Проектирование магистральной связи на основе DWDM

Содержание

 

Содержание 1

Введение 2

Предлагаемые технические решения 4

Технология волнового мультиплексирования 4

DWDM Мультиплексор/Демультиплексор 5

1. Проектирование магистральной сети 6

1.1 Оборудование магистральной сети 6

1.2 Архитектура магистральной сети 8

1.3 Конфигурация оборудования 9

2. Проектирование местной сети 12

2.1 Оборудование местной сети 12

2.2  Конфигурация оборудования и архитектура сети 13

3. Проектирование сети передачи данных 15

4. Выбор кабеля 16

5. Расчет затухания кабеля 18

6. Расчет экономических показателей 19

6.1 Расчет капитальных вложений 19

6.2 Расчет эксплуатационных расходов 21

6.3 Расчет экономической эффективности 22

Заключение 23

 

 

 

 

 

Введение

В курсовом проекте необходимо организовать магистральную сеть связи на участке  Калининградской железной дороги (рис. 2), учитывая, что необходимо обеспечить транзит трафика через Калининградскую область по трем направлениям на запад и двум на восток, используя оборудование Cisco Systems ONS 15xxx серий. Узлами-концентраторами являются Калининград и Черняховск, точками доступа – Мамоново, Багратионовск, Железнодорожный, Советск и Нестеров.

Также необходимо на участке Калининградского кольца организовать местную связь (также необходимо выбрать оборудование производства Cisco Systems) и предложить решение по организации сети до конечного абонента (телефония, СПД или видеосвязь). На всем протяжении сети должен быть обеспечен резерв. Необходимо выбрать трассу прокладки магистрали, тип кабеля и способ его прокладки.

Вариант трафика:

Рабочие каналы – 3 STM-64, 3 10G;

Резервные каналы – 1 STM-64, 2 10G;

Транзитные каналы – 1 STM-64, 4 10G.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1 Схема проектируемого участка

Рис. 2 Карта Калининградской железной дороги

 

 

 

 

 

 

Предлагаемые  технические решения

 

В данном курсовом проекте представлено сетевое решение, оборудование и  услуги, предлагаемые для построения оптической транспортной магистральной  сети на основе технологии DWDM для участка  Калининградской железной дороги.

Предложено  использовать технологию DWDM. Так это  широко используемая и перспективная  технология спектрального мультиплексирования. С помощью нее появилась возможность  передавать огромные потоки информации на большие расстояния. В данном курсовом проекте будем использовать устройства ввода/вывода фирмы Cisco.

Технология волнового  мультиплексирования

 

   DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing – плотное волновое мультиплексирование) заключается в том, что независимые оптические информационные потоки объединяются (мультиплексируются) и передаются по одному волокну на разных длинах волн.

Рис. 3 Схематическое изображение DWDM системы

Это значит, что операторы связи могут  увеличить пропускную способность  своих волокон без серьезных  капиталовложений, связанных со строительством или арендой (лизингом) новых волокон. Передавая сигналы на n длинах волн (т.е. по n каналам), можно увеличить  пропускную способность сети в n раз  и, таким образом, повысить возможный  доход в n раз.

 

DWDM Мультиплексор/Демультиплексор

 

DWDM-мультиплексор  (Mux) пространственно объединяет  различные оптические сигналы,  пришедшие по разным волокнам, в один суммарный информационный  поток для передачи по одному  оптическому волокну.

Рис.4 Схема мультиплексирования/демультиплексирования каналов в DWDM системе

    Обычно DWDM мультиплексоры поддерживают  частотный план ITU с расстоянием  между каналами 100 ГГц и 50 ГГц. 

   Технологии, применяемые при создании Mux/Demux:

• тонкие пленочные  светофильтры;

• волоконные брэгговские решетки;

• дифракционные  решетки;

• решетки  на основе массива волноводов (AWG – Arrayed Waveguide Gratings);

• сварные  биконические разветвители.

 

 

 

1. Проектирование  магистральной сети

1.1 Оборудование магистральной сети

На проектируемой  сети DWDM, согласно заданию, используется оборудование Cisco Systems – ONS 15xxx серий. Исходя из требований, предъявляемых к проектируемой магистральной сети, выбираем  мультисервисную платформу Cisco ONS 15454, т.к. на ее основе можно построить сеть транспорта потоков 10Гбит/с (STM-64 и 10G), используя технологию DWDM, а модульная структура позволяет легко масштабировать и модернизировать сеть в будущем.

