЭ суммарный коэффициент простоя равен: . (2-15) i=i где Кг — коэффициенты простоя отдельных элементов ОТЭ. В современных ВОСП с целью повышения надежности широко ис- 47
Глава 2 пользуется структурное резервирование по отдельным блокам аппаратуры и участкам линии передачи (мультиплексным секциям). При этом могут применяться общее резервирование или раздельное резервирование. При общем резервировании ОТЭ по схеме резервирования 1:л коэф- фициент простоя Кп без учета интенсивности отказов устройств пере- ключения на резерв определяется как: (2.16) Для случаев эксплуатации ВОЛП на основе оптимальной стратегии восстановления (см. § 9.6), начинающегося с обнаружения предотказового состояния ОТЭ, необходимо для инженерных расчетов показателей на- дежности использовать вместо выражения (2.4) другое приближенное выражение в соответствии с (9.11): " 1 + ^в (2.17) где tj - время подъезда. Более точные вычисления могут быть проведены на основе выражений (9.4) - (9.6), (9.9) и (9.10). Таким образом, методика инженерного расчета показателей надежно- сти сводится к следующему. В ходе расчета сначала вычисляются (по известным данным характе- ристик надежности отдельных компонентов) суммарные показатели на- дежности всего комплекса ВОЛП с использованием выражений (2.4), (2.10), (2.11), (2.12). Информация о характеристиках надежности отдель- ных компонентов ВОЛП присутствует в технических условиях на них. Затем полученные величины сравниваются с требуемыми значениями, пересчитанными из действующих норм на типовые протяженности (Д,) к длине проектируемой линии передачи L. Все необходимые для расчета нормы на параметры надежности каналов и оборудования линейного тракта для магистральной, внутризоновых и местных первичных сетей общего пользования ЕСЭ РФ приведены в табл. 2.1, 2.2 и 2.3. Если рассчитанные показатели надежности проектируемой ВОЛП не удовлетворяют требованиям первичной сети общего пользования, то при- меняют различные варианты повышения надежности ВОЛП - либо заме- няют наименее надежные компоненты ВОЛП на такой же тип оборудова- ния другого производителя (с лучшими показателями надежности), либо вносят изменения в структурную схему организации связи, вводя резерви- 48
Основы расчета показателей надежности каналов и трактов передачи рование (по элементам или по линейному тракту на участке переключения), либо организуют эксплуатацию ВОЛП на основе оптимальной стратегии восстановления, что в большинстве случаев, как правило, приводит к тако- му же эффекту с точки зрения повышения показателей надежности при су- щественно меньших дополнительных капитальных затратах (см. гл. 9). Потом с учетом выбранных вариантов повышения надежности повто- ряется расчет суммарных показателей надежности ВОЛП и снова полу- ченные величины сравниваются с требуемыми значениями. Эта методика расчета может быть применима и при проектировании показателей надежности комплекса ВОЛП в целом или отдельных компо- нентов. Например, часть оборудования, применяемая в составе проекти- руемой линии передачи, уже жестко определена, а часть оборудования может быть выбрана из ряда предложений различных производителей. Тогда при использовании расчетных выражений (2.3), (2.4), (2 10) - (2.17) и данных табл. 2.1, 2.2, 2.3 определяют требуемые значения характери- стик надежности на отдельные компоненты ВОЛП. Эти значения при прочих равных условиях могут быть решающим критерием при выборе оборудования того или иного производителя. 2.7. Оценка эффективности мероприятий по повышению надежности Основным показателем, характеризующим эффективность использо- вания мероприятий по повышению надежности за счет резервирования является период возврата единовременных затрат. Для расчета эффективности мероприятий определяются следующие показатели: - единовременные капитальные затраты (К); - текущие издержки - годовые эксплуатационные расходы (Э); - стоимостная оценка результатов от использования мероприятий в виде прибыли за год (П). Эти показатели определяются за период возврата, равный сроку оку- паемости капитальных вложений на мероприятия. Затраты (единовременные и эксплуатационные) и оценка результатов мероприятий приводятся к расчетному году путем умножения их величи- ны за каждый год на коэффициент приведения А„ определяемый по фор- муле: 4 =(1+£„„)'< где ЕНП - норматив приведения разновременных затрат, численно равный 4-8184 49
Глава 2 0,1; rp— расчетный год (предшествующий началу использования в экс- плуатации мероприятий); t — год, затраты и результаты которого приво- дятся к гр. Период возврата (срок окупаемости) единовременных затрат опреде- ляется путем последовательного сложения величины (П - Э) • А, до мо- мента, пока полученная сумма не сравняется с величиной этих (капиталь- ных) затрат. Для стоимостной оценки результатов мероприятий по повышению надежности сначала рассчитывается дополнительное время для исполь- зования каналов, полученное за счет сокращения продолжительности простоев. Для этого производится расчет значений коэффициентов простоя при базовом варианте и соответствующем мероприятии, исходя из априорного значения среднего времени наработки на отказ (Го). Разность значений коэффициентов простоя соответствует при том же значении То разности значений среднего времени простоя в год, которое и является дополнительным временем для использования каналов — 7^оп (час). При этом полезное время работы каналов ОЦК (кан.-час) увеличивает- ся на: т — т .1/ •* кан — 1 доп v ’ где V — число каналов ОЦК в ВОЛП. Расчет прироста прибыли от сокращения времени простоя в общем случае проводится с учетом категорий пользователей по группам: а) арендная плата от спецарендаторов междугородных телефонных ка- налов; б) сумма прироста тарифных доходов от междугородных телефонных разговоров (по остальным каналам). При удельном весе бе [0,1] протяженности каналов спецарендаторов от общей протяженности каналов ВОЛП имеем: Va=8-V, и, соответственно: 7L=8-TKaH=5-^on-V. В пересчете на число арендованных каналов, сэкономленных в год, это составит: _ 50
Основы расчета показателей надежности каналов и трактов передачи Т 8-Т V N = а = доп а 8760 8760 а для остальных каналов сети общего пользования: n (1-5)-Гдоп-У 6 8760 Величина 8 выбирается оператором из опыта эксплуатации. Прирост прибыли от реализации дополнительного времени действия арендованных каналов определяется по формуле: П. = (Д —Э )-/V , где Д - средняя плата за один кан.км ВОЛП в год; Эа— эксплуатационные расходы на один арендованный кан.- км за год; £м - протяженность ВОЛП. Прибыль, полученная за междугородные телефонные разговоры, пред- ставленные по остальным, сэкономленным каналам, определяется по формуле: Пб = (Д6 - 36)-7V6У, где Де - средняя доходная такса за один разговор; Эб - себестоимость об- служивания одного разговора; У — пропускная способность одного канала в год. Общая сумма прибыли составит: Па =Па +П6.
Глава 3. Оптимизация проектирования систем и линий передачи при организации резервирования 3.1. Постановка задачи оптимизации Для оптимизации резервирования схема раздельного резервирования предпочтительнее, так как величина надежности (вероятности безотказ- ной работы) объекта с ростом кратности резервирования Р(т) более резко возрастает, чем для схемы общего резервирования. Кроме того, в этой схеме при необходимости возможно применять различную кратность ре- зервирования по каждому из элементов объекта. Этим элементом, исходя из определения ОТЭ, могут быть: отдельный блок (типовой элемент заме- ны) в аппаратуре средств электросвязи, участок линии передачи или сете- вого тракта, мультиплексная секция, тракт виртуального контейнера, уча- сток сети электросвязи. При раздельном резервировании элементы объекта могут иметь раз- личные показатели надежности г; и стоимости с(, вследствие чего тре- буемая надежность резервированного объекта может быть достигнута при многих вариантах структуры резерва. На рис. 3.1 приведена обобщенная схема раздельного резервирования. 52
Оптимизация проектирования систем и линий передачи В этой схеме i-й основной элемент и его х( резервных элементов обра- зуют i-ю подсистему с показателем надежности /?,(х-) и стоимостью ре- зервных элементов С, (х,). Для обеспечения работоспособности i-й подсистемы необходимо, что- бы работал хотя бы один их х, + 1 элементов. Вероятность отказа ь-й подсистемы СДх,) равна: е,.(х,) = ^+1=(1-7;^+1 , тогда надежность (вероятность безотказной работы) i-й подсистемы опре- делится как: ЯДх,.) = 1-еА) = 1 а стоимость резерва: С/(х,) = С/-х, , окончательно для всего объекта получим: 1=1 c=tciXi. 1=1 Выразим все характеристики объекта в векторной форме. Вектором состава резерва X будем называть набор чисел, характери- зующих количество резервных элементов различных подсистем: Х=(х1,х2,...хп). Вектором стоимости резерва С{Х) будем называть величину: С(%) = С(х1,х2,...хп) = ^С1(х,), 1=1 а вектором показателя надежности 7?(Л): Я(х) = R(xx х2,...х„) = JJ/?,(x,). 1=1 Задача оптимизации структуры резерва заключается в определении оп- 53
Глава 3 тимального состава резерва, т.е. нахождении вектора состава резерва: При этом возможны две задачи оптимизации: - прямая, когда находят оптимальный состав резервных элементов X = Xopt, при котором достигается требуемое значение показателя на- дежности объекта R(Xopt )> 7?тр при минимальной стоимости резерва: C{Xopt) = minС(Х), Хор,&Х - — обратная, когда находят Хор(, при котором достигается наибольшая надежность: Я(Хор,) = тах7?(Х), Xopl е X при условии, что стоимость резерва не превышает допустимого значения, т.е. при С(Хор/)<Сдоп. Существуют различные методы решения задач оптимизации. 3.2. Методы оптимизации Рассмотрим в качестве примера только два возможных метода опти- мизации. Метод перебора заключается в переборе всех возможных значений вектора X (т.е. в переборе всех комбинаций численности резервных эле- ментов различных подсистем), нахождении при этом соответствующих значений векторов показателя надежности R и стоимости резерва С и (при решении прямой задачи оптимизации) нахождении такого X = Хорг, при котором R > RTp при наименьшей С(Хор,) = min С(Х). Для простоты рассмотрим применение метода для объекта из двух подсистем (п = 2). Величины показателей надежности объекта для значений резерва х, и х2 находим как: 7?(х1,х2) = 7?1(х1)х/?2(х2) = [1-(1-г1)л‘+1]х[1-(1-г2р+1] , а стоимость резерва: 54
Оптимизация проектирования систем и линий передачи С(х1х2) - С1(х1) + С2(х2) = xiG + х2С2 . Далее, придавая различные значения Х] = О, 1, 2,.. и х2= О, 1, 2,.., со- ставляем таблицу (матрицу) векторов R(xi, х2) и C(xi, х2). Х1 Л2 0 1 2 0 R(0,0) С(0,0) R(0,l) С(0,1) R(0,2) 0(0,2) 1 R(l,0) С(1,0) R(l,l) С(1,1) R(l,2) C(l,2) 2 с =с доп R(2,0) С(2,0) R(2,l) C(2,l) R(2,2) С(2,2) В матрице векторов R и С объекта можно провести линии равной стоимости резерва С = Сдоп и равной надежности R = RTp . Эти линии определяют области Сдоп — допустимых решений (лежит выше и левее линии С = Сдоп) и - допустимых решений (лежит ниже и правее ли- нии R = RTp). Максимально надежный вариант находится в одном из внешних уг- лов области Сдоп, а наиболее дешевый - в одном из внешних углов об- ласти Ятр. Метод простого перебора приемлем только для решения самых про- стых задач и может быть весьма трудоемок при большом числе подсистем п и резервных элементов х. Одним из распространенных методов является градиентный метод и, в частности, одна из его разновидностей —метод наискорейшего спуска (подъ- ема). Этот метод обеспечивает значительное сокращение объема вычислений при решении задачи оптимизации за счет определенной организации поиска. Решение прямой задачи оптимизации этим методом заключается в увеличении на единицу числа резервных элементов той (например, i-й) подсистемы, при которой удельное приращение надежности объекта на единицу дополнительных затрат будет наибольшим: 55
Глава 3 После ряда таких шагов объект приобретает оптимальную структуру. Окончательное движение вперед на каждом шаге (i-й подсистемы) проис- ходит на основании пробных шагов во всех подсистемах. Пусть, например, в процессе решения задачи было уже сделано iV ша- гов, в результате которых состав резерва разных элементов приобрел зна- чения x<N\...,x™, т.е. вектор состава резерва объекта имеет вид: xw=(x;yv),...x<yv),...x^)). Можно показать, что выражение удельного приращения надежности у<"> (х ) для каждой i-й подсистемы, достигаемого на N + 1 шаге опти- мизации, имеет вид: R(xw)xC ) X с, где: Rt (x-N)) - показатель надежности i-й подсистемы, при числе резерв- ных элементов х-^ ; Rt (х^ +1) — показатель надежности i-й подсистемы после пробного шага, заключающегося в увеличении числа резервных элементов, т.е. при числе резервных элементов x}W)+l; С,- стоимость i-ro элемента объекта. Движение на М + 1 шаге производится соответственно условию: y(7V+1) = max у,- (х-) 1 < i > п. Последнее выражение лежит в основе алгоритма оптимизации струк- туры резерва градиентным методом. Сущность этого метода заключается в следующем. Для нахождения оптимального шага по очереди в каждой подсистеме i = l,n увеличивают на единицу число резервных элементов, находится абсолютное приращение надежности подсистем, делится на первоначаль- ную надежность подсистемы и стоимость приращения Сг, определяются величины уЛ,) (х-N)). Наибольшая из них обозначается через y(/v+1), а номер х, которому соответствует это оптимальное изменение, через \ 56
Оптимизация проектирования систем и линий передачи В исходном состоянии объект резерва не имеет, т.е. *1 = х2 =...х,- = ...х„ =0 В процессе решения задачи оптимизации выполняются следующие этапы. 1. Вычисляем значения относительных приращений показателей у?0’ (х-о) ), вводя по очереди в каждой (i-й) подсистеме по одному резерв- ному элементу. V? +1>]" +1>~ W>]- Il I где х-о) = 0; К;(х-О)) - показатель надежность i-й подсистемы при коли- честве резервных элементов х-о) = 0; Rt(х-°) +1) - то же, когда она имеет 0+1 = 1 резервный элемент. 2. Выбираем наибольшую из величин у-0), обозначим ее через у(|), а номер подсистемы в которой реализована эта величина, - через к0, тогда у(о) = y<°’ (х<о)) = max у(о) (х/о)), *0 ко 1<1<п. 3. Находим х<п - значение первого шага x^x^’+l. ^о 4. Остальные хг(/^ко) при первом шаге сохраняют первоначальное значение: х*1’ = х-о) =0, i * к0. 5. Строим новый вектор состава резерва Х(1) = (Х^\х^). 6. Вычисляем новое значение относительного удельного изменения надежности на единицу стоимости у измененной подсистемы элементов, имеющей номер ко, т.е. оцениваем пробный шаг из этого нового состоя- 57 ния подсистемы:
Глава 3 Yln(^,)) =----V-vfa (^+1)-** Ю]- ° ° C R |л(1)Г *’ ° ° ° J к° к° \ *о / 7. Относительные изменения других подсистем у-1,(х-1)) для i^ko со- храняют прежние значения, полученные в п. 1, поэтому их значения после первого шага не меняются, хотя индексы этих подсистем, определяющие номер шага, увеличиваются на единицу, т.е. yj1)(x-1)) = y-0)(x1-o)) при Далее процесс повторяется, начиная с п. 2. 8. Выбираем наибольшее значение из у-4 и обозначаем через у(2), а номер подсистемы, которая реализовала эту величину, - через to*ko. 9. Находим х(2) = х^ +1 - значение второго шага и т.д. *о *о При решении прямой задачи оптимального резервирования необходи- мо контролировать значения надежности объекта 7?(X(JV>) на каждом N-м шаге и прекратить решение, когда R(XiN~li)<RTp<(Xw). Вектор состава Х(Л,) считается искомым решением. При решении обратной задачи (по максимальной надежности) контро- лируются значения стоимости C(X(/V)) на каждом N-м шаге, и процесс решения прекращается на таком шаге, когда С(Х(Л,-п)<Сдоп<С(Х(т) , при этом принимается, что искомым решением является вектор состава Х(ЛМ). 3.3. Особенности оптимизации структуры резерва высоконадежных объектов Рассмотрим схему раздельного резервирования объекта на рис. 3.1. Если объект состоит из элементов с очень малой вероятностью отказа, то надежность (вероятность безотказной работы) такого объекта может быть записана Qt« 1 в виде при: 58
Оптимизация проектирования систем и линий передачи л=П^=П<1-й)»1-Ё<а=1-с. 1=1 1=1 1=1 Откуда видно, что для высоконадежных объектов вероятность отказа объ- екта приблизительно равна сумме вероятностей отказа отдельных подсис- тем в схеме раздельного резервирования: Q-XQ- 1=1 С другой стороны, можно показать, что, когда структура резерва объ- екта после N шагов приблизилась к своему оптимальному состоянию, удельные приращения надежности у,- (х-N)) у различных подсистем ока- зываются примерно одинаковыми и равными некоторой величине : lim Y (X(*)) = HW Преобразуем при этих условиях выражение для у, (х-Л’)), заменив в нем предварительно /?, на 1-<2, и учитывая, что Q(x-N)+1) « «<2Дх^)« 1: т.е. окончательно имеем: Qjx^^q-uW. Предположив, что на N шаге получена оптимальная структура резерва, а ненадежность (вероятность отказа) объекта равна допустимой величине <2ДОП и опуская индекс N, получим: e=SeiUI)=«Zc/=CAOn. 1=1 1=1 откуда: 59
Глава 3 и=^^, п 1=1 а «ненадежность» i-й подсистемы при оптимальной структуре резерва равна: С,0(х,)=и с, = одоп , Ес i=i т.е. допустимая ненадежность объекта <2ДОП (при решении прямой задачи оптимизации) должна распределяться между подсистемами пропорцио- нально относительной стоимости подсистемы д п Ес i=i С другой стороны, как следует из рис. 3.1, «ненадежность» i-й подсис- темы Qt определяется через «ненадежность» i-ro элемента объекта qt как: Из двух последних выражений искомая оптимальная величина объема резерва в каждой, i-й, подсистеме определится как: ь^дрпС ь п Ес lgQo(*.) 1 M l lg lg«, Это выражение может быть использовано для приближенного, но бы- строго решения задачи оптимизации для высоконадежных объектов. 3.4. Организация резервирования в сетях СЦИ Рассмотрим наиболее распространенные способы резервирования, принятые для оборудования СЦИ. 60
Оптимизация проектирования систем и линий передачи Резервирование мультиплексной секции (MSP) основано на использо- вании избыточности аппаратуры и операции переключения, которая со- стоит в том, что в случае повреждения рабочего канала сигнал доступен через резервный канал. Способ использования резервного переключения зависит от стратегии технического обслуживания, применяемой оператором сети. Оно может требоваться не всегда. Если оно требуется в системах СЦИ, то избыточ- ность обеспечивается для функций и физической среды передачи между двумя функциями MSP (и включая их), т.е. для мультиплексной секции. Таким образом, функция резервирования мультиплексной секции (MSP) обеспечивает резервирование для сигнала CTM-N при повреждениях в мультиплексной секции. Функция MSP устанавливает связь с соответствующей функцией MSP дальнего конца для координации операции переключения с помощью бит- ориентированного протокола, определенного для К байтов заголовка MSOH. Она также устанавливает связь с функцией SEMF для автоматиче- ского и ручного управления переключением. Автоматическое и ручное переключение на резерв инициируется на основе состояния принятых сигналов. Ручное переключение на резерв обеспечивает как местное, так и дистанционное переключение по командам, принятым с помощью функ- ции SEMF. Функция MSP может осуществлять переключение в обоих направле- ниях передачи или в одном направлении передачи и в режиме обратного переключения или в режиме без обратного переключения в зависимости от управления сетью. При двустороннем переключении канал переключается на резервную секцию в обоих направлениях, а переключение только в одном направле- нии не разрешается. При одностороннем переключении переключение завершается в тот момент, когда канал в поврежденном направлении пе- реключается на резервный. В режиме обратного переключения рабочий канал снова переключает- ся на рабочую секцию, т.е. восстанавливается, когда повреждение в рабо- чей секции устранено. В режиме без обратного переключения переключа- тель удерживается даже после устранения повреждения. Определены две конфигурации переключения на резерв MSP: 1+1 (один плюс один) и 1 : п (один для п). Для конфигурации 1 : п разрешает- ся только режим обратной работы. В конфигурации переключения на резерв MSP 1+1, показанной на рис. 3.2, сигнал CTM-N одновременно передается на обе мультиплекс- ные секции, называемые рабочей и резервной секциями; другими словами, 61
Глава 3 Рис. 3.2. Конфигурация переключения на резерв MSP 1+1: W - рабочий; Р - резервный сигнал CTM-N постоянно подключен к рабочей и резервной секциям на передающем конце. Функция MSP на приемном конце контролирует со- стояние сигналов CTM-N, поступающих от обоих секций, и подключает (выбирает) подходящий сигнал. Вследствие постоянного подключения рабочего канала по мостовой схеме конфигурация 1+1 не позволяет обес- печить канал с нерезервированной дополнительной нагрузкой. В конфигурации переключения на резерв 1 : и, показанной на рис. 3.3, резервная секция совместно используется рядом рабочих каналов; допус- тимые значения п составляют от 1 до 14. Р Р Рис. 3.3. Конфигурация переключения на резерв MSP 1 : п: W, Wl, W2,... Wn - рабочий; Р - резервный 62
Оптимизация проектирования систем и линий передачи СМ-1 СМ-2 Рис. 3.4. Схема переключения на резерв 1+1 На обоих концах любой из п каналов CTM-N или канал дополнитель- ной нагрузки (или, возможно, измерительный канал) подключается по мостовой схеме к резервной секции. Функции MSP контролируют и оце- нивают состояния принимаемых сигналов, выполняют мостовое соедине- ние и выбор соответствующих сигналов на резервной секции. Следует отметить, что конфигурация 1:1 является частным случаем конфигурации 1: п (и = 1) и может действовать как 1+1 для взаимной ра- боты с конфигурацией 1+1 на другом конце. Схемы переключения на резерв на участке между синхронными муль- типлексорами СМ-1 и СМ-2 типа 1 + 1 и 1 : п приведены соответственно на рис. 3.4 и 3.5 (для одного направления передачи). Благодаря мостовой схеме переключения, время переключения на ре- зерв не превышает 50 мс. Резервирование трактов подсетевым соединением (Sub-Network Connection Protection - SNCP) может быть обеспечено использованием функций соединения НРС и LPC. Резервирование SNC может использоваться в мультиплексорах ввода- вывода, кроссовых узлах (АОП) компонентных сигналов. Соединения устанавливаются точно так же как, и кроссовые соединения, за исключе- нием того, что вместо двух терминальных точек соединяются три терминаль- СМ-1 СМ-2 Рис. 3.5.Схема переключения на резерв 1 : и: ПВ - трафик с высоким приоритетом; ПН - трафик с низким приоритетом 63
Глава 3 Узел А Узел В ВК-12 TP CTM-N ТР ВК-12 ТР (надежный) 2 Мбит/с или CTM-N ВК-12 (надежный) ТР Защищенное Защищающее ТР CTM-N ТР ТР CTM-N ТР Защищенное 2 Мбит/с или CTM-N ВК-12 ТР (надежный) 2 Мбит/с или CTM-N Защищающее ТР CTM-N ТР 2 Мбит/с или CTM-N Рис. 3.6. Резервируемое соединение SNC на уровне ВК-12 между узлами А и В: -----------используется;----резерв; ТР - терминальная точка нальные точки. На рис. 3.6 проиллюстрирован принцип резервированных соединений SNC на уровне виртуальных контейнеров ВК-12. Резервируемые соединения являются двунаправленными, при этом как защищаемое (основное), так и защищающее (резервное) соединение могут быть добавлены или удалены без нарушения трафика. Все три сигнала ВК-12 (один надежный сигнал, один защищающий сигнал и один защищенный) должны размещаться в разных сигналах ВК-4. Соединения SNC защищены по схеме «горячий резерв 1+1», при кото- рой осуществляется непрерывная передача сигнала как по основному, так и по резервному тракту. Если рабочее соединение выходит из строя, то узел автоматически пе- реключается на защищающий (резервный) сигнал. Переключение на каж- дом из концов соединения производится независимо от другого конца. Переключение необратимо, т.е. после переключения узел не возвращается в исходное состояние даже в случае восстановления работы отказавшего соединения. Переключение происходит при поступлении в узел сигнала AU-4 AIS (сигнал индикации аварии), TU-12 AIS, AU-4 LOP (потеря указателя) или TU-12 LOP из используемого в данный момент резервируемого. Защита соединений между подсетями SNC может использоваться, на- пример, для построения самовосстанавливающегося кольца. В этом слу- чае защищенный сигнал передается по кольцу одновременно в обоих на- правлениях, и оба сигнала контролируются на приеме. Если произойдет отказ основного сигнала, то приемный узел автоматически переключится на защищающий сигнал. Так как защищающий сигнал передается посто- янно, то восстановление после отказа соединения или узла занимает 100.. .250 мс длясоединений ВК-4 и 200.. .450 мс для соединений ВК-12. 64
Оптимизация проектирования систем и линий передачи 3.5. Типовые примеры резервирования Резервирование трактов в подсети (SNCP) На рис. 3.7 представлено кольцо, включающее 5 сетевых элементов (СЭ1...СЭ5), с резервированием SNCP. В качестве примера показано резервирование передачи компонентных сигналов Т1 между СЭ2 и СЭ5 и сигналов Т2 между СЭ1 и СЭ4. Основ- ные (рабочие) компонентные тракты образованы в агрегатных сигналах 5-8184 65
Глава 3 CTM-N, распространяющихся по часовой стрелке, резервные тракты - в сигналах CTM-N, распространяющихся против часовой стрелки. Компо- нентные сигналы на передаче вводятся в оба направления; на приеме осуществляется переключение по определенным критериям, относящим- ся, например, к уровням ВК-4 или TU-2/TU-3. В случае применения SNCP трафик в кольце сохраняется при обрыве кабеля. Резервирование 2F MS SPRING (2 Fiber Multiplex Section Shared Protection Ring) — двухволоконное посекционное резервирование в кольце На рис. 3.8 представлено кольцо, включающее 6 сетевых элементов с резервированием типа 2F MS SPRING. Сетевые узлы представляют из себя мультиплексоры ввода-вывода с двумя двусторонними портами агре- гатных сигналов (Запад-З и Восток-В). Западные порты одного мультип- лексора соединены с восточными портами другого мультиплексора так, чтобы образовать два направления передачи - по и против часовой стрел- ки. Тракт агрегатного сигнала любого направления кольца содержит как рабочие тракты, так и резервные тракты, в отличие от кольцевых структур с резервированием типа SNCP. В основу рассматриваемого резервирования положены переключения типа «Bridge» и «Switsh». При повреждении на сети, например при обрыве кабеля, в СЭ2 и СЭЗ, ближайших к месту по- вреждения, производится комплекс переключений типа «Bridge» (рис. 3.9) Компонентные тракты с резервированием Рабочие тракты внутри CTM-N | ~| Резервные тракты внутри CTM-N Рис. 3.8. Кольцевая структура с резервированием типа 2F MS SPRING 66
Оптимизация проектирования систем и линий передачи л to Рабочие тракты внутри CTM-N Резервные тракты внутри CTM-N Рис. 3.9. Переключение типа BRIDGE (ВОСТОК) и «Switsh» (рис. 3.10), в результате которых образуются соответствующие шлейфы и происходит резервирование передаваемых компонентных трак- тов (рис. 3.11). Переключение производится с помощью протокола, использующего байты К1 и К2, в результате чего компонентные тракты поврежденной секции заменяется трактами по резервной емкости других секций. Резервирование в двух связанных кольцах Весьма перспективным представляется построение сетей СЦИ в виде нескольких объединенных колец. Например, сеть может состоять из одно- го или нескольких колец сети доступа, связанных посредством главного кольца (кольца транспортной сети). Для сопряжения и взаимодействия колец между собой организуются шлюзы (сетевые узлы межкольцевой связи). В этих сетевых узлах могут использоваться мультиплексоры ввода-вывода (МВВ) или аппаратура оперативного переключения (АОП). На рис. 3.12 показаны два кольца, включающие 10 внутризоновых уз- лов, связанных компонентными трактами через два шлюза. Для такой структуры возможно резервирование «Drop and Continue» с переключени- ем на приеме типа SNCP. При этом оба кольца должны конфигурировать- ся как SNCP, а сетевые элементы связи (3, 4, 6, 10) как «Drop and Con- tinue». s* 67
Глава 3 Рис. 3.10 Переключение типа SWITCH (ЗАПАД) Рабочие тракты внутри CTM-N Компонентные тракты n *л с резервированием Резервные тракты внутри CTM-N BRIDGE SWITCH Рис. 3.11. Восстановление компонентных трактов после повреждения на сети с использованием двухволоконного посекционного резервирования в кольце (2F MS SPRING) 68
Оптимизация проектирования систем и линий передачи На рис. 3.13 и 3.14 показано восстановление компонентных трактов в случае одного или двух повреждений в сетевой структуре. При проектировании транспортной сети СЦИ необходимо исходить из перспективного прогноза развития сети, тем самым необходимо преду- смотреть запас емкости в оптических волокнах и резерв пропускной мощ- ности, чтобы в перспективе решать задачи развития, оптимального резер- вирования и создания логических кольцевых структур. 3.6. Пример планирования сети СЦИ на перспективу Определение необходимой пропускной способности Определение необходимой пропускной способности является очень важным этапом планирования сети. В табл. 3.1 приведена оценка трафика сигналов ВК-12 (2 Мбит/с) в се- ти, состоящей из шести станций A... F. Оценка трафика производится для двух этапов: год X и год У. В величину трафика для года Y входит величина трафика года X. Количе- ство защищенных (резервируемых) сигналов ВК-12 указано в скобках. Таблица 3.1. Оценка трафика сигналов год X год Y А А год X год Y В 30(10) 70(14) В год X год Y С 30(5) 50(10) 7(2) 17(4) С год X год Y D 30(3) 60(12) 4(0) 10(4) 2(2) 7(7) D годХ годУ Е 10(1) 15(3) 5(0) 7(2) 0 3(1) 0 0 Е F 10(0) 17(4) 4(1) 8(2) 0 0 0 4(1) 0 2(0) Оценка трафика, приведенная в табл. 3.1, используется для определения ко- личества компонентных потоков 2 Мбит/с на станциях (рис. 3.15), и требуемой пропускной способности между станциями. В результате требуется определить необходимое количество сигналов СТМ-1 и СТМ-4 между станциями. Информация, приведенная на рис. 3.15 не только позволяет опреде- лить требуемую пропускнук способность, но и является планом для опре- деления основных источников синхронизации сети. 69
Глава 3 Компонентные тракты Компонентные тракты Рис. 3.12. Резервирование типа Drop and Continue в связанных кольцах 70
Рис. 3.13. Резервирование типа Drop and Continue в свя- занных кольцах в случае одного повреждения
Рис. 3.14. Резервирование типа Drop and Continue в связанных кольцах в случае двух повреждений Оптимизация проектирования систем и линий передачи
Глава 3 Из приведенных данных можно установить требуемое количество со- единений на уровне ВК-12 между всеми смежными станциями. Количество соединений ВК-12 между станциями А и В, в том числе защищенных (Р), - в году X! в году Y: А-В А-С(Р) A-D А-Е(Р) A-F(P) В-С(Р) В - D (Р) В-Е(Р) B-F(P) C-D(P) 30/70 5/10 30/60 1/3 0/4 2/4 0/4 0/2 1/2 2/7 В году Y всего 166 ВК-12. Количество соединений ВК-12 между станциями А и С, в том числе защищенных (Р), - в году X! в году Y: А-В(Р) А-С A-D(P) А-Е A-F В-С(Р) B-D(P) В-Е(Р) B-F(P) C-D(P) 10/14 30/50 3/12 10/15 10/17 2/4 0/4 0/2 1/2 2/7 В году Y всего 127 ВК-12. Количество соединений ВК-12 между станциями Е и С, в том числе защищенных (Р), в году X! в году Y: А-Е A-F В - Е(Р) B-F(P) С-Е D - F(P) 10/15 10/17 0/2 1/2 0/3 0/1 В году Y всего 40 ВК-12. 72
Оптимизация проектирования систем и линий передачи Год X: 15 - в году X устанавливается 15 компонентных потоков 2 Мбит/с ПЭГ - первичный эталонный генератор ВЗГ—ведомый задающий генератор Рис.3.15. Оценка количества компонентных сигналов 2 Мбит/с на станциях и необходимой пропускной способности между станциями Количество соединений ВК-12 между станциями Е и F, в том числе защищенных (Р), - в году X/ в году Y: 73
Глава 3 А - Е (Р) 1/3 A-F 10/ 17 В-Е 5/7 В - F(P) 1/2 С - Е (Р) 0/1 D-F(P) 0/ 1 E-F 0/2 В году Y всего 33 ВК-12. Количество соединений ВК-12 между станциями F и D, в том числе защищенных (Р), - в году X! в году Y: А-Е(Р) 1/3 A-F(P) 0/4 В-Е 5/7 B-F 4/8 С - Е (Р) 0/1 D-F 0/4 В году Y всего 27 ВК-12. Количество соединений ВК-12 между станциями D и В, в том числе защищенных (Р), - в году X! в году Y: А-В(Р) А-С(Р) A-D А-Е(Р) A-F(P) В-С B-D В-Е B-F C-D(P) 10/ 14 5/10 30 /60 1/3 0/4 7/17 4/10 5/7 4/8 2/7 В году Y всего 140 ВК-12. Количество соединений ВК-12 между станциями С и D, в том числе защищенных (Р), - в году X! в году Y: А-В(Р) 10/ 14 А-С(Р) 5/10 A-D(P) 3/12 В-С 7/17 B-D(P) 0/4 C-D 2/7 74
Оптимизация проектирования систем и линий передачи С-Е(Р) 0/1 D-F(P) 0/1 В году Y всего 66 ВК-12. Конфигурация узлов После определения необходимой пропускной способности между станциями и количества компонентных потоков на станциях пользователь может более точно определить требуемые конфигурации узлов (СЭ) на станциях. Состав и комплектацию аппаратуры на каждой станции целесообразно определять, исходя из числа компонентных потоков на перспективу раз- вития (на год Y). Это может потребовать установки нескольких комплек- тов оборудования (нескольких СЭ или узлов) на одной станции. Например, в нашем случае, на станции А должно быть установлено 212 стыков компонентных сигналов 2 Мбит/с (см. рис. 3.15), а также соединения СТМ-4 со станциями С и В (см. рис. 3.15). Так как число ком- понентных сигналов велико, на станции А необходимо установить не- сколько узлов (СЭ), например от 2 до 4, в зависимости от типа оборудо- вания (предприятия-изготовителя). На всех других станциях количество компонентных потоков меньше, поэтому достаточно установить по одно- му узлу на станцию. При этом нет необходимости устанавливать на узлы все компонентные блоки (платы) 2 Мбит/с сразу, их можно устанавливать постепенно, по мере возникновения потребности. При комплектации обо- рудования на станциях необходимо учитывать и резервирование: компо- нентных блоков по схеме 1 : п, блоков центрального процессора и матри- цы переключений (соединений), а также в случае необходимости и прие- мо-передающих блоков оптических стыков (агрегатных сигналов). Пример конфигурации узлов приведен на рис. 3.16 для случая, когда на станции А необходима установка трех узлов. Организация встроенного канала управления Встроенный канал управления (ВКУ) может маршрутизироваться че- рез стык CTM-N с помощью канала передачи данных (КПД), как показано в §7.5. Выбор стыков CTM-N производится с помощью диспетчера управле- ния системы. Передача управляющих данных в пределах одной станции (в одном месте установки СЭ) может производиться и по внешним кабель- ным соединениям Ethernet. 75
Глава 3 Станция Е Станция F Рис. 3.16. Пример конфигурации узлов При планировании передачи управляющих данных самыми главными задачами являются определение зон управления, соединений между ними, индивидуальных адресов узлов, а также указание маршрутов передачи управляющих данных. 76
Оптимизация проектирования систем и линий передачи Станция Е Станция F -------- Канал передачи данных КПД •.......• Внешний канал Ethernet •-------* Кабельное соединение Рис. 3.17. Передача управляющих данных 77
Глава 3 После успешного создания сети управления появляется возможность удаленного доступа к любому узлу сети с помощью диспетчера системы управления (рабочая станция). На рис. 3.17 показан пример планирования маршрутизации передачи управляющих данных в сети. Для создания в сети управления защитных (резервных) колец между станциями используются все каналы КПД. Для дальнейшего повышения надежности можно использовать каналы КПД внутри станции А.
