СТРУКТУРА ПЕРВИЧНОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Первичная сеть связи представляет собой совокупность сетевых узлов и линий передачи, образующих типовые каналы, по которым передается информация без учета ее специфики. В первичной сети циркулируют крупные цифровые потоки с высокой скоростью передачи между узлами, в которых осуществляется доступ к этим потокам, их разделение на более мелкие цифровые потоки и распределение последних по вторичным сетям. На базе каналов первичной сети строятся вторичные сети, которые предназначены для предоставления пользователям услуг связи.

К вторичным сетям железнодорожного транспорта относятся оперативно-технологическая, общетехнологическая и передача данных. Вторичные сети характеризуются тем, какой цифровой информационный поток требуется абоненту или группе абонентов: 64 кбит/с (или n х 64 кбит/с, где п – количество потоков), 2 Мбит/с (или n х 2 Мбит/с), 34, 140, 155 или 622 Мбит/с.

Особенностью существующей железнодорожной первичной сети связи является ее иерархическая структура, отражающая структуру управления технологическими процессами на дорожном, отделенческом и местном (включая внутриобъектовый) уровнях (рисунок 4.1).

Дорожная сеть включает в себя дорожный (ДУ) и отделенческие (ОУ) узлы связи и соединяющие их линии передачи. По каналам и трактам дорожной первичной сети осуществляется передача информации между управлением железной дороги и ее отделениями, а также между самими отделениями железной дороги.

Отделенческая сеть связи имеет ряд специфических особенностей в построении ее первичной и вторичных сетей, которые заставляют считать целесообразным выделение отделенческих связей в отдельный уровень иерархии сети.

Отделенческая сеть включает в себя отделенческий узел связи, узлы связи участковых (УС), промежуточных (ПС) и оконечных (ОС) станций и линии передачи, их соединяющие. По каналам отделенческой сети осуществляется передача информации между отделением железной дороги и станциями, а также между железнодорожными станциями. Местная сеть связи организуется в пределах крупных железнодорожных узлов и станций, чтобы обеспечить потребности в каналах для оперативного руководства эксплуатационной работой. Она включает в себя местные узлы, оконечные станции, соединительные и абонентские линии передачи.

Структура создаваемых цифровых сетей, сохраняя иерархическую преемственность, позволяет более гибко и эффективно решать задачи обмена информацией между различными категориями пользователей железнодо-рожного транспорта благодаря примене-нию ВОСП СЦИ,встроенной в нее системы управления оборудованием сети, созданию кольцевых топологий. На рисунке 4.2 приведен пример структуры сети, построенной на базе оборудования СЦИ. Вдоль железной дороги прокладывается ВОЛС с исполь-зованием систем передачи STM-4 (STM-16) дляорганизации дорожной связи.

Рисунок 4.1 – Иерархическая структура первичной сети связи железной дороги

На крупных и средних станциях должны быть организованы сетевые узлы, оборудованные МВВ и обеспечивающие ответвление высокоскоростных потоков, распределение потоков, взаимодействие с системами STM-1, STM-4, STM-16нижнего уровня и разветвление потоков 2 Мбит/с по направлениям на узловых железнодорожных станциях, а также выделение необходимого количества потоков 2,048 Мбит/с.

Терминалы (оконечные устройства) абонентов местной сети включаются в коммутационное оборудование вторичных сетей, которое в свою очередь через интерфейсы (стыки) 2,048 Мбит/с подключается к первичной сети СЦИ. Сеть связи железнодорожного транспорта представляет собой совокупность первичной и вторичных сетей. Вторичные сети связи железнодорожного транспорта предназначены для организации процессов управления движением поездов, осуществления эксплуатационной и коммерческой работы структурных подразделений. В зависимости от назначения, вида передаваемой информации и воздействия на управление процессом перевозок организуются вторичные сети оперативно-технологической связи (ОТС), общетехнологической связи (ОбТС) и сети передачи данных (СПД) (см. рисунок 4.2). Они служат для удовлетворения потребностей подразделений железнодорожного транспорта в передаче различного вида информации.

АТСЦ – автоматическая телефонная станция цифровая; ДСС – дорожная связь совещаний; УАТС – учрежденческая автоматическая телефонная станция.   Рисунок 4.2 – Пример структурной схемы железнодорожной цифровой сети связи

5 РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ
НА УЧАСТКАХ СЕТИ СВЯЗИ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Для расчета количества цифровых потоков первичной сети связи железной дороги необходимо построить стилизованные схемы дорожной и отделенческой сетей.

На рисунках 5.1 – 5.3 приведены примеры стилизованных схем дорожной и отделенческой сетей связи. В качестве исходных данных для расчета количества цифровых потоков на участках сети связи железной дороги выбраны следующие обозначения: К₁ – количество цифровых потоков от каждого отделения дороги к каждой станции этого отделения, К₂ – между соседними отделениями дороги, К₃ – между дорожным узлом и каждым отделенческим узлом.

Рисунок 5.1 – Стилизованная схема железной дороги

Для упрощения расчетов в курсовой работе количество станций отделений дороги сокращено.

