3.3. Построение кольцевых сетей связи.

Основные недостатки структур сетей связи, использующие организацию связи между АТС по принципу «каждая с каждой» или через узлы на базе аналоговых или цифровых систем передачи и кабелей с медными жилами, являются:

1. малая надежность сети;

2. малая емкость пучков и низкое их использование;

3. невозможность управления конфигурацией сети с единого центра управления сетью;

4. большая протяженность линейных сооружений.

С появлением ВОЛС с высокой пропускной способностью и многоканальных система передачи (СП) синхронной цифровой иерархии (SDH) позволили перейти к новым более эффективным структурам сети. Одна из таких структур кольцевая.

Кольцевая архитектура сети имеет следующие преимущества по сравнению с другими структурами :

1. высокую структурную живучесть;

2. большую концентрацию нагрузки в кольце;

3. минимальную длину линии межстанционной связи;

4. простоту управления сетью.

3.4. Основные этапы проектирования цифровых кольцевых сетей.

1. Определение возникающей нагрузки на каждой станции и межстанционных нагрузок в сети.

2. Выбор схемы включения станции в цифровое кольцо (непосредственное через мультиплексор или через другую станцию).

3. Определение емкости пучков межстанционных связей с учетом используемых принципов связи АТС в кольце (каждое с каждым или через транзитные узловые станции).

4. Расчет пропускной способности цифрового кольца и определение типа оборудования систем передачи.

5. Выбор числа оптического волокна, и в конечном итоге, выбор типа оптического кабеля.

6. Организация «шлюзов» с другими сетями (с оставшейся аналоговой частью сети между двумя, тремя кольцами, с сетью интернет, с сетями передачи данных).

3.5. Методика расчета скорости цифрового кольца.

Приведенная методика расчета скорости кольца предусматривает повторное использование каналов на различных участках кольца. Расчет скорости цифрового потока в кольце будем производить для структуры кольца, состоящей из 4-х оптических волокон. Выбор данного числа оптических волокон основан на следующих положениях:

1.По одному оптическому волокну (ОВ) организуется только симплексная связь, т.е. передача информации в одном направлении (например, по часовой стрелке). Для организации дуплексной связи используется другое ОВ, в котором передача информации осуществляется в обратном направлении (например, против часовой стрелки). При этом используется одни и те же участки кольца.

2. По одному и тому же кольцу можно организовать как входящую так и исходящую связь относительно одной станции. При этом будут задействованы разные участки кольца.

Таким образом, для организации дуплексной входящей и исходящей связи должно быть задействовано два ОВ в кольце. При этом за прямое направление передачи информационного потока принято направление исходящей связи (например, по часовой стрелке).

3. Для обеспечения надежности связи предусмотрена возможность организации связи в обратном направлении (в случае обрыва одного из участков кольца или отдельного ОВ). Для этих целей используются два других ОВ. Переключение на резерв осуществляется службой оперативного управления сетью (автоматически или в ручную).

Таким образом, для организации надежного функционирова­ния кольца требуется четыре оптических волокна, два из которых -для основного кольца и два - для резервного кольца.

Скорость цифрового кольца выбирается по максимальной требуемой скорости цифрового потока в основном кольце.

Рассмотрим общий случай сети, в которой имеются станции, непосредственно включаемые в кольцо через кросс-коннекторы (цифровые кроссовые узлы) или мультиплексоры ввода/вывода нагрузки, и станции, осуществляю­щие связь по кольцу через транзитные для них станции.

С помощью известных методов (например, с использованием методики расчета межстанционных нагрузок, приведенной в Ведомственных нормах технологического проектирования ВНТП 112-2000) определяются межстанционные нагрузки на сети (учитывая связи с АМТС и УСС). Данные помещаются в таблицу межстанцион­ных нагрузок, которая является основой для дальнейших расчетов.

Методика расчета скорости цифрового кольца сводится к выполнению следующих расчетов:

1. Рассчитываются нагрузки от (к) АТС Y_ij-АТС, вводимые в i-ом пункте и выводимые в j-ом пункте, путем суммирования всех межстанционных нагрузок, циркулирующих между указанными пунк­тами кольца, где i = 1, 2, …,N; j = 1, 2, ...,N, N - количество пунктов ввода/вывода в кольце.