Глава 4. Нормирование параметров цифровых каналов и трактов при проектировании СП и ЛП 4.1. Общие принципы нормирования. Основные определения Каналы и тракты проектируемых линий передачи должны отвечать определенным требованиям, предъявляемым к их параметрам, основными из которых являются: мощность шумов и вероятность ошибки. Для нор- мирования параметров цифровых каналов и трактов используются номи- нальные цепи, представляющие собой цифровые тракты определенной длины с установленным количеством оконечного и промежуточного обо- рудования. Конфигурация номинальных цепей отображает оборудование форми- рования типовых каналов и трактов оконечных пунктов и максимальное число транзитов (или переприемов) по тональной частоте и на основе структуры плезиохронной цифровой иерархии или соответствующих ин- формационных структур (виртуальные контейнеры, синхронные транс- портные модули) синхронной цифровой иерархии на всех участках циф- ровой первичной сети. Максимальное число транзитов (переприемов, вы- делений) регламентируется только для транзитов с аналого-цифровым преобразованием, поскольку транзит сигналов в цифровой форме не вы- зывает ухудшения качества передачи сообщений. Максимальная протяженность номинальной цепи ОЦК в ЕСЭ (рис. 4.1,а) составляет 13900 км при максимальном числе транзитов, равном десяти (из них четыре - на участке магистральной первичной сети, два - на участках зоновой первичной сети, четыре - на участках местной пер- вичной сети). Максимальное число транзитов групповых трактов в номи- нальной цепи ОЦК магистральной первичной сети устанавливается не более 49 (не более 15 по каждому виду транзита - первичного, вторично- го и других групповых трактов). На рис. 4.1,б-г представлены структуры номинальных цепей ОЦК для местного, зонового и магистрального участков первичной сети со- ответственно. При проектировании ЦСП и оценке их параметров необходимо учиты- вать следующие особенности. Так как в ЦСП аналоговые сигналы преоб- 79
Глава 4 Участок зоновой Участок зоновой первичной сети первичной сети б) в) Каналообразующее оборудование ОЦК Оборудование первичного, цифрового тракта _ Оборудование вторичного цифрового тракта Оборудование третичного цифрового тракта Оборудование четвертичного цифрового тракта Рис. 4.1. Структура номинальных цепей ОЦК цифровой первичной сети (а) и ее участков: местного (б), внутризонового (в) и магистрального (г) разуются в цифровую форму, то не существует непосредственной взаимо- связи между энергетическими характеристиками цифрового группового сигнала и исходных аналоговых сигналов, т. е. параметры ЦСП практиче- ски не зависят от загрузки. Таким образом, понятие ЧНН, весьма важное для аналоговых систем, фактически теряет свое значение для ЦСП. Коэффициент ошибок, являющийся одной из важнейших характери- стик цифровой линии передачи, может существенно изменяться в зависи- мости от затухания тракта передачи (в некоторых случаях изменение за- 80
Нормирование параметров цифровых каналов и трактов тухания регенерационного участка на 1 дБ может вызвать изменение коэффициента ошибок почти на порядок) и во многом определяется его величиной на худшем участке линейного тракта, которым обычно являет- ся участок наибольшей длины. Таким образом, значение коэффициента ошибок увеличивается не пропорционально общей длине магистрали, а в зависимости от статистического распределения длин регенерационных участков. Для цифровых систем и линий передачи различного вида цифровых каналов и трактов характерно наличие определенного порога затухания регенерационного участка, ниже которого система или тракт практически работает идеально, а при превышении может оказаться непригодной для практического использования. Поэтому поддержанию требуемого отно- шения сигнал-помеха (ОСП), а следовательно и коэффициента ошибок, в ЦСП необходимо уделять особое внимание. Отметим, что в ЦСП легко обеспечить заданные требования к вероят- ности ошибки, определяющей качество передачи, за счет установки до- полнительных регенераторов. Для этого необходимо незначительно уве- личить ОСП на входе регенератора за счет небольшого сокращения длины регенерационного участка или заранее предусмотреть в регенераторе запас по помехоустойчивости на необходимую величину. Так, в тракте, состоя- щем из 100 участков регенерации, можно обеспечить такую вероятность ошибки, как и на одном участке, если повысить ОСП на входе регенератора всего на 1 дБ, что требует уменьшения длины регенерационного участка примерно на 2 %. При нормировании параметров цифровых каналов и трактов первич- ной сети за основу принимаются параметры ОЦК. Мощность шумов на выходе канала, возникающих за счет ошибок в линейном тракте, может быть оценена следующим образом. Если т — число символов в кодовой комбинации АИМ отсчета и некоторый i-й символ принят ошибочно, то величина ошибки в декодированном сигнале (при равномерном квантова- нии) иош = 21-15 (5 - шаг квантования). В этом случае мощность шума на единичном сопротивлении т т Р™= fuLp. =Е4'-,52а ’ 1=1 1=1 где pi - вероятность ошибочного приема i-ro символа. Учитывая, что вероятность ошибки рош является весьма малой величи- ной и в кодовых комбинациях отдельных каналов в основном будут появ- ляться одиночные ошибки, р,- ~ рош. В этом случае 6-8184 81
Глава 4 т Лт 1 Лт Лид = РоШ82Е4'-1 = РоШ82—г2 « РОШ52 V В частном случае для сигнала с гауссовским распределением и коэффи- циентом загрузки к = g /U (о - среднеквадратическое значение сигнала, U - максимальное значение сигнала, соответствующее порогу ограничения) мощность сигнала равна Pc = a2 = k2U2, а отношение сигнал-помеха определяется (с учетом, что для симметрич- ного двоичного кода 3 = 2t//2m) Р</Рша = 3k2U 2/4 тРаш 32 = 3 к 2/ 4рош. (4.1) Результаты расчетов в соответствии с (4.1) при 201g к - -12 дБ (что со- ответствует приблизительно пик-фактору речевого сигнала, равному 12 дБ) приведены в табл. 4.1. Таблица 4.1 Результаты расчетов в соответствии с (4.1) Рош 10-4 10'5 IO"6 10'7 10“8 10"9 10-1° А3 = 101g (Рс/Ршл) 27,4 37,1 47,1 57,1 67,1 77,1 87,1 Ошибки в линейном цифровом тракте приводят к искажениям исходного аналогового сигнала на выходе декодера. При передаче телефонного сигна- ла по ЦСП ИКМ-ВРК влияние ошибок для абонента проявляется не в виде шума, а в виде щелчков. Экспериментальные исследования показали, что эти щелчки наиболее заметны при ошибочной регенерации одного из двух наибольших по весу разрядов в кодовой комбинации. Для симметричного кода это разряд, определяющий полярность отсчета, и первый разряд кода сегмента. Для сохранения удовлетворительного качества можно допустить в телефонном канале на основе ОЦК не более одного щелчка в минуту. Сле- довательно, при частоте дискретизации/; = 8 кГц, что соответствует переда- че для каждого ОЦК 8-103-60 = 480-103 кодовых комбинаций в минуту, можно допустить ошибочный прием одного из 2-480-Ю3 символов в минуту. Считая при этом ошибочный прием любого символов равновероятным, ве- роятность ошибочного приема символа для всего линейного тракта должна удовлетворять условиюрош < 1/960-103 ~ Ю-6. 82
Нормирование параметров цифровых каналов и трактов Эта величина является допустимой вероятностью ошибки рош я01| и все- гда должна быть выдержана при проектировании цифровых трактов. Для выполнения этого требования при международном соединении, максималь- ная протяженность которого в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т со- ставляет 27500 км, должны выполняться более жесткие требования к значе- нию Рош доп на различных участках номинальной цепи ОЦК. Если для каждо- го из национальных участков международного соединения принять рнац = 0,4; Рош доп = 0,4-10 ~6 и равномерно распределить эту норму между участками цепи ОЦК, то получим ртг = рю = рм = ра6 = 10 “7, где рма1, рю, ры, р^ - до- пустимые вероятности ошибки для магистрального, внутризонового, мест- ного и абонентского участков номинальной цепи соответственно. Для но- минальной цепи ОЦК при организации международного соединения длина магистрального участка равна = 10000 км, длина зонового участка = =600 км, длина местного участка LM = 100 км Теперь нетрудно получить следующие нормированные условные значения вероятности ошибки на 1 км линейного тракта: -для магистрального участкар)маг = 10 ~7 /10000 = 10-п; - для зонового р\ю = 10 ~7 / 600 = 1,67-10 "10; - для местного участкаpiM = 10 ”7 / 100 = 10-9. Зная эти величины, можно определить требования к коэффициенту оши- бок - допустимой вероятности ошибки одиночного регенератора (с учетом участка сети, на котором он используется): pf = ру1т, где — длина регене- рационного участка. При известном значении рр нетрудно установить до- пустимую защищенность на входе решающего устройства регенератора. Для целей нормирования электрических характеристик в МСЭ-Т вво- дятся понятия Международный цифровой тракт (International digital path) - полный (end-to-end) цифровой тракт. Международный цифровой тракт состоит из двух национальных участков (national portion) и международ- ного участка (international portion) между ними. Международный участок, в свою очередь, состоит из транзитных участков и участков пересечения границ. Цифровой траст данной страны может принадлежать либо к тран- зитному участку (через который могут проходить международные связи стран, для которых данная страна является промежуточной), либо к на- циональному участку. Границей между национальным и транзитным уча- стками является сетевой элемент (международный центр коммутации или кросс-коннекции), в качестве которого используются кросс-коннектор, мультиплексор высокого порядка или коммутационная станция. Точки окончания цифрового тракта (Path End Point, PEP) могут быть либо физи- ческими (для ПЦИ), либо логическими (для СЦИ). Национальный участок включает в себя цифровые тракты участков б* 83
Глава 4 доступа и цифровые тракты транспортной сети. Транзитный участок дол- жен состоять из трактов транспортной сети. Гипотетический эталонный тракт, ГЭТ - международный цифровой тракт длиной 27 500 км, проходящий через 4 промежуточные страны. Нормы на электрические характеристики ГЭТ (исходные нормы) исполь- зуются для расчета норм на реальные тракты с помощью специальных правил распределения. Категория участка - принадлежность цифрового тракта к одному из трех типов: - транзитный участок тран^портний сети; - национальный участок транспортной сети; - участок доступа (участок сети от оборудования пользователя до пункта доступа к транспортной сети). Однородный по нормированию участок - участок цифрового тракта, находящийся в зоне ответственности одного оператора, принадлежащий одной категории и образованный в ЦСП с однотипной средой передачи. 4.2. Основные нормируемые показатели качества функционирования цифровых каналов и трактов К основным нормируемым показателям качества функционирования каналов и трактов относятся: - верность передачи; - задержка; - фазовые флуктуации; - проскальзывания. Главный нормативный показатель - верность передачи. Одним из преимуществ ЦСП является возможность контроля качества функционирования без прекращения связи по верности передачи. До недавнего времени этим показателем был коэффициент ошибок Л"ош. Критерие». отказа в ЦСП ПЦИ первых поколений является промежу- ток времени, когда /Сли, в каждую секунду в течение 10 последовательных секунд более, чем 10-3. Эти 10 секунд относятся к периоду неготовности. Период неготовности заканчивается, когда /Сош в каждую секунду в тече- ние 10 последовательных секунд менее, чем 10-3 (эти 10 секунд относятся к период)' готовности). Значение /<ош определяется как: N гг _ 1 ош ош Т -F ’ * нэм ГТ 84
Нормирование параметров цифровых каналов и трактов где Noul - число ошибок, зафиксированное за время измерения 7ИЗМ; Fr - тактовая частота цифровой последовательности сигнала передачи. Значение Лош, а следовательно и Кош — случайные величины. Поэтому в приборах - измерителях коэффициента ошибок (ИКО) измеряется сред- нее значение Кош за более длительный интервал времени п ТЮ1Л: п у n они IS _ 1=1______ Аош г > пТюы-Ет где п - число сеансов измерения (степень усреднения); NOV11 - число оши- бок, зафиксированных в i-м сеансе измерения. Максимальная продолжительность измерения коэффициента ошибок Кош в зависимости от скорости передачи /в режиме счета ошибок до по- явления одной ошибки приведена в табл. 4.2. Таблица 4.2 Максимальная продолжительность измерения коэффициента ошибок Квш в зависимости от скорости передачи f /, кбит/с ^ош 10^ 10'8 Ю-ю 10'12 ю-14 64 (ОЦК) 16,0 с 26 мин 43,4 ч 180,8 сут 49,5 лет 2048 (ПЦТ) 0,5 с 48,8 с 1,4 ч 5,6 сут 1,5 года 34368 (ТЦТ) 30 мс 2,9 с 4,8 мин 8,1 ч 33,7 сут 155520 (СТМ-1) бмс 0,6 с 64,3 с 1,8 ч 7,4 сут 2488320 (СТМ-16) 0,4 мс 40 мс 4с 6,7 мин 11,2ч 39813120 (СТМ-256) 25 мкс 2,5 мс 0,25 с 25,1с 41,9 мин При проведении измерений /СОш с усреднением результатов эти значе- ния умножаются на степень усреднения, которая может составлять вели- чину от 10 до 100, в зависимости от требуемой точности измерений и воз- можностей измерителя коэффициента ошибок. По мере того, как прояснялись причины возникновения ошибок в циф- ровой сети, стало понятно, что Каш как критерий оценки не всегда опти- 85
Глава 4 мален. Этот критерий пригоден для оценки систем, где имеют место слу- чайные ошибки, но в системах передачи с большой скоростью возникают пакеты ошибок, которые при этом нельзя точно оценить, так как свойства ошибки изменяются во времени. Сегодня в качестве оптимального крите- рия оценки качества передачи ОЦК на сети предложена процентная доля временных интервалов, где ошибки превышают порог, нормирующий качество многочисленных служб связи одинаково. Этот критерий состоит из двух параметров: процент секунд передачи с ошибкой и процент се- кунд, пораженных ошибками, причем, при пакетированных ошибках но- вый критерий и средний /Сош за длительное время будут одинаково оцени- вать качество функционирования для цифровых линий высокой и низкой скоростей передачи. События ошибок для ОЦК включают в себя: - ESK (Errored Second), секунда с ошибками - период времени в одну секунду, в течение которого наблюдалась хотя бы одна ошибка; - SESK (Severely Errored Second), секунда, пораженная ошибками - пе- риод времени в одну секунду, в течение которого КоШ был более 10’3. Показатели верности передачи (или показатели ошибок) определяются следующим образом: - ESR (Errored Second Ratio), коэффициент секунд с ошибками - от- ношение числа ESK к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений; - SESR (Severely Errored Second Ratio), коэффициент пораженных се- кунд - отношение числа SESK к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений. Эти показатели ошибок не могут быть применены для оценки качества передачи в высокоскоростных цифровых трактах передачи, так как опре- деления ESK, SESK основываются на регистрации ошибочных битов и, ис- ходя из этого, на измерении Кош по битам. В устройствах встроенного контроля ЦСП ПЦИ производится оценка Кош по битам без прекращения связи за счет избыточности линейного цифрового сигнала (например, по нарушению свойств кода передачи). Однако эта оценка приблизительна и не всегда адекватно отражает статистику ошибок в цифровом тракте пе- редачи. Ошибочные биты могут быть однозначно опознаны, когда из- вестна контролируемая последовательность, то есть при измерении с пре- кращением связи. А в ЦСП СЦИ вообще отсутствует возможность ис- пользования избыточности кода передачи. Поэтому необходим был новый подход, который удовлетворял бы сле- дующим требованиям: - пригодность для нормирования при более высокой скорости пере- дачи; 86
Нормирование параметров цифровых каналов и трактов - возможность использования встроенных устройств контроля ошибок в оборудовании ЦСП для обеспечения оценки качества передачи без пре- кращения связи. Это потребовало отхода от измерения ошибок по битам и перехода к измерению блочных ошибок. Блок определяется как группа следующих друг за другом битов, которые могут быть закреплены за исследуемым соединением. Каждый бит относится точно к одному блоку. В каждой информационной структуре ЦСП ПЦИ (ПЦТ, ВЦТ, ТЦТ, ЧЦТ) и СЦИ (ВК-п, ВК-4-Nc. CTM-N) определены соответственно: дли- тельность блока, число бит в блоке и число блоков в секунду, как показа- но в табл. 4.3. Таблица 4.3 Длительность блока, число бит в блоке и число блоков в секунду Информационная структура ЦСП Скорость передачи, кбит/с Число бит в блоке Число бло- ков в с КОО ПЦТ 2048 2048 1000 CRC-4 ВЦТ 8448 4224 2000 * ТЦТ 34368 4296 8000 * ЧЦТ 139264 17408 8000 * ВК-12 2240 1120 2000 BIP-2 ВК -2 6848 3424 2000 BIP-2 ВК-3 48960 6120 8000 BIP-8 ВК-4 150336 18782 8000 BIP-8 ВК-4-4с 601344 75168 8000 BIP-8 ВК-4-16с 2405376 300672 8000 BIP-8 ВК-4-64с 9621504 1202688 8000 BIP-8 СТМ-0 51840 801 64000 8хВ1Р-1 СТМ-1 155520xN 801 192000xN 24NxBIP-l КОО для трактов ВЦТ, ТЦТ. и ЧЦТ не определен, поэтому измерения пара- метров ошибок возможны только с прекращением связи. Каждый блок информационного сигнала контролируется с помощью связанных с ним символов кода, обнаруживающего ошибки (КОО), на- 87
Глава 4 пример, код с побитовой проверкой четности (BIP) или код с контролем по избыточности цикла (CRC). Биты КОО физически находятся вне блока, к которому они относятся. Обычно невозможно определить, являются ошибочными блок или биты КОО. Поэтому при наличии ошибок, счита- ется, что ошибочен контролируемый блок. События ошибок включают в себя: — ЕВТ (Errored Block), блок с ошибками - блок, в котором имеется одна или несколько ошибок по битам; — ES-t, секунда с ошибками - период времени в одну секунду, в кото- ром имеется один (ESA) или несколько (ESB) Олоков с ошибками; - SESr, секунда, пораженная ошибками, - период времени в одну се- кунду, который содержит более 30 % блоков с ошибками или, по крайней мере, один дефект; — ВВЕ (Background Block Error), фоновая блочная ошибка - блок с ошибками, не относящийся к секунде, пораженной ошибками. Показатели ошибок (верности передачи) для высокоскоростных циф- ровых трактов передачи определяются следующим образом: — ESR, коэффициент ошибок по секундно с ошибками — отношение числа EST к общему числу секунд в период готовности в течение фикси- рованного интервала измерений; — SESR, коэффициент пораженных секунд — отношение числа SEST к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного ин- тервала измерений; — BBER (Background Block Error Ratio), коэффициент блоков с фоно- выми ошибками - отношение числа ВВЕ ко всему количеству блоков в течение готовности за фиксированный интервал измерений, за исключе- нием всех блоков во время SEST; - AR, UR (Availabity Ratio, Unavaibility Ratio), коэффициенты готовности, неготовности - отношение времени, в течение которого тракт находится в состоянии готовности, неготовности, к объему времени наблюдения. Показатели ошибок цифровых каналов и трактов являются статистиче- скими параметрами, и нормы на них определены с соответствующей ве- роятностью их выполнения. Готовность тракта — это его способность быть в состоянии выполнить требуемую функцию в данный момент времени или в любой момент вре- мени внутри данного интервала времени (при условии обеспечения, при необходимости, внешними ресурсами). Когда цифровой тракт находится в состоянии неготовности, собы- тия ES, ВВЕ и SES могут быть определены для каждого из направле- ний передачи и использованы при анализе неисправностей. Однако, 88
Нормирование параметров цифровых каналов и трактов эти события ES, ВВЕ и SES не учитываются при оценке показателей ESR, BBER и SESR. Критерий периода готовности и неготовности цифрового тракта и пе- реход от одного состояния к другому определяются следующим образом. Для одностороннего тракта: Период времени неготовности начинается с интервала времени, со- держащего 10 последовательных секунд, пораженных ошибками (SES). Эти 10 с рассматриваются как часть времени неготовности. Новый период времени готовности начинается с интервала времени, содержащего 10 последовательных секунд, не содержащих значительного количества ошибок (не-SES). Эти 10 с рассматриваются как часть времени готовно- сти. На рис. 4.2 приведена схема, поясняющая переход из состояния го- товности в состояние неготовности и обратно. Рис. 4.2. Переход из состояния готовности в состояние неготовности и обратно Для двухстороннего тракта: Двунаправленный тракт считается находящимся в состоянии готовно- сти, только если оба его направления находятся в состоянии готовности. 43. Целевые нормы на параметры ошибок в цифровых трактах Целевые (проектные) нормы устанавливаются для информации пользова- телей об ожидаемом качестве связи. Они используются при проектировании сетей и разработке систем и аппаратуры передачи (кабель или РРЛ). Определяются исходные целевые нормы (End-to-End Perfomance Ob- jectives, ЕРО) на гипотетический эталоцный тракт (ГЭТ). Исходные целевые нормы ЕР О*1 для цифровых трактов СЦИ, образо- ванных с помощью аппаратуры СЦИ, изготовленной после марта 2000 г., при- ведены в табл. 4.4. 89
Глава 4 Исходные целевые нормы ЕРОр на цифровые тракты, образованные с помощью аппаратуры СЦИ, изготовленной до марта 2000 г., приведены в табл. 4.5. Таблица 4.4 Исходные целевые нормы ЕРО^ для цифровых трактов СЦИ Тип тракта ESR SESR BBER ВК-12 0,01 0,002 510"5 ВК-2 0,01 0,002 510“5 ВК-3 0,02 0,002 510"5 ВК-4 0,04 0,002 1-ю-4 ВК-4-4с Не применяется 0,002 1-10"4 BK-4-16C Не применяется 0,002 1НГ* ВК-4-64 с Не применяется 0,002 1-10-3 Таблица 4.5 Исходные целевые нормы EPCf на цифровые тракты Тип тракта ESR SESR BBER ВК-12 0,04 0,002 2-10-4 * ВК-2 0,05 0,002 2-10-4 ВК-3 0,075 0,002 2-10"4 ВК-4 0,16 0,002 2-Ю-4 ВК-4-4с Не применяется 0,002 4-10-4 * Для аппаратуры, изготовленной до 1996 г., BBER = 3-10'4. Предполагается, что удовлетворяющий целевым нормам объект дол- жен демонстрировать соответствие этим нормам при достаточно длитель- ных (не менее одного месяца) испытаниях, когда нивелируются случай- ные отклонения. Исходные целевые нормы ЕРО на цифровые каналы и тракты ПЦИ, образованные с помощью аппаратуры СЦИ или ПЦИ, показаны в табл. 4.6. Целевые нормы распределяются по участкам сети различных катего- рий нижеследующим образом. Для транзитного участка транспортной сети доля DT исходной целевой нормы (%) составляет: 90
Нормирование параметров цифровых каналов и трактов Таблица 4.6 Исходные целевые нормы ЕРО на цифровые каналы и тракты ПЦИ Тип тракта или канала ESR SESR BBER ОЦК 0,04 0,002 Не применяется Канал п х 64 0,04 0,002 Не применяется ПЦТ 0,04 0,002 2-10"* ВЦТ 0,05 0,002 2-10" ТЦТ 0,075 0,002 2-10" ЧЦТ 0,16 0,002 2-Ю" * BBER для трактов, образованных с помощью аппаратуры СЦИ или ПЦИ, из- готовленной до 1996 г., составляет 310‘4. для цифровых трактов, образованных в кабельных ЦСП DT= 2 + 0,002 L, где L - длина тракта (км); для цифровых трактов, образованных в РРЛ DT= 2+ 0,002 • L, L< 5000 Dr= 0,0024 • L, L> 5000. Для национального участка транспортной сети доля исходной нор- мы, %, составляет: Z/ =7,5 + 0,002 -L, где L - длина тракта, км. Для участка доступа доля I/ исходной нормы, %, составляет 10 %, не- зависимо от длины. Выделенные целевые нормы для реальных цифровых каналов и трак- тов определяются выражением: РРО = EPOD 100 где РРО - выделенная доля целевой нормы для реального цифрового тракта; ЕРО — исходная целевая норма в зависимости от типа цифрового тракта и времени изготовления аппаратуры; D — доля исходной целевой 91
Глава 4 нормы (%) в зависимости от принадлежности тракта к определенной кате- гории участка сети (Dr, или Z/). Пример определения целевой нормы для ПЦТ транзитного участка транспортной сети длиной L = 5000 км. Из табл. 4.6 находим величину исходной целевой нормы ЕРО'. EPOesr=4-\0~2\ EPOsesr = 2 1O"3; EPObber =2-10 . Данный тракт принадлежит транзитному участку транспортной сети и его доля в %: DT = 2 + 0,002L = 12%. Таким образом, для данного конкретного тракта целевые нормы равны: рро = ^орт, 100 PPOESR = 4,8-103; РРОЖЯ=2,4Ю-4; PPOBBER =2,4-10-5. Измерения на соответствие целевым нормам должны проводиться при эксплуатационных исследованиях, организуемых в рамках работ по по- вышению качественных показателей и эксплуатационной надежности се- ти. Эти измерения выполняются по отдельному графику работ силами эксплуатационного персонала. Измерения этого вида являются наиболее длительными и полными. Соответствие нормам по показателям качества по ошибкам должно оцениваться в течение не менее 1 мес. Измерения показателей качества по ошибкам и готовности в цифровом тракте могут проводиться как с прекращением связи с помощью специа- лизированных приборов для измерения показателей ошибок, в которых пре- дусмотрено получение стандартизованного для данного типа тракта изме- рительного сигнала в соответствии с Рекомендациями МСЭ-Т 0.150, 0.151, 0.181, так и без прекращения связи с помощью встроенных средств экс- плуатационного контроля. Цифровой тракт считается соответствующим нормам, если отвечает требованиям для каждого параметра качества по ошибкам. 92
Глава 5. Проектирование и расчет протяженности участков ЛП 5.1. Расчет длины регенерационного участка ЦСП по электрическим кабелям Длина регенерационного (кабельного) участка должна быть наиболь- шей с тем, чтобы минимизировать количество регенераторов на линии. С другой стороны, увеличение длины регенерационного участка при про- чих равных условиях, как это будет показано далее, приводит к увеличе- нию коэффициента ошибок в регенераторе. Таким образом, определение длины регенерационного участка должно начинаться с выбора допусти- мого коэффициента ошибок в применяемых регенераторах. В каждом устройстве современных ЦТС (регенераторе, мультиплексоре и т. д.) обычно допускают коэффициент ошибок <1О'10. В линейных трактах с аппаратурой прежних поколений допустимый коэффициент ошибок оп- ределяется как 10-7/ря/Д, где 10-7 - норма на коэффициент ошибок, отво- димая на основной цифровой канал (ОЦК) данного участка сети, L - пол- ная длина данного участка сети, а /рег - предполагаемая длина регенера- ционного участка. Предполагается, что возникающие ошибки не зависят друг от друга, поэтому коэффициент ошибок по битам для тракта может быть принят равным коэффициенту ошибок для любого ОЦК этого трак- та. Напомним также, что полные длины L магистрального, внутризоново- го и местного участков сети равны 10000, 600 и 100 км соответственно. Коэффициент ошибок регенератора зависит от помехозащищенности сигнала в точке решения регенератора (ТРР). Для флуктуационной поме- хи требуемая помехозащищенность регенератора Лпз Треб от заданного ко- эффициента ошибокрош выражается эмпирической формулой [1]: 4n3Tpe6 = 4,63 + 11,42 lg lg(l/p0UI) + 20 lg(wy-1) + АЯре1, дБ, (5.1) где ту - число уровней линейного кода, - эксплуатационный запас регенератора, определяемый неточной коррекцией межсимвольных иска- жений (МСИ), нестабильностью порога решающего устройства регенерато- ра, фазовыми флуктуациями хронирующего сигнала и т.д. В зависимости от качества регенератора величина запаса лежит в пределах от 3 до 10 дБ. 93
Глава 5 Помехи в ТРР регенератора в общем случае подразделяются на меж- символьные, собственные и помехи от линейных переходов. Считается, что межсимвольные помехи достаточно полно устраняются корректи- рующим усилителем и выбором соответствующего линейного кода. Соб- ственные помехи присутствуют во всех случаях, а помехи от линейных переходов характерны для кабелей с симметричными парами (коаксиаль- ные пары хорошо экранированы друг от друга, и поэтому помехи от ли- нейных переходов в кабелях с ними не учитываются) и определяются схемой организации связи (одно- или двухкабельной). Рассмотрим эти варианты подробнее. Участок коаксиального кабеля Пары коаксиального кабеля хорошо взаимно экранированы, поэтому вне зависимости от схемы связи в точке решения регенератора ТРР дей- ствуют только собственные помехи (СП). Структурная схема участка ре- генерации показана на рис. 5.1. Она включает цепь коаксиального кабеля (пару) и регенератор. Коэффициент затухания цепи возрастает при увеличении частоты, что является основной причиной появления межсимвольной помехи. Коррек- тирующий усилитель КУс усиливает принятый сигнал, одновременно корректируя АЧХ цепи, что позволяет практически межсимвольной поме- хой пренебрегать. Источниками собственной помехи являются тепловой шум цепи и внутренние шумы КУс. Квадрат действующего значения на- пряжения СП в ТРР составляет Л й^ЬГ"-2в-Р-|^с(/И. (5-2) о венных помех Рис. 5.1. Структурная схема участка регенерации 94
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП где к = 1,38' IO 23 Дж/град - постоянная Больцмана; Т - абсолютная тем- пература в градусах Кельвина; ZB — волновое сопротивление цепи, Ом; F - коэффициент шума; /„ - верхняя граничная частота полосы пропуска- ния КУс, Гц, причем /„ = /,. Л'КУс(/) - амплитудно-частотная характеристи- ка усиления КУс (по напряжению). Можно показать [2], что интеграл в правой части (5.2) будет равен Л 2 [*КУсWf Л(Акуо) , О «пер где ^(^КУо) _ J о cos'— X 2 . я sin — х 2 J причем х = jlf. Защищенность от собственной помехи в ТРР, по определению, Асп = 201g(M(/Hc.i), дБ, (5.3) где «о - высота (амплитуда) отклика тракта «кабель + корректор» на вход- ной ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ИМПуЛЬС ВЫСОТОЙ Ц„ер, В. Подставив в (5.3) выражение (5.2), после преобразований получим следующую расчетную формулу: Аси =Рпер + 101 - 1 OlgF - 10lg(/,/2) - 1 Olg/i(AKyo), (5-4) где p™p=10lg^^7’ ао=«1х/Л^ - 10 (Вт) уровень пиковой мощности прямоугольного импульса на входе тракта, дБм; У) - тактовая частота сигнала в линии, МГц; Акуо = Оо7Ку - затухание кабельного участка на полутактовой частоте, дБ; Oq - коэффициент зату- хания цепи на полутактовой частоте, дБ/км; cq - коэффициент затухания цепи на частоте 1 МГц, дБ/км; /ку - протяженность кабельного участка, км. В табл. 5.1 приведены параметры а! и ZB наиболее распространенных типов коаксиальных кабелей. 95
Глава 5 Таблица 5.1 Параметры и ZB наиболее распространенных типов коаксиальных кабелей Тип кабеля МКТ-4 1,2/4,6 КМ-4 2,6 / 9,4 КМ-8/6 2,6/9,5 аь дБ/км 5,34 2,45 2,39 ZB, Ом 75 75 75 Функция lOlgft(AKyo) с точностью не хуже ±0,5 дБ в диапазоне измене- ния аргумента 30 дБ < АКуо - 60 дБ может быть подсчитана по формуле 101g/i(A™) = 1,085 Дкуо - 15, дБ.1 (5.5) Таким образом, окончательно можно записать Асп = Лер +116- lOlgF - 101g(/72) - 1,0854™. (5.4а) Очевидно, должно выполняться неравенство 4ЗСП > треб- При равен- стве этих величин длина кабельного (регенерационного) участка макси- мальна. Решение может быть получено в результате аналитического ре- шения системы уравнений (5.1) и (5.4а) или графически, например как показано на рис. 5.2. Заметим, что отрезок прямой А113треб в масштабе чер- тежа практически горизонтален. В реальных случаях 1Ку макс сравнивают с длиной участка, определен- ной в техническом паспорте данной аппаратуры /ку ном. Результат сравне- ния указывает на возможность использования данной аппаратуры при заданных условиях. ’Точность не хуже ±0,5 дБ для диапазона 50 дБ < АКуо < 90 дБ достигается при применении формулы 10 lg/i(AKvo) = 1,175 Акуо-20, дБ. 96
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Участок кабеля с симметричными парами Кабели с симметричными парами подразделяются на магистральные (высокочастотные) и телефонные (низкочастотные), о которых будет ска- зано далее. Конструктивно для симметричных магистральных кабелей характерна так называемая звездная скрутка, при которой две пары скручиваются в четверку, а четверки, если их несколько, скручиваются между собой. Ка- бель может состоять из одной четверки, четырех и семи четверок. Кабель обязательно имеет общий экран. При параллельной работе нескольких ЦСП между ними возникают переходные влияния, обусловленные переходными затуханиями между парами данного кабеля, как это показано на рис. 5.3 (переходные зату- хания между парами разных кабелей весьма велики, поэтому взаимные влияния между системами, работающими по разным кабелям, не учиты- ваются). Различают переходные затухания на ближний и дальний концы (Л,136 и Лщд), причем эти затухания в многочетверочных кабелях различны для пар, принадлежащих к одной или разным четверкам. Заметим, что внут- ричетверочные переходные затухания при прочих равных условиях за- метно ниже междучетверочных. Заметим также, что величины переходных затуханий имеют значи- тельный разброс и потому характеризуются средними значениями Л113 и дисперсией о. Кабели, у которых значения переходных затуханий ниже средних на удвоенную величину дисперсии, выбраковываются. При расчете длины участка одночетверочного кабеля учитываются следующие виды помех в ТРР: собственная СП и переходная ПП. При однокабельной схеме учитывается ПП, обусловленная переходным влия- Рис. 5.3. Переходные затухания в симметричном кабеле 7-8184 97
Глава 5 Рис. 5.4. Модель влияния для одночетверочного кабеля (однокабельный вариант) нием на ближний конец (ПВБК), при двухкабельной - ПП, обусловленная переходным влиянием на дальний конец (ПВДК). Перейдем к анализу переходной помехи. Вначале рассмотрим однока- бельную схему. Расчетная модель влияния для этого случая показана на рис. 5.4. На рисунке обозначено: Аку - затухание кабельного участка, дБ, Л„зб — переходное затухание на ближнем конце, дБ, 5КУс - усиление кор- ректирующего усилителя КУс, дБ. Значения всех параметров определяют- ся на полутактовой частоте. Величина переходной помехи в ТРР и ее форма, как функция времени, зависит от структуры сигнала во влияющей цепи. Наибольшая величина переходной помехи соответствует передаче периодической последова- тельности импульсов с чередующейся полярностью (см. рис. 5.5). Частотный спектр такого колебания содержит составляющую полутак- товой частоты ft 12 = l/(2Tt) и ее нечетные гармоники. Полоса пропускания КУ не превышает fi. Следовательно, на его выходе будет только первая гармоника с частотой /г/2. Итак, максимальная величина переходной поме- хи представляет собой гармоническое колебание полутактовой частоты. Обратимся вновь к рис. 5.4. Обозначим р\ - уровень первой гармоники колебания на входе влияющей цепи. Тогда уровень ПП в ТРР равен /’ПП =Р\ — Апб+ ^КУс- Аналогично найдем уровень сигнала в той же точке Рс =Р\ -Аку + 5кУс- Рис. 5.5. Периодическая последовательность сигнала с ЧПИ 98
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Ожидаемая минимальная защищенность от переходной помехи из-за влияния на ближний конец в ТРР составит зш। — Рс Рпп — -^пзб ^ку- Максимально допустимое затухание участка регенерации для этого случая найдем, приравняв ожидаемую защищенность к требуемой л _ л Г1зпп Лпз треб- Получаем л^КУ макс — -^пзб -^пзтреб* Максимальная протяженность кабельного участка будет равна (кУ макс — -^КУ макс^<Ь (5.5) где Oq- коэффициент затухания кабеля на полутактовой частоте. Распределение мгновенных значений переходной помехи при одной влияющей цепи резко отличается от гауссовского. Такая помеха вообще не приводит к ошибкам, пока ее амплитуда меньше половины промежутка между ближайшими уровнями кода. Поэтому переходную помеху норми- руют, ограничивая ее амплитуду некоторой долей от величины сигнала. Для двоичного кода принимают Лпз ^еб я 12 дБ (амплитуда помехи при- мерно в 4 раза меньше амплитуды сигнала в ТРР), для трехуровневого кода Лпз принимается примерно равной 18 дБ, а для четырехуровнево- го - 22 дБ. Характеристики переходного влияния рассматривают как случайные величины и характеризуют средним значением (математическим ожида- нием) и среднеквадратическим отклонением. Среднее значение переход- ного затухания на ближнем конце уменьшается с ростом частоты на 4,5 дБ/окт и от длины цепи практически не зависит Двб(/) = Д1з61-15-1ё/, где Лпз6 ! — среднее значение переходного затухания на частоте 1 МГц. Оно составляет для кабелей МКС 52,5 дБ (внутричетверочные влияния) и 51 дБ для кабелей ЗК. В общем случае кабели, у которых переходное за- тухание меньше среднего на 14,2 дБ, выбраковывают. Таким образом, обычно для расчета принимают Л11з61 расч = Л„зб i - 14,2, дБ. Рассмотрим теперь двухкабельную схему. Частотная модель влияния для этого случая показана на рис. 5.6. На этом рисунке Атд - переходное затухание на дальнем конце. Значения этого и других параметров указаны на полутактовой частоте. г 99
Глава 5 Вход влияю- щей цепи Вход цепи, под- верженной влиянию •— Лку ЛкУ ---- -^тл ^КУс ----► ПВДК ТРР Рис. 5.6. Модель влияния для одночетверочного кабеля (двухкабельный вариант) Расчет выполняем для худшего случая передачи импульсов с чере- дующейся полярностью. Находим уровень ПП в ТРР Рпп = Pl — -^КУ — -^пзд + ^КУс и уровень сигнала в той же точке Рс = Pi — -Лку + ^КУс- Защищенность сигнала от помехи в ТРР равна ^зпп = Рс —Рпп — Анад- Итак, ожидаемая минимальная величина защищенности от переходных помех на дальнем конце в ТРР равна переходному затуханию на дальнем конце на полутактовой частоте. Переходное затухание представляет собой случайную величину, кото- рая оценивается средним значением и дисперсией. Средние значения пе- реходного затухания на дальний конец для внутричетверочных комбина- ций взаимовлияющих цепей определяются экспериментально и приведе- ны в табл. 5.2. Для оценки этого параметра влияния на произвольной час- тоте используют формулу Л3д(/) = ЛзД(/о)-4О«ё(/'/О)- В качестве f0 выбирают ближайшее к /значение из имеющихся в таб- лице. Следует помнить, что средние значения в общем случае должны быть уменьшены на удвоенную величину дисперсии о, которая равна 5,65 дБ. Для линий, на которых ранее была установлена аппаратура К-бОп, дисперсия составляет 6,1 дБ. При длине кабельного участка ZKy более 5 км переходное затухание падает примерно на 3 дБ при удвоении длины 4<'ку) = Лзд«0> -10 ’ ^КУ 'V • где — Лпзд(/0) среднее значение переходного затухания на участке кабеля длиной In = 5 км. м 100
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Таблица 5.2 Средние значения Апм на участке кабеля длиной Iq, дБ /о, МГц /0 = 1,5 км /0 = 2,5 км /0 = 5 км 1 72,8 62,0 64,9 2 61,2 51,0 53,1 4 50,0 40,0 41,2 6 42,5 32,4 34,0 8 37,4 27,1 30,0 10 33,1 22,5 25,1 12 30,0 20,0 - 14 27,5 17,1 - 16 25,0 15,0 - Максимальную протяженность участка регенерации, ограниченную ПВДК, рассчитывают, приравнивая среднее значение переходного зату- хания к требуемой защищенности от переходной помехи Лэт„ mpeg Апптре6 = <(/О)-1О-1ё(/ку//о)- Решая это уравнение относительно ZKy, определяют максимальную длину кабельного участка. В общем случае длину участка следует рассчитать дважды: исходя из влияния собственных помех и переходных, и выбрать наименьшую длину. Расчет длины участка, определяемой собственной помехой, аналогичен расчету длины участка коаксиального кабеля. Однако, как показывает опыт, при однокабельной системе длина кабельного участка чаще всего определяется переходным влиянием. Перейдем к определению протяженности регенерационного участка для многопарного кабеля. Рассмотрим вначале двухкабельную систему. Ее расчетная модель показана на рис. 5.7. Четырехполюсники связи, включенные между концами влияющих и подверженной влиянию цепей, учитывают влияния от смежных четверок. Особенности расчета переходных помех из-за внутричетверочных влия- ний были изложены выше, и поэтому здесь не рассматриваются. При влиянии между четверками число влияющих пар довольно велико. Чем больше это число, тем ближе (в соответствии с центральной предель- 101
Глава 5 Рис. 5.7. Модель влияния для многочетверочного кабеля (двухкабельный вариант) ной теоремой теории вероятностей) распределение мгновенных значений переходной помехи к гауссовскому, которое характерно для собственных помех. Поэтому защищенность от ПП в ТРР определяют в этом случае так же, как это делается для собственных помех на участке коаксиального кабеля. Лзпп = 201g(H02/Hnn2), дБ, где и0 - высота одиночного импульса сигнала в ТРР, а йпп - действующее напряжение суммарной переходной помехи. Получить формулу для расчета йп„2 можно, интегрируя энергетиче- ский спектр помехи в полосе частот от 0 до/ мпп/ = jGnn,(/)4f • о В свою очередь, энергетический спектр переходной помехи от i-й влияющей цепи в точке решения регенератора GnmV) находят как произ- ведение энергетического спектра влияющего сигнала на квадраты моду- лей коэффициентов передачи кабельного участка, четырехполюсника свя- зи, отображающего переходные влияния между цепями, и корректирую- щего усилителя следующим образом. Пусть на входы влияющих цепей поступают случайные сигналы в коде с чередованием полярностей им- пульсов (ЧПИ). В результате интегрирования для влияющих сигналов в коде ЧПИ по- лучают ипп/2 = 0,183-по2- Ю-°’,Апзд Переходные помехи от разных пар не коррелированны, и потому их 102
Проектирование и расчет протяженности участков ПП можно суммировать по мощности «пп =0Д83-н^-jSo-0’1'4”' , (=1 где п - количество влияющих пар смежных четверок. Полагая, что влияния для всех межчетверочных комбинаций одинако- вы, то есть Л1ОД, = Двд, получаем Ипп ~ О,183 но2-п-1О°1Лпзд', откуда следует расчетная формула для ожидаемой величины защищенно- сти от переходной помехи в ТРР Ann = Ам + 7,4 - 101g п. (5.6) Как уже отмечалось, характеристики защищенности цепей являются случайными величинами. Поэтому при расчетах по формуле (5.6) целесо- образно ориентироваться на средние значения защищенности Азд. Чи- словые значения этого параметра для наиболее распространенного кабеля с кордельно-полистирольной изоляцией приведены в табл. 5.3. Если расчетные частоты и длины участков отличаются от указанных в таблице, то для определения Азд используют следующую формулу А,д(/; 0 = А,д(/о, /о) - 201g(/%) - lOlg(Z/Zo). (5.7) Как правило, защищенность цепи слабо зависит от длины кабеля. По- этому при определении максимально допустимой длины регенерационно- го участка следует исходить, прежде всего, из ожидаемой величины за- щищенности от собственных помех в ТРР. Таблица 5.3 Средние значения Лпм на участке кабеля длиной Zft дБ /о. МГц /0 = 1,5 км /0 = 2,5 км /0 = 5 км 1 69,3 65,1 62,7 2 63,1 58,8 56,9 4 57,0 52,9 50,6 6 53,0 50,0 47,5 8 50,5 47,2 45,0 10 49,0 46,0 43,0 12 48,0 44,0 - 103
Глава 5 /о, МГц 10= 1,5 км /0 = 2,5 км /0 = 5 км 14 46,3 42,5 - 16 45,0 42,0 - Возможная методика расчета максимальной длины регенерационного участка состоит в следующем. 1. Находят максимальную длину регенерационного участка с учетом только собственных помех, как это было показано для участка коаксиаль- ного кабеля. 2. Если пары, находящиеся внутри четверок, используются для органи- зации линейных трактов ЦТС, проверяют, что защищенность в ТРР от пе- реходных помех из-за внутричетверочных влияний не ниже допустимой. Методика расчета ожидаемой величины защищенности изложена выше. 3. По формуле (5.7) находят ожидаемую величину защищенности в ТРР от переходных помех из-за межчетверочных влияний Азпп, а по фор- муле (5.4а) - ожидаемую величину защищенности от СП Лзс„. Эти величи- ны сравнивают между собой. Если Лзсп > Л3111„ то делают вывод о том, что данный тип кабеля без до- полнительных мероприятий по симметрированию его цепей не пригоден для организации линейного тракта данной ЦТС. При ЛЗС11 < ЛЗП11 находят защищенность от суммарной помехи Лзсум = - 101g(10“°,1?,3cn+ ю-°1Лзпп) и сравнивают между собой величины А3 сум и Лзсп. Если эти величины от- личаются не более чем на 0,5...! дБ, расчет считают законченным. В противном случае рекомендуется уменьшить длину регенерационного участка и для нее вновь рассчитать Азт, Ахп и А3 сум. При необходимости подобный расчет выполняют несколько раз до тех пор, пока получившаяся А3 сум не станет равной (с точностью до нескольких десятых долей децибела) величине рассчитанной для случая, когда учитывается только СП. Рассмотрим однокабельную систему на многочетверочном симмет- ричном кабеле. Ее расчетная модель показана на рис. 5.8. Четырехполюсники связи учитывают влияния цепей смежных четве- рок. Порядок вывода формулы для оценки защищенности в ТРР от помех из-за ПВБК от смежных четверок аналогичен выводу формулы для двухка- бельной системы. Полагая, как и ранее, что переходные помехи от разных пар суммируются по мощности, получаем следующее выражение для квад- рата действующего значения напряжения суммарной переходной помехи. 104
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Рис. 5.8 Модель влияния для многочетверочного кабеля (однокабельный вариант) мпп — 8->/8-[/0 -/i(AKyo)-^21O где Апз6 i - переходное затухание на ближнем конце на полутактовой час- тоте для i-й комбинации взаимовлияющих цепей, а Л(Акуо) = Jx3/2 -(sin^xco^-x)2-lO^^dx. о 2 2 На интервале 10 дБ < Акуо < 40 дБ 101g h (Лкуо) ~ -4КУо - 21. Полагая, что влияния для всех межчетверочных комбинаций одинаковы Апз6,- = Апз6, получим следующую формулу для ожидаемой величины защищенности от переходных помех в ТРР: Дпп = Авб * Лкуо + 7,4 - 101g п, (5.8) где Апзб - переходное затухание на ближнем конце на полутактовой частоте для межчетверочных влияний, АКу0 - затухание кабельного участка на полу- тактовой частоте, п - количество влияющих цепей смежных четверок. Рекомендуется вести расчет ожидаемой величины защищенности, ори- ентируясь на среднее значение переходного затухания Апз6. Его величина находится по ранее приведенной формуле wn = 4,361-151g/. Для кабелей типа МКС при межчетверочных влияниях А11з6| = 57 дБ (на частоте 1 МГц). При однокабельной схеме организации линейного тракта максимально допустимую длину регенерационного участка определяют, учитывая 105
Глава 5 только помехи из-за ПВБК от пар, находящихся в разных четверках, так как тракты передачи и приема никогда не размещают в одной четверке. Поскольку количество влияющих пар довольно велико, распределение мгновенных значений переходной помехи в ТРР можно считать близким к гауссовскому и для расчета требуемой величины защищенности Апз пользоваться формулой (5.1), положив в ней ту = 3. Величину запаса ДЛре, рекомендуется выбирать несколько большей, чем было указано выше. Это продиктовано необходимостью учета возможного увеличения переходной помехи за счет пониженных переходных затуханий для данного кабеля по сравнению со средними значениями. Приравнивая выражения для Лпз и А™, получаем уравнение, кото- рое, как и в случае воздействия только собственных помех, удобно решать графически (см. рис. 5.2). Особенности расчета длины регенерационного участка на телефонных (НЧ) кабелях (а это в основном системы передачи типа ИКМ-30 или мультиплексоры потоков ВЦТ, ТЦТ и ЧЦТ) типа ТГ и ТПП с повивной и пучковой скрутками связаны с невысокими параметрами передачи этих кабелей. Требуемая помехозащищенность на входе регенераторов при этом обеспечивается в основном за счет правильного выбора пар кабеля для организации цифровых линейных трактов. Наибольшие трудности возникают при организации однокабельного варианта, который является наиболее экономичным. Для каждого типа кабеля определяется процент пар, пригодных для использования, и фор- мулируются конкретные рекомендации по их выбору. Например, для ка- беля с повивной скруткой емкостью 200x2 для использования пригодны лишь 23 % пар и рекомендуется для одного направления передачи выби- рать пары из 7-го повива, а для обратного направления - из центрального повива или из первых трех повивов (в этом случае число экранирующих повивов оказывается не менее трех). В случае использования кабеля с пучковой скруткой той же емкости при системе скрутки 4х(50х2) для использования пригодны только 20 % пар, и рекомендуется выбирать пары для различных направлений переда- чи через один главный пучок. После того как намечены пары кабеля, закрепляемые за каждой из проектируемых систем, в зависимости от взаимного расположения пар передачи и приема по соответствующим таблицам или путем соответст- вующих измерений определяются среднее значение переходного затухания на ближнем конце Л1пВ и стандартное отклонение переходного затухания на ближнем конце о1Пб ср- Эти параметры находятся на полутактовой частоте ЦСП (для мультиплексоров цифрового потока Е1 эта частота равна 1024 кГц). 106
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП В кабелях с пучковой скруткой указанные параметры для пар, располо- женных внутри главного пучка, составляют Апбср = 75 дБ и о1Пбср =12 дБ, а для пар, расположенных в смежных пучках, Лпз6ср = 93 дБ и оПЗбср = 6 дБ. В кабелях с повивной скруткой для пар, расположенных через три повива, эти параметры равны Лвбср = 78 дБ и оГГЭбср = 8 дБ. Расчетная длина регенерационного участка в данном случае определя- ется по формуле 1ру — -^руАХ^ (Лпбср “ Опэбср Ю lg^ —^зап) /ОС, (5.9) где N - число одновременно работающих ЦСП; а - коэффициент затуха- ния кабеля на полутактовой частоте; Лзая - запас помехозащищенности, обычно принимаемый равным 24,7 дБ. Расчетное затухание регенерационного участка Лру должно находиться в пределах 10 < Ару < 30 дБ. Если проектируемое число ЦСП по кабелю ТГ больше номинального числа N, определяемого емкостью кабеля и числом экранирующих повивов, то расчетное затухание регенерационного участка Ару следует определять по специальным номограммам [3]. Если проектируемое число ЦСП по кабелю ТПП больше номинально- го числа N, определяемого емкостью кабеля и системой скрутки сердеч- ника, то по намеченному расположению пар встречных направлений оп- ределяются минимальные значения Л^ср и о1Ибср> которые и подставляют- ся в формулу (5.9). В ситуации, при которой затруднены выбор пар кабеля и оценки параметров Лпз6 ср и онз6 ср, пары выбираются произвольно, но длина регенерационного участка сокращается по сравнению с номинальным значением в 1,5 раза при числе систем до 100 и в 2 раза при числе систем свыше 100. Сокращение длины регенерационного участка в 2 раза рекомендуется также для участков, прилегающих к обслуживающему регенерационному пункту или оконечному пункту, что обеспечивает защиту станционных регенераторов от импульсных помех. При использовании двухкабельной системы организации двусторон- ней связи необходимость отбора пар кабеля при установке до 100 сис- тем, если эти пары удовлетворяют нормам для низкочастотных линий, отпадает. При установке свыше 100 систем отбор пар кабеля должен произво- диться по значениям переходного затухания на дальнем конце Л&р, кото- рое должно удовлетворять условию Лпздср > 55 + 10 lg(7V -1), где N - число проектируемых систем. 107
Глава 5 5.2. Расчет участков волоконно-оптической линии передачи Длины участков на волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) следует выбирать возможно большими с тем, чтобы уменьшить количест- во необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП). Максимальная длина участка рассчитывается дважды: исходя из потерь в физической среде передачи и в зависимости от дисперсионных свойств этой среды. Основные параметры оптических волокон (ОВ) волоконно- оптических кабелей, используемых при проектировании ЛП, приведе- ны в табл. 5.4, где приняты следующие обозначения: а - коэффициент затухания оптического волокна, дБ/км; ДГ - относительная полоса про- пускания оптического волокна - его широкополосность, Мгц/км (для многомодовых волокон); Л -длина волны оптического излучения, мкм; о - коэффициент хроматической дисперсии оптического волокна, пс/нм км (для одномодовых волокон). Таблица 5.4 ОВ, отвечающее рекомендации МСЭ-Т Хь мкм а,дБ/км ДГ, МГц/км о, пс/нм км G.651 0,85 1,31 2,5...3,0 0,5...0,7 500 800 - G.652 1,31 1,55 0,35...0,5 0,22...0,25 - 2,5...3,5 17...19 G.653 1,31 1,55 0,35...0,5 0,22...0,25 - 17...19 2,5...3,5 G.654 1,55 0,17...0,19 - 17...19 G.655 1,55 0,22...0,25 - 6...8 В техническом паспорте (сертификате) аппаратуры обычно указыва- ются следующие параметры. 1. Скорость передачи оптического сигнала В, Мбит/с. 2. Длина волны источника излучения 1, мкм. 3. Тип источника излучения. 4. Ширина спектра источника излучения ДХ, мкм. 5. Уровень излучаемой мощности />пер, дБм. 6. Минимальный уровень приема р[1рм„н, дБм. 108