Рисунок 5.2 – Стилизованная схема дорожной сети связи

Рисунок 5.3 – Стилизованная схема отделенческой сети связи

Согласно этому строятся структурные схемы с соответствующим количеством потоков на дорожном и отделенческом уровнях (рисунки 5.4 и.5.5).

Рисунок 5.4 – Количество цифровых потоков на участках дорожной сети связи без учета резервирования

Рисунок 5.5 – Суммарное количество цифровых потоков на участках дорожной сети связи без учета резервирования

Необходимо определить суммарные цифровые потоки для каждого уровня сети:

П₁ = aК₁ E1 (СПД) + bК₁ E0 (ОТС) + cК₁ E0 (ОбТС);

П₂ = aК₂ E1 (СПД) + bК₂ E0 (ОТС) + cК₂ E0 (ОбТС);

П₃ = aК₃ E1 (СПД) + bК₃ E0 (ОТС) + cК₃ E0 (ОбТС),

где П₁ – суммарный двусторонний цифровой поток отделенческой сети (между отделением дороги и станциями) для всех вторичных сетей связи (СПД, ОТС, ОбТС);

П₂ – суммарный двусторонний цифровой поток дорожной сети (между соседними отделениями дороги) для всех вторичных сетей связи (СПД, ОТС, ОбТС);

П₃ – суммарный двусторонний цифровой поток дорожной сети (между дорожным узлом и отделениями дороги) для всех вторичных сетей связи (СПД, ОТС, ОбТС);

a, b, c – доли цифровых потоков отдельных вторичных сетей в суммарном цифровом потоке П₁, П₂ или П₃, a + b + c = 1.

Для примера примем следующие значения: К₁ = 60; К₂ = 410;
К₃ = 940; a = 0,6; b = 0,3; c = 0,1.

Тогда

П₁ = 0,6×60 E1 + 0,3×60 E0 + 0,1×60 E0 = 36 E1+18 E0+ 6 E0 =
= 36 E1 + 24 E0;

П₂ = 0,6×410 E1 + 0,3×410 E0 + 0,1×410 E0 = 246 E1 + 123 E0 +
+ 41 E0 = 246 E1 + 164 E0;

П₃ = 0,6×940 E1 + 0,3×940 E0 + 0,1×940 E0 = 564 E1+ 282 E0 +
+ 94 E0 = 564 E1 + 376 E0.

Поток П₃ от ДУ (ОУ1) до ОУ3 проходит транзитом через оборудование ОУ2 без выделения (рисунок 5.4). Аналогичным образом потоки П3 от ДУ (ОУ1) до ОУ4 и от ДУ (ОУ1) до ОУ5 проходят транзитом через ОУ2, ОУ3 и ОУ6 соответственно.

На рисунке 5.6 представлены цифровые потоки на участках отделенческой сети связи без учета резервирования. Поток П₁ от ОУ6 до Ст. 11 проходит транзитом через оборудование Ст. 12 без выделения.

Далее составляется сводная таблица с необходимым количеством цифровых потоков на всех участках железной дороги (таблица 5.1).

При проектировании цифровой сети связи железной дороги используются следующие цифровые потоки:

– СПД (E1) – систем передачи данных;

– ОТС (E0) – оперативно-технологической связи;

– ОбТС (E0) – общетехнологической связи.

Рисунок 5.6 – Количество цифровых потоков на участках отделенческой сети связи без учета резервирования

Пересчет количества цифровых потоков из E0 в E1 и из E1 в
STM-1 производится следующим образом (один цифровой поток E0 со скоростью передачи 64 кбит/с позволяет организовать один телефонный канал связи):

E1 = 30 E0 (см. таблица 2.1);

STM-1 = 63 E1 (см. рисунок 3.1).

Количество цифровых потоков E1 и STM-1 должно быть целым, поэтому результаты пересчета необходимо округлять до ближайших бóльших целых чисел.

Для каждого из участков железной дороги виды и количество цифровых потоков (N) рассчитываются с учетом рисунка 5.5 и полученных данных для П₁, П₂, П₃. Например, для участка ДУ (ОУ1) – ОУ2 виды и количество цифровых потоков определяются следующим образом:

N_{ДУ (ОУ1) – ОУ2} = П₂ + 3П₃ = 246 E1 + 164 E0 + 3 × (564 E1 + 376 E0) =

= 1938 E1 + 1292 E0 = 1938 E1 + (1292 / 30) E1 =

= 1938 E1 + 43,07 E1 ≈ 1938 E1 + 44 E1 = 1982 E1.

Количество цифровых потоков STM-1 равно

N_{ДУ (ОУ1) – ОУ2} = 1982 E1 / 63 = 31,46 STM-1 ≈ 32 STM-1.

Количество цифровых потоков STM-4 равно

N_{ДУ (ОУ1) – ОУ2} = 32 STM-1 / 4 = 8 STM-4.

Количество цифровых потоков STM-16 равно

N_{ДУ (ОУ1) – ОУ2} = 8 STM-4 / 4 = 2 STM-16.