2. Отдельно рассчитываются нагрузки от АМТС, к АМТС и к УСС (Y_ij-АМТС, Y_ij-УСС), вводимые в i-ом пункте и выводимые в j-ом пункте (если они имеются), путем суммирования всех соответст­вующих нагрузок, циркулирующих между указанными пунктами кольца.

3. В зависимости от типа станции и норм потерь на различных участках сети, рассчитывается требуемое число соединительных линий (для электронных АТС - по первой формуле Эрланга, для координатных АТС - по методу эффективной доступности), необходимых для обслуживания каждой из рассчитанных выше на­грузок (Y_ij-АТС, Y_ij-АМТС, Y_ij-УСС). Полученные результаты округляются до 30 в большую сторону и определяется число первичных цифро­вых трактов ПЦТ на каждом направлении связи.

4. Подсчитывается необходимое число ПЦТ на каждом участке кольца Vк путем суммирования числа ПЦТ, задействованных на соответствующем участке, где

к - номер участка кольца, к = 1, 2,..., К;

К - общее число участков кольца.

5. Выбирается участок кольца, на котором требуется наибольшее количество ПЦТ V_kmax, эта величина и будет определять требуемую пропускную способность цифрового кольца:

S_тpeб = V_kmax

6. Скорость цифровой системы передачи для реализации цифрового кольца S_K выбирается стандартной по сетке иерархий PDH или SDH. Она должна удовлетворять следующему условию:

S_k≥К_р·S_треб

Коэффициент К_р - коэффициент запаса на развитие сети. Рекомендуемый К_р = 1,4 -1,5 (коэффициент запаса может быть дру­гим при соответствующем обосновании специфических условий развития сети).

Если полученная скорость цифрового потока значительно выше наибольшей стандартной скорости кольца, на сети образуют два или несколько колец. При этом все станции на сети распреде­ляются поровну (с учетом их емкости) между кольцами, чтобы ско­рости цифровых потоков разных колец были бы, по возможности, одинаковыми. При определении скорости цифровых потоков каждо­го кольца необходимо учитывать цифровые потоки от/и к станциям другого кольца.

Пример расчета скорости цифрового кольца:

Рассчитаем скорость цифрового кольца, обеспечивающего межстанционную связь на ГТС без опорно-транзитных станций (рис. 3.2). В кольце используется 4 мультиплек­сора ввода-вывода нагрузки (кросс-коннектора), обозначенных на рисунке 3.2. буквами А, В, С и D. В мультиплексор А включены ОПС-1 и ОПС-4. В мультиплексор В включены АМТС, ОПС-2, ОПС-5 и ОПС-6. В мультиплексор С включена ОПС-3, а в мультиплексор D – ОПС-7 и УСС. Участки кольца между мультиплексорами обозначены рим­скими цифрами I, II, III и IV.

Так как в рассматриваемой сети отсутствуют транзитные и опорно-транзитные станции, обеспечивающие групповое использо­вание пучков соединительных линий на отдельных участках сети, то все пучки между всеми станциями сети можно считать независимыми.

Рис.3.2. Пример кольцевой структуры ГТС.

Значения емкостей пучков округляются в большую сторону до числа, кратного 30, и полученные числа делятся на 30. Таким об­разом, получается таблица емкостей пучков соединительных линий в первичных цифровых трактах (ПЦТ) 2,048 Мбит/с.