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП 7. Максимальный уровень приема рпр макс, дБм. 9. Дополнительные потери оптического тракта А А, дБ. Уровень излучаемой мощности соответствует средней мощности на выходе приемопередающего оптического модуля ППМ (см. рис. 5.9) в начале срока эксплуатации. С течением времени источник излучения дегра- дируем излучаемая мощность снижается. Это снижение учитывается или дополнительными потерями АЛ, или указанием уровня минимальной из- лучаемой мощности р1кр мин, дБм (в конце срока службы). Минимальный уровень приема рир мин гарантирует величину коэффици- ента ошибок регенератора рош не более, чем указанно в паспорте. Если коэффициент ошибок определяется в процессе проектирования, рпр мин подлежит расчету. Максимальный уровень приема р„р макс соответствует уровню приема, превышение которого приводит к перегрузке фотоприемника и превыше- нию заданного коэффициента ошибок. Иногда вместо р„р макс задаются пределы АРУ приемника оптического модуля ППМ ДЛАРУ, дБ (динамиче- ский диапазон ППМ). Разность уровня передачи и минимального уровня приема называют энергетическим потенциалом системы Э = Рпср Рпр мин- (5.10) Для определения длины регенерационного участка составляется его расчетная схема, представленная на рис. 5.9. На рисунке приняты следующие обозначения: ОС-Р - оптический со- единитель разъемный; НРП - необслуживаемый регенерационный пункт; ППМ - приемопередающий оптический модуль, преобразующий оптиче- ский сигнал в электрический, восстанавливающий параметры последне- го и преобразующий его в оптический (аппаратура окончания оптического тракта); ОС-Н - оптический соединитель неразъемный, ОВ - оптическое волокно. Как следует из рис. 5.4, затухание регенерационного участка равно Рис.5.9. Расчетная схема регенерационного участка ЦВОСП 109
Глава 5 ^макс — 2/4р +<ут4н + (х*/ру + At + At, дБ. (5.11) Здесь: 1т - длина регенерационного участка; Ар - затухание разъемного оптического соединителя, равное 0,5...1,5 дБ; А„ - затухание неразъемного оптического соединителя, равное 0,05 дБ; а - коэффициент затухания опти- ческого волокна, дБ/км; А, - допуски на температурные изменения па- раметров ЦВОСП (в том числе и оптического кабеля), равные для ти- повых ЦВОСП 0,5... 1,5 дБ; Ав - допуски на ухудшение параметров элемен- тов ЦВОСП со временем (старение, деградация и т. п.), зависящие от типа источника и приемника оптического излучения и их комбинаций и равные Яв=2...6 дБ. Все величины в (5.11), кроме q — числа неразъемных оптических со- единений, известны. Число q на единицу меньше числа строитель- ных длин /стр оптического кабеля: Q = ^румаксДстр —1* (5.12) Подставив значение q в (5.11) и выполнив несложные преобразования, получим Э + Л-24-Ээ Z„V макс =-------’ КМ- РУ а+А„/1стр (5.13) где Э3 = At + Ав - энергетический эксплуатационный запас, необходимый для компенсации эффекта старения элементов аппаратуры волоконно- оптических систем передачи и оптического волокна соответственно. Приемные устройства ППМ оснащаются системой автоматической ре- гулировки усиления с пределами регулирования Лару, которые определяют минимальную проектную длину регенерационного участка: 1ру мин э+ 2Лр Ээ ЛАру «+Л//стр (5-14) Если в соответствии с местными условиями длина участка должна быть короче минимального, на входе приемного ППМ включают оптиче- ский аттенюатор. При проектировании должна рассчитываться также предельная длина участка регенерации по дисперсии /рул в оптическом волокне. Для многомодовых ОВ (соответствующих Рек. МСЭ-Т G.651) /рул опре- деляется широкополосностью оптического волокна AF (см. табл. 5.3) и ско- ростью передачи цифровых сигналов В (Мбит/с): ПО
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Z™<2AF/B,km. (5.15) Для одномодовых ОВ /руд зависит уже не только от параметров среды передачи (ОВ), но и от характеристик аппаратуры (ППМ): 1%д ~ Е - 10*7 о - АЛ • В, км, (5.16) где о - коэффициент хроматической дисперсии ОВ (см. табл. 5.4); АХ— среднеквадратическая ширина полосы оптического излучения, нм; равная 24...40 нм для светоизлучающих диодов и 0,2...5 нм для полупроводни- ковых лазерных диодов. Величину Е принимают: 0,306 для СД и одномо- довых лазеров; 0,491 для тракта STM-16; 0.115 для многомодовых лазеров (учет шума разделения мод). Если ширина спектра определена на уровне -20 дБ (ДХ20), то средне- квадратическая ширина определяется как АХ = АХ2о/6,О7. Оценка параметров линейного тракта цифровой волоконно-оптической системы передачи Качество приема оптического излучения определяется распределением энергетического потенциала по длине регенерационного участка, защищен- ностью сигнала от помехи в точке решения регенератора, порогом чувстви- тельности и быстродействием ППМ. Расчет распределения энергетического потенциала по длине реге- нерационного участка. Уровень оптической мощности, поступающей на вход ППМ линейного регенератора, зависит от энергетического потенциала ВОСП, потерь мощности в ОВ, потерь мощности оптического излучения в разъемных и неразъемных соединениях. Перед выполнением расчетов рекомендуется составить таблицу с исход- ными данными для расчета распределения энергетического потенциала по длине регенерационного участка (табл. 5.5). Пример. Рассчитать распределение энергетического потенциала по дли- не регенерационного участка для ЦВОСП, технические параметры которого приведены в табл. 5.5. Решение. 1. Определяем уровень оптического сигнала после первого разъемного соединения (PC) Ppi = Риер - Арс = - 4 - 0,5 = - 4,5 дБм. 2. Находим уровень передачи после первого неразъемного соединения 111
Глава 5 (НС) станционного оптического кабеля Phi = Ppi - Лс = - 4,5 - 0,1 = - 4,6 дБм. 3. Далее сигнал проходит по линейному оптическому кабелю строи- тельной длины 1стр = 4 км и с коэффициентом затухания а = 0,7 дБ/км. Уро- вень сигнала на входе второго НС будет равен Рн2ы =Рн1 ~ /«пр = - 4,6 - 0,7-4 = - 7,4 дБм. Таблица 5.5 № п/п Параметры Обо- значе- ния Единицы измере- ния Значения парамет- ра 1 Уровень мощности передачи опти- ческого сигнала Рпср дБм -4 2 Минимальный уровень мощности приема оптического излучения Рпр дБм -35 3 Энергетический потенциал ЦВОСП э дБ 31 4 Длина регенерационного участка Ipy КМ 24 5 Строительная длина оптического кабеля ^стр км 4 6 Количество разъемных соединений <?рс - 2 7 Затухание оптического сигнала на разъемном соединителе 4р дБ 0,5 8 Количество неразъемных соедине- ний <7 - 7 9 Затухание оптического сигнала на неразъемном соединителе Л-НС дБ 0,1 10 Коэффициент затухания оптическо- го кабеля а дБ/км 0,7 Выполняя аналогичные расчеты для всех составляющих регенерацион- ного участка, получим, что уровень сигнала после шестой строительной длины на входе второго PC будет равен -рн1 = — 22,0 дБм. Уровень приема, т.е. уровень оптического излучения на выходе второго PC, равен Рир =Рн7 - Лр = - 22,0 - 0,5 = -22,5 дБм. 112
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Рис.5.10. Диаграмма распределения энергетического потенциала Следовательно, общее затухание регенерационного участка равно Лру =Рпер -Дпр = - 4 -(-22,5) = 18,5 дБ. По результатам расчета можно сделать вывод, что затухание регенера- ционного участка меньше энергетического потенциала ЦВОСП, равного 3 = 31 дБ. Эксплуатационный запас Э3 = А, + Ав можно принять равным Э, = 6 дБ. Результаты расчета распределения энергетического потенциала можно представить в виде таблицы или в форме диаграммы (рис. 5.10). На рисунке приняты такие обозначения: ППМ - приемо-передающий модуль; PC - разъемное соединение; НС - неразъемное (сварное) соединение; ОВ - оп- тическое волокно. Поскольку все уровни передачи диаграммы распределения энергетиче- ского потенциала рассчитаны, то ее изображение возможно в условном масштабе, но обязательно с указанием характерных основных точек диа- граммы. Диаграмма распределения энергетического потенциала служит основой дня расчета основных параметров оптического линейного тракта: различно- го вида шумов, вероятности ошибки одиночного регенератора, быстродей- ствия ЦВОСП и порога чувствительности ПРОМ линейного регенератора. Расчет защищенности сигнала от помехи в точке решения регенера- тора (ТРР) оптического тракта. В приемнике оптического модуля ППМ на сигнал главным образом воздействуют собственная и дробовая помехи. 8-8184 113
Глава 5 Рис. 5.11. Типовая схема усилителя фотодетектора Собственная помеха определяется тепловой помехой, действующей на входе усилителя фотодетектора, и его внутренними помехами. Дробовая помеха обусловлена квантовой природой процессов, происходящих в фо- тодетекторе. В качестве усилителя фотодетектора обычно используют так называемый трансимпедансный усилитель, являющийся преобразовате- лем «ток-напряжение». Такой усилитель (см. рис. 5.11) состоит из опера- ционного усилителя ОУ с большим коэффициентом усиления по напря- жению и резистора 7?ос, посредством которого создается глубокая общая обратная связь, параллельная по входу и выходу. Резистор RBX отображает динамическое сопротивление диода ФПр, цепей его смещения и входное сопротивление ОУ. Конденсатор Свх отображает суммарную емкость фо- тодетектора, монтажа и входную емкость ОУ, а конденсатор Сос - пара- зитную емкость в точках подключения /?ос. Обычно /?вх > Roc, Свх >Сос. При выполнении названных условий можно записать: Ц„,„ ~ 1^^, на низ- ких частотах (/вых = /ф/?ос, снижение коэффициента передачи более, чем в у/2, раз происходит выше граничной частоты = (2л/?осСос)-1. Если входной оптический сигнал представляет собой последовательность в коде NRZ, граничную частоту можно положить равной тактовой частоте fa сигнала, тогда сопротивление резистора обратной связи должно удовле- творять условию ^^(гл/тСос)-1. (5.17) Действующее значение тока тепловой помехи на входе МУ с можно определить по формуле Найквиста Im = {UTfJR)m, где к = 1,38- 1023, Дж/град - постоянная Больцмана; Т- температура в гра- 114
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП дусах Кельвина; fB, Гц - полоса частот, в которой определяется ток поме- хи; R, Ом - сопротивление резистора, создающего ток помехи. В данном случае можно полагать fB = fr и R = Лос. Внутренние по- мехи усилителя удобно учитывать посредством его коэффициента помехи Fyc, показывающего, насколько снижается помехозащищенность сигнала, проходящего через этот усилитель. Таким образом, ток собственной по- мехи на входе усилителя будет равен 7сп = (4А7’Гус0,7/г/Лос)1/2. (5.18) Действующее значение тока дробовой помехи на входе училителя фо- тодетектора определяется по формуле Шоттки Im=[2ql^2+ayfB]m, (5.19) где q = 1,6-КГ1’ К - заряд электрона; /ф - среднее значение фототока; М- коэффициент лавинного умножения; fB — полоса частот, в которой опре- деляется дробовый ток, се - коэффициент, зависящий от свойств материа- ла фотодиода (для кремниевых диодов се ~ 0,2...0,4, для германиевых ~ £ 1,0, для диодов из фосфида индия и других материалов - ~ 0,8). Среднее значение фототока 7Ф связано со средней мощностью светово- го излучения на входе ФПр Рвх посредством монохроматической токовой чувствительности Я- = VPBX = X-n-9/(/i-c), (5.20) где X - длина волны излучения; г] - квантовая эффективность; h = 6,625-10"34, Дж-с - постоянная Планка; с — скорость света в пустоте. Если выразить X в мкм, то 5, = Х-т)/1,24 A/Вт. Для pin-диодов М= 1, для фотодиодов с лавинным умножением (ЛФД ) выходной фототок в М раз больше первичного. Определим ожидаемое отношение сигнал-помеха Q на выходе усили- теля. Можно считать, что последующие элементы ППМ практически не ухудшают этого отношения, следовательно, это отношение будет характе- ризовать помехозащищенность сигнала в ТРР А„3= 201g£? Q = l^M/[(2q^2+a) + 4kTFyJRec)fB]112. (5.21) В оборудовании, обладающем ППМ невысокого качества, в формулу (5.20) следует ввести также среднеквадратическое значение темнового тока, определяемого случайной тепловой генерацией носителей под воздей- ствием фонового излучения, не связанного с полезным сигналом I2 = 2-е /т Л/2+,е)/в , 8* 115
Глава 5 где 1Т — среднее значение темнового тока, величина которого для герма- ниевых фотодиодов равна (1...8)-10"7А, а для кремниевых - (1...8)-10-8 А. Исследуя выражение (5.20) на максимум, как функцию М, находим ко- эффициент лавинного умножения, при котором отношение сиг- нал-помеха будет максимально. Мт„ = {4kTFyJ(R^al$\ 1/(2+Л° (5.22) Можно показать, что при оптимальном коэффициенте умножения от- ношение мощностей дробовой и собственной помех равно На. Для pin-диодов М = 1 и дробовый шум пренебрежимо мал. Поэтому можно записать Q = [1Ф2 RoJ(.4kTFy<fe)]y2. (5.22а) Величину (AkTFyJRo^12 = /эш, A /-J/Й" называют эквивалентным шумо- вым током и обычно указывают среди параметров усилителей фотодетек- торов на pin-диодах. В этом случае е=/Ф/оэшл/А)- Пример. Определим помехозащищенность в ТРР для СЦТС третьей ступени иерархии (STM-16, fT = 2,5 ГГц) с длиной волны передатчика X = 1,55 мкм, если уровень входного сигнала рвх = -28 дБм, фотоприемник выполнен в одном случае на pin-диоде, а в другом на ЛФД. Материал ЛФД - фосфид индия, квантовая эффективность в обоих случаях г] = 0,85. Усилитель работает при комнатной температуре Т = 293°К, паразитная емкость в цепи обратной связи Сос = 0,12 пФ. Из соотношения (5.17) найдем максимально допустимое значение 7?ос Roc = (2л 2,5-1090,12-10_'2)= 530 Ом. Средняя входная оптическая мощность на входе фотоприемника равна Рвх = dec(0,lpBX) = 110°1(’28)= 1,585-Ю3 мВт = 1,585 10’6 Вт. Монохроматическая токовая чувствительность (5.20) равна Si = 1,55 0,85/1,24 = 1,06 A/Вт, откуда среднее значение фототока /ф = 5,/’вх = 1,06 1,585'Ю-6 = 1,68-КГ6 А. По формуле (5.22а) определим отношение сигнал—помеха в случае ис- пользования pin-диода Q = [(1,68 10-6)2-530/(4 1,38 10’23-293-20,7-2,5 109)]1/2 = 5,14, 116
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП следовательно, в этом случае Ат= 201g 5,14 = 14,22 дБ. При использовании ЛФД оптимальный коэффициент умножения нахо- дится по формуле (5.22) Afoirr = [4 1,38 10-23-2932/(530 1,6 1СГ|90,8’1,68 10'6)]|/(2*<),8) = 7,52. Подставляя это значение в формулу (5.21), получаем отношение сиг- нал-помеха в ТРР, равное Q = 1,68 10-6-7,52/[(2 1,6 10’19-1,68 10’6-7,52(2+{’’8) + + 41,381О-23-293-2/53О)-О,7-2,51О9]1/2 = 20,7; что соответствует помехозащищенности в ТРР Ат = 201g 20,7 = 26,3 дБ, то есть выигрыш по сравнению с фотоприемником на pin-диоде составляет примерно 12 дБ. Собственная помеха и дробовая (при условии ее лавинного умноже- ния) имеют гауссовское распределение мгновенных значений, что позво- ляет достаточно просто оценить в этих случаях коэффициент ошибки ре- генератора [1]. Часто требуется решение обратной задачи: по требуемой помехоза- щищенности Q-rp, которая определяется допустимым коэффициентом ошибок регенератора и эксплуатационным запасом, например, по форму- ле (5.1), найти соответствующую (минимальную) чувствительность фото- приемника рмин. Минимальная чувствительность соответствует минималь- ной средней мощности оптического сигнала на его входе Лмин = dec(0,lpMHH)-10“3 Вт. Для фотоприемника на pin-диоде из формул (5.20) и (5.22а) следует, что Рмин = (Сч/5,)- (4kT-Fyc fM1/2. (5.23) Если задан эквивалентный шумовой ток гэш, то это выражение упроща- ется Рмин = СтрЧэш • Та (5.23а) Минимальная чувствительность фотоприемника составит Рмин Ю^Рмин/! (мВт дБм). Пример. Для случая, рассмотренного выше, определим минимальную чувствительность фотоприемника на на pin-диоде, если требуемая поме- хозащищенность в ТРР Лп31р должна быть не менее 27 дБ. 117
Глава 5 Qrp = dec(27/20) = 22,4. Рмин = (22,4/1,06)- (4-1,38-10’23-293-2-0,7-2,5-109/530)1/2 = 6,91-10"6 Вт, /?мин = 101g(6,91 IO'3) = -21,6 дБм. Аналогичная задача для фотоприемника на ЛФД решается несколько сложнее. Для этого в формулу (5.21) следует подставить значение опти- мального коэффициента лавинного умножения, найденное из формулы (5.22). Следует учесть также, что при оптимальном коэффициенте умно- жения отношение мощностей дробовой и собственной помех равно 21 се, то есть t/да2 = 2-£/сп2/гг. Отсюда выражение для минимальной средней мощности оптического сигнала на входе фотоприемника 2+се > = с- мин Q^(l+2/ce)fB 2(l+ce) (5.24) Соотношение (5.24) справедливо, если помеха не зависит от уровня сигнала. Такая ситуация характерна для фотоприемника на pin-диоде, где дробовую составляющую помехи можно не учитывать. Для фотоприем- ника на ЛФД характерно увеличение помехи при прохождении импульса и снижение при прохождении паузы за счет дробовой составляющей. Как показывает опыт, соотношение (5.24) может использоваться и в этом слу- чае, но порог принятия решения в регенераторе должен быть принят не- сколько ниже среднего значения напряжения сигнала. Пример. Определим минимальную чувствительность фотоприемника на ЛФД при условиях, указанных в предыдущих примерах. Минимальную среднюю мощность на приеме определим по формуле (5.24) МИН = 1,06-1 _________________________________________22,42(1 + 2/0,8)-0,7-2,5-109_______________________________________________________________________________________ (4-1,38-Ю-23 -293-2/530)"°’8/(2+<)'8) -(1,6-ПГ19 -0,8)"2/(2+э’8) 2+0,8 2(14-0.8) = 1,895-10‘6 Вт. Тогда минимальная чувствительность фотоприемника будет рмин = =101g(l,895-Ю-3) = -27,2 дБм, то есть выигрыш по сравнению с предыду- щим случаем составляет примерно 6 дБ. Расчет быстродействия волоконно-оптической линии передачи. Быстродействие волоконно-оптической линии (ВОЛП) определяется инерт- ностью элементов ППМ и дисперсионными свойствами оптического волок- на. Расчет быстродействия сводится к определению допустимого и ожи- даемого-быстродействия и их сравнения. 118
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Допустимое быстродействие цифровых ВОЛП зависит от характера пе- редаваемого сигнала скорости передачи линейного цифрового сигнала и определяется по формуле гяоп = Р/В, нс, (5.25) где Р - коэффициент, учитывающий характер линейного цифрового сиг- нала (линейный код) и равный 0,7 для кода NRZ и 0,35 для всех других; В - скорость передачи линейного цифрового сигнала. Ожидаемое быстродействие ВОЛП (как совокупности волоконно- оптической системы передачи и оптического кабеля) равно ^ож =7,пер+гпр+4в. НС, (5.26) где гпер- быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зави- сящее от скорости передачи линейного цифрового сигнала и типа источ- ника излучения; гпр - быстродействие ПРОМ, определяемое скоростью передачи линейного цифрового сигнала и типом фотодетектора; Гов ~ уширение импульса оптического излучения импульса при его прохожде- нии по оптическому волокну кабеля регенерационного участка, которое равно для многомодового ОВ: гов=103 Lpy/AF, нс (5.27) где AF - относительная полоса пропускания ОВ, МГц/км, а для одномодового ОВ: гов = 10‘3о -ДА • /ру, нс, (5.28) где о - коэффициент хроматической дисперсии оптического волокна, пс/нм км; ДА - среднеквадратическая ширина полосы оптического излу- чения, нм; равная 24...40 нм для светоизлучающих диодов и 0,2...5 нм для полупроводниковых лазерных диодов. Быстродействие ПОМ и ПРОМ для типовых скоростей передачи приве- дено в табл. 5.6. Если Гож < гдоп, то выбор типа кабеля и длины регенерационного участка выполнены верно. Величина /доп - tox = Дг - запас по быстродействию. При достаточно большом его значении можно ослабить требования к компонентам ВОЛП. Если гОж > *Доп. то следует выбрать ПОМ, ПРОМ и ОК с другими параметрами. 119
Глава 5 Таблица 5.6 Быстродействие ППМ Скорость передачи цифрового потока, Мбит/с 8 34 140 565 155 622 2500 Акр. нс 5 3 0,5 0,15 1 0,1 0.05 'пр. нс 4 2,5 0,4 0,1 0.8 0,08 0,04 Пример. Определить быстродействие ВОЛП при работе на длине волны А = 1,55 мкм по ОВ, отвечающему Рек. G.652 МСЭ-Т, если длина регенера- ционного участка 1ру - 80 км, коэффициент хроматической дисперсии о = 18,2 пс/нм км, ДА = 0,5 нм. Скорость передачи информационного по- тока В = 140 Мбит/с, линейный код типа 10B1P1R. Решение. 1. По формуле (5.25) найдем значение допустимого быстродействия гда„, положив в ней 0 = 0,35, так как используется код типа 10B1P1R, и В = 140 Мбит/с: Гдоп = 0/в = 0,35 / 140 106 = 2,5 нс. 2. Подставив в формулу (5.27) значения /ру = 80 км, найдем величину уширения импульса при его прохождении по регенерационному участку ZOB = 10’3о -ДА /ру = 18,2- 0,5 • 10’3 • 80 = 0,728 нс. 3. По формуле (5.26) найдем ожидаемую величину быстродействия ZoiK, подставив в нее значения Znep = 0,5 нс и Znp = 0,4 нс, взятых из табл. 5.6, и гОв = 0,728 нс, получим 'ож = 7znep +'пр +'ов = 0,5 + 0,4 + 0,728 = 1,628 нс. Сравнение полученных значений показывает, что условие Zox < тдоп вы- полняется и, следовательно, основные параметры ВОЛП и ее компонентов выбраны правильно. Расчет порога чувствительности ППМ по быстродействию. Одной из основных характеристик ППМ является его чувствительность, т. е. ми- нимальная детектируемая мощность (МДМ) оптического сигнала длитель- ностью т = ИВ, устойчиво обнаруживаемая фотодетектором ППМ. Ориентировочно величина уровня МДМ рми„ может быть определена по формулам: 120
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП (—55 + 111g В, если В <50 Мбит/с, Рмин = 1 (5.29) [—55 + 101g В, если /?>50Мбит/с для p-i-n фотодиодов и (-70+10,51gB, если £<50Мбит/с, (5-30) [ - 70 + 101g В, если В > 50 Мбит/с для лавинных фотодиодов (ЛФД). Зная абсолютный уровень МДМ рмин и уровень передачи ППМ, можно получить оценку энергетического потенциала ВОСП по быстродействию: ^1=Ртр Рмин» ДБ- (5.31) Пример. Определить уровень МДМ рикн и энергетический потенциал по быстродействию для ЦВОСП со скоростью передачи линейного цифрового сигнала, равной В = 41,242 Мбит/с и уровнем передачи равным рпер = - 4 дБ. Фотодетектор реализован на основе ЛФД. Решение. Подставив В = 41,242 Мбит/с в соответствующую формулу (5.30), получим Рмин = -70 + 10,5 IgB = -70 + 10,5 1g 41,242 = -53 дБм. Приближенное значение энергетического потенциала по быстродейст- вию будет равно (5.31) Э, =рпер -рмин = - 4 - (-53) 4 = 49 дБ. Полученное значение энергетического потенциала соответствует воз- можностям данной ЦВОСП по быстродействию. Расчет длины участка ВОЛП на базе многоканальных ВОСП (ВОСП-СР) с оптическими усилителями также производится по двум критериям: мак- симальное перекрываемое затухание и максимально допустимая хроматиче- ская дисперсия. Расчет по первому критерию производится по формуле для макси- мальной длины элементарного кабельного участка (ЭКУ) ВОЛП на базе ВОСП со спектральным разделением каналов (ВОСП-СР) с применением цепочки промежуточных оптических усилителей в пределах участка (сек- ции) регенерации. Под ЭКУ следует понимать кабельный пассивный учас- ток, не содержащий активных элементов - оптических усилителей или регенераторов. 121
Глава 5 ?s lOlgm PASE Fyc Иосш lOlgfc MaM^n 2Ap где Ьэку, км — длина элементарного кабельного участка; Ps, дБм - уровень оптической мощности на передаче; т - количество оптических каналов; Fyc, дБ - фактор шума оптического усилителя; Лсш, дБ - минимально до- пустимое отношение мощности оптического сигнала к мощности оптиче- ского шума на входе приемника ВОСП; к — количество ЭКУ на участке ре- генерации ВОСП; Ма, дБ - системный запас ВОЛП по кабелю; Мт„ дБ - запас на дополнительные потери за счет дисперсии и нелинейных искаже- ний в ОВ; Pasei дБм - усиленное спонтанное излучение, приведенное ко входу оптического усилителя. Усиленное спонтанное излучение Рд$£ определяется как: ( he а 1 Рлж=101е —4Г-103 , \ A J (5.33) где h = 6,626 • 10‘34 (Вт - с2) - постоянная Планка; с = 2,998 • 10,7(нм/с) - скорость света в вакууме; А. (нм) - длина волны в третьем окне прозрачно- сти (1529... 1565); А/(Гц) - полоса частот цифрового сигнала, передавае- мого по оптическому каналу (при расчете определяют А/ ЦЯ - тактовая частота цифрового сигнала). Выражение (5.32) учитывает накопление оптических шумов за счет промежуточных оптических усилителей и предполагает одинаковость протяженностей ЭКУ на участке регенерации, уровней мощности оптиче- ского излучения и значений Лсш на входах приемников ВОСП всех опти- ческих каналов, а также условие, что коэффициент усиления промежуточ- ного усилителя значительно превышает усиление усилителя мощности на передаче. В случае, когда усиление этих усилителей примерно одинаково, в формуле (5.32) при расчетах вместо выражения lOlgA: необходимо исполь- зовать 101g(£+ 1). Расчет допустимой дисперсии в ОВ производится по нижеследующей методике. 1. Исходным параметром является допустимое уширение оптических импульсов £>до1], пс, по отношению к тактовому интервалу цифрового сиг- нала для данной скорости передачи. 2. По известной длине регенерационной секции /.рс - к L^y определя- ется вносимая при этом дисперсия: 122
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Омаке = ДрС’°Лв'ДХ+ ЛпМД’О°’5рс» ПС’ (5.34) где Охв - коэффициент хроматической дисперсии оптического волокна, пс/нм-км для максимальной длины волны X„aKC рабочего диапазона. В свою очередь — °п ^(Хмакс Хп), где о„ - паспортное значение коэффициента хроматической дисперсии волокна, указываемое для = 1550 нм; 5 - коэффициент наклона диспер- сионной характеристики ОВ, в пс/нм2- км; - максимальная длина волны рабочего диапазона длин волн, нм; Апмд= 0,5, пс/км0,5 - коэффици- ент поляризационной модовой дисперсии. Поляризационная модовая дисперсия рассчитывается только для ско- рости передачи более 10 Гбит/с. 3. Если выполняется условие Омакс < Одо„, компенсация не требуется. 4. Если £>макс > Dnon, то требуется компенсация дисперсии. Для этого определяется разность: Д^Х — Пыъкс 77дОЦ. Отметим, что обычно производится возможно меньшая компенсация дисперсии, так как при этом компенсатор будет вносить минимальные потери. 5. Исходя из полученной величины Д£>, определяется подходящий тип компенсирующего волокна и его параметры: коэффициент дисперсии окв, пс/нм-км, и коэффициент вносимого затухания 0СкВ, дБ/км, после чего оп- ределяется длина компенсирующего волокна: U = Д£>/1 окв |ДЛ. (5.35) В выражениях (5.34 и 5.35) под ДХ необходимо подразумевать резуль- тирующую ширину спектра оптического сигнала, распространяющегося по ОВ, которая определяется шириной спектра цифрового сигнала (Л^сигн)- т.е. связана с его скоростью передачи в (бит/с) и шириной спектра оптического излучения (ДХизл), определяемой характеристикой излучате- ля. В первом приближении можно считать: ^ = л/(Д\и™)2+(^Изл)2. (5.36) где ДХИЗЛ - ширина спектра модулируемого источника оптического излу- чения на уровне -20 дБ, нм; ДХси1н=(Х2/с)-(^),нм. (5.37) 123
Глава 5 В формуле (5.37) Л - центральная длина волны модулируемого источ- ника излучения, нм; В - скорость передачи, Гбит/с; с - скорость света в вакууме, м/с. Коэффициент £ принимается равным 1 для сигнала в коде NRZ и 0,33.. .0,67 для сигналов в коде RZ. 6. Потери на затухание, вносимые компенсатором дисперсии: ^К = Ц<в"^КВ> дБ, где Ии, - коэффициент затухания компенсирующего волокна. 7. Полученное затухание распределяется на количество промежуточ- ных усилителей, равное к-1: Аку = аК/(к - 1), дБ. 8. Полученное проверяется согласно условию: Рвых ус ~ ^эку Рвх МИН ” — 0, где Л1ку — затухание элементарного кабельного участка (ЭКУ), дБ; рвых ус - значение уровня выходной мощности промежуточного усилителя, дБм; Рвх мин - минимально допустимый уровень входной мощности промежу- точного усилителя, дБм. Если это условие выполняется, уменьшение длины ЭКУ не требуется, если же не выполняется, то необходимо уменьшить длину ЭКУ или вы- брать другой тип промежуточного усилителя. 5.3. Особенности проектирования ВОЛП на базе СЦИ Характеристика транспортной сети и оборудования СЦИ Технология синхронной цифровой иерархии (СЦИ) широко использу- ется для развития и совершенствования ВСС РФ. Принципами СЦИ пре- дусматривается создание на сети связи универсальной транспортной сети, органически объединяющей сетевые ресурсы, которые выполняют функ- ции передачи информации, контроля и управления (оперативного пере- ключения, резервирования и др.). Транспортная сеть СЦИ является базой для всех существующих и планируемых служб, интеллектуальных, персо- нальных и других сетей. Информационной нагрузкой транспортной сети СЦИ могут быть сиг- налы любых систем передачи существующих плезиохронных цифровых иерархий (ПЦИ), потоки ячеек ATM или иные цифровые сигналы. Анало- говые сигналы должны быть предварительно преобразованы в цифровую форму. Универсальные возможности транспортирования разнородных сигна- 124
Проектирование и расчет протяженности участков ЯП лов нагрузки достигаются в СЦИ благодаря использованию принципа контейнерных перевозок. В транспортной сети СЦИ перемещаются спе- циальные цифровые структуры - виртуальные контейнеры, в которых размещаются блоки передаваемых сигналов. Сетевые операции с контей- нерами выполняются независимо от их содержания. После доставки на место и выгрузки из контейнера блоки объединяются, и сигналы нагрузки обретают исходную форму. Поэтому транспортная сеть СЦИ является «прозрачной» и может использоваться для развития любых действующих сетей. Транспортная сеть СЦИ содержит автоматизированную систему кон- троля и управления и систему тактовой синхронизации. Транспортная сеть СЦИ построена по функциональным слоям, связан- ным отношениями клиент-слуга. Клиентом для верхнего слоя сети явля- ется потребитель. Сам верхний слой, в свою очередь, выступает в роли клиента для следующего и т.д. Все слои выполняют определенные функ- ции и имеют стандартизованные точки доступа. Каждый слой оснащен собственными средствами контроля и управления, что минимизирует опе- рации при авариях и снижает влияние аварии на другие слои. Функции каж- дого слоя не зависят от способа физической реализации нижнего обслужи- вающего слоя. Каждый слой может создаваться и развиваться независимо. Указанное послойное построение облегчает создание и эксплуатацию сети и позволяет достичь наиболее высоких технико-экономических показателей. Сеть СЦИ содержит три топологически независимых слоя (рис. 5.12): каналов, трактов и среды передачи, которые разделяются на более спе- циализированные. Сети слоя каналов соединяют различные комплекты оконечной аппаратуры СЦИ и терминалы потребителей. Слой каналов поддерживает такие службы, как служба аренды каналов, служба пакет- ной коммутации, коммутации каналов и др. Ниже лежит слой трактов. Он делится на два слоя: трактов нижнего и верхнего ранга. Сети трактов полностью независимы от физической сре- ды и могут иметь собственную топологию. В слое трактов осуществляют- ся программный и дистанционный контроль и управление соединениями. Слой среды передачи делится на два: слой секции (верхний) и слой физической среды. Секции выполняют все функции, которые обеспечи- вают передачу информации между двумя узлами слоя трактов. В качестве физической среды используются волоконно-оптические (ВОЛС) или ра- диолинии передачи. В слое секций СЦИ имеются два слоя: слой мультип- лексных секций (MS) и слой регенерационных секций (RS). Слой MS обеспечивает от начала до конца передачу информации между пунктами, где оканчиваются либо переключаются тракты, а слой RS - передачу ин- 125
Гпава 5 формации между регенераторами или между регенераторами и пунктами окончания или коммутации трактов. Принципы СЦИ реализуются на аппаратном уровне с помощью ин- формационных цифровых структур, образуемых в сетевых слоях секций и трактов. Такими структурами являются. 1. Синхронный транспортный модуль (СТМ, STM). Информацион- ная структура, используемая для организации соединений в слое секций СЦИ. Состоит из информационной нагрузки и секционного заголовка (SOH), объединенных в блочную цикловую структуру с периодом повто- рения 125 мкс. Эта информация соответственно подготовлена для после- довательной передачи со скоростью, синхронизированной с сетью. Базо- вый STM имеет скорость 155520 кбит/с и называется STM-1. Скорости высших STM в N раз выше. Определены W = 4, 16,64 и 256. SOH содержит сигналы системы обслуживания СЦИ в сетевых слоях секций и делится на заголовки регенерационной и мультиплексной секций (RSOH и MSOH). RSOH действует в пределах регенерационной секции, a MSOH прохо- 126
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП дит прозрачно регенераторы и действует в пределах всей мультиплексной секции - от формирования до расформирования STM-1. Значения N соответствуют уровням СЦИ. 2. Виртуальный контейнер (ВК-п, т, VC-n, т). Информационная структура, используемая для организации соединений в слое трактов СЦИ. Состоит из информационной нагрузки и трактового заголовка (РОН), объединенных в блочную цикловую структуру с периодом повто- рения 125 или 500 мкс. Информация, определяющая начало цикла VC-n, обеспечивается обслуживающим сетевым слоем. РОН - несет сигналы системы обслуживания СЦИ в слое трактов. Определены два типа виртуальных контейнеров. Виртуальный контейнер нижнего уровня (т = 1, 2, 3) содержит один контейнер С-т плюс заголовок РОН виртуального контейнера нижнего уровня. Виртуальный контейнер верхнего уровня (п = 3, 4) содержит либо один контейнер С-п, либо набор групп субблоков (TUG-2 или TUG-3) и заголовок РОН виртуального контейнера соответствующего уровня. 3. Административный блок (Administrative Unit-n, AU-и). Инфор- мационная структура, обеспечивающая согласование между слоем трак- тов верхнего ранга и слоем мультиплексных секций. Состоит из информа- ционной нагрузки (виртуальный контейнер верхнего ранга) и указателя административного блока, который обозначает отступ начала цикла на- грузки от начала цикла мультиплексной секции. Один или более административных блоков, занимающих фиксирован- ное положение в нагрузке STM, называются группой административных блоков (AUG). 4. Субблок, или компонентный блок (Tributary Unit-m, TU-/n). Информационная структура, обеспечивающая согласование между слоем трактов нижнего ранга и слоем трактов верхнего ранга. Состоит из ин- формационной нагрузки (виртуальный контейнер нижнего ранга) и указа- теля субблока, который показывает отступ начала цикла нагрузки относи- тельно начала цикла виртуального контейнера верхнего ранга. TU-m (т = 1,2, 3) состоит из VC-m плюс указатель субблока. Один или более субблоков, занимающих фиксированные позиции в на- грузке VC-n верхнего уровня, называются группой субблоков (TUG). Груп- пы определены так, чтобы получить возможность образования смешанной нагрузки из субблоков разных размеров для увеличения гибкости транс- портной сети. TUG-3 содержит однородный набор TUG-2 или один TU-3. 5. Субсинхронные транспортные модули. Информационные струк- туры, используемые для организации соединений в слое секций СЦИ. Раз- 127
Глава 5 личают три типа субсинхронных транспортных модулей: -STM-0 - информационная структура со скоростью передачи 51840 кбит/с; -sSTM-2n - информационная структура, содержащая одну или не- сколько TUG-2 вместе с секционным заголовком со скоростью передачи 6912 х п кбит/с (и = 1,2,4); -sSTM-lk - информационная структура, содержащая один или не- сколько TU-12 вместе с секционным заголовком со скоростью передачи 2304 х к кбит/с (к = 1,2,4, 8,16). 6. Контейнер (С-n). Информационная структура, формирующая син- хронную с сетью информационную нагрузку для виртуального контейне- ра. Каждому виртуальному контейнеру соответствует свой контейнер. Определены функции адаптации используемых на сети скоростей к огра- ниченному числу стандартных контейнеров. Схема преобразований СЦИ приведена на рис. 5.13. В качестве полез- ной нагрузки могут использоваться сигналы ПЦИ, ячейки ATM и др. сиг- налы. Различные процессы преобразования обозначены тремя видами линий: — размещение или преобразование (mapping) - это процедура адаптации сигналов нагрузки к виртуальным контейнерам на границах сети СЦИ; — мультиплексирование или группообразование — это процедура адап- тации нескольких сигналов слоя трактов нижнего уровня к тракту верхне- го уровня или нескольких сигналов слоя трактов верхнего уровня к муль- типлексной секции; — корректирование или синхронизация (выравнивание) — это процеду- ра, посредством которой в субблок или административный блок вводится информация об отступе этого цикла от точки отсчета цикла обслуживаю- щего слоя. Эти процессы можно проиллюстрировать на примере преобразования сигнала 139264 кбит/с (округленно 140 Мбит/с). Размещение нагрузки в контейнерах показано тонкими линиями. Сиг- нал 140 Мбит/с размещается в С-4 асинхронно. Для подгонки скорости сигнала к скорости контейнера используются балластные биты и цифро- вое выравнивание. После добавления трактового заголовка РОН образу- ется виртуальный контейнер VC-4. Асинхронная нагрузка может разме- щаться только при использовании плавающего режима мультиплексиро- вания субблоков в контейнеры верхнего ранга, с помощью TU-указателей. Для синхронной нагрузки предусмотрен и фиксированный режим. В этом случае TU-указатели исключаются, места субблоков фиксируются и опре- деляются AU-указателями. 128
8184 | STM-256^AUG-256[^' x4 ______x 1 _____ | STM-641। . [AUG-64] | STM-1 [4 I STM-0 Обработка указателей Мул ьти) i лексирован ие Корректирование Размещение Рис. 5.13. Схема преобразований СЦИ Проектирование и расчет протяженности участков ЛП
Глава 5 Для сигналов, которые не вмещаются в один контейнер, имеется воз- можность использования сцепок контейнеров. Сцепка или конкатенация — это процедура объединения нескольких виртуальных контейнеров, в результате которой их совокупная емкость может быть использована как один контейнер, в котором обеспечивается целостность последовательности бит. Различаются два вида сцепки: - смежная сцепка (Contiguous Concatention) - виртуальные контейнеры занимают соседние временные позиции и обрабатываются совместно в процессе передачи от начала до конца цифрового тракта; - виртуальная сцепка (Virtual Concatention) - индивидуальные вирту- альные контейнеры, входящие в сцепку, обрабатываются раздельно. Ячейки ATM размещаются в контейнерах и их сцепках так, чтобы ок- теты ячеек совпадали с байтами контейнеров. Поскольку число байтов ячейки не всегда кратно числу байтов контейнера, ячейки могут пересе- кать границы контейнеров. Предварительно поток ячеек скремблируется. Стандартизовано размещение ячеек в контейнерах VC-4 и их сцепках. Рассматривается специальное использование для этой цели контейнеров VC-2 и их сцепок. Загрузка VC-4 в STM-1 в общем случае требует корректирования фаз и скоростей передачи, так как STM-1 жестко синхронизируется с циклом секции данной линии, a VC-4 может поступать с другого участка сети и иметь другую тактовую частоту и дополнительные колебания фазы. Необ- ходимость корректирования показана пунктиром. Она выполняется меха- низмом указателя. Благодаря этому механизму VC-4 получает возмож- ность «плавать» внутри STM-1, причем начало его цикла определяется по значению указателя. Добавлением этого указателя к VC-4 образуется ад- министративный блок AU-4 (в данном случае совпадает с группой адми- нистративных блоков AUG). Аналогичные операции с указателями преду- смотрены на уровнях TU-3, TU-2 и TU-12. STM-V образуется пииайтным объединением N административных блоков с добавлением секционного заголовка, содержащего 9 N столбцов: STM-V = N х AUG + SOH. Это операция мультиплексирования. Каждая AUG занимает фиксированное положение в цикле STM-N. Число объеди- ненных AUG отмечается в RSOH. Количество объединяемых блоков и субблоков указано на рис. 5.13 значками х. Взаимодействие сетей СЦИ с ПЦИ должно осуществляться на уровне сигналов нагрузки контейнеров С-п. Для взаимодействия с сетями европейской ПЦИ должны использо- ваться сигналы ПЦТ 2048 кбит/с (Е1), ТЦТ 34368 кбит/с (ЕЗ) и ЧЦТ 130
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП 139264 кбит/с (Е4). Для сигнала Е1 должен использоваться путь преобразования: C-12/VC-12/TU-12/TUG-2/TUG-3/VC-4/AU-4/AUG/CTM-N. Для сигнала ЕЗ должен использоваться путь преобразования: С-3/ VC-3/TU-3/TUG-3/VC-4/AU-4/AUG/CTM-N. Для сигнала Е4 должен использоваться путь преобразования: С-4/ VC-4/AU-4/AUG/CTM-N. Соблюдение этих путей - необходимое условие сетевого взаимодейст- вия. Для ПЦИ-сигналов оговаривается только скорости передачи, без ог- раничений по структурам циклов и др. Технология СЦИ обеспечивает полную совместимость с оборудовани- ем сетевых технологий типа ATM (Asynchronous Transfer Mode - асин- хронный режим передачи) и IP (Internet Protocol - протокол передачи Ин- тернет) и совместимость аппаратуры СЦИ различных производителей на основе стандартных оптических и электрических стыков. Для технологии СЦИ характерно то, что все операции формирования информационных структур, их ввода-вывода, регенерации, кросс- коммутации (оперативного переключения) и т. д. выполняется одним уст- ройством — синхронным мультиплексором, т. е. устройством, выполняю- щим функции сетевого узла. Уровень синхронного мультиплексора (да- лее, просто мультиплексора) определяется уровнем агрегатного сигнала СЦИ (CTM-7V). Обобщенная функциональная схема мультиплексора приведена на рис. 5.14. На рисунке приняты следующие обозначения: HCS (Higher order Con- nection Supervision) — контроль соединения высшего порядка; НОА (Higher Order Assembler) - сборка контейнеров высшего порядка; HOI (Higher Order Interface) — стык высшего порядка; НРА (Higher order Path Adaptation) — адаптация тракта высшего порядка; НРС (Higher order Path Connection) - соединение трактов высшего порядка; LPA (Lower order Path Adaptation) - адаптация тракта низшего порядка; LPC (Lower order Path Connection) - соединение трактов низшего порядка; LPOM (Lower order Path Overhead Monitor) - контроль трактового заголовка низшего порядка; LPP (Lower order Path Protection) - резервирование тракта нижнего порядка; LPT (Lower order Path Termination) — окончание трак- та низшего порядка; LUG (Lower order Path Unequipped Generator) — генерация сигнала необорудованного тракта низшего порядка; MCF (Mes- sage Communications Function) - функция обмена сообщениями (ФОС); я* 131
Рис. 5.14 Обобщенная функциональная схема мультиплексора Глава 5
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП MSA{Multiplex Section Adaptation) - адаптация секции группообразования; MST {Multiplex Section Termination) - окончание секции группообразова- ния; ОНА {Over Head Access) - функция доступа к заголовку; N - эталон- ная точка регенерационной секции канала передачи данных; Р — эталонная точка секции группообразования канала передачи данных; PPI {PDH Physical Interface) — физический стык ПЦИ; RST {Regeneration Section Termination) - окончание регенерационной секции; S - эталонные точки управления; например, аварийные, управляющие; SEMF {Synchronous Equipment Management Function) — функция управления синхронной аппа- ратурой; SETPI {Synchronous Equipment Timing Physical Interface) - физи- ческий стык тактового генератора; SETS {Synchronous Equipment Timing Source) - тактовый генератор; SPI {SDH Physical Interface) - физический стык СЦИ; T - эталонные точки хронирования; TTF {Transport terminal function) - функция транспортного терминала; V - эталонная точка стыка между SEMF и MCF; U — эталонные точки доступа к заголовку; Y - эта- лонные точки состояния синхронизации. Рассмотрим последовательность преобразования сигнала при прохож- дении его через мультиплексор. Вначале покажем прохождение сигнала от входа сети доступа (соответствующего цифровому сетевому стыку по ГОСТ 26886-86) до выхода в синхронную сеть (образование синхронного модуля CTM-N). PPI/LPA - Физический стык ПЦИ / адаптация тракта низшего по- рядка: обеспечивает сетевой цифровой стык, соответствующий ГОСТ 26886-86, и вводит нагрузку в контейнер. LPP — Резервирование тракта низшего порядка: обеспечивает воз- можность ответвления сигнала на позиции другого тракта низшего поряд- ка для целей резервирования. LPT — Окончание тракта низшего порядка: добавляет трактовый за- головок контейнера VC-m. LPC - Соединение трактов низшего порядка: позволяет осуществлять гибкое соединение контейнеров VC-m, (кросс-коннекция), т.е. распреде- ляет эти контейнеры в трактах высшего порядка. LUG - Генерация сигнала необорудованного тракта низшего порядка: в случае «неиспользуемого» соединения генерирует действительный кон- тейнер VC-m со значением метки сигнала «необорудованный». НРА - Адаптация тракта высшего порядка: осуществляет обработку указателя блока TU для индикации фазы первого байта заголовка VC-m относительно первого байта заголовка VC-n и формирует полный контей- нер VC-n. НРР - Резервирование тракта высшего порядка: обеспечивает воз- 133
Глава 5 можность ответвления сигнала на позиции другого тракта высшего по- рядка для целей резервирования. НРТ - Окончание тракта высшего порядка-, добавляет трактовый за- головок контейнера VC-n. НРС — Соединение трактов высшего порядка- позволяет осуществ- лять гибкое соединение трактов VC-n (кросс-коннекция). HUG - Генерация сигнала необорудованного тракта высшего поряд- ка-. в случае «неиспользуемого» соединения генерирует действительный контейнер VC-n со значением метки сигнала «необорудованный». MSA - Адаптация мультиплексной секции: обрабатывает указатель блока AU-4 для индикации фазы заголовка VC-n (РОН) относительно за- головка STM-N (SOH). Осуществляет объединение групп административ- ных блоков (AUG) по байтам для формирования полного цикла STM-N. MSP - Резервирование мультиплексной секции: обеспечивает возмож- ность ответвления сигнала на другое линейное оборудование для резерви- рования. MST — Окончание мультиплексной секции: генерирует и добавляет ря- ды 5-9 заголовка SOH. RST - Окончание регенерационной секции: генерирует и добавляет ря- ды 1-3 заголовка SOH; затем сигнал STM-N скремблируется, за исключе- нием ряда 1 заголовка SOH. SPI - Физический стык СЦИ: преобразует сигнал STM-N внутреннего логического уровня в сигнал стыка STM-N. Таким сигналом может быть либо агрегатный оптический сигнал, либо компонентный, как электриче- ский (только для N = 1), так и оптический. При обратном прохождении сигнала (от синхронной сети к сети дос- тупа) все операции, кроме операций, указанных ниже, являются обратны- ми. Исключение составляет функция адаптации тракта низшего порядка, которая должна обеспечивать буферную память и сглаживающую схему для уменьшения фазового дрожания хронирующего сигнала, которое воз- никает в процессе группообразования и смещения указателя. SPI - Физический стык СЦИ: преобразует сигнал стыка STM-N в сиг- нал STM-N внутреннего логического уровня и выделяет хронирующий сигнал из линейного сигнала. RST - Окончание регенерационной секции: определяет синхросигнал цикла STM-N, дескремблирует сигнал и осуществляет обработку рядов 1-3 заголовка SOH. НРОМ — Контроль заголовка тракта высшего порядка: контролирует трактовый заголовок контейнера VC-n без его изменения. LPOM - Контроль заголовка тракта низшего порядка: контролирует трактовый заголовок контейнера VC-m без его изменения. 134
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Реальные мультиплексоры обычно выполняют лишь некоторые функ- ции из тех, которые представлены на обобщенной схеме (рис. 5.14). Пере- чень функций данного мультиплексора определяется его конфигурацией. В относительно простых мультиплексорах конфигурация неизменяема; как правило, она задается заказчиком оборудования в соответствии с теми сетевыми задачами, которые призван решать данный мультиплексор. В более сложных, модульных конструкциях, конфигурация может изме- няться добавлением и сменой определенных модулей-блоков, реализую- щих те или иные функции. Конфигурацию многих мультиплексоров час- тично можно изменять на уровне программного обеспечения системы управления. Относительно дорогие мультиплексоры, с возможностью широкого наращивания функций, обычно применяют на интенсивно раз- вивающихся сетях. Следует отметить, что блоки структурной схемы муль- типлексора практически никогда полностью не совпадают с функцио- нальными блоками. Состав структурных блоков зависит от элементной базы, от особенностей производства и ряда других обстоятельств. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся конфигурации синхрон- ных мультиплексоров. Мультиплексор типа 1.1. Мультиплексор данного типа (Terminal Multiplexer-TM, оконечный мультиплексор - ОМ) обеспечивает простую функцию группообразования, т.е. объединения сигналов ПЦИ, соответст- вующих стандартному цифровому сетевому стыку, в сигнал STM-N (см. рис. 5.15,а). Например, 63 сигнала со скоростями передачи 2048 кбит/с мо- гут быть объединены для формирования выходного сигнала STM-1. Разме- щение каждого из компонентных сигналов в составном сигнале является фиксированным и зависит от выбранной структуры группообразования. Рис. 5.15 Конфигурации терминальных мультиплексоров: а - без функций коммутации; б - с функциями коммутации 135
Глава 5 Рис. 5.16. Конфигурации мультиплексоров-концентраторов: а - без функций коммутации; б - с функциями коммутации Мультиплексор типа 1.2. В ОМ данного типа возможность гибкого назначения любого входа на любую позицию в цикле STM-N может быть обеспечена путем использования функции соединения трактов контейне- ра VC-m и/или VC-n (см. рис. 5.15,6). Мультиплексор типа II.1. ОМ данного типа обеспечивает возмож- ность объединения ряда сигналов STM-N в один сигнал STM-M (см. рис. 5.16,а). Например, контейнеры VC-n из четырех сигналов STM-1 (от мультиплексоров или линейных систем) могут быть объединены для формирования нагрузки одного сигнала STM-4. Размещение каждого из контейнеров VC-n сигналов STM-N в составном сигнале STM-M является фиксированным. Мультиплексор типа IL2. В ОМ данного типа возможность гибкого назначения контейнера VC-n одного сигнала STM-N на любую позицию в цикле STM-M может быть обеспечена путем использования функции со- единения трактов контейнера VC-n (см. рис. 5.16,6). Мультиплексоры типов IIL1 и III.2. Данные мультиплексоры (Add- Drop Multiplexer - ADM, мультиплексоры ввода-вывода - МВВ) обеспе- чивают возможность доступа к любому из составляющих сигналов в сиг- нале STM-M без разделения и завершения всего составного сигнала. Стык, обеспечиваемый для сигнала, к которому имеется доступ, может соответствовать либо ПЦИ, либо STM-N (М > N). Ниже приводится более подробное описание мультиплексоров данного типа. На рис 5.17,а показан вариант МВВ типа III. 1, в котором доступ к со- ставляющему сигналу обеспечивается с помощью стыка ПЦИ. 136
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Рис. 5.17. Конфигурации мультиплексоров ввода-вывода: а - с плезиохронным интерфейсом доступа; 6 - с синхронным интерфейсом доступа Функция соединения трактов высшего порядка может либо использо- вать сигналы VC-n в сигнале STM-N в качестве окончания нагрузки в данном пункте, либо объединять их для дальнейшей передачи. Она также позволяет ввести генерированные в данном пункте сигналы контейнеров VC-n в любую свободную позицию выходного сигнала STM-N. Функция соединения трактов низшего порядка позволяет использовать сигналы контейнеров VC-m (от контейнеров VC-3/VC-4, завершенных функцией НРТ) в данном пункте в качестве окончания нагрузки или непосредст- венно преобразовать их обратно в исходящий контейнер VC-n Функция соединения трактов низшего порядка позволяет также напра- вить генерированные в данном пункте сигналы контейнеров VC-m на лю- бую (свободную) позицию любого исходящего контейнера VC-n. На рис. 5.17,6 показан вариант мультиплексора типа Ш.2, в котором дос- туп к составляющему сигналу обеспечивается с помощью стыка STM-N. Мультиплексор данного типа имеет некоторые дополнительные функ- ции по сравнению с теми, которые требуются для типа III. 1, а именно функции для разделения сигнала STM-N на сигналы контейнера низшего порядка VC-m. Мультиплексор типа IV. Мультиплексор данного типа (см. рис. 5.18) обеспечивает функцию трансляции (регенератор), позволяющую нагруз- кам С-З/С-4 в контейнерах VC-3/VC-4 проходить транзитом между сетя- ми, основанными на блоках AU-4.