Платформа Cisco ONS 15454 MSTP поддерживает функциональность нескольких коммутаторов SDH и системы городского/регионального DWDM в одном устройстве, что обеспечивает беспрецедентные возможности масштабирования и построения мультисервисных сетей нового поколения. Использование единой платформы позволяет сократить расходы на эксплуатацию сети за счет сокращения времени инсталляции, использования единой системы управления и мониторинга.

Особенности платформы:

• Масштабируемость, поддержка от 1 до 64 оптических каналов в одной  оптической сети.

• Транспорт оптических каналов, работающих на различных скоростях (от 155 Мбит/c до 40 Гбит/c), и агрегированного трафика TDM и данных в единой системе.

• Использование новейших оптических усилителей, модулей компенсации  дисперсии и технологии упреждающей  коррекции ошибок позволяет использовать систему на расстояниях от десятков до сотен (до 2000) км.

• Поддержка оптическими картами  технологии ≪Plug-and-Play≫ обеспечивает максимальную гибкость конфигурации и автоматической настройки элементов сети – терминальных узлов, узлов ввода/вывода, линейных усилителей и узлов компенсации дисперсии.

• Возможность гибкого выделения  каналов на оптических мультиплексорах  ввода/вывода (от 1 до 32 каналов), поддерживающих работу с каналами и диапазонами (полосами) спектра, позволяет упростить  планирование и развитие сети.

• Программно управляемый контроль мощности оптических сигналов в системе  обеспечивает полностью автоматическое управление системой при добавлении оптических каналов или узлов  и быструю компенсацию переходных процессов и перенастройку системы в случае обрыва оптического кабеля.

• Использование программно настраиваемых  компактных интерфейсных модулей (SFP) для  клиентских подключений и возможность настройки рабочей длины волны на транспондерных картах позволяют упростить планирование сети и сократить склад необходимых запасных частей.

• Использование сквозных оптических каналов позволяет сократить  потребность в персонале на транзитных узлах.

Наиболее  существенной особенностью системы Cisco ONS 15454MSTP является автоматическое управление мощностью оптических сигналов. Традиционное решение DWDM требует ручной настройки компонент при запуске, сопровождении и модернизации системы. Используя мониторинг оптических сигналов и управляемые оптические аттенюаторы (VOA), программное обеспечение системы Cisco ONS 15454 MSTP имеет возможность динамически отслеживать и управлять состоянием системы, автоматизируя наиболее сложный процесс в эксплуатации системы DWDM. Программное обеспечение платформы рассчитывает модель настроенной сети DWDM и с помощью специальных алгоритмов автоматически выравнивает уровни оптических сигналов, компенсируя маршруты с различными уровнями потерь. Это позволяет адаптировать ее к различным процессам (старение оптического кабеля, обрывы кабеля), упростить эксплуатацию и развитие сети.

Для построения системы DWDM в платформе Cisco ONS 15454 используются следующие компоненты:

• общие системные компоненты (шасси, процессорные модули и контроллер сигнализации);

• модули оптического сервисного канала (OSC);

• оптические усилители;

• оптические фильтры (мультиплексорные карты);

• транспортные карты (транспондеры);

• модули компенсации дисперсии.

 Также в узлах концентрации траффика будет использоваться панель PP-Mesh-4 для организации сети по топологии Mesh.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5 Пример построения узла сети DWDM с использованием выбранной аппаратуры.

1.2 Архитектура магистральной сети

Согласно  исходным данным, построим схему, поясняющую распределение трафика магистральной  сети (рис. 6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6

1.3 Конфигурация оборудования

 

Согласно  схеме, представленной на рис. 6 узлы Мамоново, Багратионовск, Железнодорожный и Нестеров являются узлами ввода/вывода и транзита оптических каналов. В этих узлах будем ставить по 2 платформы Cisco ONS 15454:

1) представляет собой типовое решение Cisco по построению узлов R-OADM на основе плат WSS и DMX, представляющих вместе настраиваемый оптический мультиплексор ввода/вывода и транзита каналов, а также плат предусилителей OPT-PRE и выходных усилителей OPT-BST.

Рис. 7 Платформа Cisco ONS 15454 №1

 

2) представляет собой набор  из 9 транспондерных плат 15454E-10T, которые поддерживают транспорт потоков STM-64 и 10G Ethernet.