Количество цифровых потоков STM-64 равно

N_{ДУ (ОУ1) – ОУ2} = 2 STM-16 / 4 = 0,5 STM-64 ≈ 1 STM-64.

Нецелесообразно рассматривать варианты использования цифровых потоков более высоких уровней иерархии при наличии одного потока более низкого уровня. Например, для участков ОУ3 – ОУ4 и ОУ5 – ОУ6 нет необходимости использовать поток STM-64, в связи с тем, что на данных участках достаточно одного потока STM-16.

Результаты расчетов количества цифровых потоков выполнены с округлением в большую сторону до ближайшего целого числа.

Таблица 5.1 – Виды и количество цифровых потоков на каждом из участков железной дороги без учета резервирования

Окончание таблицы 5.1

Для повышения надежности функционирования дорожной цифровой сети связи используют резервирование по схеме «1+1» по разнесенным трассам, которые формируются в процессе использования кольцевой топологии данной сети (рисунок 5.7).

Для определения количества цифровых потоков дорожной сети с учетом резервирования по направлениям выбирается первое кольцо ДУ (ОУ1) – ОУ2 – ОУ6 – ДУ (ОУ1). Количество цифровых потоков во всех участках устанавливается равным сумме количества цифровых потоков всех участков кольца (рисунок 5.7).

Рисунок 5.7 – Количество цифровых потоков на дорожном уровне и их резервирование в первом кольце

Рисунок 5.8 – Суммарное количество цифровых потоков в первом кольце с учетом резервирования

Если на некоторых участках одного кольца передается один и тот же цифровой поток, то повторно этот поток учитывать не надо. В примере на рисунках 5.7 и 5.8 таких потоков нет, но если бы отсутствовал участок ОУ2 – ОУ6, то один и тот же двойной цифровой поток 2П₃ (ê на рисунке 5.9) присутствовал бы на участках ДУ (ОУ1) – ОУ2 и ОУ2 – ОУ3 (рисунки 5.9 и 5.10).

Рисунок 5.9 – Количество цифровых потоков на дорожном уровне

Рисунок 5.10 – Суммарное количество потоков с учетом резервирования

Количество цифровых потоков на участках других колец также определяется как сумма количества цифровых потоков всех участков кольца, но за исключением участков, вошедших в предыдущие кольца (рисунок 5.11) и т. д. Количество цифровых потоков участков, по которым проходят несколько колец равно сумме количества потоков этих колец (рисунок 5.12).

При невозможности построения выпуклой кольцевой сети на дорожном уровне необходимо использовать плоские кольца. Подробное описание организации плоских колец приведено ниже для отделенческой цифровой сети связи.

На отделенческом уровне резервирование потоков строится с использованием плоских колец. При этом одним плоским кольцом охватываются все станции, расположенные между отделенческими узлами и входящие в их отделения дороги. Плоское кольцо предполагает использование разных оптических волокон одного (или нескольких) кабелей для передачи основного и резервного цифровых потоков. Одна пара волокон проходит через все мультиплексоры отделенческой сети станций участка, а вторая проходит транзитом через станции и соединяет только мультиплексоры в отделениях дороги, ограничивающих данный участок (см. рисунок 5.13).

Рисунок 5.11 – Количество цифровых потоков между отделениями в кольцах на дорожном уровне с учетом их резервирования в кольцах

Рисунок 5.12 – Общее количество цифровых потоков между отделениями на дорожном уровне с учетом резервирования потоков колец

Рисунок 5.13 – Плоское кольцо отделенческой цифровой сети связи
железной дороги

В качестве второй пары волокон плоского кольца отделенческой сети могут использоваться волокна, отведенные в кабеле для организации дорожной сети. В этом случае количество цифровых потоков дорожной сети на этих направлениях необходимо увеличить за счет добавления цифровых потоков отделенческой сети.

Общее количество цифровых потоков, передачу которых необходимо организовать в плоском кольце, равно сумме количества потоков между каждой из станций и соответствующим ей отделенческим узлом (рисунки 5.14 и 5.15). Поток П₁ (l) от ОУ6 до Ст.11 является транзитным на участке ОУ6 – Ст.12 (рисунок 5.6).

Рисунок 5.14 – Определение количества потоков при их резервировании в плоском кольце

Рисунок 5.15 – Общее количество потоков в плоском кольце

Для выбранной в примере структуры цифровой сети связи железной дороги резервирование с использованием плоских колец на участках отделенческой сети представлено на рисунке 5.16.

Рисунок 5.16 – Количество цифровых потоков на участках отделенческой сети связи с учетом резервирования плоских колец

Далее составляется сводная таблица с необходимым количеством цифровых потоков на всех участках железной дороги с учетом резервирования (таблица 5.2). Методика расчета количество цифровых потоков E1 и STM-1 с учетом резервирования аналогична расчету без резервирования (см. таблица 5.1).

Таблица 5.2 – Виды и количество цифровых потоков на каждом из участков железной дороги с учетом резервирования

6 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ
ЦИФРОВОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