Глава 5 Рис.5.18. Конфигурация мультиплексора-транслятора Типы аппаратуры кроссовых соединений (Synchronous Digital hi- erarchy Cross-Connect - SDXC), аппаратура оперативного переклю- чения - АОП. Аппаратура первого типа обеспечивает кроссовое соеди- нение только контейнеров высшего порядка (VC-n) (см. рис. 5.19,а). Внешний доступ к контейнерам осуществляется с помощью функции TTF для стыков STM-N или функции HOI для сигналов ПЦИ. В первом случае используется функция HCS. Управление матрицей соединений НРС осу- ществляется с помощью функции SEMF. Аппаратура второго типа обеспечивает кроссовое соединение только контейнеров низшего порядка (VC-m) (см. рис. 5.19,6). Внешний доступ к контейнерам осуществляется с помощью функций TTF и НОА для сты- ков STM-N или функции LOI для сигналов (ПЦИ). В первом случае используется функция LCS. Управление матрицей со- единений LPC осуществляется с помощью функции SEMF. Тип III кроссового соединения. Аппаратура третьего типа обеспечи- вает кроссовое соединение контейнеров VC как высшего, так и низшего порядка (см. рис. 5.19,в). Представление контейнеров (VC-3/VC-4) к функ- ции НРС обеспечивается с помощью функций TTF и HOI соответственно для сигналов CTM-N и стыковых сигналов ПЦИ. Представление контей- неров VC-12/VC-2 к функции LPC из функции НРС осуществляется с по- мощью функции НОА. Представление контейнеров VC-12/VC-2, сформи- рованных из сигналов ПЦИ, обеспечивается с помощью функции LOI. Управление матрицами соединений НРС и LPC осуществляется с помо- щью функции SEMF. Особенности нормирования параметров оптического стыка Появление первых поколений ВОСП на сетях связи страны поставило задачи нормирования, измерения и контроля новой группы параметров аппаратуры систем передачи — параметров оптического стыка. Нормирование параметров оптического стыка определяет допуски из- менения их значений к концу срока службы при наихудшем сочетании климатических и других условий эксплуатации аппаратуры. Особенности нормирования, контроля и измерения параметров оптиче- ского стыка определяются постоянным совершенствованием элементной 138
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Рис. 5.19. Конфигурация аппаратуры оперативного переключения: а - с кроссовым соединением контейнеров высокого уровня (I тип); б - с кроссо- вым соединением контейнеров низкого уровня (II тип); в - с кроссовым соединением контейнеров высокого и низкого уровней (III тип) базы ВОСП - с одной стороны, и требованиями современной концепции контроля и управления сетью - с другой. Типовая структурная схема участка линейного тракта ВОСП (для од- ного направления передачи) между соседними промежуточными пункта- ми приведена на рис. 5.20. Для любого типа ВОСП эта схема представляет последовательное соединение: передающее устройство (ПдУ) аппаратуры окончания оптического линейного тракта (АЛТ) - станционный оптиче- ский кабель (СОК) - линейный оптический кабель (ЛОК) - СОК - прием- ное устройство (ПрУ) АЛТ. Для ВОСП ПЦИ АЛТ представляет аппаратуру окончания линейного тракта, на цифровом сетевом стыке которой формируется цифровой элек- трический сигнал Еп (п = 1, 2, 3, 4) л-го уровня Европейской иерархии ПЦИ, параметры которого нормированы в ГОСТ 26886-86. 139
Глава 5 Пд Пр Рис.5.20. Схема участка линейного тракта ВОСП Для ВОСП СЦИ АЛТ представляет собой плату оптического стыка в составе аппаратуры синхронного мультиплексора STM-N, на цифровом стыке которой формируется цифровой электрический сигнал STM-N, N-ro уровня иерархии СЦИ (А =1, 4, 16, 64, 256), параметры которого опреде- лены в Рекомендации МСЭ-Т G.707.Y.1322. Как видно из рис. 5.20, параметры оптического стыка могут измерять- ся либо непосредственно на разъемных оптических соединителях АЛТ (Pi - уровень мощности оптического излучения на выходе ПдУ, Р2 - уро- вень мощности оптического излучения на входе ПрУ), либо в точках со- единения между СОК и ЛОК на передаче Пд и на приеме ПР. В соответствии с разработанными стандартами отрасли ОСТ 45.104 и ОСТ 45.190 нормирование параметров оптического стыка должно осуще- ствляться именно в точках оптического тракта Пд (нормируемый уровень мощности Р1н) и Пр (нормируемый уровень мощности P2l{). На рис. 5.21 приведена структурная схема участка линейного тракта ВОСП (для одного направления передачи) в случае применения оптиче- ских усилителей: ОУ1 - на передаче и ОУ2 - на приеме, что характерно для современных ВОСП СЦИ (для N > 4). Оптические усилители ОУ] и ОУ2 могут применяться как отдельные конструктивные элементы линейного оборудования ВОСП (плата оптиче- ских усилителей), либо конструктивно входить в состав платы оптическо- го стыка. В первом случае структурная схема участка оптического тракта представляет последовательное соединение: ПдУ-СОК-ОУрСОК-ЛОК- СОК-ОУг-СОК-ПрУ, причем параметры оптического стыка могут изме- 140
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП ряться либо непосредственно на выходе ПдУ (уровень мощности Pi) и входе ПрУ (уровень мощности Р2), либо на выходе ОУ! (уровень мощно- сти Р\) и входе ОУ г (уровень мощности Р2')> либо в точках соединения СОК и ЛОК на передаче ГПд (нормируемый уровень мощности Р1н) и приеме ГПр (нормируемый уровень мощности Р2н). Во втором случае структурная схема участка оптического тракта пред- ставляет последовательное соединение: ПдОУ-СОК-ЛОК-СОК-ПрОУ, а параметры оптического стыка могут измеряться либо непосредственно на выходе ПдОУ (уровень мощности Р/) и входе ПрОУ (уровень мощности Р2'), либо в точках ГПд и ГПр. В соответствии с разработанным ОСТ 45.178 нормирование парамет- ров оптического стыка в обоих случаях должно осуществляться в точках ГПд и ГПр. Участок оптического тракта между точками ГПд и ГПр, в от- личие от схемы на рис. 5.20, называется главным оптическим трактом (с точки зрения нормирования параметров оптического стыка). Отрезки участка оптического тракта между соседними АЛТ, содержащие ОУ| и ОУ2, называемые вспомогательными трактами, не являются определяю- щими для нормирования. Одна из особенностей нормирования параметров оптических стыков заключается в различии требований к стыкам для ВОСП ПЦИ и СЦИ. Для ВОСП ПЦИ требуется лишь обеспечение так называемой продольной совместимости, т.е. возможности использования оборудования временно- го группообразования и АЛТ, либо АЛТ различных производителей в точке общего для них цифрового сетевого стыка по сигналу Еп (см. рис. 5.20). Предполагается при этом, что на разных концах участка оптическо- го тракта ВОСП ПЦИ устанавливается АЛТ одного и того же производи- теля, который вправе выбирать любые технические решения и элемент- ную базу при достижении необходимого значения перекрываемого зату- хания при заданной скорости передачи. Другими словами, нормированию подвергаются параметры только цифрового сетевого стыка, а параметры оптического стыка являются ори- ентированными на спрос рынка (стоимость реализации АЛТ в совокупно- сти с показателями по дальности, скорости и качеству передачи). Тем не менее, при производстве, сертификационных испытаниях, вводе в экс- плуатацию и ремонтно-восстановительных работах производятся измерения основных параметров оптического стыка с целью контроля их величин на соответствие значениям, приведенным в документации на аппаратуру. К числу этих основных параметров относятся: - уровень мощности оптического излучения на передаче Р/, - уровень чувствительности приемника Р2миИ; 141
Глава 5 - уровень перегрузки приемника Р2макс; — перекрываемое затухание. Для ВОСП СЦИ с более универсальными возможностями для по- строения транспортной сети требуется уже обеспечение так называемой поперечной совместимости, т.е. возможности использования на концах участка оптического тракта АЛТ различных производителей. Это требо- вание привело к классификации оптических стыков по коду применения. Кроме того, ориентация ВОСП СЦИ на увеличение пропускной спо- собности и протяженности участка оптического тракта привела к необхо- димости нормирования большего числа параметров оптического стыка в пределах каждого кода применения. Основные параметры оптических стыков: - рабочий диапазон длин волн. Передатчик [точка Пд (5)]: - тип источника излучения; - спектральные характеристики; — уровень излучаемой мощности; - коэффициент гашения; - характеристики оптического сигнала на передаче. Оптический тракт(между точками S и R): — диапазон перекрываемого затухания; - суммарная дисперсия; - затухание отражения кабельного оборудования; - коэффициент дискретного отражения между точками 5 и R. Приемник [точка Пр (R)]: - уровень чувствительности приемника; — уровень перегрузки приемного устройства; — дополнительные потери оптического тракта; - коэффициент отражения приемника; - фазовое дрожание оптического сигнала на передаче; — допустимое фазовое дрожание оптического сигнала на приеме; — коэффициент передачи фазового дрожания. Классификация оптических стыков по коду применения и параметры оптического стыка, которые необходимо нормировать для одноканальных ВОСП СЦИ без ОУ, определены в ОСТ 45.104 для скоростей передачи, соответствующих для STM-1, STM-4 и STM-16. При применении ОУ и более высокоскоростных ВОСП СЦИ со скоро- стью передачи, соответствующей STM-64, появляется необходимость ввода дополнительных кодов применения и нормирования дополнитель- ных параметров, так как в этом случае начинают себя проявлять новые 142
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП факторы, ограничивающие протяженность участков оптического тракта. Эти дополнительные коды применения и соответствующие им параметры стыков определены в ОСТ 45.178. Каждый код применения соответствует определенному типу платы оптического стыка. Классификация кодов приведена в табл. 5.7. Обозначение кода применения состоит из обозначения типа примене- ния, далее, через тире, обозначения уровня STM-N, отделенного точкой приводимого (или неприводимого) цифрового символа, обозначающего длину волны источника излучения и тип применяемого оптического кабе- ля. Таким образом, код применения имеет следующий вид: «ТИП ПРИМЕНЕНИЯ - УРОВЕНЬ STM - ЦИФРОВОЙ СИМВОЛ» Тип применения: - В (I) - для внутриобъектовой связи (intra); - К (S) — для короткой межстанционной связи (short); - Д (L) — для длинной межстанционной связи (long); - O(V) — для очень длинной межстанционной связи (very); - C(U) - для сверхдлинной межстанционной связи (ultra) Уровень STM: - N = 1,4, 16 и 64 Отсутствие цифрового символа указывает номинальную длину волны источника излучения 1310 нм и тип кабеля с ОВ - SMF для внутриобъек- товой связи. Цифровой символ: 1 - номинальная длина волны источника излучения 1310 нм и тип ка- беля с ОВ - SMF; 2 - номинальная длина волны источника излучения 1550 нм и тип ка- беля с ОВ - SMF; 3 -номинальная длина волны источника излучения 1550 нм и тип кабеля с ОВ - DSSMF. Значения некоторых, значимых для проектирования, пара- метров оптических стыков приведены в табл. П1.1 - П1.7 Приложения 1. Эти значения даны для наихудшего случая рабочего диапазона темпера- туры и влажности и к концу срока службы. При любых сочетаниях значений параметров оптических стыков для различных кодов применения коэффи- циент ошибок в тракте должен быть не более 1x10"'° для данных в табл. П1.1 - П1.3 и не более 1x10”12 для данных в табл. П 1.4 - П 1.7. Параметры оптических стыков для всех кодов применения определяются для оптиче- ского сигнала в коде NRZ со скремблированием. Рабочий диапазон длин волн источника излучения для каждого ко- да применения выбирается, исходя из типа оптического кабеля, характери- 143
Таблица 5.7 Длина вол- ны, нм Тип кабеля Уровень STM Внутри- объектовая связь, В (I) Межстанционная связь Короткая, К (S) Длинная, Д (L) Очень длинная, O(V) Сверх длинная, С (U) 1310 1 STM-1 В-1 (1-1) К-1.1 (S-1.1) Д-1.1 (L-1.1) - - STM-4 В-4 (1-4) К-4.1 (S-4.1) Д-4.1 (L-4.1) - - STM-16 В-16 (1-16) К-16.1 (S-16.1) Д-16.1 (L-16.1) - - STM-64 - К-64.1 (S-64.1) Д-64.1 (L-64.1) - 1550 1 STM-1 - К-1.2 (S-1.2) Д-1.2 (L-1.2) - - STM-4 - К-4.2 (S-4.2) Д-4.2 (L-4.2) 0-4.2 (V-4.2) С-4.2 (U-4.2) STM-16 К-16.2 (S-16.2) Д-16.2 (L-16.2) 0-16.2 (V-16.2) С-16.2 (U-16.2) STM-64 - К-64.2 (S-64.2) Д-64.2 (L-64.2) 0-64.2 (V-64.2) - Глава 5
10—8184 Длина вол- ны, нм Тип кабеля Уровень STM Внутри- объектовая связь, В (I) Межстанционная связь Короткая, K(S) Длинная, Д (L) Очень длинная, O(V) Сверх длинная, C(U) 1550 2 STM-1 - - Д-1.3 (L-1.3) - - STM-4 - - Д-4 3 (L-4.3) 0-4.3 (V-4.3) С-4.3 (U-4.3) STM-16 - - Д-16.3 (L-16.3) 0-16.3 (V-16.3) С-16.3 (U-16.3) STM-64 - - Д-64.3 (L-64.3) 0-64.3 (V-64.3) - 3 STM-1 - - Д-1.2 (L-1.2) - - STM-4 - Д-4.2 (L-4.2) - - STM-16 - - Д-16.2 (L-16.2) - - Примечание. Тип кабеля: 1 - с ОВ SMF (Рекомендация МСЭ-Т G.652); 2 - с ОВ SMF (Рекомендация МСЭ-Т G.654); 3 - с ОВ DSSMF (Рекомендация МСЭ-Т G.653) Проектирование и расчет протяженности участков ЛП
Глава 5 стики источника излучения, суммарного затухания и суммарной диспер- сии (материальной и волноводной) оптического тракта между точками Пд (Б)иПр(К). Тип источника излучения выбирается в зависимости от кода приме- нения, характеристик затухания и дисперсии волокна. Находят примене- ние источники типов: светоизлучающий диод (СИД), лазерный диод со многими продольными модами (МЛД) или лазерный диод с одной про- дольной модой (ОЛД). Среднеквадратичная ширина спектральной характеристики - стандартное отклонение спектрального распределения при нормальных условиях эксплуатации. Среднеквадратичная ширина определяется для источников излучения типа СИД и МЛД. При измерении среднеквадра- тичной ширины должны приниматься во внимание все составляющие спектра, которые лежат не ниже 20 дБ от амплитуды спектра на централь- ной длине волны источника излучения. Ширина спектра для источника излучения типа ОЛД определяется шириной спектра, измеренной по уровню на 20 дБ ниже амплитуды спек- тральной составляющей, соответствующей центральной длине волны ис- точника излучения. Уровень излучаемой мощности определяется как средняя мощность оптического сигнала, измеренная в точке Пд (S). При этом определяются максимальный и минимальный уровни мощности оптического излучения, разница между которыми учитывает допуски для работы при нормальных условиях эксплуатации, деградацию оптического соединителя передатчи- ка, неточность измерений и процесс старения. Диапазон перекрываемого затухания определяется как диапазон между максимальным и минимальным значениями затухания в оптиче- ском тракте между точками Пд (S) и Пр (R). Максимальное значение перекрываемого затухания определяется как разность между минимальным уровнем мощности оптического излу- чения на передаче и чувствительностью приемника с учетом наихудшего значения суммарных потерь, вносимых сварными соединениями, соеди- нителями и другими пассивными оптическими устройствами, включен- ными в оптический тракт между точками Пд (S) и Пр (R). Учитывается также запас на потери в кабеле и дополнительные потери мощности в оп- тическом тракте. Последние определяются снижением амплитуды им- пульса на приеме из-за дисперсии в среде передачи. Минимальное значение перекрываемого затухания определяется как разность между максимальным уровнем мощности оптического излу- чения на передаче и перегрузкой приемника. 146
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Максимальный ---- уровень излучае- мой мощности Минимальный уровень излучае- мой мощности Минимальное значение перекры- ваемого затухания Максимальное значение перекры- ваемого затухания Максимальное значение перекры- ваемого затухания Уровень пере- грузки приемника Уровень чувст- вительности приемника Дополнительные потери оптического тракта Рис. 5.22. Диаграмма уровней участка оптического тракта Соотношение уровней мощности оптического излучения на передаче и приеме, определяющее диапазон перекрываемого затухания, представле- но на рис. 5.22. Суммарная дисперсия определяется как допустимое значение сум- марной дисперсии (волноводной и материальной) в волокнах оптического кабеля, при котором удовлетворяется требование к протяженности опти- ческого тракта для различных кодов применения. Значение суммарной дисперсии используется при выборе типа пере- датчика и коэффициента дисперсии волокон применяемого оптического кабеля в рабочем диапазоне длин волн. Уровень чувствительности приемника определяется как минималь- ное значение уровня мощности оптического излучения в точке Пр (R), при котором обеспечивается коэффициент ошибок 1х1(Г10 в табл. 5.7 - 5.9 и 1х10"12 в табл. 5.10 - 5.13. Уровень перегрузки приемника определяется как максимально до- пустимый уровень мощности принимаемого оптического сигнала в точке Пр (R), при котором обеспечивается значение коэффициента ошибок 1Х1О'10 в табл. 5.7 - 5.9 (без оптических усилителей) и 1Х10-12 в табл. 5.10 - 5.13 (с оптическими усилителями). 10* 147
Глава 5 Дополнительные потери оптического тракта определяются как уменьшение перекрываемого затухания, связанное с влиянием отражений, межсимвольного влияния, шумов распределения мод и флуктуацией ра- бочей длины волны передатчика (чирп-эффект). Синхронные мультиплексоры разных фирм-изготовителей, устанавли- ваемые на разных концах участка регенерации ВОЛП, должны комплек- товаться платами оптического стыка с одним и тем же кодом применения. Требование обес печения поперечной совместимости предопределяет определенный допуск на разброс величины отдельных параметров опти- ческого стыка, например для уровня мощности на передаче: Р 1мин < Р1Н < Р 1макс* Это может привести к неоправданно большому системному запасу, т.е. проектная протяженность участка оптического тракта может оказаться существенно ниже, чем могут позволить возможности применяемого обо- рудования. Для случаев применения оборудования одного изготовителя в пределах участка оптического тракта может быть использовано АЛТ с «улучшенными параметрами оптического стыка», ориентированными на «единое техническое проектирование». Другими словами, данное оборудование может быть ориентировано или на применение с соблюдением требований поперечной совместимо- сти с соответствующими предельными значениями параметров оптиче- ского стыка, или, если это позволяют возможности оборудования, на применение в условиях «единого проектирования» с отклонение! i от до- пусков некоторых параметров оптического стыка в сторону улучшения, например: Pl«> Р 1макс> Plv < Р “мин- В последнем случае в состав кода применения должен быть добавлен знак «ЕП», как определено в разработанном стандарте отрасли ОСТ 45.178. Это означает, что для этого оборудования может быть дос- тигнуто большее значение перекрываемого затухания т.е. большая про- тяженность участка оптического тракта. Еще большее число дополнительных параметров оптического стыка необходимо нормировать для волоконно-оптических систем передачи со спектральным разделением трактов (ВОСП-СР). Соответственно изменя- ется и структура кода применения, Классификация и нормирование пара- метров оптического стыка для ВОСП-СР определены в ОСТ 45.178. На рис. 5.23 приведена структурная схема участка оптического тракта ВОСП-СР (для одного направления передачи) и без промежуточных усилителей ОУз- 148
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП Рис. 5.23. Структурная схема линейного тракта ВОСП-СР В отличие от структурных схем на рис. 5.20 и 5.21 для одноканальных ВОСП, на рис.5.23 для ВОСП-СР добавляются оптический мультиплексор (ОМ) по длинам волн вместе с ОУ) на передаче и оптический демультип- лексор (ОД) вместе с ОУ2 на приеме. В соответствии со стандартом отрасли ОСТ 45.178, нормирование па- раметров оптического стыка для ВОСП-СР должно осуществляться в точ- ках оптического тракта Пд; (уровни мощности на передаче и Пр, (уровни мощности Р2'н) на приеме для каждой одноканальной ВОСП-i (i = 1,...т) и в точках оптического тракта ГПд и ГПр для ВОСП-СР (см. рис. 5.23). В настоящее время и на ближайшую перспективу на сетях связи опе- раторов России в основном будут применяться линейно-цепочечные сете- вые структуры (волоконно-оптические линии связи, ВОЛС) и кольцевые сетевые структуры (волоконно-оптические кольца связи, БОКС) с вводом- выводом оптических каналов на основе технологии ВОСП-СР. Типовые схемы реализации этих структур для одного направления передачи приве- дены на рис. 5.24 и 5.25 соответственно. В настоящее время на сетях связи России применяется в основном оборудование ВОСП-СР, интегрированное с оборудованием ЦСП СЦИ, 149
гл Глава 5 Рис. 5.24. Линейная сетевая структура ВОСП-СР (ВОЛС)
Lh Рис. 5.25 Кольцевая сетевая структура ВОСП-СР (ВОКС) Проектирование и расчет протяженности участков ЛП
Глава 5 и общей для них системой управления. Это позволяет при эксплуатации сетевых структур ВОЛС и ВОКС использовать уже разработанные в рам- ках создания транспортной сети СЦИ методы и средства контроля и управления. Однако интенсивное развитие принципов построения оптиче- ских транспортных сетей и NG-оптических технологий приведет в неда- леком будущем к появлению на рынке средств связи универсальных оп- тических платформ с возможностью транспортирования по одному опти- ческому волокну любых цифровых форматов (ATM, Gigabit Eternet, IP и т.д.) наряду с форматом STM-N (СЦИ). Это внесет существенные коррек- тивы при эксплуатации ВОСП-СР и в номенклатуру объектов технической эксплуатации (оптические каналы, оптические мультиплексные секции - ОМС, оптические секции передачи - ОСП), и в принципы контроля за качеством функционирования оптической сети. Общим для сетевых структур ВОЛС и ВОКС (см. рис. 5.22 и 5.23) яв- ляется то, что они включают: оптические мультиплексоры ввода-вывода ОМВВ, п транспондеров ТР для каждого из п оптических каналов ВОСП- СР, оптические усилители мощности на передающем конце оптического тракта ОУЬ оптические предусилители на приемном конце оптического тракта ОУ2 и линейные (промежуточные) оптические усилители ОУз в оптическом тракте. Транспондер ТР предназначен для преобразования параметров опти- ческого сигнала для его передачи в оптическом канале ВОСП-СР. Главная задача транспондера - обеспечение стабильности центральной длины волны источника излучения данного оптического канала. Помимо этого, транспондер осуществляет регенерацию сигналов. Определены два типа транспондера: -2R — с регенерацией цифрового сигнала по амплитуде и форме; -3R - с регенерацией цифрового сигнала по амплитуде, форме и так- товому (временному) положению. Для TP-2R определяется диапазон скоростей цифрового сигнала, а ТР- 3R предназначен для работы на определенной (одной) скорости передачи цифрового сигнала. Параметры транспондера определяются на каждом из его 4 типов оп- тических стыков: A, (i = 1, и) - вход со стороны станции; Б; (i = 1, и ) — выход в сторону станции; Пд, (i = 1, п ) - выход в сторону линии; Пр, (i = 1, п ) - вход со стороны линии. 152
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП В составе оборудования ВОСП-СР могут отсутствовать транспондеры. В этом случае оптические входы Пд, и выходы Пр, подключаются, соот- ветственно к выходам и входам передатчиков и приемников ВОСП. Параметры оптических усилителей определены в точках нормирова- ния оптического тракта: ГПд — выход ОУ 1; ГПр - вход ОУ2; Пд' - выход ОУ3; Пр' - вход ОУ3. Сетевая структура ВОЛС (см. пис. 5.23) включает в себя оконечные оптический мультиплексор ОМ и оптический демультиплексор ОД. Про- тяженность ВОЛС между ОМ и ОД определяет длину регенерационной секции ВОСП-СР (для цифрового формата STM-N это совпадает с реге- нерационной секцией СЦИ). В общем случае регенерационная секция ВОСП-СР может состоять из одного или нескольких элементарных ка- бельных участков ЭКУ. Число ЭКУ на единицу больше числа промежу- точных усилителей ОУ3. В зависимости от протяженности ЭКУ на входе и выходе ОМВВ могут (см. рис. 5.24) или не могут (см. рис. 5.23) приме- няться соответственно ОУ2 и ОУ|. В терминологии, принятой для оптической транспортной сети, т.е. для будущих универсальных оптических платформ на базе ВОСП-СР, ЭКУ определяют как оптическую секцию передачи ОСП, а участок ВОЛС/ВОКС между соседними станциями, в которых установлены ОМ/ОД или ОМВВ, определяют как оптическую мультиплексную секцию ОМС. Протяженность же прозрачного оптического канала определяют между оптическими стыками Пд,- и Пр, (см. рис. 5.23 и 5.24). В оборудовании ВОСП-СР может использовать технологии: - CWDM (Corse WDM) — неплотное спектральное разделение, при ко- тором канальный промежуток превышает 20 нм; - DWDM (Dense WDM) - плотное спекгрг ,ьное, при котором каналь- ный промежуток равен 0,4; 0,8 или 1,6 нм; - UWDM (Ultra Dense WDM) - сверхплотное спектральное разделе- ние, при котором канальный промежуток не превышает 0,2 нм. Определены также диапазоны длин волн, используемых для передачи оптических сигналов: - О (original band) — от 1260 до 1360 нм; - Е (extended band) - от 1360 до 1460 нм; - S (short wavelength band) - от 1460 до 1530 нм; - С (conventional band) - от 1530 до 1565 нм; - L (long wave length band) - от 1565 до 1625 нм; 153
Глава 5 — U (ultra long wave length band) - от 1625 до 1675 нм. Система ВОСП-СР в основном нормируется по параметрам оптиче- ского стыка на входах и выходах в соответствии с ОСТ 45.104 и первой частью ОСТ 45.178 для одноканальных ВОСП. К нормируемым парамет- рам для каждого оптического канала дополнительно относятся: - центральная частота (длина волны) оптического канала; - расстояние между оптическими каналами; - отклонение центральной частоты оптического канала; - ширина линии излучения лазера. Кроме того, к нормируемым параметрам оптического стыка на грани- цах ЭКУ (они являются общими для всех оптических каналов) добавля- ются также: - отношение оптических сигнал-шум в каждом оптическом канале; - суммарная мощность оптического излучения, вводимая в ОВ; — перекрываемое затухание; — суммарная дисперсия; - оптическая переходная помеха между оптическими каналами; — максимум различия мощности в оптических каналах. Центральная частота (длина волны) оптического канала определяет- ся как центральная частота (длина волны) спектра оптического сигнала соответствующего оптического канала. Расстояние между оптическими каналами определяется как раз- ность между центральными частотами оптических каналов. Отклонение центральной частоты оптического канала определяется как разность между номинальной и действительной центральными часто- тами оптического канала. При этом во внимание принимаются все про- цессы, ведущие к изменению частоты источника излучения при соответ- ствующей скорости передачи сигнала в оптическом канале. К таким про- цессам относятся: - импульсное смещение частоты источника излучения (чирп-эффект); — влияние скорости передачи информационного сигнала; — эффект расширения спектра сигнала за счет самомодуляции фазы; - влияние температуры и старения. Импульсным смещением частоты источника излучения называет- ся изменение центральной частоты спектра источника излучения во время действия импульса, модулирующего ток накачки лазера. Самомодуляция фазы - модуляция фазы оптического сигнала, вы- званная нелинейными эффектами в оптическом волокне при больших зна- чениях мощности оптического сигнала. Ширина линии излучения лазера - ширина спектра оптического из- 154
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП лучения при постоянной величине тока накачки лазера. Отношение оптических сигнал-шум в каждом оптическом канале в точках ГПд и Пд' определяется как отношение средней мощности оптиче- ского сигнала к средней мощности оптического шума в полосе частот оптического сигнала соответствующего оптического канала. Перекрываемое затухание между точками ГПд и ГПр, ГПд и Пр', Пд' и Пр', Пд' и ГПр определяется как предельное значение затухания оптического излучения на соответствующем ЭКУ, при котором обеспечи- вается значение коэффициента ошибок не более 1Х1СГ12. Суммарной дисперсией между точками ГПд и ГПр считается сумма хроматической и поляризационной модовых дисперсий. Суммарная мощность оптического излучения в точках ГПд и Пд' - средняя мощности оптического излучения в точках ГПд и Пд' при пере- даче спектрально уплотненных оптических каналов. Оптическая переходная помеха между оптическими каналами в точ- ках ГПд и ГПр определяется в каждом оптическом канале как отношение средней мощности оптического сигнала из остальных оптических каналов к средней мощности оптического сигнала данного канала в полосе частот соответствующего оптического канала. Максимум различия мощности в оптических каналах в точках ГПд и Пд', ГПр и Пр' определяется как разность между наибольшим и наимень- шим значениями средней мощности оптических сигналов в оптических каналах. Нормирование отношения оптических сигнал-шум осуществляется, исходя из того, чтобы привносимый в оптический тракт на участке реге- нерации ВОСП-СР из-за применения ОУ дополнительный шум не умень- шал это отношение ниже 20 дБ. Для обеспечения коэффициента ошибок не более 1012 при регенерации цифровой последовательности, как показа- но в Рекомендации МСЭ-Т G.663, достаточно обеспечения величины от- ношения оптических сигнал-шум на входе приемника 13 дБ. Запас в 7 дБ вводится для компенсации возможных дополнительных потерь, связанных со спецификой работы ВОСП-СР, которые, в Рекомендациях МСЭ-Т пока еще не нормированы. В связи с этим величина отношения оптических сигнал-шум определяется в ОСТ 45.178 нижеследующими выражениями на выходе ОУ передачи после ОМ: 19+х+ 101g эс; и на выходе k-ro промежуточного ОУ: 19 + х - к + 101g Х , к + 1 155
Глава 5 где х — число ЭКУ на участке регенерации ВОСП-СР. В ОСТ 45.178 не допускается превышение суммарной мощности опти- ческого излучения (РСум). вводимого в ОВ, выше класса опасности ЗВ, что составляет для длины волны А =1,55 мкм величину +27 дБм или 500 мВт. Это определяет и верхний предел для мощности оптического излучения в каждом оптическом канале (Ркан) на входе ВОСП-СР: Лсан ' Лум ~ 101g tn, где т - число оптических каналов. Параметры ОМ/ДМ и ОУ, определяющие специфику технологическо- го решения не нормируются в ОСТ 45.178. Это определяется изготовите- лем аппаратуры. Главное - соблюдение поперечной совместимости по входам и выходам системы ВОСП-СР. С этой целью в ОСТ 45.178 клас- сифицируется оптический стык по коду применения ВОСП-СР в соответ- ствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.692, определяющей число и протяжен- ность ЭКУ, число оптических каналов и тип ОВ. Код применения имеет следующий вид: «ЦИФРОВОЙ СИМВОЛ - ТИП ПРИМЕНЕНИЯ - ЦИФРОВОЙ СИМВОЛ - УРОВЕНЬ STM - ЦИФРОВОЙ СИМВОЛ», (например: nWx-N.z), где ПЕРВЫЙ ЦИФРОВОЙ СИМВОЛ (п) - указывает максимальное чис- ло используемых длин волн (оптических каналов) в рабочем диапазоне окна прозрачности 1,55 мкм; ТИП ПРИМЕНЕНИЯ (МО обозначается: Д (L) - для длинного ЭКУ (long haul); О (V) - для очень длинного ЭКУ (very long haul); С (СТ) - для сверхдлинного ЭКУ (ultra long haul); ВТОРОЙ ЦИФРОВОЙ СИМВОЛ (х) - указывает максимальное число ЭКУ, если х = 1, то в составе главного оптического тракта отсутствуют промежуточ- ные усилители; УРОВЕНЬ STM - обозначается N = 4, 16 и 64; ТРЕТИЙ ЦИФРОВОЙ СИМВОЛ (z) - указывает тип оптического кабеля: z = 2 - с ОВ SMF (Рек. МСЭ-Т G. 652); z = 3 - с ОВ DSSMF (Рек. МСЭ-Т G.653); z = 5 - с ОВ NZDSSMF (Рек. МСЭ-Т G.655). Значения наиболее важных для проектирования параметров оптиче- ского стыка ВОСП-СР в точках нормирования Пд, приведены в табл. П1.8, П1.12, а в точках нормирования Пр, - в табл. П1.9. Значения пара- метров оптических стыков в точках нормирования ГПд (MPI-S) и Пд' (S') приведены в табл. П1.10, а в точках нормирования ГПр (MPI-R) и Пр' (R') - в табл. П1.11. В настоящее время во всем мире наблюдается повсеместная фотониза- 156
Проектирование и расчет протяженности участков ЛП ция волоконно-оптических средств связи, охватывающая как транспорт- ную сеть, так и сети доступа. Сущность фотонизации заключается в том, что на физическом уровне во всех звеньях цепи передачи исключается преобразование типа фотон- электрон и электрон-фотон. Это дает возможность, во-первых, на не- сколько порядков увеличить скорость передачи сигнала. Во-вторых, за счет снижения собственных шумов значительно увеличить протяженность участка линии передачи между соседними промежуточными пунктами. В-третьих, существенно повысить технико-экономические показатели оборудования и его надежность в результате исключения электронно- оптических преобразователей. Реализация преимуществ фотонизации приводит к изменению сетевых структур, в частности принципов коммутации и маршрутизации сигналов. Для реализации транспортной системы, которая выполняет функции кросс-коннекции (кроссовых соединений, оперативного переключения) и мультиплексирования ввода-вывода, предлагается много технологий. Особый интерес представляет собой сеть, в которой применяется мар- шрутизация по длине волны, многократное использование длин волн, па- кетное переключение с многократными пересылками сигнала. В этом случае оптический транспортный узел может состоять из оптического кросс-коннектора и оптического мультиплексора ввода-вывода. Каждая станция доступа оптической транспортной сети (ОТС) преобразует сигна- лы, полученные от пользователей, в соответствующий оптический формат и передает эти сигналы на транспортный узел. Различные аспекты созда- ния ОТС (OTN - Optical Transport Network), включая архитектуру, управ- ление и характеристики оборудования, изложены в Рекомендациях МСЭ-Т: G.664, 671, 694.1, 694.2, 709/Y.1331, 7715/Y.1706, 798, 8080/Y.1304, 8251, 8251,872, 874, 874.1,959.1. С учетом динамики формирования ОТС в Рекомендации МСЭ-Т G.959.1 вводится понятие пред-ОТС, характеризующее транспортную сеть на стадии, предшествующей созданию ОТС. В ходе эволюции транс- портной сети в направлении к ОТС первоначально предусматривается формирование островов ОТС в пределах одиночных административных доменов (в пределах сетей отдельных операторов). Взаимодействие меж- ду островами ОТС и фрагментами транспортной сети на базе ПЦИ и СЦИ при этом предусматривается через упрощенный тип междоменного опти- ческого стыка (IrDI - Inter Domain Interface), который называется стыком пред-ОТС и обозначается в коде применения символом «Р». Код применения в этом случае имеет следующую структуру: Рп Wx-ytz. 157
Глава 5 В коде применения используются следующие обозначения. Р - обозначает стык пред-ОТС; п - указывает максимальное число ис- пользуемых длин волн (оптических каналов); W — обозначает протяжен- ность/затухание линии (элементарного кабельного участка): VSR (very short reach) — линия сверхкороткой протяженности, I (intra-office) — линия внутриобъектовая (затухание до 7 дБ), S (short haul) — линия малой протяжен- ности (до 11 дБ), L (long haul) - линия большой протяженности (до 22 дБ), V (very long-haul) - линия очень большой протяженности (до 33 дБ); х - указывает число усилительных участков; у - определяет максимальную скорость передачи оптического компонентного сигнала: 1 - сигнал NRZ со скоростью передачи 2,5 Гбит/с, 2 - сигнал NRZ со скоростью передачи 10 Гбит/с, 3 — сигнал NRZ со скоростью передачи 40 Гбит/с, 7 - сигнал RZ со скоростью передачи 40 Гбит/с; t — определяет конфигурацию системы, а именно: А — наличие усилителя передачи (ОУ0 и усилителя приема (ОУг), В — наличие только усилителя передачи, С - наличие только усили- теля приема, D — указывает на отсутствие усилителей; z — определяет тип источника излучения и тип оптического кабеля: 1 — источник на 1310 нм и одномодовый кабель со стандартным волокном (Рекомендация МСЭ-Т G.652), 2 — источник на 1550 нм и одномодовый кабель со стандартным волокном (Рекомендация МСЭ-Т G.652), 3 — источник на 1550 нм и одно- модовый кабель с волокном со смещенной дисперсией (Рекомендация МСЭ-Т G.653), 5 — источник на 1550 нм и одномодовый кабель с волок- ном с ненулевой смещенной дисперсией (Рекомендация МСЭ-Т G.655). Двунаправленная система обозначается дополнительной буквой В, располагающейся перед кодом применения. Таким образом, для системы передачи в оптической транспортной сети (ОТС) код применения будет иметь вид: BnWx-ytz- 158
Часть IL ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ЦСП
Глава 6. Основные положения по организации технической эксплуатации и управления 6.1. Организация процесса технической эксплуатации Современные многоканальные телекоммуникационные системы отли- чаются многофункциональностью оборудования (генерация и преобразо- вание сигналов, их фильтрация и усиление, коррекция и регенерация и др.), наличием большого число взаимосвязанных элементов и устройств, сложностью и разными уровнями качества их функционирования. Отказы одного или даже нескольких элементов в тех или иных узлах систем пере- дачи не приводят к потере работоспособности системы в целом, а лишь снижает эффективность и качество функционирования. Усложнение оборудования систем передачи (СП), рост их пропускной способности, увеличение числа каналов и трактов, исчисляющихся сотня- ми тысяч, внедрение в механизм их функционирования информационных технологий определяют требования к организации их эксплуатации. Слово эксплуатация означает использование или извлечение выгоды из чего-либо (в самом широком смысле означает систематическое исполь- зование человеком производительных сил для каких-либо практических целей, удовлетворяющих определенным потребностям и требованиям). Эксплуатация — стадия жизненного цикла СП, включающая в себя монтаж и настройку оборудования СП, использование его по назначению, профи- лактическое техническое обслуживание, восстановление его после отка- зов и ремонт. Совокупность организационно-технических мероприятий и информационно-программных средств, направленных на достижение максимального эффекта от функционирования оборудования систем и линий передачи на этой стадии жизненного цикла, образует систему тех- нической эксплуатации (ТЭ). Процесс эксплуатации осуществляется че- ловеком путем прямого или косвенного воздействия на объект техниче- ской эксплуатации (ОТЭ). В процессе ТЭ оборудования осуществляется множество эксплуатационных операций, которые выполняются обслужи- вающим или, техническим, персоналом. Процесс ТЭ, его закономерности, характеристики, методы организа- ции и осуществления являются предметом изучения такой области науки. 160
Организация технической эксплуатации и управления как теория эксплуатации. Теория ТЭ как наука возникла на основе един- ства теории надежности и массового обслуживания, достижений в облас- ти информационных технологий и эргономики. Применительно к СП тео- рия эксплуатации решает задачи оптимизации работ по приведению обо- рудования в рабочее состояние, достижения максимальных значений по- казателей качества функционирования: коэффициента готовности, коэф- фициента исправного действия, коэффициента технического использова- ния. Она определяет влияние дестабилизирующих факторов (окружающей среды, различного вида излучений и механических воздействий, электри- ческих нагрузок, процессов старения и износа и т. п.) на технические ха- рактеристики и параметры оборудования систем и линий передачи и ор- ганизованных на их основе каналов и трактов. Теория ТЭ позволяет опре- делить оптимальные условия функционирования, оценить эффективность рекомендованных мероприятий по его техническому обслуживанию, оп- ределить эксплуатационно-технические параметры по статистическим данным, обоснованно выбрать эксплуатационные мероприятия и реализо- вать предложения по повышению показателей надежности. Основными понятиями теории ТЭ являются: • условия эксплуатации - совокупность факторов, действующих на оборудование СП. К условиям эксплуатации относятся: климатические условия, механические и электрические нагрузки, квалификация обслужи- вающего персонала, метрологическое обеспечение, состояние запасных частей и приборов (ЗИП) и т. д.; • режим работы — совокупность значений эксплуатационных пара- метров оборудования СП при использовании его по назначению. К режи- мам работы относятся: загрузка групповых и линейных трактов сигналами различных видов сообщений; выделение, переприем и транзит цифровых потоков различных иерархий; условия работы регенерационных пунктов, система резервирования трактов и секций и др.; . средства эксплуатации - совокупность сооружений, технических устройств, контрольно-измерительной аппаратуры, запасных блоков и узлов аппаратуры, эксплуатационных материалов и инструментов, необ- ходимых для эксплуатации оборудования СП и его элементов; . техническое обслуживание (ТО) — комплекс операций по поддержа- нию работоспособности или исправности ОТЭ при его использовании по назначению в течение всего срока службы. Техническая эксплуатация (ТЭ) - основной вид производственной дея- тельности предприятий электросвязи, реализуемый через систему техниче- ской эксплуатации. ТЭ сети отдельного оператора представляет собой сово- купность методов и алгоритмов технического обслуживания (ТО), которые 11 - 8184 161
Глава 6 обеспечивают организацию и поддержание в требуемых пределах установ- ленных норм любого объекта технической эксплуатации (ОТЭ). Основной целью технической эксплуатации является минимизация как случаев возникновения, так и влияния отказов с тем, чтобы в случае отка- за: надлежащий персонал мог быть направлен в надлежащее место с со- ответствующим оборудованием, имея надлежащую информацию, для проведения в надлежащее время надлежащих работ. Техническая эксплуатация производится при: - вводе в эксплуатацию (паспортизация); — поддержании в состоянии исправности в процессе эксплуатации (техническое обслуживание); — восстановлении работоспособности (ремонтно-настроечные и ре- монтно-восстановительные работы). Процесс технической эксплуатации включает в себя: — измерение рабочих характеристик; — обнаружение отказов; — сигнализацию об отказах и рабочих характеристиках; — резервирование; — восстановление работоспособности; — проверку (после восстановления). К ОТЭ относятся технические средства электросвязи, являющиеся со- ставной частью соединения в трактах и каналах передачи и имеющие стык ТЭ для обмена сигналами контроля и управления. Объект технической эксплуатации предназначен для выполнения определенных функций меж- ду стыками передачи (рис. 6.1). Результаты анализа рабочих характеристик ОТЭ, контролируемых встроенными устройствами эксплуатационного контроля, сообщаются по Стык приема Объект технической эксплуатации Стык передачи Стык технической эксплуатации Информация технической эксплуатации Запрос технической эксплуатации Рис. 6.1. Объект технической эксплуатации предназначен для выполнения опре- деленных функций между стыками передачи 162
Организация технической эксплуатации и управления стыку технической эксплуатации, либо автоматически после возникнове- ния отказа или ухудшения качества функционирования, либо по запросу об информации технической эксплуатации. Рекомендуются следующие методы ТО: • профилактическое техническое обслуживание (ПТО), выполняе- мое через определенные временные интервалы или в соответствии с зара- нее установленными критериями и направленное на своевременное пре- дупреждение возможности появления отказа или ухудшения функциони- рования ОТЭ; • корректирующее техническое обслуживание (КТО), выполняемое после обнаружения состояния неработоспособности ОТЭ и направленное на его восстановление в состояние, когда параметры качества ОТЭ нахо- дятся в пределах установленных допусков; • управляемое техническое обслуживание (УТО), выполняемое пу- тем систематического применения методов анализа состояния ОТЭ с ис- пользованием средств контроля рабочими характеристиками ОТЭ, управ- ления качеством передачи и устранением неисправностей и направленное на сведение к минимуму профилактического технического обслуживания и сокращение корректирующего технического обслуживания. Профилактическое техническое обслуживание включает: - периодический эксплуатационный контроль; - плановые измерения рабочих характеристик и РНР; - плановую замену компонентов аппаратуры; - текущее обслуживание оборудования и аппаратуры. Корректирующее техническое обслуживание включает: - непрерывный эксплуатационный контроль; - эпизодический эксплуатационный контроль; - оперативно-технический контроль; -РВРиРНР; - измерение рабочих характеристик. Управляемое техническое обслуживание включает: - непрерывный эксплуатационный контроль; - оперативно-технический контроль; - операции управления и переключения на резерв. Для аналоговых систем передачи и первых поколений коммутацион- ных станций традиционно в основном применяется ПТО, позволяющее своевременно обнаруживать и устранять скрытые отказы в процессе про- филактических проверок, проводимых с прекращением связи. Эффектив- ность ПТО повышается при оптимизации величины периода между про- филактическими проверками по минимуму потерь рабочего времени либо !!• 163
Глава 6 по минимуму затрат. В процессе профилактических проверок могут быть обнаружены и устранены и намечающиеся явные отказы. Для ЦСП наиболее предпочтительным уже является КТО, поскольку для них характерно обнаружение отказов без прекращения связи по коэф- фициенту ошибок (или показателям ошибок). КТО сводится к минимиза- ции задержки технического обслуживания - периода времени между оп- ределением места отказа и началом работ по восстановлению. Это дости- гается применением оптимальной стратегии восстановления, особенно эффективной для ЦСП на оптическом кабеле. Для КТО характерно то, что работы, связанные с устранением отказа (восстановление), проводятся с прекращением связи. На современном этапе развития средств электросвязи и сети управле- ния электросвязью доминирующее значение приобретает УТО, которое по сравнению с ПТО и КТО позволяет обнаружить и устранить намечаю- щийся отказ, а в ряде случаев осуществить и восстановление без прекра- щения связи. Современные средства электросвязи практически ориенти- рованы именно на применение УТО и во взаимодействии со средствами сети управления электросвязью обеспечивают техническую эксплуатацию на новом качественном уровне. Наряду с ОТЭ определяются также вспомогательные объекты техни- ческой эксплуатации (ВОТЭ), не выполняющие непосредственно функ- цию передачи сообщений (устройства обнаружения отказов, передачи служебных сигналов, аварийной сигнализации, сопряжение с внешней системой контроля и управления). Один или несколько ОТЭ с одним или несколькими ВОТЭ составляют элемент сети, или сетевой элемент (СЭ). Для современных средств элек- тросвязи, ТЭ которых основана на применении УТО, ОТЭ, входящие в состав СЭ, являются по существу управляемыми объектами. СЭ наряду с функциями электросвязи выполняет функции формирования и обмена сигналами управления и контроля с другими СЭ и сетью управления элек- тросвязью (СУЭ). Эксплуатационный контроль представляет собой процесс определе- ния соответствия ОТЭ установленным требованиям в процессе их ТЭ. Оценка качества функционирования ОТЭ, осуществляемая при экс- плуатационном контроле, обеспечивает определение соответствия рабо- чих характеристик ОТЭ действующим нормам и нахождение ОТЭ с на- рушением функционирования и отклонениями рабочих характеристик от действующих норм. Для классификации отказов используются определения аномалии и дефекта. 164