 

 

 

Узлы Калининград и Черняховск представляют собой узлы концентрации трафика, в каждой из которых необходимо поставить 8 платформ, объединенных между собой патч-панелью PP-Mesh-4, как это показано на рис. 8

Рис. 8 Конфигурация оборудования в  узлах концентрации трафика

Здесь также  используется 2 конфигурации платформ MSTP - TXP для транпондерных плат и MSTP – DWDM для плат мультиплексора MUX и демультиплексора DMX, а также, в отличие от предыдущий конфигурации платой WXC – оптического кросс-коннектора. В узле Советск, будет использоваться 4 платформы – 2 MSTP – TXP и 2 MSTP – DWDM, отличительной особенностью которой будет наличие платы WSS для обеспечения транзита каналов. Схема магистральной сети представлена на рис. 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9 Схема проектируемой магистральной  сети

2. Проектирование  местной сети

2.1 Оборудование местной сети

На участке  проектируемой местной сети, согласно заданию, необходимо использовать аппаратуру Cisco. Транспорт трафика будет осуществляться на скоростях STM-4 и STM-1, а в узлах ввода/вывода выделяться потоки E1 и Ethernet. Для этих целей подходят мультисервисные платформы Cisco ONS 15305 и Cisco ONS 15302, которые обеспечивают решение по концентрации услуг Ethernet и TDM для офисных зданий и узлов операторов связи.

 

Cisco ONS 15302 и 15305 – компактные универсальные   агрегирующие  мультисервисные  платформы,  применяемые для подключения сетей заказчиков  к SDH-сети оператора,  а также в качестве  устройств агреграции.

Cisco ONS 15302  представляет собой недорогое устройство доступа,  оптимизированное  для подключения к сетям SDH, и позволяет гибко и удобно агрегировать трафик TDM и IP. Платформа сочетает функциональность TDM мультиплексора,  коммутационной матрицы с портами E1 (12 портов),  Ethernet (4 порта 10/100TX) и поддерживает  подключение к сети SDH на скорости до STM-1 (155 Мбит/с).

Cisco ONS 15305  является мультиплексором SDH для использования в сетях доступа и для агрегирования TDM и IP трафика. Устройство предназначено для агрегирования линий доступа к городским  сетям SDH,  а также для  непосредственного  предоставления услуг связи средним и крупным заказчикам. Отличительными особенностями  Cisco ONS 15305 являются мультиплексор ввода/вывода SDH, неблокирующая матрица  кросс-коммутации (4032x4032 VC-12 [E1] или 192x192 VC-3, или 64x64 VC-4 [STM-1]) и 4 слота для установки модулей. В настоящее время доступны следующие модули:

 

• 8 портов E1
• 63 порта E1
• 6 портов E3/T3
• 2 порта STM-1
• 8 портов STM-1
• 2 порта STM-4
• 1 порт STM-16
• 8 портов Fast Ethernet (10/100TX)
• 2 порта Gigabit Ethernet (каждый порт имеет 2 типа интерфейсов на выбор-1000Base-T
• и 1000Base-LX).

 

 

 

 

  Устройства  ONS 15302 и ONS 15305 управляются  с помощью централизованной системы   управления Cisco Transport Manager.

 

Рис. 10  Пример использования оборудования Cisco ONS 15305

2.   Конфигурация оборудования и архитектура сети

Согласно  скелетной схеме проектируемого участка (рис. 1) разобьем местную сеть на элементарные топологии:

1. Кольцо Калининград - Кутузово – Рябиновка – Муромское – Зеленоградск – Пионерский Курорт – Светлогорск – Янтарный – Дорожное – Пост - 26 км. – Шиповка – Лесное – Западный – Калининград.
2. Последовательная цепь Калининград – Чкаловск – Дружное –Колосовка – Романово – Переславское – Пионерский Курорт
3. Точка-точка Пост 26 км. – Балтийский лес, Дорожное – Балтийск, Светлогорск I – Светлогорск II.

На узлах первой топологии, кроме  тех, которые являются пограничными с другой сетью устанавливаем мультиплексоры Cisco ONS 15305 с модулями S4. и модулями интерфейсов E1 и Ethernet 10/100G.

На узлах второй топологии устанавливаем  мультиплексоры Cisco ONS 15305 с модулями S1 и модулями интерфейсов E1 и Ethernet 10/100G.

В конечных точках устанавливаем терминальный мультиплексор Cisco ONS 15302.

На рис. 11 представлена схема проектируемой местной сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11 Схема местной сети

3. Проектирование сети передачи данных

 

Построим  сеть передачи данных на станции Светлогорск II.