Для рассматриваемого примера сети такая таблица будет иметь вид:

Таблица 3.3

№ станции	1	2	3	4	5	6	7	МТС	УСС
1	–	V1-2	V1-3	V1-4	V1-5	V1-6	V1-7	V1-мтс	V1-усс
2	V2-1	–	V2-3	V2-4	V2-5	V2-6	V2-7	V2-мтс	V2-усс
3	V3-1	V3-2	–	V3-4	V3-5	V3-6	V3-7	V3-мтс	V3-усс
4	V4-1	V4-2	V4-3	–	V4-5	V4-6	V4-7	V4-мтс	V4-усс
5	V5-1	V5-2	V5-3	V5-4	–	V5-6	V5-7	V5-мтс	V5-усс
6	V6-1	V6-2	V6-3	V6-4	V6-5	–	V6-7	V6-мтс	V6-усс
7	V7-1	V7-2	V7-3	V7-4	V7-5	V7-6	–	V7-мтс	V7-усс
МТС	Vмтс-1	Vмтс-2	Vмтс-3	Vмтс-4	Vмтс-5	Vмтс-6	Vмтс-7	–	–

Далее заполняется таблица ПЦТ, вводимых в i-ом мультиплексоре и выводимых в j-ом мультиплексоре цифрового кольца. Для рассматриваемого примера таблица ПЦТ будет иметь вид:

Таблица 3.4

Мульти-плексоры ввода ПЦТ	Мультиплексоры вывода ПЦТ				Сумма вводимых ПЦТ
	A	B	C	D
A	–	VA-B	VA-C	VA-D	VA
B	VB-A	–	VB-C	VB-D	VB
C	VC-A	VC-B	–	VC-D	VC
D	VD-A	VD-B	VD-C	–	VD

В последнем столбце табл.3.4. приведены суммы всех эле­ментов каждой строки, которые определяют суммарное число ПЦТ, вводимых в соответствующих мультиплексорах. Для рассматривае­мого примера формулы для расчета пучков ПЦТ, вводимых и выво­димых в соответствующих мультиплексорах, имеют вид:

V_A-B =V_1-2+ V_1-5+ V_1-6+ V_1-АМТС+ V_4-2+ V_4-5+ V_4-6+ V_4-АМТС

V_A-С =V_1-3+ V_4-3

V_A-D =V_1-7+ V_1-УСС+ V_4-7+ V_4-УСС

V_В-А =V_2-1+ V_2-4+ V_5-1+ V_5-4+ V_6-1+ V_6-4+ V_АМТС-1+ V_АМТС-4

V_В-С =V_2-3+ V_5-3+ V_6-3+ V_АМТС-3

V_В-D =V_2-7+ V_2-УСС+ V_5-7+ V_5-УСС+ V_6-7+ V_6-УСС+ V_АМТС-7

V_С-А =V_3-1+ V_3-4

V_С-B =V_3-2+ V_3-5+ V_3-6+ V_3-АМТС

V_С-D =V_3-7+ V_3-УСС

V_D-А =V_7-1+ V_7-4

V_D-B =V_7-2+ V_7-5+ V_7-6+ V_7-АМТС

V_D-C =V_7-3

Общее число ПЦТ на каждом участке кольца определяется суммарным значением ПЦТ, вводимых на данном участке (в муль­типлексоре начала участка), и ПЦТ, проходящих транзитом по дан­ному участку от мультиплексоров других участков кольца. Для рас­сматриваемого примера в кольце имеется 4 участка, формулы для расчета суммарного числа ПЦТ на каждом участке кольца имеют вид:

V_I=V_A+V_D-B+ V_C-B+ V_D-C

V_II=V_B+V_A-C+ V_D-C+ V_A-D

V_III=V_C+V_A-D+ V_B-D+ V_B-A

V_IV=V_D+V_C-A+ V_B-A+ V_C-B

Требуемая скорость цифрового кольца определяется мак­симальным значением пропускной способности отдельного участка.

Замечание: При наличии на сети опорно-транзитных стан­ций (ОПТС) необходимо учитывать групповое использования пучков соединительных линий к и от ОПТС. В этом случае необходимо рас­считывать не отдельные пучки между всеми станциями сети, а сум­марный пучок соединительных линий от и к ОПТС на основании суммарной нагрузки на участках ОПС-ОПТС, ОПТС-ОПТС. Однако учет данного фактора при расчетах дает уменьшение числа линий в пучках всего на несколько единиц. Так как при использовании циф­ровых соединительных линий все расчеты ведутся в ПЦТ, исполь­зование более точных методов расчета числа соединительных ли­ний не дает экономии в числе ПЦТ.