Организация технической эксплуатации и управления Аномалия — это расхождение между текущим значением и требуемым значением параметра объекта. Аномалия может влиять или не влиять на способность объекта выполнять требуемую функцию. Дефектом считается ограниченный перерыв способности объекта вы- полнять требуемую функцию. Он может требовать или не требовать дейст- вий по ТЭ в зависимости от оценки результатов дополнительного анализа. Последовательные аномалии, вызывающие уменьшение способности ОТЭ выполнять требуемую функцию, рассматривают с .я в качестве дефекта. Эксплуатационный контроль производится с помощью средств экс- плуатационного контроля, включающих устройства встроенного контроля и программно-технические средства, входящие в состав ОТЭ, либо авто- номные средства измерений, в том числе устройства, обеспечивающие автоматизацию измерений и регистрацию их результатов. Эксплуатационный контроль подразделяется на непрерывный, перио- дический и эпизодический. Непрерывный контроль - вид эксплуатационного контроля, проводи- мого непрерывно или путем опроса соответствующего числа параметров с целью оперативного определения характера и места неисправности ОТЭ. Непрерывный эксплуатационный контроль сети является процессом, при котором аномалии и дефекты, обнаруженные в ОТЭ, анализируются и проверяются. Этот анализ может быть внутренним или внешним относи- тельно ОТЭ. В случае внешнего он может выполняться либо местными, либо централизованными средствами ТЭ. Контроль состоит из трех непрерывно и совместно проводимых про- цессов: 1) процесс контроля для выявления аномалий (кратковременный период); 2) процесс контроля для выявления дефектов (среднесрочный период); 3) процесс контроля для выявления ухудшенного качества (долговре- менный период). Каждый процесс сопровождают определенные данные, то есть соб- ранные данные об аномалиях и собранные данные о дефектах. Процессы контроля за аномалиями и дефектами соответственно указывают на воз- никновение состояния аномалии или дефекта. Процесс контроля за ухуд- шением качества оценивает уровень качества ОТЭ и решает, является ли качество нормальным, ухудшенным или неприемлемым. Эти уровни ка- чества определяются на основе полученных и проанализированных дан- ных об аномалиях и дефектах за заданный интервал времени. Пороги, разделяющие ухудшенные и неприемлемые пределы качества, и период наблюдения определяются для каждого дефекта и подтвержденного со- стояния неработоспособности или пакета аномалий и дефектов, а также 165
Глава б для каждого типа ОТЭ. Индикация ухудшенного или неприемлемого зна- чения рабочих параметров выдается каждый раз при превышении опреде- ленного порога. Этот процесс показан на рис. 6.2. Все сигналы первичной информации от различных датчиков либо пе- редаются от каждого ОТЭ в блок обработки, либо обрабатываются на месте. Показатели рабочих характеристик определяются на основе этой информации. Каждый из показателей рабочих характеристик, называемых показателями ошибок ES и SES (см. § 4), обрабатывается отдельно, чтобы рассчитать величину качества показателя работы ОТЭ. Процесс контроля для обнаружения неправильно- го функцио- нирования Рис. 6.2. Процесс обнаружения неправильного функционирования ОТЭ 166
Организация технической эксплуатации и управления Периодический контроль — вид эксплуатационного контроля, прово- димого по заранее намеченному плану или программе с помощью средств эксплуатационного контроля. Эпизодический контроль — вид эксплуатационного контроля, прово- димого с помощью средств эксплуатационного контроля: - по мере необходимости; - при отклонении отдельных параметров трактов и каналов передачи от норм; - по заявкам вторичных сетей и других потребителей; - в процессе и после ремонтно-восстановительных работ. Периодический и эпизодический контроль проводится на основании методик проверки нормируемых параметров (рабочих характеристик) и определения места неисправностей, имеющихся в действующих инст- рукциях по эксплуатации и настройке, указаниях по проведению измере- ний и других действующих нормативных документах. Исходя из этих до- кументов, определяются перечень контролируемых параметров и перио- дичность контроля (при составлении планов измерений), значения пара- метров и необходимые (допустимые) технические средства. Выбор контролируемых параметров ОТЭ. Системы передачи, типовые каналы и тракты как контролируемые объекты (КО) представляет собой сложную систему, имеющую множество параметров и характеристик. Па- раметры ОТЭ характеризуются: - номинальным значением и границами допусков (допуск - установ- ленные расчетным или опытным путем границы для значений параметра, при которых КО способен выполнять заданные функции в течение тре- буемого времени при заданных условиях эксплуатации); - зависимостью от внешних условий (температуры, влажности, запы- ленности, вибраций и т. п.); - требуемой точностью измерений; - закономерностями изменения во времени в период соответствующей стадии эксплуатации; - функционал! ной зависимостью от других величин и процессов. Для удобства анализа параметры классифицируются по различным признакам. По способу определения различают параметры: - выраженные электрическими величинами и оцениваемые прямыми измерениями (мощность, напряжение, ток, уровень передачи); - измеряемые косвенным путем (остаточное затухание или его откло- нения, коэффициент ошибок, фазовые дрожания); - неэлектрические величины, измерения которых и передача на расстоя- 167
Глава 6 ние требуют предварительного преобразования (мощность оптического излу- чения, давление воздуха в кабеле, температура и влажность в НРП); — оцениваемые визуально (параметры, проверяемые световыми инди- каторами). З аметим, что более 80...90 % параметров ЦСП относятся к первой группе. По значимости параметры могут быть: • определяющими — их контроль позволяет оценить общую работоспо- собность ОТЭ. Параметры, используемые совместно с определяющими для локализации неисправности, называются вспомогательными-, • прогнозирующими - содержат информацию, необходимую для про- гноза технического состояния ОТЭ; • аварийными — часть определяющих параметров, по которым судят о приближении аварийного режима в работе ОТЭ; В зависимости от степени информативности различают параметры: - выходных функций ОТЭ, имеющие самую высокую степень обобще- ния информации о его работоспособности (к ним относят определяющие параметры); - элементов ОТЭ, имеющие самую низкую степень обобщения (обыч- но это вспомогательные параметры). При выборе контролируемых параметров следует учитывать: - степень влияния параметров на эффективность функционирования ОТЭ; - величины отклонений параметров от номинальных значений; - законы распределения контролируемых параметров; - независимость (отсутствие корреляции) или степень корреляции па- раметров; - стоимость контроля, т. е. условные затраты по всему комплексу фак- торов для обеспечения проведения данного вида контроля или измерения. К настоящему времени разработан ряд методов, позволяющих опреде- лить перечень и оптимальное число контролируемых параметров. Методы основаны на разработке математических моделей КО путем аналитического и статистического их описаний. В качестве примера рассмотрим метод ста- тистической оптимизации по критерию максимальной вероятности отказа параметра, основанный на построении физической модели ОТЭ. Метод можно условно разделить на три этапа. На первом этапе произ- водятся исследование и анализ работы функциональных узлов аппаратуры и системы передачи в целом, устанавливаются зависимости выходных сигналов от входных, а также от внутренних и внешних помех, определя- ется взаимная связь узлов ОТЭ и их параметров, выбирается исходное число контролируемых параметров. 168
Организация технической эксплуатации и управления Степень связи между параметрами h, и hj видна из выражения для пре- дельного значения коэффициента корреляции: где /г, и tij - число вспомогательных параметров, влияющих на параметры hi и hf, по6ш - число вспомогательных параметров, общих для параметров ht и hj. Исходное число параметров выбирается таким образом, чтобы кон- тролем были охвачены все элементы системы. Достаточность исходных параметров проверяется расчетом полноты контроля по формуле П=МК!М, где Мк - число элементов ОТЭ, охваченных контролем; М - общее число элементов ОТЭ. Здесь под элементом ОГЭ понимаются отдельные уст- ройств, функциональные узлы, аппаратура, канал или тракт. На втором этапе рассчитывается вероятность отказа элементов ОТЭ. На основе полученных данных и результатов работы первого этапа со- ставляется физическая модель КО. В зависимости от задач и глубины кон- троля в некоторых случаях физическая модель КО может совпадать с его структурной схемой, функциональной и даже принципиальной схемой. Если состояние какого-либо узла (аппаратуры) характеризуется несколь- кими параметрами, то он условно делится на некоторое количество ак групп (по числу характеризующих параметров). Следовательно, состояние каждой группы ак характеризуется одним обобщенным параметром hu = Fk(cti), где а, - подмножество вспомогательных параметров, характеризующих узлы группы ак. Отклонение параметра от номинального значения вычисляется по формуле ^dF. i dai где т - количество составляющих параметра hki. Наличие в этой формуле разнополярных слагаемых может привести к взаимной компенсации отклонений параметров подмножества а,. Благо- даря этому параметр hk! может иметь номинальное значение даже при вы- ходе некоторых Да, за пределы допусков. 169
Глава 6 На третьем этапе рассчитываются вероятности отказа каждой группы ак, по максимальной из них выбираются контролируемые параметры и устанавливается очередность их проверки. Оперативно-технический контроль на первичной сети оператора связи - это процесс определения соответствия обобщенным оценкам состояния нижеследующих ОТЭ, именуемых контролируемыми объектами (КО): • сетевых узлов (станций) - КО - СУ (СС); • линий передачи - КО - ЛП; • линейных трактов для ЦСП ПЦИ и мультиплексных и регенерацион- ных секций для ЦСП СЦИ - КО - ЛТ; . сетевых трактов для ЦСП ПЦИ, трактов виртуальных контейнеров для ЦСП СЦИ и их участков - КО - СТ (УСТ); • каналов передачи - КО - КП. Для современных ЦСП определение обобщенных оценок состояния должно осуществляться для всех ОТЭ. КО (ОТЭ для современных ЦСП) характеризуются следующими обоб- щенными оценками состояния: НОРМА — параметры качества и элементы КО находятся в пределах установленных допусков (приемлемое качество); ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — параметры качества находятся в пределах ус- тановленных допусков, а параметры элементов КО, режим и условия ра- боты свидетельствуют о повышенной возможности отказа КО (приемле- мое качество); ПОВРЕЖДЕНИЕ - параметры качества вышли за пределы установ- ленных допусков в результате нарушения режима КО или наличия неис- правности в нем, однако КО сохраняет состояние работоспособности (ухудшенное качество); АВАРИЯ — параметры качества вышли за пределы установленных до- пусков в результате нарушения режима КО или наличия неисправности в нем, вследствие чего наблюдается отказ КО (неприемлемое качество). Оперативно-технический контроль осуществляется непрерывно без вывода КО (ОТЭ для современных ЦСП) из эксплуатации. Сообщения о состояниях КО типа НОРМА, ПОВРЕЖДЕНИЕ и АВАРИЯ передаются в систему управления (СУЭ или СОТУ). Линия передачи КО — ЛП разбивается на участки ЛП (УЛП), заклю- ченные между промежуточными пунктами, где оканчиваются линейные тракты или выделяются сетевые тракты, а также между промежуточными и оконечными пунктами. Линейный тракт для ЦСП ПЦИ - КО - ЛТ разбивается на участки (УЛТ), заключенные между пунктами выделения сетевых трактов или 170
Организация технической эксплуатации и управления пунктами выделения и оконечными пунктами. Неисправный участок КО - ЛП. КО - ЛТ, КО - СТ (УЛП, УЛТ, УСТ) определяется в ЦТЭ или СОТО путем анализа информации об изменении состояния КО. На рис. 6.3 показан процесс обработки информации ТЭ об ОТЭ, начиная с процесса контроля для обнаружения неправильного функционирования. Информационный сигнал ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ и сигналы аварийной ин- формации ПОВРЕЖДЕНИЕ и АВАРИЯ могут выдаваться или не выда- ваться в ОТЭ. Когда сигнал выдается за пределами ОТЭ, процесс обра- ботки аварийной информации может объединять сигналы СИАС или СУОП, а также сообщения от других источников (например, от других ОТЭ, о времени суток, об интенсивности нагрузки и т.д.) с выходными данными от процесса контроля за плохим функционированием, чтобы ре- шить, должны ли выдаваться аварийные или информационные сигналы ТЭ. СИАС (сигнал индикации аварийного состояния) - сигнал, связанный с неработоспособным ОТЭ и передаваемый в пораженном направлении, в качестве замены рабочего сигнала, и указывающий другим работоспособ- ным ОТЭ, что отказ идентифицирован и что другие аварийные сигналы ТЭ, являющиеся следствием этого отказа, должны быть блокированы. СУОП (сигнал указания об отка ie на предшествующем участке) - сиг- нал, указывающий, что отказ произошел на участке, предшествующем по САС АВАРИЯ ПОВРЕЖДЕНИЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Рис. 6.3. Процесс обработки информации ТЭ об ОТЭ 171
Глава 6 приему данному пункту, и поэтому какие-либо действия по ТЭ не ини- циируются. Когда принят СИАС или СУОП, от ОТЭ может потребоваться выдача САС. Сигнал аварии службы САС — сигнал, выдаваемый ОТЭ. в которых на- чинается и/или заканчивается предоставление услуги, чтобы показать, что данный вид услуги более не предоставляется. САС должен выдаваться, когда величина рабочего параметра снижается ниже значения, требуемого данной службой. Это значение может совпадать с тем значением, при ко- тором также выдается сигнал АВАРИЯ. Сообщение об отказе, передаваемое по стыку ТЭ (см. рис. 6.1), ис- пользуется при определении отказавшего ОТЭ. Информация ТЭ может быть предоставлена либо на месте, либо дистанционно через систему сбо- ра аварийных сигналов. Сигналы аварийной информации могут быть представлены в виде: - индикации на стыке стоечной аварийной сигнализации; — сообщения аварийной сигнализации на стыках типа F и Q (см. § 6.2). 6.2. Организация систем технической эксплуатации и управления Система технической эксплуатации (СТЭ), как совокупность методов и алгоритмов технического обслуживания ОТЭ, программно-технических средств и технического персонала должна обеспечить функционирование ОТЭ с требуемыми показателями качества и эффективности. Роль технического персонала в СТЭ состоит в следующем: — обеспечение бесперебойной и высококачественной работы оборудо- вания СП во всем его многообразии; - передача всех видов сообщений с установленным качеством; - содержание аппаратуры систем и линий передачи, каналов, трактов и соответствующих им сервисных устройств в исправном состоянии и в пределах норм и требований к параметрам и характеристикам, уста- новленных нормативно-технической документацией (НТД); — совершенствование метрологического обеспечения всего эксплуата- ционного процесса; — проведение мероприятий по защите линий передачи и линейных трактов от внешних воздействий, взаимных и внешних влияний; — локализация и оперативное устранение аварий, отказов, поврежде- ний, возникающих в оборудовании систем и линий передачи; - организация и проведение работ по паспортизации оборудования, 172
Организация технической эксплуатации и управления каналов, трактов в соответствии с действующими положениями, нормами и инструкциями; - определение эксплуатационных характеристик и показателей, позво- ляющих количественно оценить качество ТЭ объекта; - обоснованное определение объема и содержания мероприятий, про- водимых на различных этапах ТЭ; - внедрение новых технологических приемов и методов в техническом и профилактическом обслуживании ОТЭ; - исследование факторов, снижающих эффективность и качество ТЭ, разработка и реализация комплексной программы управления качеством связи и повышения экономических показателей существующих и созда- ваемых ОТЭ; - строгое соблюдение правил техники безопасности при выполнении работ по профилактическому, техническому обслуживанию и ремонту ОТЭ, комплексное исследование экономических эргономических и эколо- гических вопросов ТЭ и внедрение их результатов в практику; - разработка методов и средств автоматизации технологических про- цессов ТЭ; - своевременное представление заявок на оборудование, измеритель- ные приборы, материалы, инструменты, инвентарь, обеспечивающих ка- чественную эксплуатацию оборудования; - разработка и построение сети технической эксплуатации; - должное ведение технической документации, проведение учета и анализа качества работы оборудования, каналов и трактов; - разработка научно обоснованной методики обучения технического персонала приемам и методам оперативного обслуживания оборудования каналов и трактов. Совокупность работ по управлению, предусмотренных оперативно- технической документацией, образуют систему оперативно- технического управления (СОТУ). Основными задачами СОТУ являются: обеспечение бесперебойной и качественной передачи сообщений по каналам и трактам СП, контроль состояния соответствующего участка первичной сети и принятие решений по изменению топологии при авариях линий передачи. Они определяют функциональные обязанности СОТУ, основными из которых являются: - организация сбора информации о техническом состоянии ОТЭ, ее обработка, анализ; - обеспечение экстренной передачи информации о состоянии ОТЭ между соответствующими службами и подразделениями эксплуатацион- ного предприятия в виде цифровых кодограмм; 173
Глава 6 — выработка и выдача команд техническому персоналу соответствующе- го предприятия на проведение настроечных и ремонтных работ по обеспе- чению требуемых показателей надежности, качества и эффективности функционирования оборудования, контроль выполнения этих работ; — оповещение узлов связи и пользователей (предприятий вторичной сети) о неисправности каналов и трактов и восстановлении их нормально- го функционирования; - планирование профилактических измерений и настроечных работ, выдача разрешений предприятиям первичной сети на неплановые измере- ния и выключения каналов и трактов для производства ремонта, настрой- ки и т. д. и осуществление контроля проведения различного вида профи- лактических и ремонтных работ и своевременного включения каналов и трактов в работу; - анализ простоев оборудования СП, каналов и трактов и разработка предложений по повышению их эксплуатационной надежности. Система оперативно-технического управления реализуется в виде со- вокупности программно-технических средств и технического персонала, обеспечивающих функционирование систем и линий передачи, типовых каналов и трактов, как составляющих первичной сети, при любых измене- ниях их состояния, сокращения времени восстановления ОТЭ. СОТУ обеспечивает эффективное взаимодействие с вторичными сетями и широ- ким кругом различных пользователей (арендаторов каналов и трактов). Оперативно техническое обслуживание является второй составляющей технической эксплуатации, включающей в себя работы по поддержанию и восстановлению исправности и работоспособности ОТЭ, показателей на- дежности и параметров каналов и трактов в пределах, установленных НТД. Интегральное функционирование этой составляющей технической эксплуатации реализуется в форме технического обслуживания. Комплекс взаимосвязанных положений, норм, руководящих техниче- ских материалов, инструкций, определяющих организацию и проведение работ по ТО для заданных условий эксплуатации с целью обеспечения показателей качества функционирования каналов и трактов, предусмотрен- ных оперативно-технической документацией, образует систему оператив- но-технического обслуживания (СОТО). Эта система предусматривает про- ведение различного вида операций и работ, основными из них являются: - вспомогательные операции - комплекс работ по подготовке кон- трольно-измерительных приборов, инструментов и рабочего места для проведения работ по ТО; — технические осмотры - комплекс работ, направленных на проверку соответствия параметров и характеристик ОТЭ НТД, правильности веде- 174
Организация технической эксплуатации и управления ния различного вида эксплуатационной документации, укомплектованно- сти ЗИП и т. д.; - контрольно-проверочные работы, проводимые с целью измерения и контроля технических параметров ОТЭ; - регулировочные и настроечные работы, необходимые для доведения параметров каналов, трактов, блоков, узлов, комплексов до значений, ус- тановленных НТД; - профилактические работы, направленные на повышение показате- лей надежности ОТЭ путем своевременного предупреждения отказов ди- агностированием состояния ОТЭ и прогнозированием отказов; — ремонтные работы, выполняемые с целью устранения выявленных и потенциальных отказов оборудования ОТЭ. В процессе технической эксплуатации состояние ОТЭ меняется, дру- гими становятся и показатели качества и эффективности функционирова- ния. Следовательно, СОТО - это комплекс работ по управлению техниче- ским состоянием ОТЭ. Система правил управления техническим состоянием оборудования в процессе ТО называется стратегией технического обслуживания. Разли- чают две стратегии ТО - по наработке и по состоянию. Стратегия ТО по наработке (ТОН) - система правил управления техническим состоянием, для которой перечень и периодичность выпол- нения операций и работ зависит от значения наработки ОТЭ в начале экс- плуатации или после ремонта. При этой стратегии для однотипного обо- рудования предусматриваются единые перечень и периодичность опера- ций ТО, в том числе замена элементов с определенной наработкой неза- висимо от фактической потребности в них каждого объекта. Эта стратегия применяется для элементов оборудования СП, имеющих тенденцию к су- щественному росту интенсивности потока отказов после определенной наработки (лазерные диоды, лавинные фотодиоды и т. п.). Составляющи- ми процесса стратегии ТОН являются: - вывод элемента (блока, стойки) из функционального использования; - диагностирование и контроль для определения технического состоя- ния объекта, когда устанавливается место отказа или повреждения; - замена элементов и проведение других восстановительных работ; - настройка и регулировка оборудования и его контроль на соответ- ствие НТД; - монтаж и проверка объекта перед функциональным использованием. При такой стратегии на ТО может попасть работоспособное оборудо- вание, но имеющее повреждения, грозящие перейти в отказ, а также нера- ботоспособное, но еще функционирующее. 175
Глава 6 Стратегия ТО по состоянию (ТОС), характеризуется тем, что перечень и периодичность операций по ТО, в том числе замена ОТЭ или его элемен- тов, назначаются по результатам контроля технического состояния каждого элемента ОТЭ. Замена, регулировка, настройка, текущий ремонт назнача- ются при обнаружении неработоспособного или предотказового состояния. Применение стратегии ТОС целесообразно только при реализации вы- сокой степени безотказности и контроле пригодности ОТЭ (наработки до отказа). Обязательным условием применения стратегии ТОС является отсутствие последействия отказа при его возникновении. Если отказ мо- жет вызвать аварию с серьезными последствиями, то стратегию ТОС применять нельзя. Всем этим условиям в полной мере отвечает оборудо- вание ВОСП на основе СЦИ. Основными операциями стратегии ТОС являются: — контроль технического состояния ОТЭ на месте его функционально- го использования; — определение объема и содержания работ по ТО (настройка, регули- ровка на месте использования; перевод в режим ТО при обнаружении от- каза или предотказового состояния; диагностирование с целью локализа- ции места повреждения и его устранения); — контроль состояния ОТЭ после восстановления на соответствие НТД; — монтаж и поверка перед функциональным использованием. Сравнительный анализ двух стратегий ТО может быть выполнен путем вычисления и сравнения значений коэффициента технического использо- вания. Пусть известны следующие показатели ОТЭ: То - наработка на отказ; ТТ0 - период его ТО; тто - время ТО; тв - время восстановления в случае возникновения отказа. Вероятность безотказной работы ОТЭ подчиняется экспоненциальному закону p(t) = exp (- t/T0). Тогда при стратегии ТОН коэффициент технического использования к =______________Т0[1-ехр(-Тто/Т0)]__________ (Го + т„)[1-ехр(-Тто /Т'0) + тто(—Гто /То)] ’ Для стратегии ТОС при контроле параметров с периодичностью Тто в течение времени контро.гя < г;о коэффициент использования К ГрЦ-ехрС-^/Гр)] ™2 тв[1-ехр(—Тто/Г0)] + Гто+тк 176
Организация технической эксплуатации и управления При выполнении условий тк < т,0, (что для ВОСП обычно выполняет- ся) И 7т0 < То, Лти2 > ^тиЬ Техническое обслуживание по состоянию может быть реализовано и в такой модификации: контроль работоспособности осуществляется с пе- риодичностью Тк; по достижении наработки Та производится ТО в тече- ние Тго, и при возникновении отказа ОТЭ восстанавливается. Это «сме- шанная» стратегия, обеспечивающая промежуточное значение коэффици- ента технического использования. Опыт организации ТО по различным стратегиям показывает, что страте- гия ТОС обладает рядом бесспорных преимуществ перед другими: умень- шение объема работ, снижение числа отказов, экономия и рациональное обеспечение ЗИП за счет уменьшения числа необоснованных замен. Эффективность стратегии ТОС тем выше, чем полнее решены сле- дующие проблемы: - выбор минимально необходимого числа контролируемых парамет- ров, несущих достаточную информацию о состоянии оборудования в лю- бой момент; возможно нахождение обобщенного параметра качества и эффективности функционирования ОТЭ; - обоснование допустимых пределов изменения выбранных для кон- троля параметров; — создание технических средств контроля и диагностики ОТЭ, регист- рации и оперативной обработки полученной информации; - разработка алгоритмов математического обеспечения программ ТО по состоянию. Стратегия ТОС является основной в практике эксплуатации волокон- но-оптических систем и линий передачи на основе СЦИ или систем пере- дачи ПЦИ последнего поколения. Периодичность мероприятий по ТО оборудования ОТЭ определяется его сложностью, принятой стратегией и методами ТО и назначается по следующим трем принципам: 1. Календарный принцип, при котором мероприятия по ТО назначают- ся по истечении определенного времени (день, неделя, месяц, квартал, полугодие, год) независимо от наработки. Мероприятия, проводимые по этому принципу, называют профилактическим техобслуживанием (ПТО), которому соответствует профилактический метод ТО. 2. Временный принцип, при котором работы по ТО проводятся после достижения ОТЭ заданной в НТД наработки в часах независимо от вре- мени, в течение которого произойдет эта наработка. Работы по ТО, про- водимые по этому принципу, называются регламентными и чаще всего используются для ОТЭ, отказы которого происходят по причинам износа 177 12-8184
Глава 6 и старения (лазерные диоды, лавинные фотодиоды, оптические усилители и т. п.). 3. Комбинированный, или смешанный, принцип ТО, при котором часть работ выполняется через определенные календарные сроки, а другая - в соответствии с наработкой. Соответствующие регламентные работы со- вмещаются в необходимое время с профилактическими. Такое ТО иногда называют регламентно-профилактическими работами. Для современных цифровых волоконно-оптических систем передачи в связи с их высокой обеспеченностью устройствами встроенного контроля широкое применение нашел контрольно-корректирующий метод ТО, заключающийся в систематическом контроле состояния ОТЭ аппаратны- ми средствами и выполнении в случае ухудшения установленных показа- телей качества и эффективности функционирования ОТЭ восстановитлъ- но-корректирующих работ. Иногда такое ТО называется корректирую- щим техническим обслуживанием (КТО), которое выполняется после обнаружения состояния неработоспособности ОТЭ и направлено на его восстановление в состояние, когда параметры качества ОТЭ находятся в пределах установленных допусков. Общая схема КТО показана на рис.6.4. Рис.6.4. Общая схема КТО 178
Организация технической эксплуатации и управления Работы по ТО могут проводиться следующими способами: • централизованным, при котором участок первичной сети различной иерарахии является зоной централизованного обслуживания бригадами технического персонала, специализация которых зависит от структуры и объема и сложности ОТЭ, материально-технического обеспечения и наличия транспортных средств, которые могут быть выделены для реализации данного способа ТО; • децентрализованным, при котором вся территория, обслуживаемая структурным эксплуатационным подразделением первичной сети, разбивается на зоны, каждая из которых закрепляется за . одним работником или подразделением предприятия первичной сети; • комбинированным, при котором часть оборудования и сооружений обслуживается централизованным методом, а другая - децентрализо- ванным; • восстановительным, при котором ТО и ремонт проводятся после возникновения и обнаружения повреждений и отказов Применение того или иного метода ТО, его организация во многом определяются спецификой оборудования СП и линейных сооружений, конкретными технико-экономическими показателями каждого метода и способа ТО. Развитие телекоммуникационных систем и сетей, цифровизация их оборудования, внедрение в практику их эксплуатации информационных технологий привело к интеграции СОТУ и СОТО в единую автоматизированную систему технической эксплуатации (АСТЭ). И затем к созданию автоматизированной системы управления электросвязью, как единого комплекса, решающего весь спектр задач управления сетями, их развития, предоставления услуг электросвязи и взаимодействия с операторами других сетей. На сетях ОП организуются соответствующими операторами этих сетей СТЭ междугородных сетей (СМП) и СТЭ зоновых сетей (ЗПС), которые при выполнении мероприятий ТЭ взаимодействуют друг с другом. Система технической эксплуатации первичной сети строится по терри- ториально-иерархическому принципу с числом иерархических уровней, определяемым конкретными условиями технической эксплуатации и масштабами обслуживаемой сети. На всех иерархических уровнях СТЭ могут функционировать: - системы оперативно-технического обслуживания (СОТО) - для ана- логовых и цифровых первичных сетей, организованных на основе ЦСП ПЦИ; - центры технической эксплуатации (ЦТЭ) - для цифровых первичных 179 12*
Глава 6 сетей, организованных на основе ЦСП СЦИ. Эти и другие структуры технической эксплуатации организуются на основе технических служб операторов сетей. Система технической эксплуатации СМП представляет распределен- ную по всей территории Российской Федерации систему, которая содер- жит четыре следующих иерархических уровня: - федеральный уровень, на котором организован Главный центр управления междугородными связями и телевидением (ГЦУМС), обеспе- чивающий проведение единой технической политики в части технической эксплуатации и организацию технической эксплуатации СМП на террито- рии всей страны; — территориальный уровень, на котором организованы территориаль- ные центры междугородных связей и телевидения (ТЦМС), обеспечи- вающие техническую эксплуатацию СМП на обслуживаемых ими терри- ториях; — узловой уровень, на котором организованы технические узлы между- городных связей и телевидения (ТУСМ), выполняющие задачи техниче- ской эксплуатации СМП на обслуживаемых ими территориях; — цеховой уровень, на котором организуются цеха, осуществляющие техническую эксплуатации закрепленного участка СМП. Для выполнения функций в автоматизированном режиме все уровни СТЭ СМП оснащаются программно-техническими комплексами (ПТК). Взаимодействие между различными иерархическими уровнями СТЭ СМП и СТЭ других сетей осуществляется с использованием каналов служебной телефонной связи и информационной сети передачи данных. Система технической эксплуатации ЗПС организуются соответствую- щими операторами региональных сетей электросвязи. Количество иерар- хических уровней организационной структуры каждой СТЭ ЗПС опреде- ляется конкретными условиями построения первичной сети. В общем случае СТЭ ЗПС содержит два иерархических уровня: верхний и нижний. Для автоматизации процессов технической эксплуатации все уровни системы технической эксплуатации ЗПС оснащаются ПТК. Каждый ие- рархический уровень СТЭ ЗПС содержит базу данных своей зоны обслу- живания для выполнения всех функций, возложенных на данный уровень СТЭ ЗПС. Взаимодействие между различными иерархическими уровнями СТЭ ЗПС и СТЭ других сетей осуществляется с помощью каналов слу- жебной телефонной связи и информационной сети передачи данных, ко- торая должна быть защищена от несанкционированного доступа. Система управления первичной сетью оператора связи предназначена для обеспечения нормального функционирования первичной сети при 180
Организация технической эксплуатации и управления любых изменениях ее состояния, эффективного использования всех ее возможностей в интересах вторичных сетей и других пользователей, со- кращения времени восстановления трактов и каналов передачи и повыше- ния производительности труда технического персонала. С учетом поэтапного характера цифровизации ЕСЭ РФ на первичных сетях могут использоваться следующие модификации систем управления: - система (автоматизированная) оперативно-технического управления (СОТУ, АСОТУ) - для аналоговых и наложенных цифровых сетей на ос- нове ЦСП ПЦИ; - самостоятельная распределенная сеть управления электросвязью (СУЭ) - для современных средств электросвязи. В зависимости от статуса первичной сети (СМП или ЗПС) использу- ются различные системы СОТУ (АСОТУ). Система оперативно-технического управления МС обеспечивает опе- ративно-техническое управление СМП и междугородными вторичными телефонной и телеграфной сетями ОП, каналами междугородного телеви- зионного и звукового вещания, фотогазетными трактами на территории Российской Федерации. Система оперативно-технического управления ЗС обеспечивает опера- тивно-техническое управление ЗПС и зоновыми вторичными телефонной и телеграфной сетями в пределах одного субъекта Российской Федерации (республики, края, области и т.д.). Системы оперативно-технического управления МС и СОТУЗС по- строены по иерархическому принципу и осуществляют управление через свои структурные подразделения. Для оперативно-технического управления ЗПС в рамках СОТУЗС ор- ганизуются следующие подразделения: - служба оперативного управления (СОУ) ОАО «Электросвязь»; - узловой пункт управления (УПУ), функционирующий под руковод- ством СОУ ОАО «Электросвязь» или СОУ ОАО выделенной междуго- родной телефонной станции (МТС) и при экстремальных ситуациях опе- ративно подчиняющийся ТЦМС; - информационно-исполнительный пункт (ИП), функционирующий под руководством УПУ и выполняющий функции по оперативно- техническому управлению и техническому обслуживанию предприятия ЗПС. Организационно СОТУМС представляет собой территориально разне- сенную многоуровневую иерархическую структуру и включает в себя подсистемы управления следующими видами сетей связи: - СМП (с разделением на аналоговую и цифровую сети); 181
Глава 6 — сетью тактовой сетевой синхронизации (ТСС); - вторичными сетями: а) междугородной телефонной сетью (с разделением на сети с анало- говыми и цифровыми станциями коммутации); б) междугородной телеграфной сетью общего пользования; в) междугородной сетью распределения программ телевизионного ве- щания; г) междугородной сетью распределения программ звукового вещания. Каждая из этих подсистем управления имеет соответствующее количе- ство уровней иерархии, соответствующее количество и размещение цен- тов управления в зависимости от назначения, размеров и разветвленности управления сетей. Обмен информацией и подача команд между подразделениями СОТУ осуществляются в соответствии с установленными алгоритмами опера- тивно-технического управления сетями электросвязи. Основой построения системы управления электросвязью является сеть управления электросвязью (телекоммуникациями) — СУЗ (Telecommunica- tion Management Network TMN) - специальная сеть, обеспечивающая управление сетями электросвязи и их услугами путем организации взаимо- связи с компонентами различных сетей на основе единых интерфейсов и протоколов, стандартизированных МСЭ-Т. Принципы построения СУЭ по- ложены в основу построения управления ЕСЭ РФ и систем управления транспортными цифровыми сетями связи отдельных операторов. Управление (администрирование или менеджмент) сетью заключается в выполнении администратором сети функций административного управления сетью, например, функции формирования конфигурации сети, распоряжения ресурсами сети, регулирования прав доступа в сеть и т. д. Обслуживание сети сводится в общем случае к управлению сетью как физической системой, ее мониторингу и сбору статистики о прохождении сигналов, ее тестированию в случае возникновения неординарных или аварийных ситуаций, восстановлению работоспособности в случае ее на- рушения, например путем переключения на резерв, ремонту сетевых эле- ментов. При создании систем управления электросвязью должны быть решены следующие задачи: - обеспечение сбора и передачи информации о состоянии всех сете- вых элементов (СЭ) по сети передачи данных, соответствующей требова- ниям СУЭ; — адаптация систем передачи, систем коммутации, вторичных сетей и др. к требованиям, предъявляемым к СЭ технологией СУЭ; 182
Организация технической эксплуатации и управления — разработка программного и технического обеспечения для соответ- ствующих уровней управления. Общий вид взаимосвязи между СУЭ и сетью электросвязи приведен на рис. 6.5. Операционные системы обеспечивают выполнение функций СУЭ по обработке, хранению и поиску управляющей информации. Рабочие станции обеспечивают взаимодействие технического персонала первич- ной сети с сетью управления через стык типа F (физический уровень пе- редачи данных в компьютерной сети). В качестве рабочих станций ис- пользуются стандартные или специализированные компьютерные ком- плексы. Сеть передачи данных предназначена для организации связи ме- жду сетевыми элементами, операционными системами и другими компо- нентами СУЭ через стыки типа Q (уровни сетевой и выше передачи в компьютерной сети). С функциональной точки зрения, СУЭ является самостоятельной вы- деленной сетью, которая взаимодействует с управляемой сетью электро- связи для получения информации и управления работой сети. Основным принципом построения СУЭ является обеспечение общей архитектуры для обмена информацией управления по стандартным стыкам. СУЭ представляет многоуровневую логическую архитектуру, содер- жащую пять уровней управления (рис. 6.6). Самый нижний уровень - уровень сетевых элементов (Network Ele- ments Layer) образуется компонентами, которые рассредоточены по объ- ектам сети (узлы коммутации, сетевые станции и сетевые узлы, мультип- лексоры, аппаратура оперативного переключения, регенерационные пунк- ты, оптические или электрические кабели, их соединяющие). Здесь реали- зуются функциональные возможности СЭ, их эксплуатация, самодиагно- стика, самотестирование и генерация сигналов о неисправностях, предот- казового состояния и отказа. Второй уровень - уровень управления сетевыми элементами (Element Management Layer - EML) обеспечивает выполнение функций контроля состояния сетевых элементов, отображения параметров их функциониро- вания, техническое обслуживание, тестирование и конфигурирование се- тевых элементов. Управление СЭ осуществляют центры управления се- тью электросвязи через Центры Технической Эксплуатации (ЦТЭ). Управление СЭ осуществляется через систему управления СЭ (Element Manager System), основу которой составляет элемент-менеджер (ЕМ). Функции ЕМ могут интерпретироваться как независимые функции операционной системы (ОС), осуществляемые конкретными СЭ с помо- щью данного ЕМ через сервисные стыки, поддерживаемые данной ОС. Если несколько ОС взаимодействуют через одни и те же сервисные сты- ки, то в этом случае функции ЕМ распределяются по нескольким ОС. 183
Рис. 6.5. Взаимосвязь мевду СУЭ и сетью электросвязи Глава 6
Организация технической эксплуатации и управления Основными функциями ЕМ являются: - инсталляция СЭ, включая первичную конфигурацию (задание числа и типов интерфейсных блоков) и их идентификацию; - конфигурация СЭ, предусматривающая р определение каналов по- лезной нагрузки, их адресации, назначение приоритетов источникам син- хронизации и т. п.; - мониторинг СЭ для определения степени работоспособности, сбора и обработки сигналов о возникновении неординарных ситуаций; - управление функцией передачи, т.е. оценка состояния интерфейсов, активация систем резервирования для перехода на резервное оборудова- ние; - тестирование СЭ по определенным тестам, характерным для кон- кретного типа оборудования ОТЭ; - локализация СЭ в рамках выделенного слоя, с целью осуществления сервиса и обработки информации от СЭ, специфического для данного слоя. Отметим, что ЕМ может быть использован для управления не только ло- кальными, но и удаленными узлами сети. Его можно использовать в поле- вых условиях при выполнении ремонтных работ на трассе линии передачи. Элемент-менеджеры могут быть реализованы на различных компью- терных платформах, в том числе и на персональных, под управлением различных ОС. Третий уровень - уровень управления сетью (Network Management Layer - NML), осуществляющий общее согласованное управление разно- родными сетевыми элементами и их ресурсами. Управление осуществля- ется из единого центра, который следует рассматривать как самостоя- тельный функциональный компонент. Управление сетью осуществляется через систему управления сетью - NMS (Network Manager System), основу которой составляет сетевой менеджер (NM). Сетевой менеджер осуществляет следующие основные функции: - мониторинг - проверку тракта передачи, качества передачи и самой возможности связи; — обработку аварийных сообщений (сигналов); - управление рабочими характеристиками сети и ее элементов; - управление сетевой топологией (конфигурацией), т. е. функция пере- ключения маршрутов передачи (в том числе и в результате сбоя и после- дующего восстановления маршрута); - управление программой обслуживания сети и тестирования ее эле- ментов; 185
Глава 6 - управление безопасностью сети (защита от несанкционированного доступа); — локализацию в рамках выделенного слоя, т. е. осуществление серви- са NM, и обработку информации от NE, специфических для данного слоя. В оз аичие от ЕМ, сетевой менеджер реализуется, как правило, на мощ- ных компьютерных платформах. Существует два режима работы NM: режим управления и режим мони- торинга. Первый обеспечивает полный доступ ко всем возможностям и опциям NM, кроме возможности изъятия сохраненного файла конфигура- ции (доступного в режиме мониторинга). В режиме мониторинга осуществ- ляются, как правило, сбор и оценка показателей работоспособности сети и ее элементов, все остальное запрещено. Четвертый уровень, или уровень управления услугами (Service Man- agement Layer — SML), предназначен для взаимодействия с пользователя- ми, например, назначение пользователям требуемого вида услуг, опреде- ление их качества, тарифов и времени существования услуги. Этот уро- вень не связан с управлением физическими объектами. Управление на этом уровне осуществляется сервис-менеджером (SM), который обеспе- чивает выполнение следующих функций: — мониторинг возможности предоставления услуг, а также доступно- сти трактов, сформированных на уровне NM; — управление характеристиками услуг, а также формирование запросов сетевому управлению на изменение трактов передачи. Пятый уровень, или уровень бизнес-управления (Business Management Layer — BML) предприятием, не содержащий специфики связи. На этом уровне осуществляется руководство финансами компании (оператора се- ти), управление пакетами акций, долгосрочная рыночная стратегия, управление персоналом, взаимодействие с другими компаниями- операторами связи. Система управления охватывает все функциональные области управ- ления сетями, обеспечивающие поддержку оператора в его деятельности, а также управление сетями в чрезвычайных ситуациях (см. рис. 6.6). Управление конфигурацией включает планирование, формирование и развитие управляемой сети, установку и ввод в эксплуатацию нового обо- рудования, установление и изменение соединений между элементами се- ти, предоставление сетевых ресурсов пользователям и т.д. Управление устранением неисправностей включает обнаружение, ло- кализацию, регистрацию и устранение неисправностей в сети и т.д. Управление качеством передачи включает сбор, обработку, регистра- цию, хранение и отображение статистических данных о функционирова- нии сети и ее элементов, анализ качественных показателей и т.д. 186
Организация технической эксплуатации и управления Рис. 6.6. Система управления сетями: 1 - управление конфигурацией; 2 - управление устранением неисправностей; 3 - управление качеством передачи; 4 - управление расчетами; 5 - управление защи- той информации Управление расчетами включает сбор и учет предоставляемых услуг связи, начисление платы за их использование, подготовку, рассылку и контроль оплаты счетов и т.д. Управление защитой информации включает обеспечение конфиденци- альности и целостности передаваемой информации, выдачу сигналов тре- воги при несанкционированном доступе к информации и т.д. На каждом уровне управления функции по управлению выполняются определенными организационно-техническими структурами (например, службами предприятий) в разном функциональном объеме в зависимости от содержания решаемых задач. Функциональная архитектура сети СУЭ. Данная архитектура описыва- ет распределение функций между различными блоками для передачи и обработки информации, относящейся к управлению телекоммуникацион- ными системами и сетями и услугами сетей. Остановимся на основных функциях и реализующих их одноименных блоках. OSF (Operations System Function) - функция операционной системы (ОСФ), или функция взаимодействия — логический объект СУЭ, осуществ- ляющий обработку информации управления с целью контроля и управле- ния сетью электросвязи, которую реализует блок OSF, обрабатывающий управляющую информацию с целью мониторинга и/или управления, а 187
Глава 6 также реализующий функцию управляющего приложения OSF - MAF (Management Application Function) - реализует управляющий сервис СУЭ и используется в других функциональных блоках, может играть роль Ме- неджера либо Агента ( программной логики мониторинга и контроля ре- сурсов сетевого элемента). MF (Mediation Function) - функция устройства взаимодействия (логи- ческий объект), которой соответствует или узел функции взаимодействия УВФ, обрабатывающий информацию, передаваемую между блоками OSF и NEF (или QAF), позволяя запоминать, фильтровать, адаптировать и сжимать информацию, а также реализует функцию управляющего прило- жения MF-MAF. NEF - функция сетевого элемента - функция в пределах логического объекта цифровой сети, которая поддерживает сетевые транспортные службы на базе ЦСП, например, мультиплексирование, переключение, регенерация, реализуется блоком NEF, который включает функции связи, являющиеся объектом управления, а также реализует функцию управ- ляющего приложения NEF — MAF. QAF - функция Q-адаптера QA, реализуемая блоком QAF, подклю- чающим к СУЭ логические объекты, не являющиеся частью СУЭ; WSF — функция рабочей станции, реализуемая блоком WS, позволяю- щая интерпретировать информацию СУЭ в терминах, понятных пользова- телю управляющей информацией. Для передачи информации между блоками сети TMN используется функция передачи данных DCF (Data Communication Function). Пары функциональных блоков, обменивающихся информацией, разделены ме- жду собой эталонными (или стыковыми) точками. Стыки между различными блоками реализуются с помощью ряда стан- дартных стыков: F - стык для подключения сети передачи данных (СПД) к рабочей станции элемент-менеджера; Q — стык для подключения для связи через СПД с СЭ через Q-адаптер или устройство взаимодействия (УВ); X- стык для связи СПД с внешними сетями. Типы различных стыков и их взаимодействие через функциональные блоки приведены на рис. 6.7. Информационная архитектура СУЭ. Информационная архитектура СУЭ включает в себя следующие основные понятия: Объекты - средство описания управляемых коммутационных стан- ций, систем передачи и др. В виде объекта информация о конкретном сетевом элементе хранится в базе данных СУЭ. Объект создается с по- мощью специального набора определений, которые объединены в так называемое «Руководство по определению объекта управления» GDMO 188
Организация технической эксплуатации и управления Рис. 6.7. Типы различных стыков (Guidelines for the Definition of Managed Objects). Описанные с помощью GDMO объекты объединяются и систематизируются в так называемую базу данных управления MIB (Management Information Base), где они идентифицируются уникальным идентификатором. Основу этой архитектуры составляет прикладная функция управления (ПФУ или MAF) — прикладной процесс управления элементом СУЭ (TMN). Прикладная функция управления состоит из агента (управляемо- го) и/или менеджера. Каждый сетевой элемент и операционная система или устройство взаимодействия должны поддерживать ПФУ, в которую входит хотя бы один агент. Менеджеры (М) — программная логика (управляющая программа) или часть ПФУ, которая способна выдавать операцию сетевого управления (например, производить выборку записи аварийного события, устанавли- вать пороговые значения) и получать информацию об авариях и о рабочих характеристиках. В сетевые элементы ЦСП может входить или не входить менеджер, в то время как в операционную систему или устройство взаи- модействия входит по крайней мере один менеджер, который выполняет две функции: 1. Генерация управляющей команды («Установить», «Разъединить», «Реконфигурировать», «Запретить»); 2. Получение и обработка уведомления о выполнении управляющей команды. Агенты (А) - программная логика (программы мониторинга состояния и контроля ресурсов) представляет часть ПФУ, которая способна осуще- ствлять отклик на операции сетевого управления, выдаваемые, менедже- ром, и выполнять операции с управляемыми объектами, выдавая события от имени управляемых объектов. Эта логика обладает следующими воз- можностями: 189
Глава 6 1. Способность воздействовать на ресурсы/возможности объекта, со- гласно полученным от Менеджера командам. 2. Постоянно отслеживать состояние управляемого объекта (монито- ринг). 3. Выдача уведомлений. 4. Содействие в обмене информацией между управляемыми объектами различных уровней. Весь обмен информацией между Агентом и Менеджером происходит посредством протокола взаимодействия, который определяет очередность и форму обмена управляющими командами. Это протокол взаимодейст- вия называется CMIP (Common Management Information Protocol). Схема взаимодействия между агентом, менеджером и объектом приве- дена на рис. 6.8. Менеджер издает (в процессе управления системой) директивы - управляющие команды и получает по обратной связи от объекта управле- ния уведомления об их исполнении. Директивы, направленные от менед- жера к объекту, доводятся до объекта управления агентом. Уведомления, направленные от объекта к менеджеру, доводятся до последнего тем же агентом. Один менеджер может управлять несколькими агентами, и на- оборот - один агент может взаимодействовать с несколькими менеджера- ми. Агент может игнорировать директивы менеджера по соображениям нарушения секретности доступа к объекту или другим причинам. Все взаимодействие между агентом и менеджером осуществляется на основе использования протокола CMIP и информационного сервиса об- щей управляющей информации CMIS (Common Management Information Service). Управляемые объекты Рис. 6.8. Схема взаимодействия между агентом, менеджером и объектом 190
Организация технической эксплуатации и управления Физическая архитектура СУЭ. Включает в себя физические элементы СУЭ, реализующие ее определенные ресурсы: функциональные блоки, стандартные стыки и набор протоколов для передачи и обработки данных. Обобщенная физическая архитектура СУЭ представлена на рис. 6.5. К стандартным совместным стыкам сети СУЭ относятся стыки Qj, Qx, Хи F. Стандартные стыки должны обеспечивать взаимодействие эле- ментов, выполняющих соответствующие функции (NE, QA, OS, MD и WS), через сеть передачи данных (СПД). Стандартизация стыков обеспе- чивает совместимость устройств, взаимодействующих для выполнения заданной функции сети СУЭ независимо от типа устройства и производи- теля оборудования. Стык Q3 обеспечивает связь между операционной сис- темой, управляющей работой телекоммуникационной сети ОС, и теми элементами сети СУЭ, с которыми она, в свою очередь, имеет непосред- ственную связь. Стык Qx обеспечивает в сети СУЭ связь между MD (устройствами взаимодействия, УВ), сетевыми элементами (СЭ) и QA (2-адаптер, позво- ляющий подключать оборудование, имеющее несовместимые с СУЭ сты- ки). Стык F соединяет рабочие станции с ОС или УВ. Он может использо- вать протоколы под держки, которые отличаются от семейства протоколов для стыков 2з и X. На стыке F происходит обмен данными, которые ис- пользуются для внутренней обработки системами математического обес- печения или для передачи информации между системами. Стык X применяется для обмена информацией управления между опе- рационными системами различных сетей СУЭ. Этот стык можно исполь- зовать для установления взаимосвязи между двумя сетями СУЭ или меж- ду сетью СУЭ и другой сетью или системой, которая включает стык типа СУЭ. 191
Глава 7. Организация технического обслуживания ЦСП в процессе эксплуатации 7.1. Назначение и взаимодействие руководящих станций Назначение и взаимодействие руководящих станций при эксплуатации АСП и ЦСП ПЦИ Руководство технической эксплуатацией линейных трактов, телекон- троля и телеуправления, каналов служебной связи, сетевых трактов и ка- налов передачи осуществляют главные (ГРС) и вспомогательные (ВРС) руководящие станции. • ГРС является пунктом в рамках общей организации технической экс- плуатации, на который возложены обязанности по руководству относя- щихся к нему каналов передачи, линейных и сетевых трактов. • ВРС является пунктом в рамках общей организации технической экс- плуатации, который выполняет вспомогательные функции по руководству относящихся к нему каналов передачи, линейных и сетевых трактов. Обе оконечных станции линейного тракта, сетевого тракта и каналов передачи являются ГРС для направления приема и ВРС для направления передачи. Транзитные станции являются ВРС. На одну из ГРС возлагается руководство технической эксплуатацией в обоих направлениях передачи. Эта станция называется главной руково- дящей станцией с документированием (ГРСД). Обязанности ГРСД линейного, сетевого трактов или канала передачи возлагаются: — из двух узлов - на узел, имеющий более важное значение на первич- ной сети, или большую зону обслуживания; - из двух станций - на станцию, имеющую более важное администра- тивное значение; — из узла и станции — на узел для ЛТ, на станцию - для сетевых трак- тов и каналов передачи. Принципы назначения ГРСД на комбинированных линейных трактах такие же. • ГРСД на линейных и сетевых трактах международных направлений назначаются по согласованию сторон. 192
Организация технического обслуживания ЦСП • ГРСД на сетевых трактах международных направлений на участках национального продления назначается < ганция, которая согласно плану формирования СМП является оконечной. В случае, если ГРСД не может быть назначена по этим признакам, ГРСД назначается узел (станция), расположенный севернее или западнее. • ГРСД тракта (канала), передаваемого пользователю, назначают один из узлов (станции) первичной сети по вышеуказанным признакам. • ГРСД ЛТ является одновременно ГРСД всех простых сетевых трак- тов и каналов передачи, образованных на базе данного линейного тракта. • ГРСД канала передачи, передаваемого в систему телефонной связи (ТфОП), назначается та оконечная станция канала передачи, которая экс- плуатирует данный канал как исходящий. • ГРСД назначаются до ввода в эксплуатацию трактов и каналов пере- дачи и указываются в электрических паспортах на линейные и сетевые тракты и каналы передачи. На СМП назначение ГРСД осуществляют операторы сетей связи. По вопросам технической эксплуатации все пункты данного тракта и канала передачи оперативно подчиняются ГРСД. ГРС - оперативно под- чиняется ГРСД, ВРС оперативно подчиняется ГРС. ГРСД линейного, сетевого трактов и канала передачи осуществляет следующие функции по технической эксплуатации: - составляет электрические паспорта и обеспечивает их своевремен- ную коррекцию; - осуществляет руководство, контроль за своевременным выполнени- ем распоряжений по формированию первичной сети, направление доку- ментальных сообщений в СОТУ (СУЭ) по результатам выполнения этих распоряжений, оповещение ГРС и ВРС о выполнении данных распоряже- ний в полном объеме; - при получении распоряжения по формированию первичной сети анализирует возможность его выполнения в установленный срок и, если это невозможно по технической причине, сообщает эту причину докумен- тальным сообщением в СОТУ (СУЭ); - осуществляет и обеспечивает организацию и выполнение контроль- ных измерений и ремонтно-настроечных работ; - анализирует работу, разрабатывает планы мероприятий по улучше- нию качества работы, осуществляет выполнение и контроль этих меро- приятий; - осуществляет руководство по определению характера и места неис- правности, оказывает помощь станциям и пунктам в устранении неис- правности, докладывает подразделениям СТЭ и системы управления 13-8184 193
Глава 7 в установленном порядке об устранении неисправности; - осуществляет своевременное введение (отбой) графиков обходов и замен трактов и составных каналов передачи; — ГРСД обеспечивает контроль и измерение параметров трактов и ка- налов передачи, а также содержит соответствующий банк данных. На каждую ГРС (ВРС) возлагаются обязанности по организации техни- ческой эксплуатации в соответствии с действующими нормами линейных и сетевых трактов и каналов передачи. На нее возлагается ответственность: - за обеспечение качества функционирования ЦСП в соответствии с дей- ствующими нормами и хранение документации о результатах измерений; - планирование и проведение периодических измерений в установлен- ные сроки и таким образом, чтобы время прекращения связи при этом было по возможности минимальным; — оперативное оповещение персонала обслуживаемых пунктов о возник- новении неисправностей на прилегающих контролируемых участках и кон- троль по выполнению работ, связанных с устранением этих неисправностей; - сообщение ГРС канала передачи о любой ситуации, которая может по- влиять на качество каналов передачи, находящихся под ее руководством; - обращение к ГРС канала передачи с просьбой о разрешении принять меры для вывода канала (или каналов) передачи из эксплуатации; - изменение маршрута передачи для любых неисправных линейных и сетевых трактов при наличии резервных маршрутов; - регистрацию всех возникающих повреждений, при этом указываются время возникновения повреждения, его точное место (если оно известно), принятые меры (если они имели место) и время восстановления связи; - взаимодействие с другими ГРС (ВРС) и оказание помощи при опре- делении места неисправности и восстановлении работоспособности; - взаимодействие с подразделением системы управления. Назначение и взаимодействие руководящих станций при эксплуатации ЦСП СЦИ. Руководство технической эксплуатацией осуществляется главной станцией (ГС), организуемой на базе сетевой рабочей станции. При наличии резервной рабочей станции назначается резервная глав- ная станция (ГСР). ГСР является пунктом, на который возложены обязанности по руково- дству сетевой структурой при невозможности ГС полностью выполнять свои функции. ГС в рамках общей организации технической эксплуатации подчиня- ется главной станции более высокого уровня иерархии системы управле- ния, на которую возложены обязанности по руководству сетью ЦСП СЦИ. 194
Организация технического обслуживания ЦСП Каждая сетевая структура имеет главную станцию по синхронизации (ГСС), через которую вводится сигнал синхронизации На каждой мультиплексной секции, тракте виртуального контейнера (ВК-n), компонентном тракте и служебном канале назначается руководя- щая станция с документированием (РСД). РСД является пунктом в рамках общей организации технической экс- плуатации, на которую возложены обязанности по руководству относя- щимися к ней мультиплексными секций, трактами ВК-и, компонентными трактами, сервисными каналами. Из двух оконечных пунктов секции, тракта ВК-n или сервисного кана- ла обязанности РСД возлагаются на пункт, имеющий более высокий уро- вень иерархии системы обслуживания. Если уровень иерархии обеих станций одинаков, то РСД назначается по принципу более важного административного значения. РСД на кольцевой сетевой структуре назначается по направлению движения часовой стрелки. РСД на мультиплексных секциях, трактах ВК-и, сервисных каналах и компонентных трактах международных направлений назначаются по со- гласованию сторон. РСД на компонентных трактах международных направлений на участках национального продления назначается станция, которая является оконечной. Назначение РСД на СМП осуществляют операторы сетей связи. По вопросам технической эксплуатации все пункты сетевой структуры оперативно подчиняются ГС. ГС осуществляет следующие функции по технической эксплуатации: — комплектует (при необходимости составлять) электрические паспор- та на сетевые структуры в целом (например, ВОЛП) и обеспечивает их своевременную коррекцию; - руководит и контролирует своевременное выполнение распоряже- ний по формированию сети; - обеспечивает контроль и измерения параметров; - руководит организацией и выполнением измерений и ремонтно- настроечных работ; — анализирует работу, разрабатывает планы мероприятий по улучшению качества работы, осуществляет выполнение и контроль этих мероприятий; - осуществляет руководство по определению характера и места неис- правности, оказывает помощь станциям в устранении неисправности; - осуществляет своевременное введение (отбой) графиков обходов и замен трактов. РСД осуществляет следующие функции по технической эксплуатации: 13' 195
Глава 7 — составляет электрические паспорта на мультиплексные секции, ком- понентные тракты, тракты ВК-n, сервисные каналы; — осуществляет своевременное выполнение распоряжений по форми- рованию сети; — обеспечивает контроль и измерения параметров мультиплексных секций, трактов ВК-n, компонентных трактов и сервисных каналов; - осуществляет и обеспечивает организацию и выполнение контроль- ных измерений и ремонтно-настроечных работ; — определяет характер и место неисправности, оказывает помощь станциям в устранении неисправности; - осуществляет обходы и замену трактов. 7.2. Измерения при эксплуатации ЦСП Измерения на аппаратуре ЦСП проводятся: - при вводе в эксплуатацию (паспортизация); — поддержании в рабочем состоянии в процессе эксплуатации (техни- ческое обслуживание); - восстановлении (ремонтно-настроечные работы). В процессе эксплуатации могут использоваться различные способы измерения рабочих характеристик: - непрерывный контроль; - измерения без прекращения связи; - измерения с прекращением связи. При непрерывном контроле проверяется качество работы объекта во время нахождения его в рабочем состоянии в течение заданного времени. Измерения без прекращения связи проводятся периодически в соответ- ствии с планом (графиком) работ по техническому обслуживанию или по необходимости. По необходимости измерения проводятся по анализу стати- стических данных, либо если объект сам указывает на ухудшение рабочих характеристик, не выходящее за пределы нормы в данный момент. Результаты измерений служат основанием для прогнозирования даль- нейших действий. Измерения без прекращения связи проводятся по графикам, состав- ленным руководящими станциями. Продолжительность измерений и ра- бот определяется ГРСД. Эти графики согласовываются с ГРС и ВРС. Если по данным измерений ЦСП ПЦИ, проводимых без прекращения связи, тракт находится в пределах эксплуатационных норм, то руководя- щая станция может принять решение об отмене очередных плановых ра- бот с закрытием тракта или о сокращении объема измерений. 196
Организация технического обслуживания ЦСП Измерения, выполняемые без прекращения связи, как правило, прово- дятся в дневное время. Измерения с прекращением связи ЦСП ПЦИ проводятся при вводе в эксплуатацию и при проведении ремонтно-настроечных работ (РНР). Для ЦСП старого поколения допускается проведение измерений с закрытием тракта в процессе эксплуатации в соответствии с планом профилактиче- ского обслуживания. Измерения в трактах ЦСП ПЦИ, выполняемые с прекращением связи по отдельным каналам или трактам более низкой ступени иерархии, пла- нируются ГРСД. Графики этих измерений согласовываются с другими ГРС и утверждаются техническим руководителем ГРСД. Измерения ЦСП СЦИ с прекращением связи проводятся только при вводе в эксплуатацию, при проведении ремонтно-настроечных (РНР) и ремонтно-восстановительных работ (РВР). Перечень и периодичность измерений и проверок при эксплуатации ЦСП ПЦИ приведены в табл.7.1, 7.2 и 7.3. На аппаратуре оконечных станций Таблица 7.1 Виды измерений Еже- дневно Ежеме- сячно Раз в год Раз в три года Без прекращения связи 1. Система контроля и сигнали- зации (контроль визуальной индикации) + 2. Напряжения вторичных ис- точников питания при наличии контрольных гнезд + 3. Частоты задающих генерато- ров оборудования группообра- зования при наличии контроль- ных гнезд + * 4. Система служебной связи (п. 8.2 Указаний): - проверка прохождения вызова и разговора; - измерение параметров канала + + 197
Глава 7 Виды измерений Еже- дневно Ежеме- сячно Раз в год Раз в три года С прекращением связи 5. Система контроля и сигнали- зации _|_ ** * Для ЦСП старого поколения ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 (САЦО, СВВГ, СТВГ) измерения проводятся раз в квартал. ** Если за этот период не проводились РНР. На аппаратуре линейных трактов Таблица 7.2 Виды измерений Еже- дневно Ежеме- сячно Раз в год Раз в три года Без прекращения связи 1. Система контроля и сигнали- зации (контроль визуальной индикации) + 2. Состояние оборудования око- нечных и промежуточных пунк- тов по системам телемеханики, контроля и сигнализации + 3. Показатели ошибок тракта по данным системы встроенного контроля с документированием 4. Запас помехоустойчивости регенераторов (для ЛТ на коак- сиальных кабелях) и коэффици- ент помех от переходных влия- ний (для ЛТ на симметричных кабелях) по данным систем кон- троля и телемеханики + * + * 5. Уровни мощности оптическо- го излучения на передаче и приеме (для ЛТ на ОК) по дан- ным системы встроенного кон- троля + * ** 6. Контроль тока и напряжения ДП + 198
Организация технического обслуживания ЦСП Виды измерений Еже- дневно Ежеме- сячно Раз в год Раз в три года 7. Напряжения вторичных ис- точников питания при наличии контрольных гнезд + 8. Система служебной связи: проверка прохождения вызова и разговора; измерение параметров канала + + 9. Коэффициент ошибок + * С прекращением связи 10. Показатели ошибок или ко- эффициент ошибок + 11. Запас помехоустойчивости регенераторов (для ЛТ на коак- сиальных кабелях) и коэффици- ент помех от переходных влия- ний (для ЛТ на симметричных кабелях) + 12. Уровни мощности оптиче- ского излучения на передаче и приеме (для ЛТ на ОК) + ** 13. Системы телемеханики, кон- троля и сигнализации + * При отсутствии в аппаратуре устройств встроенного контроля измерения проводятся с прекращением связи (пп. 10-12 табл.). * * По результатам измерений определяют системный запас. * ** Если за этот период не проводились РНР. На сетевых трактах Таблица 7.3 Виды измерений Еже- дневно Ежеме- сячно Раз в три года Без прекращения связи 1. Система контроля и сигнализации (котроль визуальной индикации) + 2. Показатели ошибок тракта по данным системы встроенного контроля с доку- ментированием + * 199
Глава 7 Виды измерений Еже- дневно Ежеме- сячно Раз в три года 3. Система служебной связи проверка прохождения вызова и разгово- ра; измерение параметров канала + + 4. Коэффициент ошибок + ** С прекращением связи 5. Показатели ошибок или коэффициент ошибок + * При отсутствии технической возможности измерения проводятся с прекра- щением связи. * * Если за этот период не проводились РНР. Перечень и периодичность измерений и проверок при эксплуатации ЦСП СЦИ приведены в табл. 7.4 - 7.6. На аппаратуре оконечных мультиплексоров и мультиплексоров ввода- вывода Таблица 7.4 Виды измерений Ежеднев- но Ежеме- сячно Раз в год Раз в три года Без прекращения связи 1. Система контроля и сигнали- зации (контроль визуальной индикации) + 2. Напряжения вторичных ис- точников питания при наличии контрольных гнезд- + 3. Система служебной связи: проверка прохождения вызова и разговора; измерение параметров канала + + 200 I
Организация технического обслуживания ЦСП На мультиплексных и регенерационных секциях Таблица 7.5 Виды измерений Еже- дневно Ежеме- сячно Раз в три года Без прекращения связи 1. Система контроля и сигнализации (контроль визуальной индикации). + 2. Состояние мультиплексных и регене- рационных секций по системе телекон- троля и сигнализации + 3. Показатели ошибок мультиплексных и регенерационных секций по данным сис- темы встроенного контроля с документи- рованием + 4. Уровни мощности оптического излу- чения на передаче и приеме по данным устройств встроенного контроля _|_ * ** 5. Система служебной связи: проверка прохождения вызова и разговора; измерение параметров канала + + * По результатам измерений определяют системный запас. * * При отсутствии устройств встроенного контроля измерения проводятся с прекращением связи при РНР. На трактах виртуальных контейнеров (ВК-п) и сетевых трактах {компонентных потоках ПЦИ), находящихся в эксплуатации Таблица 7.6 Виды измерений Ежедневно Ежеме- сячно Без прекращения связи 1.Система контроля и сигнализации (контроль визуальной индикации) + 2.Показатели ошибок тракта по данным системы встроенного контроля с документированием + Перечень и периодичность измерений и проверок при эксплуатации ВОСП-СР приведены в табл. 7.7 - 7.10. 201
Глава 7 При эксплуатации производится непрерывный контроль состояния ап- паратуры и оптического тракта (норма - не норма) без прекращения связи по данным системы управления сетевой структуры. На аппаратуре оконечных и транзитных станций ВОЛС/ВОКС (см. рис. 5.22 и 5.23). Таблица 7.7 Виды измерений Ежеднев- • но Ежеме- сячно Раз в год Раз в три года Без прекращения связи 1. Система контроля и сигна- лизации (контроль визуаль- ной индикации) + 2. Напряжения вторичных источников электропитания при наличии контрольных гнезд + 3. Система служебной связи: проверка прохождения вызо- ва и разговора; измерение параметров канала + + На оптических мультиплексных секциях и оптических секциях передачи Таблица 7.8 Виды измерений Еже- дневно Ежеме- сячно Раз в три года Без прекращения связи 1. Система контроля и сигнализации (контроль визуальной индикации). + 2. Уровни мощности оптического излу- чения на передаче и приеме по данным устройств встроенного контроля. + »,** 3. Система служебной связи: проверка прохождения вызова и разгово- ра; измерение параметров канала + 202
Организация технического обслуживания ЦСП * По результатам измерений определяют системный запас. * * При отсутствии устройств встроенного контроля измерения проводятся с прекращением связи при РНР. На трактах оптических каналов, находящихся в эксплуатации Таблица 7.9 Виды измерений Ежедневно Ежеме- сячно Без прекращения связи 1. Система контроля и сигнализации (контроль визуальной индикации) + 2. Показатели ошибок тракта по данным системы встроенного контроля с документированием* + 3. Уровни мощности оптического излучения на передаче и приеме по данным устройств встроен- ного контроля. + ** 4. Величина суммарной дисперсии в оптическом тракте ** * В пунктах окончания и транзита по 2~ФактоРУ- * * При отсутствии устройств встроенного контроля измерения проводятся с прекращением связи при РНР. На регенерационных секциях СЦИ (по необходимости) Таблица 7.10 Виды измерений Ежедневно Ежеме- сячно Без прекращения связи 1. Система контроля и сигнализации (контроль визуальной индикации) + 2. Показатели ошибок ES и SES регенерационных секций по данным системы встроенного контроля с документированием + * По байту В1 заголовка цифрового формата CTM-N, выделяемого в транспондере. 203
Глава 7 7.3. Общие положения по техническому обслуживанию ЦСП в процессе эксплуатации Техническое обслуживание современных ЦСП в процессе эксплуата- ции осуществляется с помощью служебного терминала (диспетчера по управлению сетевым элементом или через него участком сети ВОЛП, включающих несколько сетевых элементов). В современной аппаратуре ЦСП на этапе эксплуатации аварийная сигна- лизация дает наиболее важную информацию для поиска неисправностей. Аварийные сигналы отображаются в виде текстовых сообщений. С помощью служебного терминала можно, например, осуществлять контроль уровней мощности входного и выходного оптических сигналов выбранного оптического стыка для ВОЛП ПЦИ и СЦИ. Эта информация может быть использована для текущего контроля вели- чины системного запаса на каждом участке регенерации оптического тракта без прекращения связи. Величина системного запаса определяется как раз- ница между текущим значением уровня мощности оптического излучения на приеме и паспортным значением чувствительности приемника. Наряду с отображением информации об авариях на экране дисплея служебного терминала в аппаратуре может быть предусмотрена аварий- ная сигнализация на блоках оборудования (светодиодами), стоечная, ря- довая и станционная. Техническая эксплуатация современных ЦСП осуществляется на базе функциональных и технических возможностей встроенных устройств контроля и средств программно-технического комплекса (ПТК), предна- значенных для обслуживания и управления. Эти устройства и средства ПТК реализуют принцип управляемого тех- нического обслуживания. Преимущество метода управляемой техниче- ской эксплуатации, как отмечалось в § 6.1, заключается в том, что теку- щие работы по технической эксплуатации производятся не по сложивше- муся графику, а направляются именно на те участки, где в данный момент ожидается ухудшение качества обслуживания потребителя. При этом ис- ключается необходимость дорогостоящего профилактического техниче- ского обслуживания для выявления таких участков, что в целом уменьша- ет затраты на техобслуживание. Техника контроля, являющаяся неотъем- лемой принадлежностью аппаратуры ЦСП, обеспечивает данные, упро- щающие распознавание скрытых неисправностей методом статистическо- го анализа. Рекомендуется следующая методика проведения работ по ТО с помо- щью средств ПТК. 204
Организация технического обслуживания ЦСП 1. Оператор обращается к элементу сети (объекту технической экс- плуатации), информацию от которого он хочет получить, задавая его ад- рес или атрибуты. Следующим своим действием оператор определяет пе- риод Т, за который анализируется качество передачи. Это может быть период 15 мин или 24 ч. Дополнительно может быть получена информа- ция за црследние 7 сут и в отдельных случаях за месяц. Также должен быть определен параметр качества: число ES или SES за период Т Информация предоставляется в виде таблиц или графика. На графике указываются установленные пороги 51 и 52. Превышение указанных порогов сигнализируется оператору как на графике, так и выдачей соответствующих аварийных сообщений. 2. При получении аварийного сообщения производится локализация неисправности, с определением места повреждения, вплоть до неисправ- ной платы. При этом предоставляется детальное изображение аварий по сетевым элементам (объектам технической эксплуатации). Оператор под- тверждает (квитирует) увиденные аварийные сообщения. Аварийные со- общения заносятся в журнал сообщений с указанием даты, причины и категорий аварий. 3. При наличии автоматического резервирования и автоматической маршрутизации оператор видит общую картину сети с указанием выбран- ного маршрута и поврежденных линий. Если автоматическая маршрутизация не применяется, оператор дол- жен выполнить вручную прокладку трассы. После устранения повреждения конфигурация сети автоматически или вручную может быть восстановлена в первоначальном виде. 4. Периодическое проведение измерений и проверок, указанных в § 7.2, что позволяет оператору произьодить управляемое техническое обслуживание, направленное на уменьшение вероятности отказа сетевого элемента (объекта технической эксплуатации) или ухудшение функцио- нирования ЦСП без прекращения связи. В случае отказа или ухудшения рабочих показателей ВОЛП выполня- ются следующие действия: - с учетом среднесрочного и долгосрочного контроля во все ОТЭ ЦСП передается сигнал, содержащий всю необходимую информацию для ав- томатической (предпочтительно) инициализации внутренних или внеш- них механизмов резервирования; - принимаются решения о любых необходимых действиях, например «вывод ЦСП из эксплуатации» или «передача на испытания». Специальный метод резервирования рекомендуется для систем пере- дачи с использованием ручного или автоматического восстановления. 205
Глава 7 Если происходит отказ в ОТЭ без средств автоматического переклю- чения или со среде гвами автоматического переключения, но при отсутст- вии резерва, следует выполнить следующие действия: — выдать аварийную информацию технической эксплуатации с указа- нием ОТЭ, содержащего отказавший элемент оборудования; - передать сигнал индикации аварийного состояния (СИАС) в направ- лении передачи, пораженном отказом (в направлении станции приема отказавшего направления передачи), или выдать сигна i указания об отка- зе на предшествующем участке передачи (СУОП) в оборудование, не по- раженное отказом; - выдать сигнал аварии службы (САС). Если происходит отказ в ЦСП, имеющей средства автоматического переключения и соответствующие резервы, автоматически выполняются следующие действия: переключение на резерв; - выдача аварийной сигнализации технической эксплуатации с указа- нием ОТЭ, содержащего отказавший элемент оборудования. 7.4. Правила технической эксплуатации ЦСП ПЦИ Техническая эксплуатация кабельных линий передачи и линейных трактов На оконечных и обслуживаемых промежуточных пунктах линий пере- дачи организуется круглосуточное дежурство технического персонала. Контроль кабельной линии передачи и участков обеспечивается сред- ствами эксплуатационного контроля, ПТК и системой телеконтроля и те- леуправления (ТК-Т\) для современных ЦСП или системой телемеханики (ТМ) для АСП и ЦСП старого поколения. В состав системы ТМ входят участковая телемеханика (УТМ) и маги- стральная телемеханика (МТМ). УТМ осуществляет контроль на участке обслуживания питающего пункта (ОП, ОУП, ОРП, ПОУП, ПОРП, ПП) и включает в себя аппаратуру УТМ этого пункта и прилегающих к нему НУП (НРП) полусекции ДП, а также ПНУП. МТМ осущесзвляез контроль всей линии передачи по участкам ее ли- нейных трактов и включает в себя аппаратуру МТМ в ОП, ОУП (ОРП), ПОУП (ПОРП). Система ТК-ТУ выполняет функции телесигнализации, телеуправле- ния, отображения и документирования. ТК-ТУ предусматривает отобра- жение сигналов извещения в ЛАЦ или в ЦТЭ (СОТО). Передача сигналов 206
Организация технического обслуживания ЦСП ТК-ТУ осуществляется по симметричным парам, отдельным жилам кабе- ля, по фантомным цепям симметричного кабеля, а также в составе линей- ного сигнала ЦСП. В современных ЦСП на волоконно-оптическом кабеле организуются один или несколько служебных каналов для передачи сигналов ТК-ТУ между оконечными и всеми промежуточными пунктами. По этим же слу- жебным каналам организуется обмен данными контроля и управления между отдельными элементами сети (ОТЭ) и СУЭ. Для обеспечения телефонной связью технического персонала, обслу- живающего линию передачи, линейные тракты и их участки, организуется служебная связь, включающая каналы постанционной служебной связи (ПСС), участковой служебной связи (УСС) и служебной радиосвязи. УСС предназначается для обслуживания ЛП, ЛТ между двумя сосед- ними обслуживаемыми усилительными или регенерационными пунктами (ОУП, ОРП, ПОУП, ПОРП) и между обслуживаемым и относящимися к нему необслуживаемыми пунктами (НУП, НРП). ПСС предназначается для обслуживания линейных трактов между лю- быми обслуживаемыми промежуточными пунктами линейного тракта, включая оконечные пункты (ОП), предназначается постанционная слу- жебная связь (ПСС). При наличии нескольких каналов ПСС один используется для служеб- ной связи оконечных и обслуживаемых промежуточных пунктов линии передачи, второй - для служебной связи административно- производственных подразделений и одновременно является резервом для первого, третий - для оконечных пунктов и ОУП линий передачи с НУП и ОУП-ответвления. При отсутствии третьего канала, его функции выпол- няет второй канал. При наличии третьего канала, он выполняет также функции резерва для первых двух. Каналы служебной связи для АСП и ЦСП ПЦИ организуются по сим- метричным парам коаксиального кабеля, или по симметричным парам и фантомным цепям симметричного кабеля, или по медным жилам дистан- ционного питания (ДП), а также в составе линейного сигнала ЦСП. По всем сигналам устройств эксплуатационного контроля и системы ТК-ТУ технический персонал должен принимать меры по определению причин появления сигналов и их устранению в кратчайшие сроки. Ответственность за правильное обслуживание системы ТК-ТУ несут руководящие станции, а за правильное обслуживание устройств эксплуа- тационного контроля - каждый обслуживаемый пункт в пределах контро- лируемых участков. В современных ЦСП основными параметрами, определяющими со- 207
Глава 7 стояние линейного тракта, являются показатели ошибок (ES, SES), а в ЦСП старого поколения — коэффициент ошибок по битам. Контроль этих параметров должен производиться автоматически устройствами встроен- ного контроля или измеряться специальными приборами. Руководство технической эксплуатацией линейных трактов осуществ- ляется руководящими станциями. Поддержание исправности линий передачи и линейных трактов, а так- же их электрических параметров в пределах эксплуатационных норм обеспечивается проведением измерений, проверок, ремонтно- восстановительных и ремонтно-настроечных работ, указанных в § 7.2. Оценка состояния линий передачи и линейных трактов производится, в основном, без прекращения связи. График измерений без прекращения связи составляется ГРСД линей- ного тракта на год и утверждается главным инженером этой станции. График доводится до сведения руководящих станций линейного тракта. По результатам измерений и/или по данным устройств эксплуатационного контроля могут назначаться неплановые ремонтно-настроечные работы с прекращением связи. Графики проведения измерений с прекращением связи составляются операторами сетей связи. Устранение отклонений от эксплуатационных норм параметров ли- нейного тракта при измерениях, требующих закрытия, осуществляется в процессе неплановых ремонтно-настроечных работ В случаях, когда при ремонтно-настроечных работах не удается до- биться соответствия тракта нормам, технический персонал докладывает результаты измерений руководству цеха для принятия необходимых мер и сообщает об этом в СОТУ. Технический персонал, проводивший ремонтно-настроечные работы, докладывает руководителю смены и подразделению СОТУ о выполнен- ном объеме работ и соответствии параметров нормам. Подробные данные оформляются на носителях ПТК или в рабочих журналах. Техническая эксплуатация сетевых трактов Контроль сетевых трактов и их участков осуществляется устройствами эксплуатационного контроля в СС (СУ), а также в пунктах транзита, на которых осуществляется формирование линейного тракта или ответвле- ние сетевого тракта. Для обслуживания сетевых трактов используются каналы служебной связи, формируемые в составе ЦСП. 208
Организация технического обслуживания ЦСП Руководство технической эксплуатацией сетевых трактов осуществля- ется главными руководящими станциями, которые взаимодействуют со вспомогательными руководящими (транзитными) станциями и подразде- лениями ЦТЭ (СОТО) В современных ЦСП основными параметрами, определяющими со- стояние сетевого тракта, являются показатели ошибок (ES и SES), а в ЦСП старого поколения - коэффициент ошибок по битам. Контроль этих параметров производится автоматически устройствами встроенного кон- троля или измеряется специальными приборами. Транзитные соединения участков сетевых трактов могут быть посто- янными и временными (на время ввода ГОЗ). Транзитные соединения осуществляются на стойках переключений. Для организации временных транзитных соединений в ЛАЦ преду- сматривается резервная транзитная аппаратура. После организации временных транзитных соединений измеряются показатели ошибок (коэффициент ошибок) цифрового сетевого тракта на соответствие эксплуатационным нормам. Поддержание параметров сетевых трактов в пределах эксплуатацион- ных норм обеспечивается проведением измерений, а также проведением РНР и РВР. Для устранения отклонений отдельных параметров сетевых трактов от эксплуатационных норм выполняются неплановые работы с прекращени- ем связи. Графики проведения измерений трактов составляются ГРСД и согла- совываются с ГРС. В случаях, когда при ремонтно-настроечных работах не удается до- биться соответствия параметров тракта нормам, технический персонал докладывает результаты измерений руководству цеха для принятия необ- ходимых мер. Технический персонал, проводивший ремонтно-настроечные работы, докладывает руководителю смены и подразделению СОТУ о выполнен- ном объеме работ и соответствии параметров нормам. Подробные данные оформляются на носителях ПТК или в рабочих журналах. При выходе показателей ошибок (коэффициента ошибок) цифрового сетевого тракта за пределы эксплуатационных норм необходимо убедить- ся в исправности тракта более высокого порядка, а при его отсутствии или при его исправности - в исправности сетевого тракта на прилегающем участке. При неисправности тракта более высокого порядка - принимаются ме- ры к его восстановлению. 14-8184 209
Глава 7 При исправности тракта более высокого порядка проверяется исправ- ность аппаратуры группообразования (мультиплексирования). О любой неисправности сообщается в СОТУ. При исправности тракта на прилегающем участке ожидается сообще- ние от СОТУ об участке неисправности. При выходе параметров сетевых трактов за пределы эксплуатацион- ных норм, не приводящих к аварии (отказу), выяснение причины неис- правности осуществляется главной руководящей станцией по разрешению СОТУ. Техническая эксплуатация каналов передачи Контроль состояния каналов передачи, включая каналы ТЧ, ОЦК и широкополосные каналы, производится вторичными сетями или другими пользователями. Широкополосные каналы контролируются также техни- ческим персоналом СУ (СС). Руководство технической эксплуатацией каналов передачи осуществ- ляется ГРС и ВРС. Транзитные соединения каналов передачи ЦСП осуществляются по стыку в соответствии с ГОСТ 26886-86. При отклонении параметров каналов передачи от эксплуатационных норм технический персонал ГРС и ВРС выясняет и устраняет причину отклонения. При ухудшении качества работы канала передачи и многократных сда- чах этого канала производится измерение канала в объеме электрического паспорта. При эксплуатации каналов передачи взаимодействие руководящих станций между собой осуществляется через каналы сетевой служебной связи. Техническая эксплуатация аппаратуры и оборудования систем передачи Работы по техническому обслуживанию аппаратуры и оборудования включают в себя: - измерения и проверки; - ремонтно-настроечные работы; - ремонтно-восстановительные работы; - текущий и средний ремонты; - учет и анализ отказов аппаратуры; - ведение документации. 210
Организация технического обслуживания ЦСП Исправное состояние аппаратуры и оборудования определяется: - соответствием параметров аппаратуры и оборудования техническим нормам паспорта; — комплектностью; — работоспособностью устройств сигнализации и элементов переклю- чения; - отсутствием механических повреждений и опрятным внешним ви- дом. Аппаратура и оборудование закрепляются за техническим персоналом ЛАЦ, который несет ответственность за содержание закрепленной аппа- ратуры и оборудования в соответствии с установленными нормами. На аппаратуру и оборудование заводятся карточки технического со- стояния (КТС) установленной формы. На вновь вводимую в эксплуатацию аппаратуру заполняются завод- ские формуляры представителями настроечных организаций. После окон- чания проверки аппаратуры формуляры предъявляются представителям эксплуатации. Все неисправности аппаратуры, обнаруженные в процессе проверки, настройки аппаратуры, фиксируются в КТС представителями настроечных организаций или лицами, производящими проверку и на- стройку аппаратуры. При отсутствии заводских формуляров представителями настроечных организаций или лицами, производящими проверку и настройку аппара- туры и оборудования, составляются протоколы измерений основных па- раметров аппаратуры и оборудования с указанием числового значения параметра и соответствия его нормам. Технический персонал ведет учет и анализ отказов аппаратуры и обо- рудования. Проведение измерений, ремонтно-настроечных и ремонтно- восстановительных работ на аппаратуре и оборудовании осуществляется техническим персоналом по утвержденным технологическим картам, а при их отсутствии - на основании технической документации на данный тип аппаратуры и оборудования. Техническое обслуживание аппаратуры и оборудования, включая ап- паратуру и оборудование промежуточных станций и передвижных средств, производится в соответствии: - с действующими объемами и периодичностью проверки аппаратуры и оборудования, по графикам, составляемым ежегодно; — с технологическими картами на аппаратуру и оборудование. Результаты работ по техническому обслуживанию заносятся в КТС и оперативно-техническую документацию. 14* 211
Глава 7 Техническое руководство сетевых узлов и станций проводит выбороч- ные проверки состояния и содержания аппаратуры и оборудования с пе- риодичностью, установленной руководителем предприятия. Проверка аппаратуры и оборудования на наличие плохих контактов производится при вводе в эксплуатацию и в процессе эксплуатации (при необходимости). Замена компонентов в аппаратуре производится с периодичностью, установленной графиками замен. Устранение неисправностей аппаратуры и оборудования осуществля- ется переключением поврежденного комплекта аппаратуры и оборудова- ния на резервный автоматически или вручную либо заменой неисправного блока подменным. Неисправности, не устранимые путем замены блока, или переключе- нием резервных комплектов, устраняются по технологическим картам, разрабатываемым с учетом местных условий. Подменный блок, установленный взамен неисправного, при необхо- димости становится принадлежностью аппаратуры, а неисправный блок после ремонта используется в качестве подменного. Оснащение узлов и станций резервными комплектами и подменными блоками предусматривается при проектировании и в планах развития. Резервные комплекты для наиболее важных узлов аппаратуры и обо- рудования содержатся в состоянии постоянной готовности (находятся под током) для немедленной (автоматической или ручной) замены основных блоков. Резервные комплекты являются неотъемлемой частью аппаратуры и оборудования и регулярно проверяются. Восстановление узлов, линий передачи, трактов и каналов передачи Состояние линий передачи, линейных и сетевых трактов и каналов пе- редачи определяет сменный персонал ЛАЦ на основании сигналов аппа- ратуры, системы телесигнализации и телеуправления, заявок вторичных сетей и других потребителей. Восстановление линий передачи, трактов и каналов передачи при не- исправностях первичной сети осуществляется: - перестройкой сети операциями СУЭ или в соответствии с графиками обходов и замен (ГОЗ) и оперативными указаниями СОТУ с использова- нием резервных, подменных и временно не задействованных трактов и каналов передачи; - автоматическим переключением на резерв по схеме 1+1 или Р+М; 212
Организация технического обслуживания ЦСП - применением подвижных средств и гибких кабельных вставок; — устранением неисправностей аппаратуры систем передачи и обору- дования линейно-кабельных сооружений. Для современных ЦСП при восстановлении узлов линий передачи, трактов и каналов передачи порядок и организация ввода ГОЗ определя- ются алгоритмами СУЭ по управлению конфигурацией и устранением неисправностей, а также возможностями применяемого оборудования. Об изменении состояния, перестройке сети сменный персонал ЛАЦ немедленно сообщает в СУЭ (СОТУ), руководителю подразделения и руководящей станции. Для современных ЦСП сообщения об изменении состояния, о пере- стройке сети и ее восстановлении должны автоматически регистрировать- ся в журнале базы данных оборудования и на носителях ПТК руководя- щих станций и оформляться, в том числе по форме ПС-1(см. гл. 12). Для старого поколения ЦСП сообщения о состоянии и восстановлении сети, а также действия технического персонажа по устранению неисправ- ностей и взаимодействие с СОТУ отражаются в оперативном журнале (ПС-1). При авариях и повреждениях старого поколения ЦСП вводятся графи- ки обходов и замен. Порядок введения этих графиков определен алгорит- мами работы систем управления первичными сетями связи операторов. Порядок оповещения станций (узлов) первичной сети, цехов вторич- ных сетей и других потребителей о введении и отбое графиков обходов и замен определяется алгоритмами работы подразделений СОТУ. Технический персонал узлов (станций), участвующих в введении (от- бое) графиков обходов и замен: - производит переключения по технологическим картам введения гра- фиков обходов и замен под руководством ГРСД; - при неисправности обходного тракта проверяет правильность пере- ключений и под руководством ГРС принимает меры к его восстановле- нию. ГРС-Д восстанавливаемого тракта (канала) сообщает СОТУ о за- держке или невозможности введения графика обхода и замен. Ответственными за организацию обходов и замен трактов и каналов передачи и отбой ГОЗ являются СУ, СС, выполняющие функции ГРСД по каждому восстанавливаемому тракту. Сетевые узлы, сетевые станции, участвующие в организации обходов и замен трактов и каналов передачи: — составляют технологические карты на введение и отбой графиков обходов и замен; — внедряют устройства переключений трактов и каналов передачи; 213
Глава 7 — рассчитывают нормативные сроки введения и отбоя ГОЗ; — обеспечивают готовность транзитной, переключающей и усилитель- ной аппаратуры для введения ГОЗ; — разрабатывают и внедряют мероприятия, направленные на сокраще- ние нормативных сроков введения ГОЗ. После восстановления действия ОТЭ перестройкой сети операцией СУЭ или введением ГОЗ по оперативному указанию СОТУ сменный пер- сонал обеспечивает выдачу команд на устранение неисправности на при- легающем участке и немедленно передает сообщение в ЦТЭ (СОТО) и руководству эксплуатационного предприятия связи. Сменный персонал при аварии: — на СУ (СС) - проверяет исправность аппаратуры и оборудования, обеспечивает быстрое устранение неисправностей, с привлечением не- сменного персонала; — линии передачи, тракта - определяет неисправный участок, опове- щает работников в соответствии со схемой оповещения, дает указание на выезд ремонтно-восстановительной бригады (РВБ) для устранения неис- правности линий передачи или аппаратуры усилительных (регенерацион- ных) пунктов; - определяет и сообщает руководству эксплуатационного предприятия связи и ЦТЭ (СОТО) ориентировочное время (контрольные сроки) устра- нения аварии совместно с руководителем РВБ; — контролирует и передает руководству эксплуатационного предпри- ятия связи и подразделениям ЦТЭ (СОТО) ход ремонтно- восстановительных работ в соответствии с технологическими картами и алгоритмами. При невозможности устранения аварии в контрольные сроки уточня- ется дополнительное время, которое сообщается руководителю эксплуа- тационного предприятия связи и ЦТЭ (СОТО) с указанием причин. Сменный персонал при повреждении: — выясняет характер и участок неисправности совместно с прилегаю- щими СУ (СС); - при невозможности определения участка неисправности без прекра- щения связи согласовывает с ГРСД и ЦТЭ (СОТО) время проведения ис- пытаний; - проверяет исправность аппаратуры на оконечном СУ (СС) и, при ее неисправности, обеспечивает устранение неисправности; - организует, по согласованию с ЦТЭ (СОТО), выезд РВБ при неис- правности на прилегающем участке; — руководит устранением неисправности на прилегающем участке и 214
Организация технического обслуживания ЦСП докладывает ход устранения повреждения руководителю эксплуатацион- ного предприятия связи и ЦТЭ (СОТО) в соответствии с технологически- ми картами и алгоритмами. После устранения неисправности сменный персонал: - проводит измерения электрических параметров под руководством ГРСД совместно с ГРС и ВРС восстановленных трактов; - сообщает в СУЭ (СОТУ) и руководству эксплуатационного предпри- ятия связи о восстановлении трактов; - при несоответствии электрических параметров трактов норме сооб- щает об этом ЦТЭ (СОТО), руководителю РВБ и в СУЭ (СОТУ). При неисправности канала передачи сменный персонал проводит за- мену неисправного канала, если она предусмотрена ГОЗ, и приступает к устранению неисправности. При устранении неисправности: а) простых каналов передачи: - осуществляется проверка исправности других каналов своего пер- вичного сетевого тракта; - при исправности других каналов передачи; — проверяется исправность аппаратуры индивидуального преобразова- ния на своей и противоположной оконечной станциях канала передачи; - при неисправности других каналов передачи (не менее трех) - при- нимаются меры по восстановлению сетевого тракта; б) составных каналов передачи: — ГРСД проводятся измерения канала с оконечной и транзитными стан- циями и определяется участок неисправности; — принимаются меры по отысканию места неисправности на выявлен- ном участке прос того канала в соответствии с п. а. 73. Система технической эксплуатации и управления ЦСП СЦИ Принципы организации систем технической эксплуатации и управле- ния ЦСП СЦИ Для ЦСП СЦИ, техническая эксплуатация которых основана на при- менении управляемого технического обслуживания, объекты технической эксплуатации (ОТЭ), входящие в состав сетевых элементов (СЭ), являют- ся по существу управляемыми объектами (УО). Централизованная техническая эксплуатация ЦСП и сетей СЦИ реализу- ется на базе принципов организации сети управления электросвязью (СУЭ). Причем, как показано в § 6.1, результаты анализа рабочих характери- стик ОТЭ, контролируемых встроенными устройствами эксплуатационно- го контроля, сообщаются по стыку технической эксплуатации, либо авто- 215
Глава 7 магически после возникновения отказа или ухудшения качества функцио- нирования, либо по запросу об информации технической эксплуатации. Сеть управления ЦСП СЦИ (СУ) входит в состав СУЭ и управляет се- тевыми элементами ЦСП СЦИ. СУ может быть подразделена на ряд под- сетей управления ЦСП СЦИ. Подсеть управления ЦСП СЦИ (ПСУ) состоит из отдельных каналов ВКУ ЦСП СЦИ и связанных с ними внутренних линий передачи данных, которые соединены с целью организации сети управления передачи опе- рационных данных в пределах любой заданной топологии ЦСП СЦИ на транспортном уровне. ПСУ представляет собой специфическую локаль- ную вычислительную сеть ЦСП СЦИ (ЛСП), которая является частью общей сети передачи операционных данных оператора или СУЭ. Встроенный канал управления (ВКУ) обеспечивает канал логических операций между сетевыми элементами ЦСП СЦИ, используя канал пере- дачи данных (КПД) как свой физический уровень. В сигнале CTM-N организованы два канала КПД, содержащие байты D1-D3 заголовка регенерационной секции для канала 192 кбит/с, и байты D4-D12 заголовка мультиплексной секции для канала 576 кбит/с. Байты D1-D3 (КПДр) доступны для всех сетевых элементов ЦСП СЦИ, в то вре- мя как байты D4-D12 (КПДм), недоступны в регенераторах. Управление сетью ЦСП СЦИ осуществляется на основе использования многоуровневого распределенного процесса управления. Каждый уровень предопределяет уровень возможностей сетевого управления. Нижнему уровню этой организационной модели управления (см. рис. 7.1) соответ- ствуют сетевые элементы ЦСП СЦИ, обеспечивающие услуги транспорт- ного уровня. Прикладная функция управления (ПФУ) в пределах сетевых элементов участвует в обмене и обеспечивает поддержку управления в направлении равноправных сетевых элементов и устройствах взаимодей- ствия (УВ)/операционной систем (ОС). Процесс связи обеспечивается посредством функции обмена сообще- ниями (ФОС) в пределах каждого логического объекта. В функцию ПФУ в каждом логическом объекте могут входить только агенты, только менеджеры, или как агенты, так и менеджеры. Логические объекты, в которые входят менеджеры, могут управлять другими объектами. Каждый уровень многоуровневой организационной модели может обеспечить дополнительные возможности управления. Однако структура сообщений должна оставаться одной и той же. Менеджер в сетевом эле- менте ЦСП СЦИ может подавлять аварийную сигнализацию, создаваемую одним или более управляемыми сетевыми элементами при возникновении общего отказа, и заменять ее другим сообщением аварийной сигнализа- ции, направляемым к ОС/УВ, идентифицирующим источник аварии. 216
Организация технического обслуживания ЦСП Рис. 7.1. Модель организации управления Формат нового сообщения аварийной сигнализации согласован с дру- гими сообщениями аварийной сигнализации. Формат сообщения сохраняется при транспортировании сообщений вверх по иерархии, т.е. сообщения сетевого элемента ЦСП СЦИ по отно- шению к сетевому элементу ЦСП СЦИ будут иметь такую же структуру, 217
Глава 7 Рис. 7.2. Примеры организации связи при управлении сетью: ОС-ПФ - прикладная функция операционной системы; УВ-ПФ - прикладная функция устройства взаимодействия как сообщения сетевого элемента ЦСП СЦИ по отношению к устройству взаимодействия УВ и сообщения УВ по отношению к ОС. На рис. 7.2 приведены примеры организации связи на основе исполь- зования протоколов Q-стыка, реализованных в функции ФОС: между ме- неджером в ОС и агентом в У В (стык I); - .между менеджером в УВ и агентом в сетевом элементе СЭа (стык II); - между менеджером в сетевом элементе СЭа и агентом в сетевом эле- менте СЭб (стык III). Взаимодействия между СУ, ПСУ и СУЭ приведены на рис. 7.3. Доступ к ПСУ всегда обеспечен посредством функционального блока сетевого элемента ЦСП СЦИ. Сетевой элемент ЦСП СЦИ может быть подключен к другим участкам сети СУЭ через следующие совокупности стыков: - рабочая станция (стык F)\ — устройство взаимодействия (стык 2); — операционная система (стык 2)- На рис. 7.3 следует отметить несколько точек имеющих отношение к архитектуре ПСУ 218
Организация технического обслуживания ЦСП СУЭ Рис. 7.3. Модель СУ, ПСУ и СУЭ 1. Несколько сетевых элементов могут быть размещены в одном месте расположения оборудования, например, сетевые элементы ШСЭД и ШСЭе, СЭ31 и СЭз2. 2. Функция обмена сообщениями сетевого элемента ЦСП СЦИ закан- чивает сообщение (в смысле более низких уровней протокола), маршру- тизирует его или с ее помощью осуществляется обработка сообщений во встроенном канале управления ВКУ, или осуществляется ее соединение через внешний Q-стык,таким образом: а) все сетевые элементы ЦСП СЦИ необходимы для окончания канала ВКУ, т. е. каждый сетевой элемент должен обладать возможностью вы- полнять функции конечной системы; б) все сетевые элементы могут быть необходимы для маршрутизации сообщений ВКУ между портами в соответствии с информацией управле- ния маршрутизацией, содержащейся в сетевом элементе, т. е. некоторые сетевые элементы могут потребоваться для выполнения функций проме- жуточной системы; в) сетевые элементы могут также потребоваться для поддержки стыков типа Q и F. 3. Линия связи между сетевыми элементами, расположенными в гео- графически разнесенных местах, или межстанционная связь между сете- 219
Глава 7 выми элементами ЦСП СЦИ обычно организуется по каналам ВКУ. 4. Связь между сетевыми элементами ЦСП СЦИ, находящимися в од- ном месте расположения оборудования, организуется через внутристан- ционный канал ВКУ или через локальную сеть передачи (ЛСП). Функциональные возможности, которые должны быть поддержаны се- тевым элементом ЦСП СЦИ, определят тип 2-стыка, который необходи- мо обеспечить. Например, предполагаемые две основные разновидности сетевых элементов ЦСП СЦИ таковы: сетевые элементы ЦСП СЦИ с функциями взаимодействия (УВФ) и «стандартные» сетевые элементы ЦСП СЦИ. На рис. 7.4 приведен пример сетевого элемента ЦСП СЦИ с функцией УВФ. На рис. 7.5 приведен пример «стандартного» сетевого элемента ЦСП 1ОЦИ. Каждая подсеть управления ЦСП СЦИ (ПСУ) должна иметь по мень- шей мере один элемент, который подключен к ОС/УВ. Этот элемент, на- зываемый сетевым элементом межсетевого шлюза (ШСЭ), или шлюзовым СЭ, приведен на рис. 7.4, 7.5 и 7.6. Элемент ШСЭ должен обладать воз- можностью выполнять функцию маршрутизации на сетевом уровне про- межуточной системы для сообщений ВКУ, предназначенных для любой конечной системы в ПСУ. * ПСУ-2 Рис. 7.4. Топология канала ВКУ для мест установки СЭ ЦСП: ШСЭ - один или более сетевых элементов ЦСП СЦИ, по крайней мере один из которых имеет возможности ОСФ/УВФ; * - в местах установки оборудования может быть установлено оборудование смешанного типа, содержащее сетевые элементы ЦСП СЦИ и сетевые элементы другого типа 220
Организация технического обслуживания ЦСП ПСУ-1 ПСУ-2 ПСУ-3 Рис. 7.5. Топология канала ВКУ для мест установки СЭ ЦСП СЦИ с устройствами взаимодействия: * — в местах установки оборудования может быть установлено оборудование смешанного типа, содержащее сетевые элементы ЦСП СЦИ и сетевые элементы другого типа Конкретным примером общего требования является требование, чтобы сообщения, передаваемые между участвующими в обмене подсетями, использовали трансляцию сетевого уровня. На рис. 7.6 приведен пример функции обмена. Сообщения, передавае- мые между ОС/УВ конечных систем в подсети, направляются через сете- вой элемент ШСЭ или, в общем случае, через промежуточную систему. Функционирование системы управления на сетевом и элементном уровне Система управления предназначена для контроля и управления всеми операциями, необходимыми для функционирования аппаратуры и сети ЦСП СЦИ. На аппаратном уровне в нее входят сетевая рабочая станция PC (специализированный компьютер), местные терминалы МТ (персо- нальные компьютеры), стыки обслуживания и контроллеры аппаратуры. На программном уровне система управления аппаратуры и сети ЦСП СЦИ включает операционную систему для PC и специальное програм- мное обеспечение для МТ. 221
Глава 7 Рис. 7.6. Концепция построения промежуточной и конечных систем: КС - конечная система; ПС - промежуточная система Система управления сетью ЦСП СЦИ (СУ) функционирует на двух уровнях: — сетевом, т.е. управление сетью или подсетью (СУ, ПСУ); - элементов, т.е. управление сетевыми элементами (СЭУ). На первом уровне создаются объекты управления - сетевые элементы (СЭ), линии между СЭ, и тракты виртуальных контейнеров (ВК-n), соеди- няющие оконечные СЭ через промежуточные. На базе трактов ВК-п орга- низуются сетевые тракты El, ЕЗ и Е4. Сетевые тракты могут создаваться ручным или автоматическим выбором трактов ВК-n на каждом звене маршрута между избранными СЭ. Этот уровень отражается на экранах мониторов с помощью меню сетевого уровня. На втором уровне создаются и обслуживаются СЭ. Информация о СЭ может вводиться вручную - указанием типа, наименования аппаратуры и данных конфигурирования либо считыванием данных существующих СЭ и целых подсетей. СЭ могут создаваться системой управления до того, как они созданы реально. Данные конфигурирования могут быть загружены в СЭ от СУ или считаны СУ из СЭ. Этот уровень отражается на экранах мониторов с помощью меню СЭУ. 222
Организация технического обслуживания ЦСП На этих двух уровнях в системе управления должны выполняться сле- дующие основные операции: - доступ в систему управления; - конфигурирование; - сигнализация и регистрация аварийной информации; - контроль качества; - администрирование. Все перечисленные ниже операции регламентируются для функциони- рующей системы, уже введённой в эксплуатацию. Доступ в систему управления Для получения доступа в систему оператор системы управления дол- жен знать индивидуальное имя пользователя и пароль. Для каждого сете- вого элемента может быть зарегистрирована определённая группа пользо- вателей. Индивидуальное имя и пароль для повышения секретности должны состоять из большого числа символов (не меньше 8). СУ позволяет поль- зователям со своим индивидуальным именем осуществлять операции в соответствии с их уровнем доступа. Пользователи должны быть разделены на категории: - администратор; - технический руководитель; - оператор. После правильного набора имени и пароля на клавиатуре терминала и получения доступа в систему управления оператор, технический руково- дитель или администратор имеет определенные привилегии в соответст- вии со своей категорией. Установка собственных имён, паролей и групп пользователей является функцией администратора. Администратор системы может создавать новых пользователей, из- менять пароли, обеспечивать членство в замкнутой группе пользовате- лей (ЗГП). Технический руководитель сети (подсети) является техническим руко- водителем системы. Он имеет право на все операции в системе, за исклю- чением функций, связанных с управлением секретностью. Операторы сети также могут иметь разные уровни доступа в систему управления, отличающиеся как по возможным операциям (обслуживание событий, конфигурация), так и по уровню операций (СУ или СЭУ). Ниже приводится пример распределения уровней доступа. 223
Глава 7 Параметры Уровень доступа 1 2 3 4 5 Обслуживание событий на СЭУ X X X X X Регистрация аварийной инфор- мации 0 X X X X Предыдущее плюс конфигурирование на СЭУ 0 0 X X X Предыдущее плюс конфигурирование на СУ 0 0 0 X X Предыдущее плюс управление секретностью 0 0 0 0 X 1 - оператор III категории; 2 - оператор II категории; 3 - оператор I категории; 4 — технический руководитель системы; 5 - администратор системы 0 - Не допускается; X - Допускается. Конфигурирование в системе управления Конфигурирование на сетевом уровне 1. Конфигурирование трактов ВК-n, т. Тракты ВК-л, т образуются на свободных временных позициях СТМ- N между двумя оконечными узлами (СЭ), входящими в данную систему обслуживания. Эта операция осуществляется автоматически, если все уз- лы, через которые проходит тракт, обладают соответствующими возмож- ностями оперативного переключения, включая программную поддержку. При выполнении операции команды из сетевого уровня передаются на элементный уровень. В некоторых случаях при отсутствии программной поддержки всей операции возможно создание трактов ВК-n, т с помощью выполнения операции на элементном уровне для каждого узла по отдельности. Система управления обеспечивает следующие операции с трактами ВК-n, т: а) образование трактов ВК-n, т операция позволяет выбрать два узла на географической карте области управления (при этом узлы не должны быть аварийными), установить по- 224
Организация технического обслуживания ЦСП рядок тракта ВК-л, т (ВК-12, ВК-2, ВК-3, или ВК-4) и установить номер и наименование тракта ВК-л, т\ б) изменение параметров трактов ВК-л, т операция возможна для тех трактов, которые созданы на сетевом уровне; в) резервирование трактов ВК-л, т операция позволяет обеспечить переключение тракта ВК-л на резерв при повреждении основного тракта. Она возможна для кольцевых струк- тур; г) уничтожение трактов ВК-л, т операция возможна для тех трактов, которые созданы на сетевом уровне; д) проверка трассы тракта ВК-л, т эта операция обслуживания позволяет проверить правильность приема нужного ВК-л, т на оконечной станции. Для этого в байты заголовков трактов ВК-n, т вставляется идентификатор трассы с определённым фор- матом. На оконечной станции принятое значение идентификатора сравни- вается с ожидаемым и в случае отличия включается аварийный сигнал. Используются байт Л для ВК-л и байт J2 для ВК-лг; е) запись параметров трактов ВК-л, т операция позволяет записать параметры трактов в системный файл, или на гибкий диск, или на принтер. 2. Конфигурирование сетевых трактов 2, 34, 140 Мбит/с и каналов для передачи ячеек ATM. Сетевые тракты El, ЕЗ и Е4 образуются в трактах ВК-12, ВК-3 и ВК- 4 соответственно. Каналы для передачи ячеек ATM образуются в трактах ВК-2, ВК-3 и ВК-4. Все упомянутые сетевые тракты и каналы (в даль- нейшем для простоты именуемые каналами) могут приходить из других сетей ПЦИ или СЦИ, поэтому конечные узлы для трактов ВК-л, т могут не совпадать с конечными пунктами для каналов. Система управления должна обеспечить следующие операции с кана- лами: а) образование каналов операция позволяет выбрать тракт ВК-л, т на географической карте области управления, соответствующий нужному каналу (при этом тракт ВК-л, т не должен быть аварийным), установить номер и наименование канала; б) изменение параметров канала операция позволяет изменить номер и наименование соответствующего канала и возможна для тех каналов, которые созданы на сетевом уровне; 15-8184 225
Глава 7 в) резервирование каналов операция позволяет обеспечить резервирование того участка канала, который проходит по области данной системы обслуживания с помощью переключения тракта ВК-п, т на резерв при повреждении основного (ли- нейного) тракта; г) уничтожение канала операция приводит к удалению канала из системы управления и воз- можна для тех каналов, которые созданы на сетевом уровне; д) проверка содержания трактов ВК-л, т эта функция обслуживания позволяет проверить правильность струк- туры размещения (mapping) с помощью специальной метки в байтах заго- ловков BK-n,m. На оконечном узле принятое значение метки сравнивается с ожидаемым и в случае отличия включается аварийный сигнал. Исполь- зуются байт V5 (биты с 5 по 7) для ВК-m и байт С2 для ВК-n. Для ВК-12 проверяется, например, наличие асинхронного, бит-синхронного или байт-синхронного размещения. Для ВК-2, ВК-3 и ВК-4 проверяется, на- пример, наличие ATM; е) запись параметров каналов операция позволяет записать параметры каналов в системный файл, или на гибкий диск, или на принтер. 3. Конфигурирование уровней срабатывания аварийной сигнализации в линиях, трактах и каналах. Система управления должна обеспечить следующие операции: выбор порогов срабатывания аварийной сигнализации для линий мультиплексных и регенерационных секций, трактов ВК-п,ш и каналов; запись порогов срабатывания аварийной сигнализации в системный файл, или на гибкий диск, или на принтер. 4. Осуществляется также конфигурирование узлов и линий передачи. Конфигурирование на уровне элементов 1. Конфигурирование узлов (СЭ) Система обслуживания обеспечивает следующие операции с узлами: а) выбор узла узел выбирается из списка узлов, заложенных в систему СО. После этой операции можно проводить все действия с узлами на элементном уровне; б) изменение параметров узла операция позволяет менять тип оборудования, адрес, режим работы, комплектацию и т. д.; 226
Организация технического обслуживания ЦСП в) уничтожение узлов эта операция изымает узел из системы управления и возможна только для узлов, не соединенных линиями с другими узлами. Если узел соеди- нён линиями с другими узлами, то следует сначала уничтожить линии; г) запись параметров узла эта операция позволяет записать параметры узла в системный файл, или на гибкий диск, или на принтер. 2. Конфигурирование синхронизации Система управления должна обеспечить выбор режима синхронизации для каждого узла в системе. Выбираются режимы: - автономный; — от линейного сигнала (агрегатный сигнал CTM-N); - от компонентного сигнала (сетевой тракт ПЦИ); - от станционного сигнала (внешнего источника). Кроме того, выбираются резервные источники синхронизации с задан- ным приоритетом. 3. Конфигурирование оперативных переключений Система управления для каждого узла позволяет установить необхо- димые оперативные переключения трактов ВК-л, т между агрегатными портами (оптическими линейными стыками), между агрегатными и ком- понентными портами (цифровыми сетевыми стыками) и между компо- нентными портами. 4. Конфигурирование резервирования блоков В зависимости от возможностей конкретной аппаратуры система управления должна обеспечить для каждого узла резервирование блоков по схеме 1:п или 1+1 ревертивным или неревертивным образом. 5. Конфигурирование резервирования трактов ВК-л, т Для кольцевых структур система управления должна обеспечить на элементном уровне для каждого узла, входящего в кольцо, резервирова- ние трактов ВК-л, т по схеме 1+1. При этом сигнал на передаче раздваи- вается на два направления - по и против часовой стрелки. Для цепочеч- ных (линейных) структур система управления должна обеспечить на эле- ментном уровне для каждого узла резервирование трактов ВК-л, т по схе- ме 1+1 в соответствии с принятым алгоритмом ввода графика обходов и замен. При этом на каждой секции переключения на резерв (мультиплекс- ной секции) в качестве резервного может быть использован специально выделенный тракт либо тракт не загруженного ВК-л. Для каждой из сетевых структур на приёме секции переключения на ре- зерв происходит переключение основного тракта на резервный в случае: 15* 227
Глава 7 - аварии на передаче на удаленном конце; - аварии на приеме; — обрыве оптического кабеля; - аварии на промежуточном узле, приводящей к потере указателя TU или к появлению сигнала СИАС тракта. 6. Конфигурирование интерфейса к общестанционной аппаратуре Интерфейс к общестанционной аппаратуре в зависимости от типа ап- паратуры имеет определенное число входов для контроля внешней по отношению к данной системе управления аппаратуры (например, аппара- тура питания, датчики несанкционированного доступа, датчики пожара, станционный синхрогенератор) и определенное число выходов для управ- ления внешней аппаратурой. Система управления должна обеспечить: а) конфигурирование входных портов операция позволяет присвоить каждому входному порту свое имя в соответствии с назначением; б) конфигурирование выходных портов операция позволяет присвоить каждому выходному порту свое имя в соответствии с назначением. 7. Получение информации об аппаратуре Система управления должна позволять получить полную информацию об аппаратуре (типы, наименования, серийные номера комплектов и бло- ков) и программном обеспечении (номер реализации и т. д). 8. Конфигурирование уровней срабатывания аварийной сигнализации в узлах. Система управления должна обеспечить следующие операции: выбор порогов срабатывания аварийной сигнализации для узлов; запись порогов срабатывания аварийной сигнализации в системный файл, или на гибкий диск, или на принтер. 9. Осуществляется также конфигурирование портов и резервирование мультиплексных секций. Сигнализация и регистрация аварийной информации в системе управления Сигнализация и регистрация аварийной информации в СУ должны ис- пользоваться для того, чтобы технический персонал обратил внимание на повреждения аппаратуры и принял соответствующие меры для их устра- нения. Все происходящие события должны быть отражены: 228
Организация технического обслуживания ЦСП — на экранах мониторов РС и МТ; - с помощью аварийной сигнализации стойки/ряда/станции через станционный интерфейс; - с помощью аварийной сигнализации аппаратуры ЦСП СЦИ. Система управления должна обеспечить детальные сообщения обо всех повреждениях на сетевом и элементном уровнях. Должна быть обес- печена локализация повреждений с точностью до ТЭЗа (порта). По требо- ванию оператора с помощью СУ должен быть получен полный перечень аварий за определенное время. Аварийные события разделяются на сетевые, узловые и аварии в сис- теме управления. Указанные в § 6.1 категории аварийной сигнализации должны исполь- зоваться в сообщениях системы управления: Сообщения системы управления могут быть: а) автономными, когда при возникновении аварийного события авто- матически в системе управления появляется соответствующее сообщение, но при этом должна иметься возможность фильтрации сообщений об ава- рийных событиях, чтобы пользователь получал только те сообщения, ко- торые ему нужны; б) по требованию, когда для детального изучения аварийных событий за определенное время пользователь может запросить список сообщений об аварийных событиях, отфильтрованных по ряду признаков. Фильтрация сообщений не должна приводить к тому, чтобы остальные сообщения исчезали из базы данных. С течением времени список собы- тий должен быть переписан на какой-нибудь носитель по мере заполнения объема памяти базы данных. Система управления должна обеспечить стандартные способы локали- зации неисправности и восстановления нормальной работы. Для выпол- нения этой задачи должны быть использованы Окно сетевого уровня, Ок- но уровня сетевых элементов и Окно, где появляются фильтрованные со- общения об аварийных событиях (Окно аварий). При наличии аварии дол- жен изменяться цвет линии передачи, тракта ВК-n, т (если имеется про- граммная поддержка) и узла (узлов), а также появляться сообщение в Ок- не аварий. При работе технического персонала непосредственно в месте установ- ки аппаратуры должна использоваться стандартная последовательность поиска неисправности с помощью аварийной сигнализации стан- ции/ряда/стойки и аппаратуры ЦСП СЦИ. Полный список аварийных событий должен включать в себя специфи- ческие показатели ЦСП (например, получение сигналов СИАС, REI, поте- 229
Глава 7 ря цикловой синхронизации, потеря указателей, превышение допустимого порога показателей ошибок, потеря входного сигнала ит. д.). Контроль качества в системе управления В системе управления, состоящей из сетевых элементов ЦСП СЦИ, поддерживается функция контроля качества на интерфейсах ПЦИ и СЦИ (сетевых трактов Е1, ЕЗ, Е4, трактов ВК-л, т мультиплексных и регенера- ционных секций). Для контроля за рабочими характеристиками по показателям ошибок в системе управления аппаратуры СЦИ используются определенные вре- менные интервалы (более подробно изложено в гл. 9): - текущий короткий интервал; - предыдущий короткий интервал; - несколько прошедших коротких интервалов; — текущий длинный интервал; - предыдущий длинный интервал. Полученные данные передаются в систему управления по запросу пользователя или регулярно, или при превышении порога показателя ошибок. Администрирование Система управления должна обеспечить выполнение следующих опе- раций: а) создание, модификация, уничтожение пользователей эти операции позволяют создать пользователя со своим именем и па- ролем, изменить привилегии пользователя и изъять пользователя из сис- темы управления; б) запуск системы управления операция позволяет осуществить запуск системы управления, которая была остановлена по каким-либо причинам; в) остановка системы управления операция позволяет осуществить остановку системы управления, на- пример для полного архивирования базы данных системы; г) установка параметров периферийных устройств, операция позволяет осуществить запись на внешние носители (диск или ленту) резервной базы данных или загрузить новое программное обеспечение; д) архивирование системы; е) восстановление базы данных 230
Организация технического обслуживания ЦСП операция позволяет восстановить повреждённую базу данных при на- личии резервной копии; ж) получение полного списка аварийных событий; з) установка категорий для аварийных событий в самой системе управ- ления; и) ввод или уничтожение блоков с точки зрения системы управления. Они выполняются только администратором СУ или пользователем, которому администратор передал часть своих полномочий. Эти операции относятся именно к самой системе управления, а не к аппаратуре СЦИ. Функционирование системы управления сетевого элемента Функция управления синхронной аппаратуры. Функция управле- ния синхронной аппаратуры (SEMF) обеспечивает средства, с помощью которых функция синхронных сетевых элементов (СЭФ) управляется внутренним или внешним менеджером (М). Если сетевой элемент (СЭ) содержит внутренний М, последний является частью функции SEMF. Функция SEMF, как показано на рис. 7.7, взаимодействует с другими функциональными блоками путем обмена информацией через эталонные точки Sn. Функция SEMF содержит ряд фильтров, которые обеспечивают механизм уменьшения объема данных в информации, принятой через эта- управления Рис. 7.7. Функция управления синхронной аппаратуры 231
Глава 7 лонные точки Sn. Выходы фильтров доступны агенту через управляемые объекты, которые представляют эту информацию. Управляемые объекты также предоставляют агенту другую информацию управления и получают ее от него. Управляемые объекты обеспечивают обработку события и хранение, а также единообразное предоставление этой информации. Агент преобразует указанную информацию в сообщения и реагирует на сообщения менеджеров, выполняющих соответствующие операции на управляемых объектах. Указанная информация к агенту и от него проходит через эталонную точку V к функции передачи сообщений ФОС. Наличие потоков информации в аппаратуре зависит от выбранных ва- риантов внешних стыков к аппаратуре, в частности, от вариантов, вы- бранных СУЭ, СУ. Информация типа «Set» (Установить) относится к данным конфигура- ции и обеспечения, которые передаются от функции SEMF через эталон- ные точки Sn к другим функциональным блокам. Информация, типа «Get» (Прочитать) относится к сообщениям о состоянии функциональных бло- ков, сделанным в ответ на запрос такой информации из функции SEMF через эталонные точки Sn. Функция фильтрации обеспечивает механизм уменьшения объема данных об аномалиях и дефектах, представленных в эталонных точках S. Различаются три типа фильтров: Односекундные фильтры производят простое интегрирование содер- жащихся в сообщениях об аномалиях путем их подсчета в течение 1с. В конце каждого односекундного интервала соответствующие управляе- мые объекты могут получить содержимое этих счетчиков. Обеспечивают- ся следующие выходные данные счетчиков: - ошибки в регенерационной секции (В 1), - события отсутствия циклового синхронизма (OOF) регенерационной секции, - ошибки в секции группообразования (В2), — ошибки в тракте высшего порядка (ВЗ), - ошибки на дальнем конце тракта высшего порядка (G1), — ошибки на дальнем конце тракта низшего порядка (G1/V5), - события цифрового выравнивания блока AU, - события цифрового выравнивания блока TU. Фильтр дефектов обеспечивает постоянный контроль дефектов, о ко- торых сообщается через эталонные точки Sn. Поскольку все дефекты про- 232
Организация технического обслуживания ЦСП являются на входе этого фильтра, он может обеспечить корреляцию для уменьшения объема информации, предоставляемой агенту в качестве ин- дикации повреждений. Обеспечиваются индикации следующих повреж- дений: — потеря сигнала (LOS), — потеря цикла (LOF), - потеря указателя блока AU, (AU-LOP), - потеря указателя блока TU, (TU-LOP), - СИАС секции группообразования (MS-AIS), - СИАС тракта высшего порядка (AU-AIS), — СИАС тракта низшего порядка (TU-AIS), — отказ при приеме на дальнем конце (RFI), - FERF (RDI) тракта высшего порядка, — FERF (RDI) тракта низшего порядка. На выходе фильтра дефектов в дополнение к перечисленным наруше- ниям передачи сообщается о повреждениях аппаратуры для их дальней- шей обработки агентом. Фильтр ошибок ES и SES обрабатывает информацию, доступную из односекундного фильтра и фильтра дефектов, для получения информации о секундах с ошибками (ES) и секундах, пораженных ошибками (SES), которая сообщается фильтру, как показано в § 6.1 Информация о ES и SES предоставляется для всех параметров, пере- численных выше, за исключением событий выравнивания. Кроме того, обеспечивается информация о секундах отсутствия циклового синхрониз- ма (OOF); секунда OOF определяется как секунда, в течение которой воз- никают события в виде одного или нескольких выходов из циклового син- хронизма. Управление встроенным каналом управления (ВКУ) Для обеспечения участия в связи сетевых элементов СЦИ они должны осуществлять управление каналом ВКУ. Приведенные ниже функции управления каналом ВКУ являются примерами функций, которые необхо- димо поддержать сообщениями ВКУ: а) поиск сетевых параметров для обеспечения совместимого функцио- нирования, например, размер пакета, простои (тайм-аут), качество обслу- живания, размеры окна и т.д.; б) установление маршрута прохождения сообщения между узлами по каналу КПД; в) управление сетевыми адресами; 233
Глава 7 г) поиск рабочего состояния канала КПД в заданном узле; д) возможность разрешения/блокировки доступа к каналу КПД. Управление процессом устранения неисправности (управляемое техническое обслуживание) Общий надзор за аварийной сигнализацией связан с обнаружением и составлением отчетов о соответствующих событиях/условиях, которые имеют место в сети. В сети подлежат отчетности события/условия, обна- руженные в оборудовании и во входящем сигнале, а также собы- тия/условия, являющиеся внешними по отношению к оборудованию. Аварийная сигнализация представляет собой индикацию, автоматиче- ски вырабатываемую сетевым элементом, в результате определенных со- бытий/условий. Пользователь должен иметь возможность определить, какие события/условия служат причиной создания отчетов об автономной аварийной ситуации. Отчеты по остальным событиям/условиям составля- ются по запросам. Должны быть обеспечены следующие функции, относящиеся к ава- рийной ситуации: — отчет об аварийной сигнализации аппаратуры СЭ; — запрос всех видов аварийной сигнализации; — отчет обо всех видах аварийной сигнализации; — разрешить/запретить передачу отчетов об аварийной сигнализации по каналу ВКУ; — запрос состояния разрешения/запрещения передачи отчетов аварий- ной сигнализации; — отчет о состоянии разрешения/запрещения передачи отчета об ава- рийной сигнализации. Управление рабочими характеристиками Данные контроля рабочих характеристик во времени используются для оценки рабочих характеристик транспортных систем, локализации неис- правностей и оценки ухудшения характеристик системы. Данные этого контроля также позволяют произвести оценку рабочих характеристик от- носительно долгосрочных расчетных значений рабочих характеристик системы. Ограниченные данные контроля во времени в виде учета событий каж- дого контролируемого параметра должны храниться в сетевых элементах или в устройствах взаимодействия, связанных с сетевыми элементами. Отдельные данные контроля рабочих характеристик должны сохраняться для индивидуальных направлений передачи. 234
Организация технического обслуживания ЦСП Относительно каждого контролируемого параметра, относительно каж- дого направления передачи предусматриваются счетчики данных за теку- щие 15 мин. и за текущие сутки, данных за предыдущие 15 мин и за пре- дыдущие сутки, а также определенное количество данных за последние 15 мин и за последние сутки. Счетчики данных за 15 мин и сутки функционируют следующим обра- зом: а) счетчики данных за 15 мин содержат данные об ухудшении пара- метров в течение 15-минутного периода. Счетчики текущих 15-минутных данных должны устанавливаться на ноль каждые 15 мин после того, как данные переданы на счетчик предыдущих 15-минутных данных; б) счетчик текущих суточных данных содержит данные ухудшения па- раметра в течение одних суток. Счетчик текущих суточных данных дол- жен устанавливаться на ноль каждые сутки (например, в полночь), после того, как эти данные будут переданы на счетчик предыдущих суточных данных; в) счетчик предыдущих 15-минутных данных содержит данные за 15 мин для данного параметра. В конце каждых 15 мин данные ухудше- ния параметра со счетчика текущих 15 мин накапливаются в счетчике данных за предыдущие 15 мин, а старые данные счетчика за предыдущие 15 мин. передаются на первый счетчик последних данных (если преду- смотрены счетчики данных за последние 15 мин; если нет, то устаревшие данные не сохраняются); г) счетчик данных за предыдущие сутки содержит данные за одни сут- ки для определенного параметра. В конце каждых суток данные ухудше- ния параметра со счетчика текущих данных накапливаются в счетчике данных за предыдущие сутки, а старые данные со счетчика данных за предыдущие сутки передаются на счетчик самых последних данных (если предусмотрены счетчики данных за последние сутки; если нет, то уста- ревшие данные не сохраняются); д) счетчики данных за последние 15 мин представляют собой группу п счетчиков, каждый из которых содержит 15-минутные данные, так что осуществляется накапливание данных рабочих характеристик за п самых последних 15-минутных периодов (плюс за предыдущие 15 мин). В конце каждых 15 мин данные счетчика за предыдущие 15 мин накапливаются в первом счетчике последних данных. Значения каждого последующего счетчика последних данных последовательно воздействуют на один счет- чик в этом наборе. Данные за первый 15-минутный период из и последних периодов в конце этого набора счетчиков сбрасываются (не сохраняются); е) счетчики данных за последние сутки представляют собой группу т 235
Глава 7 счетчиков, каждый из которых содержит данные за одни сутки, так что накапливаются данные рабочих характеристик за m самых последних су- ток (плюс данные за предыдущие сутки). В конце каждых суток данные счетчика за предыдущие сутки накапливаются в первом счетчике послед- них данных. Значения каждого последующего счетчика последних данных последовательно воздействуют на один счетчик в этом наборе. Данные за первые сутки из т последних суток в конце этого набора счетчиков от- брасываются (не сохраняются). Данные с вышеуказанных счетчиков считываются по требованию, а стандартный поиск (например, суточный) предыдущих данных плюс по- следних данных можно осуществить без потери цанных. Счетчики можно установить вручную на ноль в любое время. Счетчики не должны уста- навливаться в исходное положение автоматически при восстановлении работы системы после отказа. Аварийные сообщения о превышении пороговых значений означают ухудшение рабочих характеристик, приближающихся и/или превышаю- щих заданные пороговые значения и как таковые являются неотъемлемой частью процесса контроля рабочих характеристик. Пороговые значения могут бЫ1Ь установлены в сетевом элементе для уведомления о том, что операционная система повреждена до начала выполнения своих функций. Когда сетевой элемент распознает превышение порога для данного па- раметра, формируется уведомление о превышении порога. При превыше- нии порога сетевой элемент продолжает подсчет до конца периода накоп- ления, до тех пор, пока текущий подсчет не доведен до конца, и счетчик не вернется в исходное положение. Не более чем одно уведомление о по- роге (относительно одного параметра, одного направления передачи) должно быть передано в течение периода накопления. Данные о рабочих характеристиках, накопленные в сетевом элементе, можно собрать и проанализировать. Сообщения о данных по результатам анализа используются для проведения соответствующих действий по техническому обслуживанию, а также при контроле сообщений о неис- правностях. Если обнаружены аварии или повреждения, то выполняются действия по техническому обслуживанию. Кроме того, могут периодически выполняться плановые сборы данных для обеспечения анализа текущего состояния системы с целью предот- вращения отказов или ухудшений характеристик в будущем. Для состав- ления отчетов по данным рабочих характеристик необходимо определить параметры (например, показатели ошибок (ES), (SES), направление пере- дачи (т.е. ближний конец, дальний конец) и период накопления (напри- 236
Организация технического обслуживания ЦСП мер, за текущие 15 мин, за сутки). Временные интервалы сообщений но- минально равны 15 мин или суткам. Данные о рабочих характеристиках передаются в виде сообщений че- рез стык операционная система/сетевой элемент (ОС/СЭ) в одном из ука- занных ниже случаев: а) при запросе операционной системой по требованию относительно порта; б) автоматически при превышении пороговых значений контролируе- мых характеристик (например, значения данных счетчика за текущие 15 мин и данных за 15 мин при аварийной ситуации для всех параметров); в) периодически для определенных портов, требуемых операционной системой. Примечание. Термин «порт» означает один участок окончания тракта или линии или контрольную точку в сетевом элементе. Операционная система может запросить сетевой элемент составить отчет о данных контроля рабочих характеристик по требованию или пе- риодически сообщать данные о контроле рабочих характеристик для за- данных портов. Если сетевой элемент не в состоянии начать периодическое, составле- ние отчетов о данных в соответствии с командой от операционной систе- мы, сетевой элемент должен ответить передачей сообщения о невозмож- ности выполнения команды. В частности, при сборе данных в течение 24 ч операционная система может проинструктировать сетевой элемент о времени начала измерений за 24-часовой период сбора данных. Сетевой элемент должен иметь воз- можность начать измерения в начале каждого часа. Специфические функции, которые должны быть обеспечены на стыке ОС/СЭ, для содействия сбору данных и контролю превышения пороговых значений: а) запрос данных ОС запрашивает СЭ о передаче данных с учетом параметров, направ- ления передачи и периода накопления; в ответ сетевой элемент передает данные в виде сообщения; б) планирование передачи отчета о данных ОС передает команду в СЭ установить порядок передачи данных, включая параметры, направление передачи, интервалы передачи сообще- ний, начало передачи сообщений и количество сообщений; в ответ сете- вой элемент передает сообщения о данных в соответствующие периоды или сообщает о невозможности выполнить эти команды, если сетевой 237
Глава 7 элемент не имеет средств для планирования выдачи отчетов о данных в соответствии с графиком; в) запрос плана составления отчетов данных ОС обращается к СЭ для передачи плана отчета о текущих данных; се- тевой элемент сообщает план отчетов, включая параметры направления передачи и интервалы составления отчетов данных (т.е. 15-минутные от- четы и суточные отчеты), время следующего отчета и оставшееся количе- ство отчетов; г) данные о начале/прекращении передачи сообщения отчета ОС обращается к СЭ с командой начать или прекратить составление отчета о данных, включая интервалы составления отчетов, параметры, направление передачи; сетевой элемент отвечает, производя проверку, что составление отчета будет начато/прекращено; д) отчет о данных СЭ передает данные о рабочих характеристиках операционной систе- ме, включая параметры, направление передачи, тип порога, уровень поро- га, значение счетчика. Отчет может составляться периодически сетевым элементом (когда периодические отчеты запланированы операционной системе), передаваться по требованию операционной системы или в исклю- чительных случаях, когда пороговые значения параметров превышены; е) установка атрибутов ОС обращается к сетевому элементу с требованием распределения обозначенных атрибутов, включая подлежащие контролю параметры, тип порога (т.е. 15-минутный, суточный), пороговое значение, режим состав- ления отчета о данных (например, запланированный режим, режим нача- ла/прекращения) и время начала 24-часового периода; сетевой элемент отвечает с помощью новых обозначений атрибутов; ж) запрос атрибутов ОС запрашивает СЭ о передаче операционной системе текущих атри- бутов; сетевой элемент в ответ передает текущее распределение атрибу- тов, включая подлежащие контролю параметры, тип порога, пороговое значение, разрешены или запрещены отчеты о данных и время начала 24-часового периода. Сетевому элементу разрешается закодировать набор (или наборы) атрибутов для сведения к минимуму объема передаваемых сообщений, а также использовать код для обозначения рабочего состоя- ния элемента. Сетевой элемент разрешает операционной системе инициализацию счетчиков накопления текущих данных. Специфическая функция, отно- сящаяся к инициализации данных и которая должна поддерживаться на стыке ОС/СЭ, состоит в следующем: ОС обращается к СЭ с требованием 238
Организация технического обслуживания ЦСП установки в исходное положение счетчиков накопления данных, включая тип счетчиков (т.е. с 15-минутным накоплением или с суточным). ОС должна иметь возможность осуществлять поиск и изменять уста- новку 15-минутного и суточного пороговых значений относительно каж- дого порта. Уведомления о превышении порогов должны иметь пороги по умол- чанию, а также устанавливаемые локально или дистанционно пороги без умолчания. Когда ОС делает запрос об изменении порога, СЭ в ответ передает но- вое значение, на которое был установлен порог. Если ОС делает запрос об увеличении значения порога по отношению к тому, который допускается данным сетевым элементом, то СЭ должен установить порог относитель- но ближайшего низкого порогового значения, которое допускается дан- ным сетевым элементом, и сообщает об этом изменении операционной системе. Должна обеспечиваться возможность запрещения установки порога относительно порта или относительно сетевого элемента. Операционная система должна уведомляться о таком условии, когда данные собраны и когда запрошены атрибуты. Когда установка порогов осуществляется по- вторно, должны быть восстановлены те же самые пороговые значения, которые были до запрещения. Все подсчеты параметра должны быть текущими, за исключением тех случаед, когда происходит переполнение счетчика, при этом счетчики удерживают максимальное значение до тех пор, пока они не считаны и не установлены в исходное положение в конце периода накопления. Минут- ный и суточный временные интервалы должны иметь точность в пределах плюс или минус (от 1 до 10 с). Начала 15-минутного и суточного подсчетов должны иметь точность в пределах плюс или минус (от 1 до 30 с). Подсчет параметров рабочих характеристик должен быть запрещен в течение неготовности к эксплуатации. Контроль должен находиться в со- отношении с временем неготовности (UAT) и условиями аварийной си- туации, например, потеря сигнала (LOS), потеря цикловой синхронизации (LOF) и потеря указателя (LOP), а также с сигналом индикации аварийно- го состояния (СИАС).
Глава 8. Организация системы тактовой сетевой синхронизации в сетях СЦИ 8.1. Общие положения Цифровая сеть — сеть, в которой осуществляется совмещение процес- сов цифровой передачи и цифровой коммутации, обеспечивающая суще- ствование сквозного цифрового тракта передачи от одной коммутацион- ной станции до другой такой же станции. Все операции по обработке сиг- налов в цифровых системах передачи (будь то передающая или приемная аппаратура) и системах коммутации должны выполняться в строгой по- следовательности во времени и синхронно. Только в этом случае пере- данные сигналы попадут на приемной стороне на отведенные им времен- ные позиции и в свои каналы. В технологии электросвязи существует четыре основных понятия син- хронизации: тактовая, фазовая, цикловая и временная. Тактовая (частотная) синхронизация является наиболее важным ти- пом синхронизации, суть её заключается в согласованности по частоте задающих генераторов всех цифровых устройств, работающих на сети. Если во всех устройствах скорости передачи с высокой точностью равны скоростям приема, то при передаче информации не будет возникать поте- ри информации из-за периодических проскальзываний*. Фазовая синхронизация обеспечивает соответствие фаз принимаемого и генерируемого сигналов. Как правило, этот вид синхронизации важен для функционирования тех или иных элементов оборудования, то есть для внутренних процессов в системах передачи. Например, фазовая синхро- низация используется при подаче стробирующего сигнала на решающее устройство регенератора с тем, чтобы момент принятия решения в реге- нераторе совпадал бы с максимумом амплитуды принимаемого импульса. Цикловая синхронизация, или выравнивание кадров предполагает вы- явление циклового синхросигнала (метки кадра) с тем, чтобы обеспечить * Проскальзывание - возникновение ошибки при приеме очередного символа из-за расхождения скоростей передатчика и приемника. Если скорость приемника ниже - периодически происходит пропуск очередного символа, если выше - один и тот же символ считывается два раза. 240
Организация системы тактовой сетевой синхронизации корректную работу временного селектора на приеме, и следовательно, к компонентам цикла передачи. Временная синхронизация сводится к установлению единого времени для всех устройств сети. Обычно этот вид синхронизации предполагает использование системы всемирного скоординированного времени (UTC - Coordinated Universal Time). Это совершенно самостоятельная задача, од- нако существуют проекты, позволяющие объединить эту задачу с задачей частотной синхронизации. Способы тактовой (частотной) синхронизации подразделяются на не- зависимые (автономные), принудительной синхронизации и взаимной синхронизации. Способы принудительной синхронизации в свою очередь подразделяются на способы «ведущий — ведомый» и «распределенный ведущий». Автономный способ используется на соединениях между цифровыми устройствами в случаях, когда эти устройства по тем или иным причинам не могут быть синхронизированы от одного генератора. Способы прину- дительной синхронизации применяются наиболее часто, причем способы типа «ведущий — ведомый» оказываются наиболее рентабельными. Пер- вым «ведущим» при этом является задающий генератор в автономном режиме, а «ведомым» - генератор с принудительной синхронизацией. От второго генератора синхросигнал передается следующему и т. д. Таким образом, образуется цепь генераторов, в начале которой находится авто- номный. При способе «распределенный ведущий» синхросигнал от веду- щего генератора передается каждому ведомому непосредственно. Этот способ находит применение в радиосвязи и для внутриузловой синхрони- зации. Способы взаимной синхронизации наиболее совершенны теорети- чески, но весьма сложны и применяются по преимуществу для повыше- ния качества первичных (ведущих) генераторов на сетях СЦИ. При автономном способе синхронизации (рис. 8.1) на каждой станции скорость обработки сигналов задается своим (автономным) задающим гене- Рис. 8.1. Связь между станциями с автономными задающими генераторами 16-8184 241
Глава 8 ратором (ЗГ). Поступающие на станцию 1 сигналы записываются в уст- ройство буферной памяти (БП) с помощью импульсов, синхронизирован- ных выделенным из линейного сигнала сигналом тактовой частоты /2 пе- редающего генератора, а считываются — с частотой приемного f\. Если среднее значение тактовой частоты /2 отличается от/i, то запоминающее устройство БП постепенно опустошается или переполняется, в зависимо- сти от того, какая из частот больше. При /2 > f БП первой станции пере- полняется, что приводит, в конце концов, к исключению очередного бита принимаемого сигнала. При /2 </i БП первой станции опустошается, и это заставляет периодически осуществлять повторение одного бита прини- маемого сигнала. Такое явление называется неуправляемым проскальзы- ванием-, это вызывает весьма существенные ухудшения работы цифровой сети, такие, как: - потерю циклового синхронизма, потерю данных или замедление скорости их передачи; — низкочастотный шум или щелчки при передаче речевых сигналов; - потерю части изображения или остановку его движения, «заморажи- вания» строк или даже целого кадра изображения; — искажение изображений при факсимильной передаче. Однако буферная память позволяет смещать импульсы записи и счи- тывания на интервал, равный длительности цикла передачи Тц. При этом пропадает или повторяется целый цикл передачи, но сохраняется цикло- вая синхронизация. Такое проскальзывание называется управляемым. Если при управляемом проскальзывании относительная нестабиль- ность частоты задающих генераторов станций равна т] = А/7/зг, (8.1) где Д/- отклонение частоты задающего генератора от номинального зна- чения f3r, то для наихудшего случая отклонения частот в противополож- ные стороны проскальзывания будут наблюдаться через время, равное Тпр = 2Тц/11. (8-2) Из (8.2) следует, что интервал времени между проскальзываниями уменьшается с ростом относительной нестабильности тактовой частоты Т), т. е. частота возникновения проскальзываний возрастает и, следовательно, качество предоставляемых услуг ухудшается прямо пропорционально разнице частот синхронизации в сети и ее элементах. При относительной нестабильности Г) = 10'*1 и длительности цикла Ти = 125-Ю-6 с проскаль- зывания будут наблюдаться через интервалы времени, равные 242
Организация системы тактовой сетевой синхронизации Тпр = Гц / 2п = 125-КГ6 / 2-Ю’11 = 72,3 сут.; при относительной нестабильности т] = КГ9 проскальзывания будут воз- никать через 17,36 ч. Следует отметить, что буферная память может использоваться также для подавления фазовых флуктуаций выделяемого тактового сигнала. Требования к частости проскальзываний при соединении от абонента до абонента по основному цифровому каналу (ОЦК) нормируются со- гласно Рекомендации МСЭ-Т G.822. Для стандартного цифрового эталон- ного соединения длиной 27500 км, которое представляет собой соедине- ние двух национальных сетей через несколько международных транзитов и насчитывает в общей сложности 13 узлов и станций, допускается: А - не более 5 проскальзываний за 24 ч в течение 98,9 % времени работы; В - более 5 проскальзываний за 24 ч, но менее 30 за 1 ч в течение 1 % времени работы; С — более 30 проскальзываний за 1 ч в течение 0,1 % времени работы. При этом считается, что общее время работы должно составлять не менее 1 года, а категория качества А соответствует случаю нормальной работы эталонной цепи, В — с пониженным качеством работы и С — с не- удовлетворительным качеством работы между национальными и между- народным участками соединения от абонента до абонента. На междуна- родный участок отводится 8% от продолжительности работы в указанных условиях, а на каждую из двух национальных сетей - по 46 %, из которых 40 % — на местную сеть. В идеально работающей синхронной цифровой сети возможность воз- никновения проскальзываний исключена. Нормирование проскальзыва- ний означает, что в принципе допускаются в известных пределах наруше- ния в работе синхронизации и использование на синхронных цифровых сетях автономных режимов работы. 8.2. Режимы работы тактовой сетевой синхронизации В современных цифровых сетях тактовая синхронизация обеспечива- ется системой тактовой сетевой синхронизации (ТСС). Система ТСС должна обеспечивать устойчивую работу всех задающих генераторов, установленных на цифровой сети. Основным режимом функционирования сети в идеале должен быть синхронный режим, при котором обеспечива- ются хорошие условия передачи сообщений, но возможны и другие ре- жимы функционирования сети, определяемые принципами построения и организацией ТСС. В соответствии с Рекомендацией G.8O3 МСЭ-Т опре- 16* 243
Глава 8 делены четыре режима работы цифровой сети: синхронный, псевдосин- хронный, плезиохронный и асинхронный. Синхронный - наилучший режим работы цифровой сети, при котором проскальзывания носят случайный характер и возникают только в ава- рийных ситуациях. Этот режим обычно используется в пределах одного региона синхронизации национальной сети (о чем будет сказано ниже) или сети одного оператора. Псевдосинхронный режим имеет место в тех случаях, когда на цифро- вой сети работают два (или несколько) независимых задающих генерато- ров, стабильность частоты которых не хуже 1-10-11 в соответствии с Ре- комендацией МСЭ-Т G.811. Такой режим функционирования возникает при совместной работе независимых национальных сетей или регионов синхронизации одной национальной сети (ЕСЭ), а также при взаимодей- ствии сетей различных операторов, осуществляющих синхронизацию от различных эталонных источников. Согласно Рекомендации МСЭ-Т G.802, если национальные сети с независимой синхронизацией соединяются че- рез международный тракт, который не синхронизирован ни с одной из двух национальных сетей (например, проходит через третью цифровую национальную сеть), то этот тракт должен быть синхронизирован от ис- точника, удовлетворяющего Рекомендации МСЭ-Т G.811. В случае, когда национальные сети с независимой синхронизацией соединяются через международный цифровой тракт, который синхронизирован со страной передачи, то стык псевдосинхронных сетей должен осуществляться в стране приема. На участках цифровой сети, где имеет место псевдосинхронный режим, происходит практически незаметное ухудшение качества передачи сообщений за счет появления не более одного проскальзывания за 70 сут. Плезиохронный режим работы на цифровой сети возникает, когда учас- ток цифровой сети синхронизируется от генератора, относительная ста- бильность которого ниже 1-КГ11, но не хуже 1 • 10-9. При этом возникает не более одного проскальзывания за 17 ч. Этот режим нельзя считать ава- рийным, но в то же время такой режим нежелателен и допустим лишь на сравнительно коротком временном интервале, не превышающем несколь- ких суток. Плезиохронный режим возникает в тех случаях, когда какой-либо из задающих генераторов (ЗГ) не может принимать внешний синхросигнал и переходит в так называемый режим удержания частоты (holdover mode), при котором запоминается частота синхросигнала перед его поте- рей. Далее, с течением времени, генератор постепенно переходит в ре- жим свободных колебаний (free-run mode). Поэтому для соблюдения ре- комендаций по частости проскальзываний длительность работы в режиме 244
Организация системы тактовой сетевой синхронизации удержания должна быть жестко ограничена во времени. По точности за- поминания и допустимому дрейфу частоты генераторы транзитных и мест- ных станций, относящиеся соответственно ко второму и третьему иерар- хическим уровням, должны удовлетворять согласно, Рекомендации МСЭ- Т G.812, следующим требованиям (табл. 8.1): Таблица 8.1 Тип станции Точность запоминания Суточный дрейф Транзитная (сетевой узел) 5 • 1О~10 1 Ю“9 Местная (сетевая станция) 1 ю-8 2- КГ8 При переходе в режим свободных колебаний соответствующее обору- дование начинает функционировать асинхронно с остальной сетью. Асинхронный режим характеризуется относительной нестабильностью, которая в зависимости от типа ЗГ лежит в пределах от 1-ЦГ® до 5-10-9. При этом проскальзывания возникают каждые 7 с. Такой режим работы цифровой сети недопустим и соответствует аварийной ситуации. Как уже отмечалось, для реализации полностью синхронной сети ис- пользуется, в основном, принудительный способ синхронизации. Ведо- мые генераторы на сети ПЦИ управляются синхросигналом тактовой частоты 2048 кГц, выделенным из первичной группы 2048 кбит/с, несу- щей коммерческую информацию. Вследствие целого ряда причин фронты информационных цифровых сигналов при их передаче по линии подвержены фазовым флуктуациям, которые приводят к фазовым флуктуациям выделенных синхросигналов 2048 кГц. Фазовые флуктуации возникают и в аппаратуре группообразо- вания за счет согласования скоростей объединяемых потоков, причем двустороннее согласование скоростей создает низкочастотные фазовые флуктуации (фазовые блуждания, вандер)*. Фазовые флуктуации, вносимые согласованием скоростей в ПЦИ и на стыках ПЦИ-СЦИ, относительно невелики, поскольку шаг подстройки равен одному биту. В системах СЦИ за счет обработки указателей возни- кают фазовые флуктуации значительно большей величины, так как шаг * Быстрые фазовые флуктуации называются дрожанием фазы, джиттером Ус- ловно границей между блужданием и дрожанием фазы принимается частота флуктуаций, равная 10 Гц. 245
Глава 8 подстройки составляет здесь один или три байта (8 или 24 бит). Кроме того, вследствие использования в системах СЦИ двустороннего согласо- вания, в спектре фазовых флуктуаций содержатся интенсивные НЧ со- ставляющие, трудно поддающиеся фильтрации. Согласно Рекомендации МСЭ-Т G.803, первичные группы 2048 кбит/с не должны использоваться для переноса синхросигнала для ПЦИ через СЦИ. Для этого должны ис- пользоваться сигналы STM-N, которые не подвержены влиянию фазовых дрожаний от обработки указателей. С помощью сигналов STM-N на сты- ках формируются сигналы синхронизации 2048 кГц, которые таким обра- зом становятся основными синхросигналами в системе. Для передачи сигналов синхронизации от систем СЦИ к линиям ПЦИ требуется сформировать специальные первичные группы 2048 кбит/с, на которые не влияют процессы преобразований, происходящие в системах СЦИ. Для этой цели можно использовать мультиплексоры первичной группы, которые синхронизируются от синхросигнала 2048 кГц, получен- ного от системы СЦИ, или применить аппаратуру преобразования пер- вичной группы, в которой происходит с помощью буферной памяти пере- нос передаваемой информации на частоту синхросигнала 2048 кГц, полу- ченного от системы СЦИ. При построении сетей с принудительной синхронизацией используют ведущие генераторы очень высокого качества, обеспечивающего точность установки и поддержания частоты не хуже 1-10’11. Это необходимо для обеспечения синхронного или псевдосинхронного режима работы на стыках этих сетей. Такие генераторы называются первичными эталонными генера- торами (ПЭГ), составляющими аппаратуру первого уровня иерархии сети синхронизации. Высокая точность установки частоты и поддержания ее номинального значения обеспечивается использованием в ПЭГ не менее трех эталонных источников этой частоты и проведением их непрерывного сличения между собой. В качестве источников эталонной частоты в ПЭГ могут использо- ваться атомные цезиевые или рубидиевые стандарты частоты, или приемни- ки навигационных систем ГЛОНАСС или GPS. Однако в России сигналы от GPS разрешается использовать только как резервные источники синхросиг- налов, что ограничивает область их применения. Генераторы с рубидиевы- ми и особенно с цезиевыми стандартами частоты являются весьма дорого- стоящими и сложными в эксплуатации. Поэтому проблема тактовой син- хронизации национальной телекоммуникационной сети решается путем создания системы тактовой сетевой синхронизации (ТСС), с небольшим количеством основных узлов, которые оснащаются высококачественными первичными генераторами. 246
Организация системы тактовой сетевой синхронизации 8.3. Общие принципы построения сети ТСС В России создание сети ТСС осуществляется путем разбиения терри- тории страны на несколько регионов по синхронизации, в каждом из кото- рых устанавливается свой ПЭГ, и от него по принципу «ведущий- ведомый» синхронизируются все входящие в цифровую сеть узлы и станции. В настоящее время функционируют пять регионов по синхронизации. Это - Центральный (Московский), Северо-Западный (С.-Петербургский), Сибирский (Новосибирский), Дальневосточный (Хабаровский) и Южный (Ростовский) регионы. В Центральном регионе установлено два ПЭГ. Возможно, в дальнейшем в процессе развития цифровых сетей страны возникнет необходимость в создании дополнительных регионов по син- хронизации, например, Екатеринбургского, Самарского, Иркутского. При разбиении страны на регионы руководствуются следующими по- ложениями: - регион по синхронизации должен по возможности совпадать с ре- гионом управления сети ЕСЭ России: - регион синхронизации должен в перспективе иметь разветвленную цифровую сеть и взаимодействовать с другими регионами по нескольким магистральным линиям передачи; - регион должен иметь центр, который непосредственно связан с сете- выми узлами и станциями данного региона; - в качестве центра региона целесообразно выбирать или узел автома- тической коммутации (УАК), или международный центр коммутации (МЦК). В условиях разделения цифровой сети на первичную и вторичные сети, установленный в центре региона ПЭГ является принадлежностью первичной сети. Кроме того, наряду с сетью общего пользования, на тер- ритории России функционирует сеть оператора связи ЗАО «Компания ТрансТелеКом», имеющая в своем составе четыре ПЭГ (Москва, С.- Петербург, Новосибирск и Хабаровск). Таким образом, на ЕСЭ РФ дейст- вует десять ПЭГ. От ПЭГ должны синхронизироваться, непосредственно или через про- межуточные пункты, все входящие в цифровую сеть узлы, станции и дру- гие сетевые элементы (СЭ). Каждый СЭ имеет встроенный задающий ге- нератор - генератор сетевого элемента (ГСЭ). Распределение синхросиг- налов к отдельным СЭ (системам передачи, цифровым электронным ав- томатическим телефонным станциям и др.) осуществляется через не- сколько последовательно включенных вторичных (или ведомых) задаю- щих генераторов (ВЗГ). Это аппаратура второго уровня иерархии, пред- 247
Глава 8 назначенная для «восстановления» синхросигнала, распределения его на необходимое число выходов, а также для поддержания последнего значе- ния частоты синхросигнала в заданных пределах при пропадании внеш- них эталонных сигналов. Схема синхронизации в регионе имеет древовидную форму без замк- нутых колец. Разветвление происходит в каждом узле, где установлен ВЗГ. К каждому ВЗГ синхронизирующие сигналы должны поступать ми- нимум по двум пространственно разнесенным направлениям. Кроме воз- можности приема резервного синхросшнала, каждый ВЗГ должен иметь возможность перехода в режим удержания частоты. Переключение на резервное направление приема синхросигнала не должно создавать на сети синхронизации замкнутых петель При последовательном включении в цепь синхронизации нескольких ВЗГ каждый последующий ВЗГ в цепочке должен иметь полосу захвата не меньшую, чем возможные пределы ухода частоты предыдущего ВЗГ в автономном режиме. По своим характеристикам ВЗГ делятся на транзит- ные и местные. У транзитных ВЗГ стабильность собственной частоты выше, а полоса захвата меньше. ТСС должна быть единой для всех сетей, нуждающихся в ней и вхо- дящих в ЕСЭ РФ. Операторы сетей наряду со схемой организации связи должны иметь схему ТСС своего участка сети и план их совместного раз- вития. От ВЗГ синхросигналы воздействуют на ГСЭ, который выбирает один из них и производит его минимальную фильтрацию. В случае ухудшения параметров всех входных эталонных синхросигналов в ГСЭ используется внутренний собственный ЗГ, который запоминает приблизительное зна- чение частоты входного сигнала и удерживает его некоторое время. Основными точками для получения эталонных сигналов являются точ- ки присоединения операторов связи к сети ТСС. Для принудительной син- хронизации ведомых генераторов сигналы синхронизации формируются в виде специальных сигналов 2,048 МГц или сигналов 2,048 Мбит/с, скон- струированных по типу сигналов первичного цифрового потока Е1. В ка- честве переносчиков синхросигналов в системах передачи СЦИ исполь- зуются линейные сигналы CTM-N (N = 1, 4, 16, 64), и компонентные сиг- налы CTM-N, не подверженные действию указателей. Количество последовательно включенных ВЗГ в цепочке от ПЭГ до последней станции местной сети не должно превышать 10. Синхрониза- ция от ПЭГ и ВЗГ передается во все направления, в которые поступают потоки Е1 систем передачи ПЦИ, и на все узлы и станции, связанные с данным ПЭГ или ВЗГ по системам передачи СЦИ. Следовательно, опера- 248
Организация системы тактовой сетевой синхронизации торами связи для присоединения к базовой сети ТСС или другим сетям, обеспечивающим синхросигналы необходимого качества, используются: гармонический сигнал частоты 2,048 МГЦ, периодическая последова- тельность импульсов со скоростью 2,048 Мбит/с или цифровые потоки CTM-N, передаваемые по системам передачи СЦИ, а также потоки Е1, передаваемые по системам передачи ПЦИ или восстановленные в устрой- ствах преобразования синхросигналов. Отметим, что синхросигнал 2,048 Мбит/с формируется в блоках сетевой синхронизации (БСС) цифро- вых коммутационных станций, а также ПЭГ, ВЗГ или генераторами с вы- ходов преобразователя сигнала синхронизации мультиплексоров СЦИ. Для синхронизации всего оборудования, установленного на узле или станции, должен использоваться один источник сигналов синхронизации fпоследовательный переприем сигналов синхронизации недопустим). Схема соединений должна иметь вид «звезды» (режим «распределенный ведущий»). 8.4. Синхронизация в сетях СЦИ Система ТСС СЦИ условно может быть разделена на две категории: — обеспечивающую сеть СЦИ, состоящую из сетевых элементов СЦИ, которые синхронизированы внешним сигналом и содержат внутренние генераторы; - обеспечивающую сеть СЦИ, содержащую сетевые элементы, для ко- торых синхросигнал для передачи непосредственно выделяется из соот- ветствующего принимаемого сигнала (хронирование по шлейфу). Хрони- рование по шлейфу обычно используется на небольших оконечных стан- циях, особенно в звездообразных сетях, в которых отсутствует эталонный стык внешней синхронизации, например на сетях доступа и оборудовании абонентских установок. Все сетевые элементы СЦИ, синхронизацию которых можно просле- дить до первичного эталонного генератора (генераторов), должны быть интегрированы в существующие иерархии синхронизации. Для достижения наивысшего качества связи сеть СЦИ одного опера- тора должна работать в синхронном режиме, образуя единую синхронную зону. В этом режиме все ЗГ сети должны получать синхросигнал от глав- ного, в качестве которого должен использоваться источник, отвечающий Рекомендации МСЭ-Т G.811 (высшая ступень иерархии). В линиях «точка-точка», когда нагрузкой STM-N служат только плезио- хронные сигналы по Рекомендации МСЭ-Т G.702 и не требуется обработ- ка указателей TU и AU, синхронизация не нужна. 249
Глава 8 В отсутствие взаимодействия данной сети СЦИ с другими в качестве главного ЗГ синхронной зоны можно использовать ЗГ сетевого узла (станции), отвечающий Рекомендации МСЭ-Т G.812 (вторичный задаю- щий генератор ВЗГ — вторая ступень иерархии) или ЗГ аппаратуры СЦИ (ГСЭ — низшая ступень иерархии). При взаимодействии сетей СЦИ разных операторов в пределах России предпочтительно создание объединенных синхронных зон. В противном случае взаимодействие этих сетей должно осуществляться в псевдосин- хронном режиме. Взаимодействие сетей СЦИ, составляющих разные синхронные зоны, должно осуществляться в псевдосинхронном режиме. В этом случае глав- ный ЗГ каждой зоны должен отвечать требованиям Рекомендации МСЭ-Т G.811. Этот режим, если не достигнуто иного соглашения, должен ис- пользоваться и при международных соединениях. В аварийном состоянии ТСС (например, при повреждении синхро- трасры) ЗГ, потерявшие синхросигнал, должны переходить в состояние удержания, что соответствует переходу данного участка сети в плезио- хронный режим. Предусмотренная в СЦИ процедура корректирования и система указа- телей обеспечивают взаимодействие сетевых элементов СЦИ в режимах от синхронного до плезиохронного. Однако работа в псевдосинхронном, а тем более в плезиохронном режимах увеличивает фазовые флуктуации сигналов. Аппаратура СЦИ рассчитана на относительно большие фазовые флуктуации, что позволяет практически неограниченно увеличивать число цифровых транзитов на сети СЦИ. Однако аппаратура ПЦИ не имеет по- добных запасов, и большие фазовые флуктуации на стыках СЦИ/ПЦИ могут привести к снижению качества ее работы. Поэтому плезиохронный режим считается в СЦИ аварийным. Как уже отмечалось, в системе ТСС СЦИ используется режим «рас- пределенный ведущий» для синхронизации генераторов одного узла и «ведущий — ведомый» для межузловой синхронизации. На рис. 8.2 пока- зана схема внутриузловой синхронизации. Входные синхросигналы подаются на главный задающий генератор (ГЗГ) узла без участия собственных ЗГ элементов узла (пунктирная линия на рис. 8.2). От ГЗГ синхросигналы по первому приоритету поступают на входы генераторов всех элементов, в том числе и на те ЗГ, от которых сигналы поступают на ГЗГ. По второму приоритету сигналы могут рас- пределяться внутри узла и без участия ГЗГ. При этом необходимо, чтобы в цепях распределения синхросигналов при любых состояниях не возни- кало замкнутых петель. 250 G'
Организация системы тактовой сетевой синхронизации Граница узла Рис. 8.2. Структура распределения синхросигнала внутри узла Межузловое распределение синхросигналов предполагает распределе- ние сигналов, полученных от генератора высшей ступени иерархии. По- скольку мультиплексоры сети СЦИ содержат синхронизируемые генера- торы низкого уровня (генераторы сетевых элементов ГСЭ), то для пре- дотвращения поступления синхросигналов от ГСЭ на генераторы более высоких уровней (ВЗГ) в заголовке STM-N передаются SSM биты, опре- деляющие качество источника синхронизации (см. табл. 8.2). Порядок распределения синхросигналов в мультиплексоре показан на рис. 8.3. Таблица 8.2 SSM биты (S1, 5-8 бит) Обозначе- ние качест- ва Q Уровень качества Тип источника синхрониза- ции Дополнительно 0010 2 Наивыс- шее ПЭГ Соответствует Рек. G.811 0000 0 Неизвест- ное Неизвестен Оборудование прежних поколе- ний 0100 4 Высокое ВЗГ (SSU-A) Соответствует Рек. G.812, тип 1 1000 8 Среднее МЗГ (SSU-B) Соответствует стандарту ETSI 300 462-7» 1-1 251
Глава 8 SSM биты (51, 5-8 бит) Обозначе- ние качест- ва Q Уровень качества Тип источника синхрониза- ции Дополнительно 1011 11 Низкое ГСЭ (SEC) Соответствует Рек. G.813 1111 15 Не ис- пользо- вать DNU (не ис- пользуется) Для синхрониза- ции использовать нельзя На вход мультиплексора поступают различные виды сигналов, из ко- торых выделяются (формируются) синхросигналы. Так, сигнал Т\ полу- чают из сигналов STM-N, сигнал Т2 - из потока Е1 (2048 кбит/с), сигнал Т3 - от внешнего синхросигнала. Схема 1 выбора синхросигнала обеспе- чивает выбор сигнала с наивысшим качеством Q, а при равном качестве - по установленному приоритету. Посредством фильтра ФНЧ и буферной памяти БП в выбранном сигнале подавляются помехи и осуществляется управление частотой генератора мультиплексора ГСЭ. Кроме того, функ- ция управления ГСЭ должна контролировать ступенчатое изменение час- тоты, вызванное сменой источника синхросигнала, таким образом, чтобы скорость изменения частоты в точке То не превышала определенной вели- чины. Это относится к следующим трем случаям: - переход от одного эталонного источника к другому; - переход от эталонного источника к внутреннему генератору; - переход от внутреннего генератора к эталонному источнику. Последний случай на практике считается наиболее тяжелым Сигнал с ГСЭ То поступает на формирователь сигналов выхода, после чего в составе модулей STM-N передается в линию. Кроме этого, сигнал Рис. 8.3. Распределение сигнала синхронизации в мультиплексоре СП СЦИ 252
Организация системы тактовой сетевой синхронизации Т$ может быть использован для получения выходного синхросигнала Т4, который используется для синхронизации других элементов данного узла. Сигнал Тд может быть получен непосредственно из сигнала Т\. Порядок формирования выходного сигнала 7\ устанавливается оператором. Если сигнал То сформирован данным ГСЭ (имеет низкий уровень), то выходной сигнал Гд отключается. В зависимости от типа сетевого элемента могут быть доступны один или несколько входных сигналов, содержащих синхросигнал. Аппаратура СЦИ должна быть способна автоматически переключаться на другой стык при потере выбранного сигнала. Считается, что входной сигнал потерян, если: - отсутствует сигнал на выбранном стыке; - сигнал на выбранном стыке состоит из одних единиц (СИАС). Если выбранным сигналом является сигнал STM-N, переключение на другой стык должно производиться только после того, как будет установ- лено, что система резервирования аппаратуры не может восстановить данный CTM-N. Потеря сигналов на всех стыках является серьезным повреждением, вызывающим немедленные меры по техническому обслуживанию и ре- монту. В тех случаях, когда некоторые нагрузки остаются, достаточная точность синхронизации может поддерживаться в течение ограниченного промежутка времени путем использования генератора в режиме удержа- ния (holdover). Сообщения о состоянии синхронизации могут применяться для обес- печения выбора наилучшего из доступных источников синхронизации. Если синхронизация сети спланирована правильно, то эти сообщения мо- гут также использоваться для предотвращения образования замкнутых колец синхронизации в кольцевых и ячеистых сетях СЦИ. Так как сигналы 2 Мбит/с и входные сигналы синхронизации частотой 2 МГц не содержат сообщений состояния синхронизации, то пользователь может назначить этим сигналам требуемый уровень качества с помощью системы управления СУ (см. гл. 7). Например, если входной сигнал часто- той 2 МГц поступает с высококачественного тактового генератора, то пользователь может определить его уровень качества с помощью опера- тора системы управления (например, первичный тактовый генератор (PRQ/G.811). Аналогичные установки можно сделать для стыков STM-N. Такой ва- риант можно использовать при организации взаимодействия с оборудова- нием старых типов, не рассчитанным на использование сообщений со- стояния синхронизации. 253
Глава 8 Направление передачи синхросигнала Рис. 8.4. Эталонная цепь синхронизации Если стык STM-N не используется в данный момент в качестве опор- ного источника синхронизации, то в такой блок вводится сообщение о состоянии «Do not use» (не использовать), см. табл. 8.2. Неизвестное качество «unknown» означает, что опорный сигнал посту- пает, например, со старого оборудования СЦИ, которое не поддерживает сообщений о состоянии синхронизации. По мере распространения синхросигнала по сети синхронизации его качество снижается, прежде всего из-за увеличения флуктуаций фазы. Необходимое качество синхросигнала может быть обеспечено, если его трасса соответствует эталонной цепи синхронизации, схема которой пока- зана на рис. 8.4. Эталонная цепь содержит У ГСЭ и К ВЗГ, причем N < 60, К < 10. Между ВЗГ и между ПЭГ и ВЗГ можно включать не более 20 ГСЭ, то есть Nt < 20. На рис. 8.5 показан основной путь сигнала ТСС, доставленного к СЭ СЦИ кольцевой и цепочечной структур от ПЭГ, состоящего из основного и резервного стандартов частоты и блока формирования синхросигналов (БФС) или выделенного оборудования синхронизации (ВОС). На первичной сети России имеется множество сетей синхронизации, но базовой является сеть ОАО «Ростелеком». Сети других операторов подключаются к базовой сети по определенным приоритетам. Структура сети ТСС условного оператора цифровой сети, содержаще- го сетевые узлы связи (УС) и цифровые коммутационные станции (ЦКС), представлена на рис. 8.6. ПЭГ размещается на центральном узле связи (ЦУС), от которого сигналы синхронизации распространяются ко всем ЦКС и УС оператора. Основные пути доставки синхросигнала показаны на рис. 8.6 двойными линиями, а резервные пути от ПЭГ данного и сосед- него регионов - одинарными линиями. Синхросигналы 2048 кбит/с и 2048 кГц подаются оператору связи с выхода аппаратуры по пассивным соединительным линиям, которые должны иметь затухание не более 6 дБ (для сигнала 2048 кбит/с при измерении на частоте 1024 кГц и для сигна- ла 2048 кГц - частоте 2048 кГц). При этом для передачи синхросигнала 2048 кГц рекомендована длина соединительной линии не более 100 м. 254
Организация системы тактовой сетевой синхронизации Рис. 8.5. Передача сигнала синхронизации от ПЭГ к СЭ в сети СЦИ Синхросигнал в последовательности, сформированной в CTM-N, мо- жет подаваться оператору связи с линейного или компонентного потока, формируемого в мультиплексоре системы передачи СЦИ. С выхода же мультиплексора СП ПЦИ синхросигналы передаются по тракту заранее выделенного первичного цифрового тракта. Сети операторов связи присоединяются к базовой сети ТСС в соответ- ствии с установленными классами присоединения, определяемыми усло- виями получения сигналов синхронизации Сигнал с выхода ПЭГ подает- ся непосредственно на сети операторов связи по первому классу присое- динения. В этом случае оператор связи последовательно может включать на своей сети до 60 мультиплексоров СП СЦИ (ГСЭ) и 10 ВЗГ. Если син- хросигнал с выхода ПЭГ передается по базовой сети до ВЗГ, включенного в его сеть, то присоединение осуществляется по второму классу и допус- кается включение последовательно до 30 ГСЭ и шести ВЗГ. 255
Глава 8 .Рис. 8.6. Структура сети ТСС на цифровой сети условного региона Когда синхросигнал на сети оператора связи подается с выхода муль- типлексора СП СЦИ, то это соответствует третьему классу присоедине- ния. При этом сеть оператора связи может содержать не более 25 ГСЭ и шести ВЗГ, включенных последовательно. В общем случае между лю- быми двумя ВЗГ допускается включение до 20 ГСЭ. Четвертый класс присоединения соответствует присоединению сети оператора связи к выходу СП ПЦИ базовой сети. Синхросигнал подается по системам передачи непосредственно на ВЗГ, и допускается последова- тельное включение не более четырех ВЗГ и 20 ГСЭ. Роль последнего ВЗГ в цепи передачи синхросигнала по сети связи оператора может выполнять местный задающий генератор или генерагор блока системы синхрониза- ции ЦКС соответствующего уровня. Отметим, что функциями базовой сети синхронизации обладает и сеть ЗАО «Компании ТрансТелеКом», а также другие операторы, на сетях ТСС которых установлены ПЭГ. Как для информационных сетей, так и для сетей ТСС создаются сис- темы управления сетями ТСС (СУ ТСС) на основе технологии TMN (см. гл. 6 и 7). Обобщенная структура СУ ТСС приве зена на рис. 8.7. Регио- нальная рабочая станция (РС) СУ ТСС обычно располагается на том же узле, что и ПЭГ, или в центре технической эксплуатации. Для организа- ции сети передачи данных, связывающей по сигналам управления эту РС с сетевыми элементами (СЭ) ТСС, используются встроенные каналы пе- редачи данных в сетях СЦИ или выделенные цифровые каналы в сетях ПЦИ/СЦИ. В регионе по синхронизации желательна установка РС, спо- 256
Организация системы тактовой сетевой синхронизации собной работать с достаточно большим числом СЭ, для подключения к этой станции всех ПЭГ/ВЗГ данного региона. При создании СУ ТСС в основу ее базы данных (БД) положены следующие принципы: — каждый регион по синхронизации цифровой сети общего пользова- ния должен иметь собственную БД своей сети ТСС; — в региональной БД должна храниться конфигурация региональной сети (сети оператора), результаты измерения качества передачи и форми- рования синхросигналов в сети ТСС и хронология аварий и событий в сети ТСС. Основные функции СУ ТСС следующие: — управление качеством формирования и передачи сигналов ТСС; - управление обработкой неисправностей в ТСС; - управление конфигурацией сети ТСС; - управление безопасностью сети ТСС. Управление качеством предполагает сбор и обработку результатов из- мерений максимальной относительной ошибки временного интервала, его девиации и девиации частоты для сигналов ТСС и сравнения этих резуль- татов с нормами. Результаты измерений по каналам передаются на рабочие станции для анализа, показа на экранах дисплеев и хранения в хронологическом по- рядке. Такое получение данных о функционировании сети ТСС может быть как периодическим, так и разовым по запросу оператора. Управление обработкой неисправностей подразумевает сбор и обра- ботку данных о состоянии ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ, генерацию аварийных сооб- щений и сообщений о событиях. При этом попытки устранения неисправ- Рис. 8.7. Каноническая схема сети управления ТСС 17-8184 257
Глава 8 ПЭГ-Первичный эталонный генератор ВЭГ-Вторичный эталонный генератор ---Первичная трасса синхронизации --- Вторичная трасса синхронизации Рис. 8.8. Синхронизация сети ностей делаются на возможно более низком уровне. Например, переклю- чение на резервный цезиевый стандарт ПЭГ делается на микропроцессоре самого ПЭГ, и лишь информация об этом передается на центральную ра- бочую станцию СУ ТСС. Вся подобная информация обрабатывается через систему приоритетов и фильтров с целью предоставления оператору для принятия решения. В СУ ТСС введены элементы выведения первичной неисправности из пос- 258
Организация системы тактовой сетевой синхронизации А-1 1) Внешняя 2 МГц (ПЭГ) 2) STM-4 (В) 3) Внутренняя С-1 1) S ГМ-4 (3) 2) STM-4 (В) 3) Внутренняя D-1 l)S!M-4(3) 2) STM-4 (В) 3) Внутренняя В-1 1) STM-4 (3) 2) 2 МГц (ПЭГ) 3) Внутренняя Е-1 1) STM-1 (3) 21 STM-1 (В) 3) Внутренняя F-1 1) STM-1 (3) I STM-1 (В) 3) Внутренняя А-2 А-1 А-3 1) STM-1 (Е) 2) Внутренняя 1) Внешняя, 2 МГц (ПЭГ) 21 STM-4 (В) 3) Внутренняя 1) STM-1 (Е) 2) Внутренняя Рис. 8.9. Сеть синхронизации (рис.8.8), поделенная на три секции ледовательности неисправностей, что облегчает СУ ТСС и оператору принятие решения. Управление конфигурацией заключается в дистанционном и местном управлении конфигурационными параметрами каждого ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ через графический пользовательский интерфейс. При этом СУ ТСС обна- 17* 259
Глава 8 руживает несоответствие между конфигурационными параметрами, хра- нящимися в базе данных рабочей станции, и реальными параметрами ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ. Также предусмотрена возможность дистанционной за- грузки с центральной рабочей станции внутреннего программного обес- печения для ПЭГ, ВЗГ, ГСЭ. Управления безопасностью в ТСС подразумевает защиту от несанкцио- нированного доступа с помощью паролей, а также ограничение выполняе- мых определенным оператором функций, в зависимости от присвоенного ему уровня. Присвоение уровня каждому оператору и изменение этого уровня дела- ется системным администратором. Управление безопасностью является хорошо проработанным вопросом во всех современных системах управле- ния, поэтому здесь только можно заметить, что операторы нижних уровней должны иметь доступ только к функциям контроля информации, а операто- ры более высоких уровней помимо указанных функций, должны иметь дос- туп и к функциям изменения конфигурации ТСС. Оператор высшего уровня должен иметь доступ ко всем функциям СУ ТСС. На рис. 8.8 и 8.9 приведены примеры первичных и вторичных трасс синхронизации, параметры синхронизации каждого узла и схема распре- деления сигналов опорной тактовой частоты для сети СЦИ, проектирова- ние которой рассматривалось в гл. 4. При построении трасс синхронизации в каждом узле сети (сетевом элементе), как показано на рисунках, определяется свой перечень приори- тетов по синхросигналам.
Глава 9. Оптимизация решений по организации технической эксплуатации по критерию надежности 9.1. Оптимизация периода ПТО по минимуму коэффициент